Кіріспе
Бір нүктеден сәулеленетін күшті жер үсті желдері. Метеорологияда, төменгі жарылыс – жоғарыдағы нүктелік көзден пайда болатын және радиалды, яғни жер бетіндегі әсер ету аймағынан барлық бағытта түзу сызықтармен соққан, төмен қарай және сыртқа қарай күшті жел жүйесі. Ол Cumulus congestus немесе Cumulonimbus сияқты терең, ылғалды конвекциялық жағдайларда қалыптасады. Күшті жел тудыруға қабілетті бұл құбылыс кейде торнадомен шатастырылады, онда желдің жылдамдығы орталық аймақты айналып, ауа ішке қарай және жоғары көтеріледі. Бұл көбінесе секундтардан минуттарға дейін созылады. Төменгі жарылыстар – найзағайлар ішіндегі әсіресе күшті төмен қарайтын ағындар (немесе терең, ылғалды конвекция, кейде төменгі жарылыстар кумулонимбус немесе тіпті найзағай шығармайтын кумулус конгестус бұлттарынан пайда болады). Төменгі жарылыстар көбінесе қатты жауын-шашыннан салқындатылған ауаның аймағы арқылы туындайды, ол жер бетіне жеткеннен кейін (төмендеу), барлық бағытта таралып, күшті жел жасайды. Құрғақ төменгі жарылыстар жауын-шашын аз болатын найзағайлармен байланысты, ал ылғалды төменгі жарылыстар жауын-шашынның көп мөлшерімен болатын найзағайлардың нәтижесінде пайда болады. Микрожарылыстар мен макрожарылыстар – сәйкесінше, өте кішкентай және үлкен масштабтағы төменгі жарылыстар. Құрғақ төменгі жарылыстың сирек кездесетін түрі – жылулық жарылыс, ол жауын-шашынның жетіспейтін жерлерінде ескі ағыс шекараларының арт жағында және дауылдық фронттарда тік ағындар арқылы қалыптасады. Жылулық жарылыстар пайда болуында жаңбырмен салқындатылған ауаның болмауы және төмендеу кезіндегі қысылу салдарынан жоғары температураны тудырады. Төменгі жарылыстар авиацияда кеңінен талқыланатын мәселе, себебі олар тік желдің өзгеруін тудырады, бұл авиация үшін, әсіресе қону (немесе ұшып көтерілу) кезінде қауіпті болуы мүмкін, өйткені әуе жылдамдығының жұмыс істеу диапазоны ең тар. Өткен онжылдықтардағы бірнеше өлімге әкелген және тарихи апаттар осы құбылысқа байланысты, ал ұшу экипажының оқытуы төменгі жарылыс/желдің өзгеруін дұрыс тану және одан қалай қалыпқа келтіруге бағытталған; желдің өзгеруінен қалыпқа келтіру, басқа да қолайсыз ауа райы жағдайларымен бірге, ұшу экипаждары алатын және сәтті аяқтауы тиіс ұшу симуляторларындағы стандартты тақырыптардың бірі болып табылады. Желдің өзгеруін анықтау және оны болжау технологиясы әлемнің көптеген аймақтарында, әсіресе ірі әуежайлар маңында енгізілді, олардың көпшілігі желдің өзгеруін анықтау құрылғыларымен жабдықталған. Бұл құрылғылар әуе қозғалысын басқарушылар мен ұшқыштарға дауыл кезінде әуежайда немесе оның маңында ұшудың қауіпсіздігі мен мүмкіндігі туралы шешімдер қабылдауға көмектеседі.
