ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ (ΜΕΡΟΣ 1)

Καταιγίδες

Μέρος Πρώτο

Από το πολύ καλό ιστολόγιο The Weather Wizard

Γράφει ο Θοδωρής Μ. Γιάνναρος, Φυσικός – Δρ. Φυσικής Περιβάλλοντος

Η καταιγίδα αποτελεί αναμφίβολα ένα από τα πλέον βίαια ατμοσφαιρικά φαινόμενα, μικρής κατά βάση κλίμακας, με κύρια χαρακτηριστικά τη ραγδαία βροχή, το χαλάζι, τους απότομους και θυελλώδεις ανέμους και συχνά τις αστραπές και τις βροντές. Οι άνεμοι που συνοδεύουν μια καταιγίδα μπορεί να αποδειχτούν εξαιρετικά επικίνδυνοι για τη ναυσιπλοϊα, ενώ οι ισχυρές ανοδικές κινήσεις που επικρατούν στο χώρο επίδρασης μιας καταιγίδας είναι επικίνδυνες για την αεροπλοϊα. Εν συντομία, θα μπορούσαμε να πούμε πως μία καταιγίδα αποτελεί, σχεδόν στο σύνολο της, το αποτελέσμα μιας γιγαντιαίας κατακόρυφης μεταφοράς αερίων μαζών στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας. Αδειάσειστοι μάρτυρες αυτής της κατακόρυφης μεταφοράς είναι οι γιγαντιαίοι σωρειτομελανίες (cumulonimbus) που σχηματίζονται, είτε μεμονωμένοι είτε σε ομάδες, με την κορυφή τους να ξεπερνά σε αρκετές περιπτώσεις τα 15 km.

Τυπική καταιγίδα (Ordinary cell thunderstorm)

Εικόνα 1. Απλοποιημένο μοντέλο απεικόνισης του κύκλου ζωής μιας τυπικής καταιγίδας (ordinary cell thunderstorm) που είναι σχεδόν στάσιμη πάνω από μία περιοχή με ασθενή κατακόρυφη διάτμηση του ανέμου. Τα βέλη υποδεικνύουν τα ανοδικά και καθοδικά ρεύματα, ενώ η διακεκομένη γραμμή αντιστοιχεί στην ισόθερμη του επίπεδου παγοποίησης (freezing level). (a) Στάδιο ανάπτυξης, (b) Στάδιο ωρίμανσης, (c) Στάδιο διάλυσης. (Πηγή: Meteorology Today, D. Ahrens, 2009).

Εικόνα 1. Απλοποιημένο μοντέλο απεικόνισης του κύκλου ζωής μιας τυπικής καταιγίδας (ordinary cell thunderstorm) που είναι σχεδόν στάσιμη πάνω από μία περιοχή με ασθενή κατακόρυφη διάτμηση του ανέμου. Τα βέλη υποδεικνύουν τα ανοδικά και καθοδικά ρεύματα, ενώ η διακεκομένη γραμμή αντιστοιχεί στην ισόθερμη του επίπεδου παγοποίησης (freezing level). (a) Στάδιο ανάπτυξης, (b) Στάδιο ωρίμανσης, (c) Στάδιο διάλυσης.     (Πηγή: Meteorology Today, D. Ahrens, 2009).

