Βαρομετρικά χαμηλά και "ιμάντες μεταφοράς"

Στη σύγχρονη δυναμική μετεωρολογία, ένας εξωτροπικός κυκλώνας και τα μέτωπά του δεν γίνονται αντιληπτά μόνον ως μια συνάντηση διαφορετικών αερίων μαζών αλλά ως μια συρροή διακριτών αερίων ρευμάτων, με ξεχωριστές ιδιότητες και διαφορετική προέλευση. Είναι οι "ιμάντες μεταφοράς" ή "αερομεταφορείς" (conveyor belts), ένας από τους καλύτερους τρόπους για να οπτικοποιηθεί η τρισδιάστατη ροή γύρω από έναν ώριμο μετωπικό κυκλώνα. Παρόλο που ο Carlson παρουσίασε για πρώτη φορά το εννοιολογικό μοντέλο το 1980, μέρη αυτής της έννοιας αναπτύχθηκαν νωρίτερα από τον Harrold (1973), τροποποιήθηκαν αργότερα από τους Young et al (1987) και συνοψίστηκαν από τον Browning (1999).

Το μοντέλο των ιμάντων μεταφοράς περιγράφει τη σχετική - ως προς το σύστημα - ροή γύρω από ένα ώριμο μετωπικό χαμηλό. Ο Carlson υπέθεσε μια σταθερή κίνηση του συστήματος για να προσδιορίσει τη σχετική ροή, χρησιμοποιώντας ισεντροπική ανάλυση. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τους μεταφορικούς ιμάντες σε μια χρονική στιγμή. Να ληφθεί υπ΄όψιν ότι αυτές οι ζώνες μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής ενός κυκλώνα.

Ο θερμός ιμάντας μεταφοράς (warm conveyor belt, WCB στο παραπάνω σχήμα) αντιπροσωπεύει την κύρια πηγή θερμού, υγρού αέρα που τροφοδοτεί τον κυκλώνα. Αναδύεται από τον θερμό τομέα του κυκλώνα και ρέει προς τους πόλους παράλληλα προς το ψυχρό μέτωπο. Η ροή αυτή μπορεί να έχει βάθος 200 έως 300 hPa και συχνά ξεκινάει μέσα από ένα στρώμα έντονης ανωμεταφοράς, αρκετά μακριά από το κέντρο του χαμηλού. Καθώς η ροή πλησιάζει το θερμό μέτωπο, αρχίζει να ανεβαίνει, με την ισχυρότερη άνοδο να λαμβάνει χώρα πάνω από το θερμό μέτωπο, στην περιοχή της εντονότερης θερμής μεταφοράς. Τελικά, αρχίζει να στρέφεται αντικυκλωνικά, καθώς συγχωνεύεται με τη ροή του ανώτερου αεροχειμάρρου. Οι τιμές πίεσης στο παραπάνω σχήμα αντιπροσωπεύουν (ενδεικτικές) ατμοσφαιρικές στάθμες σε διαδοχικά σημεία της ροής μέσα στο χώρο.

Σε άλλα σχετικά σχήματα φαίνεται ένας κλάδος του WCB να στρέφεται κυκλωνικά πάνω από την περιοχή της σύσφιξης. Η παραλλαγή αυτή είναι πιο πιθανό να συμβεί κατά τα τελευταία στάδια του κύκλου ζωής ενός χαμηλού. Ο Browning (1999) αναφέρεται στο κύριο WCB ως W1 και σε αυτόν τον δευτερεύοντα κλάδο ως W2.

Η ποσότητα του υετού που παράγεται από έναν κυκλώνα μπορεί να εξαρτάται από την ποσότητα υγρασίας που εισάγεται στην κυκλοφορία κατά μήκος του WCB. Αν το WCB δεν μεταφέρει ικανή υγρασία, ο υετός μπορεί να είναι μειωμένος σε σχέση με τα επίπεδα που υποστηρίζει η δυναμική του συστήματος.

Ο ψυχρός μεταφορικός ιμάντας (cold coveyor belt, CCB στο σχήμα) ξεκινά βόρεια και ανατολικά του κέντρου χαμηλής πίεσης, με αφετηρία συνήθως την κυκλοφορία ενός συστήματος υψηλής πίεσης στα ανατολικά. Το ρεύμα του κατευθύνεται δυτικά, στην ψυχρή πλευρά του θερμού μετώπου και κάτω από το WCB, προς το κέντρο του συστήματος. Εδώ, η ψύξη και ο κορεσμός του αέρα πραγματοποιείται με έναν συνδυασμό: (α) του υετού που πέφτει στο σχετικά ξηρό CCB από το υπερκείμενο WCB και εξατμίζεται, και (β) μιας αργής ανολίσθησης από το οριακό στρώμα προς τη μέση τροπόσφαιρα, βόρεια του κέντρου του χαμηλού. Η ροή ανυψώνεται και στρέφεται τελικά αντικυκλωνικά, ακολουθώντας τους ανώτερους ανέμους.

