Tormenta que se desgarra

Una tormenta dividida es un fenómeno en el que una tormenta eléctrica convectiva se divide en dos supercélulas , una de las cuales se propaga hacia la izquierda (la supercélula que se mueve hacia la izquierda ) y la otra hacia la derecha (la supercélula que se mueve hacia la derecha ) de 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 lleva una corriente ascendente que gira en sentido opuesto a la corriente ascendente de la otra célula, con la supercélula que se mueve hacia la izquierda exhibiendo una corriente ascendente que gira en el sentido de las agujas del reloj y la supercélula que se mueve hacia la derecha exhibiendo una corriente ascendente que gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. La división de la tormenta, si ocurre, tiende a ocurrir dentro de una hora desde la formación de la tormenta.

La división de tormentas en presencia de grandes cantidades de vorticidad transversal ambiental , como se caracteriza por una hodógrafa recta , produce células que se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha de manera similar. Las divisiones de tormentas también ocurren en entornos donde hay vorticidad en el sentido de la corriente, como se caracteriza por una hodógrafa más curvada. Sin embargo, en esta situación, una corriente ascendente es altamente 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 nota en las imágenes de radar . En el hemisferio norte, donde la curvatura de la hodógrafa 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 más persistentes; lo opuesto es cierto en el hemisferio sur, donde la curvatura de la hodógrafa tiende a ser en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Características

La división de tormentas fue descubierta a través del radar meteorológico en la década de 1960. ^[1]^{: 220} La división de tormentas es más favorecida cuando la dirección de la cizalladura del viento está alineada con el movimiento de la tormenta, una condición conocida como vorticidad transversal (a través de la regla de la mano derecha , la dirección de rotación ambiental asociada con esta vorticidad sería perpendicular al movimiento de la tormenta). ^[2]^{: 234} Tales condiciones se pueden cuantificar al tener baja helicidad relativa a la tormenta y se pueden asociar con hodógrafas rectas . ^[2]^{: 234, 236} En estos casos, la cizalladura del viento es en gran medida 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 eléctrica original 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 empuja esta rotación hacia arriba y dentro de la tormenta, la rotación se inclina hacia la vertical en los flancos opuestos de la corriente ascendente. Por un lado, esto da como resultado una rotación en el sentido de las agujas del reloj , mientras que el otro gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. Estas áreas de rotación están ubicadas en ángulos rectos con respecto a la dirección de la cizalladura del viento, y una ocurre 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 celdas 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 produciendo un arrastre 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 a 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 a la derecha se mueve a la derecha de la dirección media de la cizalladura del viento. Las tormentas divididas se conocen como de movimiento a la izquierda y de movimiento a la derecha debido a este comportamiento. El movimiento resultante hacia la izquierda o hacia la derecha tomado por 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 en 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 torcida con respecto a la dirección de la cizalladura del viento atrae cada vez más vorticidad en la dirección de la corriente . Esta tiende a ser la que se mueve a la derecha en el hemisferio norte y la que se mueve a 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, esta puede seguir estando presente. Por lo tanto, las tormentas que se mueven hacia la izquierda y hacia la derecha pueden sufrir nuevamente divisiones 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, incluidos los 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 del vector de cizalladura del viento medio. ^[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} La que se mueve a la izquierda adquiere una vorticidad cada vez más en el sentido de las agujas del reloj, mientras que la que se mueve a la derecha adquiere una vorticidad cada vez más en el 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 varía comúnmente cerca de la superficie, de modo que las hodógrafas rara vez son rectas en la troposfera inferior. ^[1]^{: 224} Si la dirección de la cizalladura del viento cambia con la altura, de modo que hay alguna vorticidad en la dirección de la corriente, la ingestión de vorticidad por las corrientes ascendentes divididas hace que una corriente ascendente se potencie y la otra se suprima. Si la hodógrafa gira en el sentido de las agujas del reloj con la altura, el motor derecho se ve reforzado, y si la hodógrafa gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, el motor izquierdo se ve reforzado. ^[2]^{: 238} La mayor parte de la diferencia en las intensidades de las células divididas surge de esta cizalladura direccional del viento, en lugar de la fuerza de Coriolis. ^[4]^{: 289} La división de la tormenta se vuelve menos pronunciada a medida que aumenta la curvatura de la hodógrafa, lo que da como resultado células anticiclónicas de vida más corta. ^[3] En casos extremos, donde hay una hodógrafa fuertemente curvada, 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 de la convección. ^{[ cita requerida ]} Si bien las supercélulas de división ciclónica (que se mueven hacia la derecha en el hemisferio norte) se han estudiado más ampliamente debido a su duración típicamente más larga y la producción de clima severo , las supercélulas anticiclónicas también pueden producir clima severo. ^[7]^[8]

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

Dinámica

El movimiento de las partículas de aire en la atmósfera puede provocar un aumento localizado de la presión del aire delante de la partícula y una disminución de la presión del aire detrás de la partícula a medida que esta interactúa con el aire ambiente. Estas variaciones de presión se conocen como perturbaciones de presión dinámica . En una corriente ascendente rotatoria , la variación de esta perturbación de presión dinámica con la altura puede aproximarse como la combinación de un término lineal y no lineal : $estilo de visualización p'_{d}}$ ${\estilo de visualización z}$

{\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}}

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

Cuando la rotación horizontal se levanta 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 maximizada 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 en la presión del aire en lo alto en el centro del vórtice, con el aire circundante en equilibrio ciclostrófico . ^[4]^{: 289} Independientemente del signo de vorticidad (es decir, la dirección de rotación ), la cantidad 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, 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 una propagación horizontal de la cizalladura de la corriente ascendente, de modo que la celda de división izquierda continúa moviéndose hacia la izquierda en relación con el vector de cizalladura, mientras que la celda de división derecha se mueve hacia la derecha. ^[6] Esto implica que la división inicial de una tormenta eléctrica está gobernada por una dinámica no lineal . ^[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 los que la vorticidad es predominantemente en el sentido de la corriente, como se caracteriza por una hodógrafa fuertemente curvada, 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 favorecida cuando la vorticidad ambiental es en el sentido de la corriente. ^[2]^{: 238} $\zeta '^{2}$ $estilo de visualización p'_{d}}$

Véase también

Referencias

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