Горячие башни: ключевой элемент тропической циркуляции и ураганов.
Hot tower
Тропические "горячие башни" – мощные кучево-дождевые облака, ключевой фактор формирования тропических циклонов и циркуляции Хэдли. Изучение с 1958 года.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Горячая башня – это тропическое кумулонимбовое облако, которое проникает из нижнего слоя атмосферы, тропосферы, в стратосферу. Эти образования называются "горячими" из-за большого количества скрытой теплоты, выделяющейся при конденсации водяного пара в жидкость и его замерзании в лед внутри облака. Горячие башни в регионах с достаточной вихревостью могут приобретать вращающиеся восходящие потоки; они известны как вихревые горячие башни. В некоторых случаях горячие башни проявляют характеристики суперячейки, с глубоким и устойчивым вращением в восходящем потоке. Роль горячих башен в тропической погоде впервые была сформулирована Джоан Симпсон в 1958 году. Горячие башни доминировали в обсуждениях в области тропической метеорологии в 1960-х годах и сейчас считаются основными факторами, вызывающими восходящие потоки воздуха в тропических циклонах, и важным компонентом циркуляции Хэдли. Хотя частота упоминаний горячих башен в научной литературе уменьшилась в 1970-х годах, они остаются активной областью исследований. Обнаружение горячих башен в тропических циклонах связано с увеличением их интенсивности.
A hot tower is a tropical cumulonimbus cloud that reaches out of the lowest layer of the atmosphere, the troposphere, and into the stratosphere. These formations are called "hot" because of the large amount of latent heat released as water vapor condenses into liquid and freezes into ice within the cloud. Hot towers in regions of sufficient vorticity may acquire rotating updrafts; these are known as vortical hot towers In some instances, hot towers appear to develop characteristics of a supercell, with deep and persistent rotation present in the updraft. The role of hot towers in tropical weather was first formulated by Joanne Simpson in 1958. Hot towers dominated discussions in tropical meteorology in the 1960s and are now considered the main drivers of rising air within tropical cyclones and a major component of the Hadley circulation. Although the prevalence of hot towers in scientific literature decreased in the 1970s, hot towers remain an active area of research. The presence of hot towers in tropical cyclones is correlated with an increase in the tropical cyclones' intensities.
Наблюдение
Горячие башни впервые были обнаружены с помощью радара в 1950-х годах.
Hot towers were first detected by radar in the 1950s.
Структура
Термин "горячая башня" применяется как к быстро поднимающимся потокам воздуха, так и к высоким кумулонимбусным облакам, которые их сопровождают. В своей оригинальной статье 1958 года, в которой излагалась роль горячих башен, Риль и Симпсон описали эти облака как "узкие теплые башни", но к 1960 году стали называть эту идею "гипотезой горячей башни". В течение следующих двух десятилетий горячие башни доминировали в научных дискуссиях, касающихся взаимодействия между кумулятивными облаками и их более крупномасштабной тропической обстановкой. Авиационные наблюдения за ураганом Дэйзи в 1958 году показали, что конвекция внутри тропических циклонов была ограничена несколькими областями кумулонимбусных облаков, опровергая представление о том, что восходящие потоки воздуха распределены по всей оболочке циклона и подтверждая гипотезу горячей башни. В случае урагана Дэйзи конвективные кумулонимбусные облака составляли лишь около четырех процентов от общей площади осадков, связанных с ураганом. Анализ данных NHRP по урагану Дэйзи, проведенный Рилем и Симпсоном в 1961 году, показал, что горячие башни являются основным механизмом, посредством которого тропические циклоны переносят теплый воздух в верхнюю тропосферу. Возросшая важность горячих башен в тропических циклонах стимулировала разработку параметризации – представления мелкомасштабных явлений и взаимодействий, то есть отдельных кумулятивных облаков – в ранних моделях погоды. Гипотеза горячей башни также послужила основой для разработки конвективной нестабильности второго рода (CISK): концептуальной модели, подчеркивающей обратную связь между скрытой теплотой, выделяемой отдельными кумулями, и конвергенцией, связанной с тропическими циклонами. К 1970-м годам многие идеи и прогнозы, выдвинутые гипотезой горячей башни, были подтверждены эмпирическими наблюдениями. Критики гипотезы горячей башни утверждали, что маловероятно, чтобы кумулонимбусное облако могло быть свободно от захвата окружающего воздуха. Горячие башни могут появляться, когда циклон собирается усилиться, возможно, быстро. Особенно высокая горячая башня наблюдалась над ураганом Бонни в августе 1998 года, когда шторм усилился перед выходом на Северную Каролину.
The term hot tower has been applied to both rapidly rising parcels of air and the tall cumulonimbus clouds that accompany them. In their original 1958 paper outlining the role of hot towers, Riehl and Simpson described these clouds as "narrow warm towers", but began terming the idea as the "hot tower hypothesis" by 1960. For the next two decades, hot towers dominated scientific discussion concerning the interaction between cumulus clouds and their larger scale tropical environments. Aerial observations of Hurricane Daisy in 1958 suggested that convection within tropical cyclones was limited to a few areas of cumulonimbus clouds, dispelling the idea that rising air was distributed throughout the entire cyclone's envelope and lending support for the hot tower hypothesis. In the case of Hurricane Daisy, the convecting cumulonimbus clouds represented only about four percent of the total region of precipitation associated with the hurricane. A 1961 analysis by Riehl and Simpson using the NHRP data from Hurricane Daisy concluded that hot towers were the principal mechanism by which tropical cyclones move warm air into the upper troposphere. The newfound importance of hot towers in tropical cyclones motivated the development of parametrization—the representation of small scale phenomena and interactions, i. e. individual cumulus clouds—in early weather models. The hot tower hypothesis also inspired the development of convective instability of the second kind (CISK): a conceptual model that emphasized the feedbacks between the latent heat released by individual cumuli and the convergence associated with tropical cyclones. By the 1970s, many of the ideas and predictions put forth by the hot tower hypothesis had been validated by empirical observations. Critics of the hot tower hypothesis contended it was implausible that a cumulonimbus cloud could be free of entrainment. Hot towers may appear when a cyclone is about to intensify, possibly rapidly. A particularly tall hot tower rose above Hurricane Bonnie in August 1998, as the storm intensified before striking North Carolina.