MÉRSÉKELTÖVI CIKLONOK, TRÓPUSI CIKLONOK (HURRIKÁNOK) Breuer Hajni
Miben különbözik a két képződmény? (az animációk alapján) Trópusi ciklon
Mérsékelt övi ciklon
Miben különbözik a két képződmény? (az animációk alapján)
• Hasonlóság:
• Különbség:
– Föld északi félekén – Méret óramutató járásával – Szerkezet ellentétes irányban forognak (további különbségek) – Alacsony nyomású középpont a felszínen
– – – – –
Kialakulás módja Előfordulási hely Alkotó felhők Velejáró időjárás Élettartam
Mérsékeltövi ciklonok, anticiklonok
Felszíni energia egyensúly • Egyenlítőre több, sarkokra kevesebb napsugárzás jut • Energia hiány irányába áramlásnak kell lennie • Légkör és óceán, mint szállító közeg Többlet
Azt elemezzük, hogy a közepes földrajzi szélességeken hogyan történik a sarkok irányában a hőátvitel Nettó rövidhullámú Nettó hosszúhullámú
Észak
Földrajzi szélesség
Dél
Felszíni energia egyensúly • Egyenlítőre több, sarkokra kevesebb napsugárzás jut • Energia hiány irányába áramlásnak kell lennie • Légkör és óceán, mint szállító közeg
Északi félteke
Az alsó légkör keresztmetszete
Futóáramlás (jet stream)
300 hPa
hideg
meleg
Az általános légkörzési modell futóáramlások (jet stream-ek)
Január, átlagos zonális (K-NY) szél vertikális metszete
Július, átlagos zonális szél vertikális metszete
A FŐ FRONTÁLZÓNÁK ÁLTALÁNOS ELHELYEZKEDÉSE AZ ÉSZAKI HEMISZFÉRÁN A cellák rendszerében 2 nyugatias jet: - A frontálzónák és a tropopauza szögletében helyezkednek el, - Mindkét jetnél törik a tropopauza, - Míg a szubtrópusi mindig ugyanott helyezkedik el, addig a poláris széles sávban mozog (évszakosan)
A poláris frontálzóna elhelyezkedése
Az 500 hPa-os magassági szint hőmérsékleti eloszlása
A poláris frontálzóna elhelyezkedése
Az 500 hPa-os magassági szint hőmérsékleti eloszlása
A FŐ FRONTÁLZÓNÁK ÁLTALÁNOS ELHELYEZKEDÉSE AZ ÉSZAKI HEMISZFÉRÁN
A hőmérséklet különbség hatására egy hullám alakul ki a polár fronton. A hullám egyre erősödik és a közepén csökken a légnyomás. Közben az egész örvény kelet felé helyeződik át.
A gyorsabban mozgó hidegfront utoléri a melegfrontot. Megkezdődik a frontok összezáródása. A hideg- és melegfront összezáródása során a ciklon a talajon fokozatosan egy hideg légörvénnyé válik, majd lassan leépül.
CIKLOGENEZIS
A polár front északi oldalán hideg, déli felén meleg levegő halmozódik fel.
Mérsékeltövi ciklonok szerkezete (Bjerkness, 1905)
A légnyomás alakulása
Tengerszinti légnyomás (hPa)
Közeledik a front
Távolodik a front
4 mérőhely, USA (WI, MI)
2001. nov. 9.
nov. 10.
nov. 11.
11 Nov 7 am
Fig. 10.18
Ciklonok tulajdonságai • Alak – – – –
Közelítően kerek alakzatok (alacsony légnyomás minimum középen) Több száz / több ezer millió km2-nyi képződmények Izobárok alakja elliptikus; tengelyarány: 1:1,8 Átmérő (1013 hPa-nál számítva) • Atlanti-óceán, Európa: 3200 km • Észak-Amerika: 2500 km • Cikloncsaládok átmérője sokkal nagyobb
• Mélysége – függ a fejlődési stádiumtól – – – – –
Trópusokon kívül néha 935 hPa (inkább 940/970 - 1000 hPa) Északi hemiszférán legmélyebbek – Izlandnál Ciklon belsejében az izobárok sűrűbbek A hőmérséklet eloszlás aszimmetrikus A vertikális metszetben az izobárfelületek sokféle elrendeződésűek
• Gyakoriságuk – Atlanti-óceán, Európa térségében: 60 cikloncsalád / év – Télen nagyobb, mint nyáron
A mérsékeltövi ciklonok élettartama 1 Felszíni
3
Légnyomás izobárok (folytonos) Hőmérséklet – izotermák (szaggatott)
2
4
Forrás: Petterssen, Weather Analysis and Forecasting
Magassági mezők (pl.: AT500) izovonalai 1 3
Megfigyelhető, hogy a magasabb szinteken kialakult nyereg áthelyeződik a felszíni alacsonynyomástól nyugati irányba
2
4
Forrás: Petterssen, Weather Analysis and Forecasting
Légtömegek áramlása ciklonban
Műholdfelvételek a mérsékeltövi ciklonokról
Nyitott állapot: felhőkkel a meleg és hideg frontok felett, s derült idővel a meleg szektorban
Érett fázis
Okkludált fázis Forrás: Hobbs
Mérsékeltövi ciklonok fázisainak beazonosítása műholdképről
okkludált fázis
érett fázis
Forrás: Cotton and Anthes
Itt hol található a felszíni alacsonynyomású központ? Hol vannak a frontok?