In meteorology, a downburst is a strong downward and outward gushing wind system that emanates from a point source above and blows radially, that is, in straight lines in all directions from the area of impact at surface level. It originates under deep, moist convective conditions like Cumulus congestus or Cumulonimbus. Capable of producing damaging winds, it may sometimes be confused with a tornado, where high velocity winds circle a central area, and air moves inward and upward. These usually last for seconds to minutes. Downbursts are particularly strong downdrafts within thunderstorms (or deep, moist convection as sometimes downbursts emanate from cumulonimbus or even cumulus congestus clouds that are not producing lightning). Downbursts are most often created by an area of significantly precipitation cooled air that, after reaching the surface (subsiding), spreads out in all directions producing strong winds. Dry downbursts are associated with thunderstorms that exhibit very little rain, while wet downbursts are created by thunderstorms with significant amounts of precipitation. Microbursts and macrobursts are downbursts at very small and larger scales, respectively. A rare variety of dry downburst, the heat burst, is created by vertical currents on the backside of old outflow boundaries and squall lines where rainfall is lacking. Heat bursts generate significantly higher temperatures due to the lack of rain cooled air in their formation and compressional heating during descent. Down bursts are a topic of notable discussion in aviation, since they create vertical wind shear, which has the potential to be dangerous to aviation, especially during landing (or takeoff), where airspeed performance windows are the most narrow. Several fatal and historic crashes in past decades are attributed to the phenomenon and flight crew training goes to great lengths on how to properly recognize and recover from a downburst/wind shear event; wind shear recovery, among other adverse weather events, are standard topics across the world in flight simulator training that flight crews receive and must successfully complete. Detection and nowcasting technology was also implemented in much of the world and particularly around major airports, which in many cases actually have wind shear detection equipment on the field. This detection equipment helps air traffic controllers and pilots make decisions on the safety and feasibility of operating on or in the vicinity of the airport during storms.
Анықтама
Төменге қарай құлау – ауаның төмен түсетін бағанасы, ол жер бетіне соққаннан кейін барлық бағытта таралып, зиян келтіретін, тікелей бағытталған желдерді тудыруға қабілді. Бұл желдер көбінесе құйынды дауылдардың салдарынан туындаған зиянға ұқсас, бірақ олардан ерекшеленеді. Жауын-шашынмен бірге болатындары ылғалды төменге қарай құлау деп аталады. Олар көбінесе жауын-шашынмен салқындатылған ауаның жер бетіне күшті құлауынан пайда болады, бірақ олардың күші жоғарыдағы күшті желдердің күн күркіреген кездегі динамикалық процестер арқылы жер бетіне бұрылуынан да туындауы мүмкін (кейінгі жақтың төмен ағынына қараңыз). Көптеген төменге қарай құлаулардың көлемі 2,5 мильден (4 км) аз болады, олар микро-жарылыстар деп аталады. 2,5 мильден (4 км) асатын төменге қарай құлаулар кейде макро-жарылыстар деп аталады. Мезомасштабты метеорология саласындағы сарапшы Тед Фуджита микро-жарылыс терминін диаметрі немесе одан кіші аумаққа әсер ететін құбылыс ретінде анықтады, осылайша оларды төменге қарай құлаудың бір түрі ретінде және кеңірек аумақтарды қамтитын жалпы жел қиылысынан ажыратады. Фуджита сондай-ақ одан ірі жарылыстар үшін макро-жарылыс терминін енгізді.
Құрғақ микрожұмбақтар
Жаңбыр бұлттың төменгі шегінен түскенде немесе құрғақ ауамен араласқанда булану процесі басталады, ал бұл булану ауаны салқындатады. Салқындаған ауа тығыздалып, төмен түседі және жер бетіне жақындаған сайын жылдамдығы артады. Салқын ауа жер бетіне жеткенде барлық жаққа таралады. Мұндай схемамен таралатын, қисықтығы аз немесе жоқ күшті желдер тік сызықты желдер деп аталады. Құрғақ микрожұлдыздар көбінесе жер бетіне жауын-шашын түспейтін немесе азырақ түсетін күшті дауылдардың салдарынан пайда болады. Олар Skew T log P термодинамикалық диаграммасында кері V пішінінде көрінетін термиялық және ылғалдылық профилімен сипатталатын жағдайларда қалыптасады. Вакимото (1985) АҚШ-тың Жоғарғы жазықтарында құрғақ микрожұлдыз ортасының тұжырымдық моделін жасады, ол үш маңызды факторды қамтиды: ортаңғы қабаттағы ылғалдылық, тропосфераның ортасындағы бұлт базасы және төменгі беттік салыстырмалы ылғалдылық. Бұл жағдайлар ауадан ылғалды буландырып, ауаны салқындатады және оның тығыздығы артуына байланысты жылдам құлауына себеп болады.