Οι τυπικές καταιγίδες δημιουργούνται συνήθως σε περιοχές όπου δεν παρατηρείται σημαντική διάτμηση του ανέμου, σε περιοχές δηλαδή όπου τόσο η ταχύτητα όσο και η κατεύθυνση του ανέμου δεν παρουσιάζουν σημαντικές μεταβολές καθ’ ύψος. Η εξέλιξη μιας τυπικής καταιγίδας μπορεί να διαχωριστεί σε τρία κύρια στάδια: το στάδιο τηςανάπτυξης ή στάδιο του σωρείτη (cumulus), το στάδιο της ωρίμανσης ή στάδιο του σωρειτομελανία (cumulonimbus) και το στάδιο της διάλυσης.
Το στάδιο της ανάπτυξης ξεκινά όταν εξαιτίας κάποιου αιτίου, μία αέρια μάζα αναγκάζεται να κινηθεί κατακόρυφα σε μία περιοχή όπου επικρατεί έντονη αστάθεια. Καθώς η θερμή και υγρή αέρια μάζα ανέρχεται, παρατηρείται συμπύκνωση και τελικά σχηματισμός ενός ή περισσότερων νεφών τύπου cumulus. Τα νέφη αυτά δημιουργούνται με τη βοήθεια ενός ισχυρού ανοδικού ρεύματος που δημιουργείται στο στάδιο αυτό.
Καθώς το νεφικό σύστημα αναπτύσσεται, η μετατροπή των υδρατμών σε υγρά ή στέρεα νεφοσταγονίδια απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες λανθάνουσας θερμότητας που διατηρούν τον ανερχόμενο αέρα θερμότερο (λιγότερο πυκνό) από τον περιβάλλοντα ατμοσφαιρικό αέρα. Ο σχηματισμός του νεφικού συστήματος συνεχίζεται για όσο διαρκεί η τροφοδότηση του με θερμότερο αέρα από τα κατώτερα στρώματα. Κατά τον τρόπο αυτό, τα σχηματιζόμενα νέφη cumulus είναι δυνατόν να αποκτήσουν εκτεταμένηκατακόρυφη ανάπτυξη και να μετατραπούν σε νέφη τύπου cumulus congestus μέσα σε λίγα λεπτά της ώρας. Στο στάδιο αυτό ο διαθέσιμος χρόνος για τον σχηματισμό υετού είναι μικρός, και το ανοδικό ρεύμα που επικρατεί διατηρεί τα υδροσταγονίδια και τα παγοσταγονίδια αιωρούμενα μέσα στο νεφικό σχηματισμό. Επιπρόσθετα, στο στάδιο της ανάπτυξης δεν παρατηρείται ηλεκτρική δραστηριότητα (κεραυνοί, αστραπές).
Με την πάροδο του χρόνου, η κορυφή του νεφικού συστήματος ξεπερνά το επίπεδο της παγοποίησης (freezing level) και τα νεφοσταγονίδια αυξάνουν και άλλο σε μέγεθος, γεγονός που τα καθιστά επίσης βαρύτερα. Τελικά, το ανοδικό ρεύμα αδυνατεί να διατηρήσει την αιώρηση τους μέσα στο νεφικό σχηματισμό, με αποτέλεσμα να ξεκινά ηκατακρήμνιση τους. Καθώς αυτό συμβαίνει, ξηρότερος ατμοσφαιρικός αέρας αρχίζει να εισέρχεται στο νεφικό σχηματισμό στα πλαίσια μιας διεργασίας που είναι περισσότερο γνωστή με τον όρο διείσδυση (entrainment). Η διείσδυση του ξηρότερου περιβάλλοντα αέρα προκαλεί την εξάτμιση ορισμένων υδροσταγονιδίων, οδηγώντας στη ψύξη του αέρα μέσα στο νεφικό σχηματισμό. Έτσι, ο αέρας του νεφικού σχηματισμού καθιστάται ψυχρότερος και βαρύτερος του περιβάλλοντα ατμοσφαιρικού αέρα και αρχίζει νακατέρχεται, δημιουργώντας τώρα ένα καθοδικό ρεύμα. Το καθοδικό αυτό ρεύμα είναι δυνατόν να ενισχυθεί καθώς τα κατακρημνίσματα “τραβούν” το αέρα του νεφικού σχηματισμού προς τα κάτω.
Η εμφάνιση του καθοδικού ρεύματος σηματοδοτεί την έναρξη του σταδίου της ωρίμανσης. Το ανοδικό και το καθοδικό ρεύμα μίας ώριμης καταιγίδας συνιστούν αυτό που χαρακτηρίζεται ως κύτταρο της καταιγίδας. Κατά το στάδιο της ωρίμανσης η καταιγίδα χαρακτηρίζεται από  μέγιστη ένταση. Καθώς η κορυφή του νεφικού σχηματισμού έχει φτάσει πλέον σε μεγάλο ύψος (12-15 km) όπου επικρατούν ευσταθείς ατμοσφαιρικές συνθήκες, αρχίζει να παίρνει το γνωστό σχήμα του αμωνιού (anvil). Αυτό συμβαίνει εξαιτίας της παρουσίας του ανέμου στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα που διασκορπίζει οριζόντια τους παγοκρυστάλλους του νεφικού σχηματισμού. Ο ίδιος ο νεφικός σχηματισμός μπορεί σε αυτό το στάδιο να εκτείνεται κατακόρυφα έως τα 12-15 km, ενώ η βάση του μπορεί να είναι της τάξης των κάποιων χιλιομέτρων.