Mérsékeltövi ciklon frontrendszere: Hideg front, meleg front, okkludált front
Infravörös (IR) tartományú műholdkép egy mérsékeltövi ciklonról
Vízgőztartalmat becslő műholdkép egy mérsékeltövi ciklonról
Magas nyomású légköri képződmények - anticiklon
Anticiklon - ciklon • • • • •
Magas nyomású központ Felszíni nyomás:1010-1040 hPa Nagy skálájú leáramlás Átmérő: 2000 - 3500 km Kis nyomási gradiens => alacsony szélsebesség • Zárt izobárok mentén, középtroposzférában óramutató járásával megegyező az áramlás • Időjárás – évszaktól függő: – Télen: köd – Nyáron: lokális zivatarok
• • • • •
Alacsony nyomású központ Felszíni nyomás: 940 -1010 hPa Nagy skálájú feláramlás Átmérő: 2000 - 3500 km Nagy nyomási gradiens => nagy szélsebesség • Zárt izobárok mentén, középtroposzférában óramutató járásával ellentétes az áramlás • Időjárás – frontokhoz kötődik
TRÓPUSI CIKLONOK, HURRIKÁNOK
Hurrikánok Trópusi ciklonok elnevezései: hurrikánok a nyugati félgömbön,
tájfunok a Csendes óceán nyugati részén, illetve Ázsia partvidéki zónájában
A Gladys hurrikán, az Apollo 7 űrhajóról
ciklonok az Indiai óceán térségében
A trópusi ciklonok előfordulási területei Miért csak itt?
A tengerfelszín hőmérséklet magasabb, mint 27oC
Hőmérsékleti küszöbérték
A HURRIKÁNOK KIALAKULÁSÁNAK TOVÁBBI FELTÉTELEI • Az Egyenlítő közelében nem alakulnak ki hurrikánok (>5 fok földrajzi szélesség) • Hurrikánok nem alakulnak ki szárazföldek felett
Hurrikánok ábrázolása
Időjárási térképeken
Hurrikán trajektóriákkal
Eltérések a mérsékeltövi és a trópusi ciklonok megjelenése közt Mérsékeltövi ciklon
Trópusi ciklon
Andrew hurrikán (Miami, USA)
1992. augusztus 24. Kár: 30 milliárd USD Emberáldozat: 23 fő
Nagy volt, de nem a legnagyobb.
A trópusi ciklonok elemei • Szem: a központi legkisebb nyomású terület, kis szél és leszálló mozgás jellemzi • Szem körüli fal: a legnagyobb szél és a leghevesebb eső gyűrűje • Spirális karok: gyengébb szél, esetenként erős csapadékkal
A hurrikánok alakja Erős, nagykiterjedésű Cumulonimbus (Cb) felhő, koncentrikus kőrkörös elrendeződésben. A magasban Cirrus (Ci) felhők jelzik előre a vihart. Átmérője átlagosan 1000 km (forrás: NOAA, National Weather Service).
Fotó: Mitch Hurrikán, 1998. 10. 25., NOAA.
A HURRIKÁNOK VERTIKÁLIS METSZETE
A HURRIKÁNOK VERTIKÁLIS METSZETE magas légnyomás szétáramlás
szétáramlás
párolgás – energia utánpótlás alacsony légnyomás szem csapadéksávok
A HURRIKÁNOK VERTIKÁLIS METSZETE Katrina hurrikán – TRMM műholdas mérés
A hurrikánok vertikális szerkezete Az Olívia hurrikán belsejében, a szem körüli fal (eyewall)
Forrás: NOAA P-3 ‘hurricane hunter’ image
EGY MÉRŐREPÜLŐ 1999. SZEPT. 13-ÁN ÁTREPÜLT A FLOYD HURRIKÁN BELSŐ SZEKTOÁN
A trópusi ciklonok fajtáinak definíciói: 1. Trópusi depresszió szél <40 mph ~ 64 km/ó
2. Trópusi vihar szél 40-73 mph ~ 64-117 km/ó
3. Hurrikán I. kategória: szél 74-95 mph ~ 117-152 km/ó
II. kategória: szél 96-110 mph ~ 152-176 km/ó
III. kategória: szél 111-130mph ~ 176-208 km/ó
IV. kategória: szél 131-155 mph ~ 208-248 km/ó
V. kategória: szél 155 mph ~ 248 km/ó felett
A hurrikánok és a trópusi viharok nem gyakoriak, mégis itt egy példa mikor egyidőben 4 volt látható
Trópusi vihar (Emília)
Hurrikán Trópusi vihar
Trópusi háborgás
Egy hurrikán pályája és élettartama Georges Hurrikán 1998. szept.