Тура жел
Тура желдер (сонымен қатар, егіс желдері, найзағай соққылары және дала дауылдары деп те аталады) – бұл өте күшті желдер, олар зақым келтіруі мүмкін, бірақ торнадоға тән айналмалы зақымдану үлгісін көрсетпейді. Тура желдер найзағайдың алдыңғы жағынан немесе найзағайдан төмен түсетін жел ағынынан пайда болады. Бұл құбылыстар торнадо болмаған жағдайда да елеулі зақымдарға әкелуі мүмкін. Желдің күші сағаттық 90 километрден асып, 20 минуттан аса уақытқа созылуы мүмкін. АҚШ-та мұндай тура желдер көктем айларында жиі кездеседі, осы кезде ауа райының тұрақсыздығы жоғары болады және ауа фронттары елді көлденең кесіп өтеді. АҚШ-тың шығыс жартысында тура желдер derechos түрінде де пайда болуы мүмкін. Тура желдер теңіз шаруашылығына да зиян келтіруі мүмкін. Кішкентай кемелер, катерлер және желкенді қайықтар осы метеорологиялық құбылыстан қауіпті.
Straight line winds may be damaging to marine interests. Small ships, cutters and sailboats are at risk from this meteorological phenomenon.
Құрылу
Төменгі ағынның қалыптасуы құрғақ ауаға түсетін бұршақ немесе ірі жаңбыр тамшыларымен басталады. Бұршақтар еріп, жаңбыр тамшылары буланып, айналасындағы ауадан жасырын жылуды тартып алып, оны айтарлықтай салқындатады. Салқын ауаның тығыздығы қоршаған жылы ауадан жоғары болғандықтан, ол жер бетіне төмен түседі. Салқын ауа жерге немесе суға тигенде таралып, мезомасштабты майданды жел соғу майданы ретінде байқалады. Төменгі ағынның астында және оған тікелей іргелес жатқан аймақтарда ең күшті жел мен жауын-шашын болады (болған жағдайда). Сонымен қатар, жаңбыр салқындатқан ауа тропосфераның ортасынан төмен түсетіндіктен, температураның айтарлықтай төмендеуі сезіледі. Жер бетімен өзара әрекеттесудің нәтижесінде төменгі ағын жылдам күшін жоғалтады, желдей таралып, микроағынның шетінде жиі кездесетін ерекше "қисайған пішін" құрайды (суретті қараңыз). Төменгі ағындар әдетте бірнеше минутқа созылады, содан кейін таралады, бірақ дауылдық фронттар мен дерехо құбылыстарында олардың ұзақтығы артуы мүмкін. Дегенмен, қысқа ғұмырға ие болса да, микроағындар авиация мен мүлік үшін қауіпті және аумаққа елеулі зиян келтіруі мүмкін. Төменгі ағынның даму циклы үш кезеңнен өтеді: төменгі ағын, жарылыс және жастық кезеңдері.
Ғимараттарға қауіп
2023 жылдың 21 маусымында Үлкен Хьюстон аймағындағы қатты дауылдың салдарынан күшті жауын-шашын мен жел соқты. Дауыл 2023 жылдың 20-26 маусымы аралығында болған кең ауқымды торнадолар тізбегінің бір бөлігі болды. Джордж Буш халықаралық әуежайында 156 км/сағ (97 миль/сағ) жылдамдықпен жел соғып, рекордты жаңартты. Бұған дейін 2008 жылы «Айк» дауылы кезінде тіркелген 132 км/сағ (82 миль/сағ) көрсеткіші ең жоғары болған. Апаттан кейін шамамен 324 000 тұтынушы электр қуатысыз қалды және CenterPoint Energy компаниясының жабдықтары мен инфрақұрылымына ауқымды зақым келді. Дауыл ғимараттарға елеулі зақым келтірді, кем дегенде 243 үй зардап шекті. Желдің күші соншалық болды, ол шағын ұшақты аударып, тағы біреуін Харрис округінің солтүстік-батысындағы Хукс әуежайынан ығыстырып жіберді. 2022 жылдың 21 мамырында Канаданың Онтарио штатының Оттава қаласындағы дауыл салдарынан зақымдар тіркелді. Солтүстік торнадо жобасының мамандары 36 км (22 миль) ұзындығы және 5 км (3 миль) ені бар аймақта желдің жылдамдығын өлшеді және талдады. Онтарио және Квебек штаттарында өткен дауылдан 10 адам қаза тауып, көптеген қалалар ауқымды зақымдар мен бірнеше күнге созылған электр қуатының үзілісін бастан өткерді. Бұл Канада тарихындағы ең жойқын дауылдардың бірі болды, екі провинцияда да 875 миллион доллардан астам шығын тіркелді. 