Tormenta que se divide

Una tormenta dividida es un fenómeno que ocurre cuando una tormenta eléctrica convectiva se separa en dos supercélulas , una de las cuales se propaga hacia la izquierda (la que se desplaza hacia la izquierda ) y la otra hacia la derecha (la que se desplaza hacia la derecha ) con respecto a la dirección media de la cizalladura del viento a través de una capa profunda de la troposfera . En la mayoría de los casos, esta dirección media de la cizalladura del viento coincide aproximadamente con la dirección del viento medio. Cada célula resultante presenta una corriente ascendente que gira en sentido contrario a la de la otra célula: la que se desplaza hacia la izquierda presenta una corriente ascendente que gira en sentido horario y la que se desplaza hacia la derecha, una que gira en sentido antihorario. La división de la tormenta, si ocurre, suele producirse dentro de la primera hora posterior a su formación.

La división de tormentas en presencia de grandes cantidades de vorticidad transversal ambiental , caracterizada por un hodógrafo recto , produce corrientes ascendentes de igual intensidad tanto hacia la izquierda como hacia la derecha. Las divisiones de tormentas también ocurren en entornos donde hay vorticidad longitudinal, caracterizada por un hodógrafo más curvo. Sin embargo, en esta situación, una corriente ascendente se ve favorecida sobre la otra, y la división más débil se disipa rápidamente; en este caso, la división menos favorecida puede ser tan débil que el proceso no se detecta en las imágenes de radar . En el hemisferio norte, donde la curvatura del hodógrafo tiende a ser en el sentido de las agujas del reloj, las células que se mueven hacia la derecha tienden a ser más fuertes y persistentes; lo contrario ocurre en el hemisferio sur, donde la curvatura del hodógrafo tiende a ser en sentido contrario a las agujas del reloj.

Características

La división de tormentas se descubrió mediante radar meteorológico en la década de 1960. ^{[ 1 ]}^{: 220} La división de tormentas se favorece más cuando la dirección de la cizalladura del viento está alineada con el movimiento de la tormenta, una condición conocida como vorticidad transversal (según la regla de la mano derecha , la dirección de la rotación ambiental asociada con esta vorticidad sería perpendicular al movimiento de la tormenta). ^{[ 2 ]}^{: 234} Estas condiciones se pueden cuantificar mediante una helicidad relativa baja a la tormenta y se pueden asociar con hodógrafos rectos . ^{[ 2 ]}^{: 234, 236} En estos casos, la cizalladura del viento es mayormente unidireccional en la troposfera inferior a media. ^{[ 3 ]} La división tiende a ocurrir aproximadamente entre 30 y 60 minutos después de la formación de la tormenta principal y puede ocurrir repetidamente siempre que haya suficiente vorticidad transversal. La presencia de vorticidad ambiental produce rollos de rotación horizontal que una tormenta en desarrollo puede encontrar. ^{[ 2 ]}^{: 234} A medida que la corriente ascendente formativa asociada con la tormenta arrastra esta rotación hacia arriba y hacia la tormenta, la rotación se inclina hacia la vertical en flancos opuestos de la corriente ascendente. En un lado, esto resulta en una rotación en el sentido de las agujas del reloj , mientras que el otro rota en sentido contrario a las agujas del reloj. Estas áreas de rotación se ubican en ángulos rectos con respecto a la dirección de la cizalladura del viento, ocurriendo una a la izquierda de esta dirección y la otra a la derecha. ^{[ 2 ]}^{: 234–235} En el hemisferio norte, la rotación izquierda es anticiclónica mientras que la rotación derecha es ciclónica. ^{[ 1 ]}^{: 220} La rotación conduce al desarrollo de una nueva corriente ascendente giratoria debajo de cada área de rotación, que se separan entre sí para producir dos tormentas separadas; ^{[ 4 ]}^{: 289} como ambas células tienen corrientes ascendentes giratorias, ambas son supercélulas . ^{[ 3 ]} Este proceso puede acelerarse si se produce precipitación entre las dos corrientes ascendentes, enfriando el aire y generando una resistencia descendente que elimina la corriente ascendente original y separa aún más las celdas divididas. ^{[ 2 ]}^{: 234}^{[ 3 ]}^{[ 1 ]}^{: 220}^{[ 4 ]}^{: 289}