Ξηρός ιμάντας μεταφοράς ή ξηρή διείσδυση (dry conveyor belt, dry intrusion)

Καθώς το χαμηλό αναπτύσσεται, μια καθοδική ροή ξηρού αέρα παρατηρείται πίσω από το ψυχρό μέτωπο και πάνω από το κέντρο του χαμηλού.

Ξηρή διείσδυση (σχήμα από Danielsen 1964) Ψυχρό, θερμό και συνεσφιγμένο μέτωπο στην επιφάνεια: μπλε, κόκκινο και μωβ αντίστοιχα

Η ροή αυτή, με προέλευση την κατώτερη στρατόσφαιρα ή την ανώτερη τροπόσφαιρα, πηγάζει από την περιοχή μιας αναδίπλωσης της τροπόπαυσης, που συνήθως προηγείται χρονικά της κυκλογένεσης και "μεταφέρεται" σταδιακά από την αριστερή (δυτική) στη δεξιά (ανατολική) πλευρά της σκάφης χαμηλών υψών που συνδέεται με την κυκλογένεση. Ο ξηρός αέρας κατολισθαίνει στα μέσα ή και στα κατώτερα τροποσφαιρικά στρώματα πίσω από το χαμηλό και αρχίζει να ανεβαίνει μόλις βρεθεί ανατολικά της σκάφης χαμηλών υψών και πάνω από το κέντρο του χαμηλού. Η διείσδυση του ξηρού αέρα είναι εμφανής στις δορυφορικές εικόνες υδρατμών και έχει συνήθως ως αποτέλεσμα την ενίσχυση της αστάθειας και του στροβιλισμού στον πυρήνα του χαμηλού.

Η κατανόηση της ροής σε ένα σύστημα χαμηλών πιέσεων των μέσων πλατών είναι σημαντική για την εκτίμηση της κατανομής της νέφωσης και του υετού.  Το μοντέλο των  ιμάντων μεταφοράς βοηθάει στην οπτικοποίηση του μοτίβου της ροής, συμβάλλοντας στον εντοπισμό των περιοχών ανοδικών κινήσεων και υετού. Κατά την εφαρμογή αυτού του μοντέλου σε πραγματικές προγνωστικές καταστάσεις, να θυμόμαστε ότι παρουσιάζει τη ροή τη "σχετική με το σύστημα" και ότι οι καιρικοί χάρτες είναι αυτοί που δείχνουν τον πραγματικό άνεμο. Ωστόσο, εξετάζοντας συνδυαστικά τους ανέμους σε διάφορα επίπεδα στους σχετικούς χάρτες ανάλυσης - πρόγνωσης, αποκομίζουμε μια καλή αίσθηση για τις ροές και τις περιοχές προέλευσής τους. Χρησιμοποιείστε το μοντέλο των ιμάντων μεταφοράς για να σας βοηθήσει να οπτικοποιήσετε τι πράγματι συμβαίνει και να κατανοήσετε καλύτερα την τρέχουσα καιρική κατάσταση.

(Βασική πηγή του κειμένου: https://www.wxonline.info/topics/conveyor.html)

Κλείνουμε με το βίντεο μιας παρουσίασης, όπου περιγράφεται με απλό, σύντομο και εύληπτο τρόπο η ανατομία ενός οργανωμένου βαρομετρικού χαμηλού των μέσων πλατών, με καλά γραφικά και ανάλυση σχετικών δορυφορικών εικόνων του τύπου "αέριας μάζας" (RGB Airmass).

Πηγή παρουσίασης: http://resources.eumetrain.org/resources/SEEMET_conveyor_belts.html

Οι διαφάνειες της παρουσίασης: http://www.eumetrain.org/data/5/581/conveyor_belts_2020.pdf

Έτσι "διαβάζονται" οι δορυφορικές εικόνες airmass.

Πηγές για τρέχουσες δορυφορικές airmass: Εδώ, εδώ και εδώ

Συντάκτης: Lambros Georgiou