2019 жылдың 31 наурызында Непалдың Бара және Парса аудандарындағы құйылған дауылдардың шоғырлануы кішкентай derecho сипаттамаларына ие болды, бірақ критерийлерге сай келмеді. Жергілікті уақыт бойынша сағат 18:45 шамасында 30-45 минутқа созылған жел көптеген ғимараттарды қиратты, 28 адамның өліміне және жүздеген адамның жарақаттануына әкелді. 2018 жылдың 15 мамырында АҚШ-тың солтүстік-шығысында, атап айтқанда Нью-Йорк және Коннектикут штаттарында күшті фронт өтіп, ауқымды зақымдар келтірді. Шамамен жарты миллион адам электр қуатынан айырылып, 5 адам қаза тапты. Желдің жылдамдығы шамадан тыс болды, бірнеше торнадо мен макросүріністер тіркелді. 2018 жылдың 3 сәуірінде Техас штатының Уильям П. Хобби әуежайына сағат 23:53-те ылғалды микрожұлдыз соқты, нәтижесінде ұшақ ангарының бір бөлігі құлап кетті. Алты бизнес-ұшақ (төрт ангарда, екеуі сыртында) зақымдалды. Микрожұлдыз соққанға дейін бірнеше секунд бұрын қатты дауыл туралы ескерту берілді. 2017 жылдың 23 мамырында Техас штатының Сили қаласында ылғалды микрожұлдыз болды, жел ағаштар мен электр сымдарын құлатты. Силидегі құрылыстарға ауқымды зақым келгені туралы хабарланды. Сили орта мектебінде өткен шараға қатысқан 20 оқушы ұшып келген сынықтардан жеңіл жарақат алды. 2016 жылдың 9 тамызында Огайо штатының Кливленд Хайтс қаласында, Кливленд қаласының шығыс жаққа орналасқан маңында ылғалды микрожұлдыз болды. Дауыл өте тез дамыды. Дауыл Кливлендтің батысында сағат 21:00-де пайда болды, ал Ұлттық ауа-райы қызметі сағат 21:55-те қатты дауыл туралы ескерту берді. Дауыл сағат 22:20-ға қарай Куяхога округінің үстінен өтті. Кливленд Хайтс қаласында минутына 10 рет найзағай соқты. 45 000-нан астам адам электр қуатынан айырылды, зақым соншалықты ауыр болды, екі күннен кейін 6 000-ға жуық үй электр қуатысыз қалды. 2011 жылдың 18 тамызында Хассельттегі Pukkelpop музыкалық фестивалінде ылғалды микрожұлдыз болды, ол жергілікті жерлерге ауқымды зақым келтірді. Бес адам қаза тауып, кем дегенде 140 адам жарақат алды. Кейінгі зерттеулер желдің жылдамдығы шамамен 160 км/сағ (100 миль/сағ) жеткенін көрсетті. 2010 жылдың 22 қыркүйегінде Чикагоның Хегевич ауданында ылғалды микрожұлдыз болды, ол ауқымды зақымдар мен электр қуатының үзілісіне себеп болды, соның ішінде кем дегенде төрт үйге құлаған ағаштардың әсері болды. Өлім-жітім туралы хабар берілмеді. 2010 жылдың 16 қыркүйегінде сағат 17:30-дан кейін Нью-Йорк қаласының Орталық Куинс ауданына жел соққан ылғалды макросүрініс ағаштарға, ғимараттарға және көліктерге үлкен зақым келтірді. Кейбір деректер бойынша, шамамен 3000 ағаш құлаған. Гранд-Сентрал-Парквейде ағаш машинаға құлап, бір адам қаза тапты. 2010 жылдың 24 маусымында, кешкі сағат 16:30-дан кейін, Шарлоттсвилл қаласында, Вирджинияда, ылғалды микрожұлдыз болды. Жергілікті есептер мен зақымды бағалаулар Шарлоттсвиллдің дауыл кезінде көптеген жер сілкіністерін бастан өткергенін көрсетті, желдің күші шамадан тыс болды, бірнеше минут ішінде ағаштар мен құлаған электр желілері жолдарды қаптады. Бірнеше үйге ағаштар соқты. Дауылдан кейін бірден Шарлоттсвилл мен Альбемарл округінің 60 мыңға жуық тұтынушысы электр қуатынан айырылды. 2010 жылдың 11 маусымында таңғы сағат 3:00 шамасында Оңтүстік Дакота штатының оңтүстік-батысындағы Су-Фолс қаласындағы ауданда ылғалды микрожұлдыз болды. Ол төрт үйге үлкен зақым келтірді, олардың барлығында адамдар тұрды. Жарақат алғандар туралы хабар берілмеді. Шамалдың соғатынына байланысты гараждардың төбелері,...