Una vez que una tormenta se divide en dos, la tormenta que se divide hacia la izquierda tiende a moverse en una dirección a la izquierda de la dirección media de la cizalladura del viento, mientras que la que se divide hacia la derecha se mueve a la derecha de la dirección media de la cizalladura del viento. Las tormentas divididas se conocen como tormentas que se mueven hacia la izquierda y tormentas que se mueven hacia la derecha debido a este comportamiento. El movimiento resultante hacia la izquierda o hacia la derecha que toman las tormentas divididas puede estar más o menos alineado con la dirección de la cizalladura del viento ambiental. Esto aumenta o disminuye la vorticidad transversal ambiental ingerida por las corrientes ascendentes divididas, respectivamente, en el marco de referencia de las tormentas divididas. La tormenta que se mueve en una dirección cada vez más oblicua de la dirección de la cizalladura del viento atrae cada vez más vorticidad en la dirección de la corriente . Esta tiende a ser la tormenta que se mueve hacia la derecha en el hemisferio norte y la que se mueve hacia la izquierda en el hemisferio sur; en cualquier caso, esta es la tormenta con rotación ciclónica . ^{[ 2 ]}^{: 234} Si bien la división de la tormenta puede reducir la vorticidad transversal, la vorticidad transversal aún puede estar presente. Por lo tanto, las tormentas que se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha pueden sufrir repetidas divisiones adicionales si persiste una vorticidad transversal significativa. ^{[ 2 ]}^{: 236}

Los procesos físicos dentro de las supercélulas y las interacciones con su entorno complican la predicción del movimiento de las supercélulas, incluyendo las que se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha. ^{[ 2 ]}^{: 240} Los métodos comúnmente utilizados para aproximar el movimiento de las tormentas que se dividen tienden a estimar el movimiento basándose en desviaciones observadas empíricamente con respecto al vector medio de cizalladura del viento. ^{[ 2 ]}^{: 240}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Si la vorticidad ambiental es completamente transversal, la división de la tormenta produce dos células que giran en sentido opuesto y tienen una intensidad similar. En este caso, ambas tormentas se desvían simétricamente de la dirección media de la cizalladura del viento. ^{[ 2 ]}^{: 240} El movimiento de la izquierda adquiere cada vez más vorticidad en el sentido de las agujas del reloj, mientras que el movimiento de la derecha adquiere cada vez más vorticidad en sentido contrario a las agujas del reloj. En ausencia de la fuerza de Coriolis , ambas células son imágenes especulares una de la otra. Sin embargo, la fuerza de Coriolis hace que la célula ciclónica sea ligeramente más fuerte. ^{[ 3 ]} Debido a la fricción turbulenta , la dirección de la cizalladura del viento suele variar cerca de la superficie, de modo que los hodógrafos rara vez son rectos en la troposfera inferior. ^{[ 1 ]}^{: 224} Si la dirección de la cizalladura del viento cambia con la altura, de modo que hay cierta vorticidad en el sentido de la corriente, la ingestión de vorticidad por las corrientes ascendentes divididas lleva a que una corriente ascendente se intensifique y la otra se suprima. Si el hodógrafo gira en el sentido de las agujas del reloj con la altura, el movimiento hacia la derecha se intensifica, y si el hodógrafo gira en sentido contrario a las agujas del reloj, el movimiento hacia la izquierda se intensifica. ^{[ 2 ]}^{: 238} La mayor parte de la diferencia en la fuerza de las células divididas surge de esta cizalladura direccional del viento, más que de la fuerza de Coriolis. ^{[ 4 ]}^{: 289} La división de la tormenta se vuelve menos pronunciada a medida que aumenta la curvatura del hodógrafo, lo que resulta en células anticiclónicas de menor duración. ^{[ 3 ]} En casos extremos, donde hay un hodógrafo con una curvatura pronunciada, la corriente ascendente suprimida será tan débil desde el principio que el proceso de división no será evidente en el radar, y una célula dominante estará presente inmediatamente poco después del inicio convectivo. Si bien las supercélulas de división ciclónica (movimientos hacia la derecha en el hemisferio norte) se han estudiado más ampliamente debido a su duración típicamente más larga y la producción de tiempo severo , las supercélulas anticiclónicas también pueden producir tiempo severo. ^[⁷^]^[⁸^]

Cuando se desarrollan múltiples tormentas eléctricas, las tormentas que se dividen pueden interactuar entre sí. Si se desarrolla una línea de tormentas a lo largo de un límite , las tormentas en los extremos de la línea suelen ser las más aisladas y carecen de interacción con las células que se dividen. ^{[ 1 ]}^{: 252}

Dinámica

Un hodógrafo mayormente recto — La división de tormentas se ve favorecida en entornos donde los hodógrafos son menos curvos.