A harmadik leghosszabb életű trópusi ciklon az Atlanti-óceánon (3 hét) ALBERTO
LESLIE
ISAAC
HELENE
LESLIE BERYL
NADINE DEBBY
KEITH
UNNAMED
HELENE
JOYCE
JOYCE
ISAAC ALBERTO
IV. Kategóriájú hurrikán, mely mérsékeltövi viharrá alakulva Európát is érintette (haláleset Skóciában)
Hurrikánok hatásai: Szél: A legtöbb kárt a szél okozza. Vihar károk: A történelem során hihetetlen pusztítások voltak, ma gyors kitelepítésekkel védekeznek ellene. Esőzések és belterületi árvízek: A szélkároknál több ember áldozatot követel, de az okozett anyagi kár kevesebb. Az adott körzet infrastruktúrájának az összeomlása a legproblematikusabb.
Hurrikánok hatásai a szigeteken:
A HURRIKÁNOKHOZ KAPCSOLÓDÓ HALÁLESETEK SZÁMA ÉS AZ OKOZOTT KÁROK A XX. SZÁZADBAN
Galveston
Hugo
Andrew
MILYEN A FORMÁJA A TRÓPUSI CIKLONOKNAK? MEG TUDJUK-E ÁLLAPÍTANI MŰHOLDFELVÉTELEK ALAPJÁN, HOGY MELYEK A LEGVESZÉLYESEBBEK?
Ezek közül melyik a legerősebb?
Nagyon nehéz a hurrikánok pályáját előrejelezni
Hurrikán útvonal előrejelzések: különböző modellfuttatások (NWP-k) gyakran eltérnek
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása – kialakulás és előfordulás • Trópusi ciklon: – Egyenlítő környékén – Magas tengerfelszín hőmérséklet – Szárazföld (vagy hideg vízfelszín) felett megszűnik
• Mérs.övi ciklon: – Közepes földrajzi szélességen – Polárfront (nagy hőmérséklet gradiens)
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása - szerkezet
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása - szerkezet
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása - szerkezet • Trópusi ciklon: – Nincsenek frontok – Középpontja legmelegebb – Középpontjában felszínen alacsony, magasban magas nyomás uralkodik – Felszíni alacsony légnyomás értékei kifejlett viharnál: 870 - 980 hPa
• Mérs.övi ciklon: – Vannak frontok – Hidegfront és melegfront közötti terület a legmelegebb – Ciklon vertikális tengelye mentén alacsony nyomású a központ – Felszíni alacsony légnyomás értékei kifejlett ciklonnál: 940 - 1010 hPa
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása – méret és gyakoriság • Trópusi ciklon: – – – –
Átmérő: 500 – 1500 km Tengelyarány: 1:1 Évente: 30 – 60 hurrikán Élettartam: néhány nap – 23 hét – Északi-féltekén: június – november időszakban fordulnak elő (augusztus/szeptemberi maximum)
• Mérs.övi ciklon: – – – – –
Átmérő: 2000 – 3500 km Tengelyarány: 1:1,8 Évente: 60 cikloncsalád Élettartam: 5-10 nap Télen gyakoribbak, mint nyáron
Trópusi és mérsékeltövi ciklonok összehasonlítása – felhőzet és időjárás • Trópusi ciklon: – Felhőzete: gomolyfelhőkből áll, tetején cirrus felhőzettel – Időjárás: • hurrikán szeme mentén akár 200 km/h-ás szélsebességek is előfordulnak • rövid idő alatt (1000 mm/nap) sok csapadékot okoz • áradások miatt szigetvilágokat rombolhat le
• Mérs.övi ciklon: – Felhőzete: mindenféle felhő előfordul benne – Időjárás: • rövid idő alatt sok csapadék (100 mm/ 6 óra) hidegfrontok mentén megjelenő zivatarokhoz kapcsolódik • hosszú idő alatt sok csapadék (100 mm/ 2 nap) okklúziós front • gyors fejlődésű ciklonnál szélviharokra számítani kell
