作者lavifoxbat (花次郎)
看板TY_Research
標題Re: [討論] 順時針龍捲風 為何在北半球少見但會產生
時間Thu Jun 25 20:02:34 2015
: 推 WuCH1022 : 因為一般情形下母雲是逆時鐘旋轉 會抑制順時鐘渦管 06/11 17:33
這是反果為因
: 推 pigoil : 龍捲風本身受科氏力影響小..... 06/11 18:29
: → pigoil : 之所以北半球順時針多 是中大尺度環境造成的... 06/11 18:30
: → pigoil : 如鋒面上的龍卷風 應鋒面東南側偏南風 西北側偏北風 06/11 18:32
: → pigoil : 自然是逆時針旋轉囉 06/11 18:33
: → pigoil : 北半球約有1%的龍捲風是順時針... 06/11 18:33
: → pigoil : 不考慮中大尺度環境,科氏力對龍捲影響可忽略不計.. 06/11 18:35
: → pigoil : 在這樣的假設下 龍捲風順時或逆時針應該是隨機的... 06/11 18:36
: 推 pigoil : 我第二行有typo 是逆時針多.. 06/11 18:59
龍捲風本身受柯氏力影響小,但造成龍捲風的母雲受柯氏力的影響很大.
這學期剛上完Rob Fovell的synoptic,課程後半就在講severe weather forecast.
我問過Rob兩個問題,一個是supercell和一般的thunderstorm有甚麼不同,
另一個是為甚麼垂直風切(vertical windshear)對supercell的生成很重要.
第一個問題的答案,supercell比一般的thunderstorm多了旋轉(旋轉軸垂直於水平面).
旋轉的成份,或角動量,或vorticity,是從哪來的?
這牽涉到第二個問題:為甚麼垂直風切對supercell的生成很重要?
假想在美國某地,吹西南風(從西南吹向東北),而且風速隨高度增加而變快(風切)。
這個風場的vortex line會和地面平行,從東南指向西北。
當你從東北望向西南時,
vortex line看起來會像這樣:__________________________(和地面平行)。
如果這時風場受到擾動(因為地形,或是地面受熱引起對流,或其他因素),
vortex line會變形。 __________________
變形後的vortex line會像這樣:_______| |________
那兩'根'垂直的部份就是可能會形成supercell的部份。
左邊那根(偏東南)從上方往下看是逆時針旋轉,右邊(偏西北)的則是順時針。
從mesoscale的角度,旋轉(不論方向)會在局部造成低壓,而低壓有助於對流發展。
但是順時針旋轉的那個,因為柯氏力的關係,發展會受到抑制。
因此最後只有逆時針旋轉的系統能發展起來,成為supercell(或MCS,MCC,等等)。
柯氏力除了抑制順時針系統的發展,還會讓逆時針系統的行進方向偏右,
所以逆時針系統會向東北東或東方前進(假設原先吹西南風)。
龍捲風的旋轉方向和母雲的supercell轉向一致。
所以大部分的龍捲風都是逆時針旋轉。
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推 aa1477888 : 專業又白話! 06/25 20:09
推 s93015a : 沒錯,龍捲風旋轉方向同母雲,而母雲旋轉方向則是由 06/25 20:23
→ s93015a : 垂直風切結構決定的 06/25 20:24
→ s93015a : 『順時針旋轉的那個因為科氏力的關係發展受到抑制』 06/25 20:25
→ s93015a : 這句話我不太確定是不是目前主流的說法 06/25 20:26
→ s93015a : 另一種說法是因為超級胞的底層綜觀環境常是暖平流 06/25 20:28
→ s93015a : 這種結構會在向左的那一支上方產生高壓下方產生低壓 06/25 20:29
→ s93015a : 進而抑制向左(順時針旋轉)的那支,而向右這支則反之 06/25 20:30
→ s93015a : 到底科氏力重要還是暖平流(隨高度順轉)風切的影響 06/25 20:31
→ s93015a : 較重要,可能需要進一步尺度分析來確認 06/25 20:32
推 jasonccr : 推這篇 06/25 20:37
→ lavifoxbat : 這個說法是Rob給的(我本身不是做mesoscale的).關於 06/25 20:42
→ lavifoxbat : 暖平流的說法,Miller(1972)的type C是冷平流.可參考 06/25 20:45
→ lavifoxbat : Notes on the analysis and severe-storm forecas- 06/25 20:46
→ lavifoxbat : ting procedures of the air force global weather 06/25 20:47