Στην περιοχή όπου το καθοδικό ρεύμα φτάνει στην επιφάνεια παρατηρείται απόκλιση του αέρα προς όλες τις διευθύνσεις. Το επιφανειακό όριο που χωρίζει τον προπορευόμενο (κατερχόμενο) ψυχρό αέρα από τον θερμότερο περιβάλλοντα ατμοσφαιρικό αέρα ονομάζεται μέτωπο των ριπών (gust front). Κατά μήκος του μετώπου των ριπών παρατηρούνται γρήγορες και βίαιες μεταβολές τόσο της ταχύτητας όσο και της διεύθυνσης του ανέμου. Ο σχηματισμός του μετώπου αυτού έχει ως αποτέλεσμα τηντροφοδότηση της καταιγίδας με θερμό και υγρό αέρα από τα κατώτερα στρώματα της, ώστε ενισχύεται η ανάπτυξη του νεφικού σχηματισμού. Σε ό,τι αφορά στην εκδήλωση του υετού, αυτή εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του υποκείμενου του νεφικού σχηματισμού ατμοσφαιρικού στρώματος. Για παράδειγμα, εάν μια τυπική καταιγίδα σχηματιζόταν στην έρημο, θα είχε όλα τα βασικά χαρακτηριστικά μιας καταιγίδας αλλά οι σταγόνες της βροχής θα εξατμίζονταν προτού προλάβουν να φτάσουν στο έδαφος. Παρόλα αυτά, τα ισχυρά καθοδικά ρεύματα θα μπορούσαν να φτάσουν στο έδαφος, οδηγώντας στη δημιουργία του μετώπου των ριπών και την εκδήλωση ισχυρών ανέμων.
Από τη στιγμή που μια τυπική καταιγίδα εισέλθει στο στάδιο της ωρίμανσης, ξεκινάει η διάλυση της μέσα σε 15 με 30 min. Το στάδιο της διάλυσης ξεκινά όταν το ανοδικό ρεύμα εξασθενεί και καθώς το μέτωπο των ριπών απομακρύνεται από τη βάση του νεφικού σχηματισμού, περιορίζοντας έτσι την ενίσχυση του ανοδικού ρεύματος. Σε αυτό το στάδιο, μέσα στο νεφικό σχηματισμό κυριαρχεί το καθοδικό ρεύμα, οπότε σταματά σταδιακά η τροφοδότηση της καταιγίδας με θερμό και υγρό αέρα μέσω του ανοδικού ρεύματος. Με τον τρόπο αυτό, εξασθενεί σταδιακά και ο σχηματισμός νέων νεφοσταγονιδίων. Σε αυτή τη φάση εκδηλώνεται συνήθως ασθενής βροχή, συνοδευόμενη από ασθενή καθοδικά ρεύματα. Καθώς η καταιγίδα «πεθαίνει», τα νεφοσταγονίδια στα κατώτερα στρώματα του νεφικού σχηματισμού αρχίζουν να εξατμίζονται γρήγορα, παραχωρώντας τη θέση τους σε έναν άκμωνα τύπου cirrus για να θυμίζει την πρότερη ισχυρή καταιγίδα.
Μία τυπική καταιγίδα περνάει από τα προαναφερθέντα τρία στάδια σε χρονικό διάστημα μικρότερο ή ίση της μίας ώρας. Σε αυτό το διάστημα παράγει αξιοσημείωτα ποσά υετού, ενώ οδηγεί και σε πρόσκαιρη πτώση της θερμοκρασίας. Η ψύξη που προκαλεί μια καλοκαιρινή καταιγίδα μπορεί να φτάσει μέχρι και τους 10 oC μέσα σε λιγότερο από10 min. Η επίδραση αυτή ωστόσο είναι πρόσκαιρη και μετά το τέλος της καταιγίδας η θερμοκρασία σημειώνει άνοδο. Σε αρκετές περιπτώσεις επίσης, παρατηρείται αύξησηκαι της υγρασίας με αποτέλεσμα το αίσθημα της θερμικής δυσφορίας να είναι μεγαλύτερο μετά το τέλος της καταιγίδας παρά πριν από την εκδήλωση της.
Σε αυτό το πρώτο μέρος του αφιερώματος στο εντυπωσιακό φαινόμενο των καταιγίδων, ασχοληθήκαμε με τη δομή και την εξέλιξη μιας τυπικής καταιγίδας. Οι καταιγίδες αυτής της κατηγορίας είναι σύντομες και σπάνια αποκτούν πολύ μεγάλη και επικίνδυνη ένταση. Τα στάδια από τα οποία διέρχεται μία τυπική καταιγίδα και τα οποία περιγράφηκαν παραπάνω, παρουσιάζονται με συνοπτικό τρόπο στο επόμενο σχήμα. Καθώς μια τυπική καταιγίδα αναπτύσσεται, τα ανοδικά ρεύματα δίνουν τη θέση τους στα καθοδικά, και τελικά η καταιγίδα καταρρέει «από μέσα της». Τέτοιες καταιγίδες αναπτύσσονται σε περιοχές με ασθενή κατά βάση κατακόρυφη διάτμηση του ανέμου. Ωστόσο, σε περιοχές όπου επικρατούν συνθήκες ισχυρής διάτμησης του ανέμου, μία τυπική καταιγίδα μπορεί να λάβει πολυπλοκότερη μορφή.