El movimiento de las masas de aire en la atmósfera puede provocar un aumento localizado de la presión atmosférica delante de la masa de aire y una disminución de la presión atmosférica en la estela de la masa de aire a medida que esta interactúa con el aire ambiente. Estas variaciones de presión se conocen como perturbaciones dinámicas de presión . Dentro de una corriente ascendente giratoria , la variación de esta perturbación dinámica de presión $p'_{d}$ con altura $z$ puede aproximarse como la combinación de un término lineal y uno no lineal :

{\frac {\partial p_{d}'}{\partial z}}\propto 2{\frac {\partial }{\partial z}}\mathbf {S} \cdot \nabla _ {h}w'-{\frac {1}{2}}{\frac {\partial \zeta '^{2}}{\partial z}}

dónde $\mathbf {S}$ representa el vector medio de cizallamiento vertical del viento, $\nabla _{h}w'$ representa el gradiente horizontal del viento vertical asociado con la corriente ascendente, y $\zeta$ es la vorticidad dentro de la corriente ascendente.

Cuando la rotación horizontal se eleva por primera vez en una corriente ascendente, produce un vórtice ciclónico y anticiclónico en lados opuestos de la corriente ascendente, con la fuerza de esos vórtices típicamente máxima en la troposfera media unos 4–8 km (2,5–5,0 mi) sobre la superficie. ^[²^]^:²³⁴ Cada vórtice está asociado con un mínimo de presión de aire en altura en el centro del vórtice, con el aire circundante en equilibrio ciclostrófico . ^[⁴^]^:²⁸⁹ Independientemente del signo de la vorticidad (es decir, la dirección de rotación ), la cantidad $\zeta '^{2}$ en la ubicación de los vórtices tiende a aumentar desde la superficie hasta la troposfera media, donde los vórtices son más pronunciados. Por lo tanto, $p'_{d}$ disminuye con la altura, lo que resulta en un gradiente de presión vertical y favorece el movimiento ascendente debajo de los dos vórtices. Esto produce dos nuevas corrientes ascendentes en lados opuestos de la corriente ascendente original. La generación de corrientes ascendentes en los flancos de la corriente ascendente original induce la propagación horizontal de la cizalladura ascendente, de modo que la celda que se divide hacia la izquierda continúa moviéndose hacia la izquierda en relación con el vector de cizalladura, mientras que la celda que se divide hacia la derecha se mueve hacia la derecha. ^{[ 6 ]} Esto implica que la división inicial de una tormenta eléctrica está regida por dinámicas no lineales . ^{[ 2 ]}^{: 234} Debido a que la inclinación de la vorticidad horizontal hacia la vertical es más pronunciada a lo largo de los flancos de una corriente ascendente, las tormentas divididas continúan alejándose de la dirección media de la cizalladura del viento. ^{[ 2 ]}^{: 236} En los casos en que la vorticidad es predominantemente longitudinal, como se caracteriza por un hodógrafo fuertemente curvado, el término lineal es una influencia más fuerte en las perturbaciones de presión dinámica vertical. Por lo tanto, la división de la tormenta es menos favorable cuando la vorticidad ambiental es en la dirección del flujo. ^{[ 2 ]}^{: 238}

Véase también

Referencias

1 2 3 4 5 Bluestein, Howard B. (2013). Tormentas convectivas severas y tornados: observaciones y dinámica . Berlín: Springer. ISBN 978-3642053818.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Markowski, Paul; Richardson, Yvette (5 de febrero de 2010). "Organización de la convección aislada". Meteorología de mesoescala en latitudes medias . doi : 10.1002 /9780470682104 . ISBN 9780470682104.
1 2 3 4 5 Davies-Jones, Robert (mayo de 2015). "Una revisión de la dinámica de supercélulas y tornados". Atmospheric Research . 158–159 : 274–291 . Bibcode : 2015AtmRe.158..274D . doi : 10.1016/j.atmosres.2014.04.007 .
1 2 3 4 Houze, Robert A. (1994). Dinámica de las nubes . San Diego: Academic Press. ISBN 9780123568809.
↑ Edwards, Roger; Thompson, Richard L.; Hart, John A. (13 de agosto de 2002). Verificación de técnicas de predicción del movimiento de supercélulas (PDF) . XXI Conferencia sobre tormentas locales severas / XIX Conferencia sobre análisis y predicción meteorológica / XV Conferencia sobre predicción numérica del tiempo. San Antonio, Texas.
1 2 Zeitler, Jon W.; Bunkers, Matthew J. (2005). "Pronóstico operativo del movimiento de supercélulas: revisión y estudios de caso utilizando múltiples conjuntos de datos" (PDF) . National Weather Digest . 29 (1). National Weather Association: 82–97 .
↑ Dostalek, John F.; Weaver, John F.; Phillips, G. Loren (junio de 2004). "Aspectos de una tormenta eléctrica tornádica que se desplaza hacia la izquierda el 25 de mayo de 1999". Weather and Forecasting . 19 (3): 614– 626. Bibcode : 2004WtFor..19..614D . doi : 10.1175/1520-0434(2004)019 < 0614:AOATLT > 2.0.CO ; 2 .
↑ Lindsey, Daniel T.; Bunkers, Matthew J. (1 de febrero de 2005). "Observaciones de una supercélula severa que se desplaza hacia la izquierda el 4 de mayo de 2003". Weather and Forecasting . 20 (1): 15– 22. Bibcode : 2005WtFor..20...15L . doi : 10.1175/WAF-830.1 .

[Bluestein_2013-1] 1 2 3 4 5 Bluestein, Howard B. (2013). Tormentas convectivas severas y tornados: observaciones y dinámica . Berlín: Springer. ISBN 978-3642053818.

[Markowski_and_Richardson_2010-2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Markowski, Paul; Richardson, Yvette (5 de febrero de 2010). "Organización de la convección aislada". Meteorología de mesoescala en latitudes medias . doi : 10.1002 /9780470682104 . ISBN 9780470682104.

[Davies-Jones_2015-3] 1 2 3 4 5 Davies-Jones, Robert (mayo de 2015). "Una revisión de la dinámica de supercélulas y tornados". Atmospheric Research . 158–159 : 274–291 . Bibcode : 2015AtmRe.158..274D . doi : 10.1016/j.atmosres.2014.04.007 .

[Houze_1994-4] 1 2 3 4 Houze, Robert A. (1994). Dinámica de las nubes . San Diego: Academic Press. ISBN 9780123568809.

[Edwards_et_al._2002-5] Edwards, Roger; Thompson, Richard L.; Hart, John A. (13 de agosto de 2002). Verificación de técnicas de predicción del movimiento de supercélulas (PDF) . XXI Conferencia sobre tormentas locales severas / XIX Conferencia sobre análisis y predicción meteorológica / XV Conferencia sobre predicción numérica del tiempo. San Antonio, Texas.

[Zeitler_and_Bunkers_2005-6] 1 2 Zeitler, Jon W.; Bunkers, Matthew J. (2005). "Pronóstico operativo del movimiento de supercélulas: revisión y estudios de caso utilizando múltiples conjuntos de datos" (PDF) . National Weather Digest . 29 (1). National Weather Association: 82–97 .

[Dostalek_et_al._2004-7] Dostalek, John F.; Weaver, John F.; Phillips, G. Loren (junio de 2004). "Aspectos de una tormenta eléctrica tornádica que se desplaza hacia la izquierda el 25 de mayo de 1999". Weather and Forecasting . 19 (3): 614– 626. Bibcode : 2004WtFor..19..614D . doi : 10.1175/1520-0434(2004)019 < 0614:AOATLT > 2.0.CO ; 2 .

[8] Lindsey, Daniel T.; Bunkers, Matthew J. (1 de febrero de 2005). "Observaciones de una supercélula severa que se desplaza hacia la izquierda el 4 de mayo de 2003". Weather and Forecasting . 20 (1): 15– 22. Bibcode : 2005WtFor..20...15L . doi : 10.1175/WAF-830.1 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[

[