→ lavifoxbat : central, R. Miller, 1972. 06/25 20:47
→ lavifoxbat : 抱歉,眼殘看錯,type C也是暖平流. 06/25 20:50
→ lavifoxbat : 能請問是否有暖平流說法的參考文獻呢? 06/25 20:57
發現我不只眼殘,還要加上腦殘。
柯氏力和暖平流在這裡其實是同一件事,
有興趣的人可以參考Markowski和Richardson的Mesoscale Meteorology的sec 8.4.3
順時針系統受抑制確實和背景風場(的垂直風切)有關。
當垂直風切是veering(風速隨高度增加順時針變化)順時針系統的發展會受抑制。
當柯氏參數f>0時,veering代表暖平流(熱力風)。
※ 編輯: lavifoxbat (164.67.231.239), 06/25/2015 21:33:58
→ WuCH1022 : 我的說法當然是很簡化 但龍捲風的渦度是來自上升氣 06/25 22:18
→ WuCH1022 : 流扭曲垂直風切的水平渦度成為垂直渦度 06/25 22:19
→ WuCH1022 : 經抽拉縮小旋轉半徑產生 06/25 22:21
→ WuCH1022 : 應該說 正常環境下(暖平流)會抑制超級胞的左移順 06/25 22:27
→ WuCH1022 : 時鐘旋轉的對流 06/25 22:29
→ WuCH1022 : 而不是科氏力直接作用在超級胞上 06/25 22:33
推 Allen1096 : tim li解釋同fovell 06/26 10:34
推 s93015a : 所以看起來科學家們頗一致地認同科氏力並非直接影響 06/26 13:03
→ s93015a : 超級胞或龍捲風旋轉方向的因素 06/26 13:03
→ s93015a : 不過要深入解釋的話就要用到氣壓擾動來解釋了 06/26 13:05
→ s93015a : updraft-sheer交互作用 06/26 13:05
→ s93015a : 我還在大氣系大學部時也不會 06/26 13:05
→ lavifoxbat : 說起來vertical windshear由熱力風決定,這可以算是 06/26 13:06
→ lavifoxbat : 柯氏力的直接影響吧.我到是好奇jet streak進出口處 06/26 13:07
→ lavifoxbat : 的ageostrophic wind會不會影響對流發展 06/26 13:08
→ s93015a : 科氏力影響垂直風切結構而垂直風切結構影響轉向 06/26 13:19
→ s93015a : 這樣不算直接吧 06/26 13:20
→ WuCH1022 : 垂直風切是因為溫度梯度(氣柱厚度)差異產生 06/26 13:28
→ WuCH1022 : 科氏力在南北半球中緯度都造成西風垂直風切 06/26 13:29
→ WuCH1022 : 直接說 對流雲的上升運動將垂直風切的水平渦度轉為 06/26 13:31
→ WuCH1022 : 垂直渦度造成母雲旋轉 就算垂直風切可以延長對流雲 06/26 13:32
→ WuCH1022 : 生命期 要等到科氏力介入 對流雲也早進入消散期 06/26 13:34
→ SamLG : 可是大氣動力學提到說 順時針跟逆時針渦旋 06/27 17:41
→ SamLG : 逆時針渦旋容易發展是因為動力上的關係 06/27 17:42
→ SamLG : 因為逆時針渦旋上頭有動力低壓、下面有動力高壓 06/27 17:42
→ SamLG : 促進對流發展(這個章節叫做"右移風暴") 06/27 17:45
推 s93015a : 樓上,中尺度氣象學這個領域在大氣動力學這個領域 06/27 17:52
→ s93015a : 只有最初階的介紹 06/27 17:53
→ s93015a : 不太可能詳細討論『動力高低壓』的成因 06/27 17:54
→ s93015a : 不過如果Sam大說的課本是Holton的話 06/27 17:55
→ s93015a : 應該有提到一個前提是風向隨高度順鐘轉 06/27 17:56
→ s93015a : 也就是我在這一篇開頭的推文 06/27 17:56
推 s93015a : 這篇有稍微提到動力氣壓的成因#1LJWziIB 06/27 18:01 → s93015a : (動力氣壓及擾動氣壓)可以參考看看 06/27 18:01
→ s93015a : 《今天下午大台北東南部持續性午後對流雨》 06/27 18:02
→ s93015a : (動力氣壓即擾動氣壓)上面錯字 06/27 18:04
→ lavifoxbat : 我前面提到的mesoscale的書就有提dynamic pressure 06/27 21:24
推 DanasYuri : 今年美國龍捲風季滿悲慘的 06/30 12:34