Συγκεκριμένα, η ισχυρή καθ’ ύψος διάτμηση του ανέμου είναι δυνατόν να μετατρέψει μια τυπική καταιγίδα σε πολυκύτταρη, δηλαδή σε καταιγίδα αποτελούμενη από πολλαπλά κύτταρα.

Οι καταιγίδες αυτού του τύπου θα αποτελέσουν το αντικείμενο του δεύτερου μέρους του αφιερώματος στις καταιγίδες.

Επιμέλεια – Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος, Φυσικός – Δρ. Φυσικής Περιβάλλοντος

⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐ ⭐

Advertisements
Comments
One Response to “ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ (ΜΕΡΟΣ 1)”
Trackbacks
Check out what others are saying...
  1. Ο/Η ΚΑΤΑΙΓΙ&D... λέει:

    […] Καταιγίδες Μέρος Πρώτο Από το πολύ καλό ιστολόγιο The Weather Wizard Γράφει ο Θοδωρής Μ. Γιάνναρος, Φυσικός – Δρ.  […]



Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2009.

    Δεκέμβριος 2009

    Νοέμβριος 2009

    FOD 2009_11

    Οκτώβριος 2009

    HUMAN FACTOR

    Σεπτέμβριος 2009

    DAZZLERS 1

    Αύγουστος 2009

    dynamic rollover poster greeka

    ΙΟΥΛΙΟΣ 2009

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΕΙΣΑΙ ΤΟΣΟ ΧΑΖΟΣ ΟΣΟ ΦΑΙΝΕΣΑΙ..!!!

    ΙΟΥΝΙΟΣ 2009

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΑΕΡ. ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ

    ΜΑΪΟΣ 2009

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΚΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ

    ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2009

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    Η ΣΥΜΜΟΡΙΑ ΤΩΝ 12.

    ΜΑΡΤΙΟΣ 2009

    T/R+TREE = TROUBLE !

    T/R+TREE = TROUBLE !

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2013.

    Ιανουάριος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2013

    ΠΟΣΤΕΡ ΦΕΒ 2013

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2013

    Χωρίς τίτλο2

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Μάϊος 2013

    ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΒΕΓΓΑΛΙΚΩΝ002

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2013

    Χωρίς τίτλο

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Οκτώβριος 2013

    cf87cf89cf81ceafcf82-cf84ceafcf84cebbcebf2Hires εδώ

    Νοέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2013

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2010.

    Δεκέμβριος 2010


    Νοέμβριος 2010


    Οκτώβριος 2010

    Σεπτέμβριος 2010

    Αύγουστος 2010

    Ιούλιος 2010

    Ιούνιος 2010


    Μάϊος 2010

    Απρίλιος 2010

    Μάρτιος 2010

    Φεβρουάριος 2010

    Ιανουάριος 2010


    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2014.

    Ιανουάριος 2014

    Poster_2014-01Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάρτιος 2014

    Χωρίς τίτλο1Hires εδώ

    Απρίλιος 2014

    Χωρίς τίτλο3Hires εδώ

    Μάϊος 2014

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2014

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2014

    Χωρίς τίτλο2Hires εδώ

    Αύγουστος 2014

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2014

    ΠΟΣΤΕΡ ΟΚΤ

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2014

    Hires εδώ

    Δεκέμβριος 2014

    Poster_2014-12

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2011.

    Δεκέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Νοέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Οκτώβριος 2011

    HiRes εδώ

    Σεπτέμβριος 2011

    HiRes εδώ

    Αύγουστος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούλιος 2011

    HiRes εδώ

    Ιούνιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάϊος 2011

    HiRes εδώ

    Απρίλιος 2011

    HiRes εδώ

    Μάρτιος 2011

    HiRes εδώ

    Φεβρουάριος 2011

    HiRes εδώ

    Ιανουάριος 2011

    HiRes εδώ

    ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2015.

    Ιανουάριος 2015

    2015-1 ΠΟΣΤΕΡ1Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2015

    2015-2 POSTERHires εδώ

    Μάρτιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Απρίλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Μάϊος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούνιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Ιούλιος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Αύγουστος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Σεπτέμβριος 2015

    8415961Hires εδώ

    Νοέμβριος 2015

    Χωρίς τίτλοHires εδώ

    Δεκέμβριος 2015

    keep-calm-and-have-a-safe-flight-45Hires εδώ

  • ΤΑ ΠΟΣΤΕΡ ΤΟΥ 2012.

    Δεκέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Νοέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Οκτώβριος 2012

    Hires εδώ

    Σεπτέμβριος 2012

    Hires εδώ

    Αύγουστος 2012

    Hires εδώ

    Ιούλιος 2012

    Hires εδώ

    Ιούνιος 2012

    Hires εδώ

    Μάιος 2012

    Hires εδώ

    Απρίλιος 2012

    Hires εδώ

    Μάρτιος 2012

    Hires εδώ

    Φεβρουάριος 2012

    Hires εδώ

    Ιανουάριος 2012

    HiRes εδώ

Αρέσει σε %d bloggers: