Forskere afslører det kolde hjerte af landfaldende orkaner

Orkaner er kraftige vejrbegivenheder født i det åbne hav. Brændt af fugt fra det varme hav, orkaner kan intensiveres i styrke, bevæge sig store afstande over vandet, og i sidste ende frigive deres ødelæggelse på land. Men hvad der sker med orkaner, efter at de er kommet i land, er stadig et åbent spørgsmål.

Nu, en nylig undersøgelse i Fysisk gennemgangsvæske har brugt simuleringer til at udforske skæbnen for landfaldende orkaner. Forskerne fandt ud af, at efter landfald, det varme, det dynamiske hjerte af en orkan er erstattet af en voksende kold kerne - et uventet fund, der kan hjælpe prognosemagere til at forudsige niveauet af ekstremt vejr, som samfund længere inde i landet kan komme ud for.

"Generelt, hvis en orkan rammer land, den svækkes og dør, " sagde professor Pinaki Chakraborty, seniorforfatter og leder af Fluid Mechanics Unit ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). "Men nogle gange, en orkan kan intensiveres igen dybt inde i landet, skaber en masse ødelæggelse, som oversvømmelse, i samfund langt væk fra kysten. Så, at forudsige kursen, som en orkan vil tage, er afgørende."

Disse forstærkningsbegivenheder opstår, når orkaner, også kendt som tropiske cykloner eller tyfoner i andre globale regioner, overgang til ekstratropiske cykloner:Storme, der opstår uden for Jordens troper. I modsætning til tropiske cykloner, der udnytter deres styrke fra havets fugt, ekstratropiske cykloner får deres energi på grund af ustabile forhold i den omgivende atmosfære. Denne ustabilitet kommer i form af vejrfronter - grænser, der adskiller varmere, lettere luft fra koldere, tættere luft.

"Vejrfronter er altid ustabile, men frigivelsen af ​​energi er typisk meget langsom. Når en orkan kommer, det kan forstyrre fronten og udløse en hurtigere frigivelse af energi, der tillader stormen at intensivere igen, " sagde førsteforfatter Dr. Lin Li, en tidligere ph.d. studerende i Prof. Chakrabortys enhed.

Imidlertid, at forudsige, om denne overgang vil finde sted, er udfordrende for vejrudsigtere, da orkaner skal interagere med denne front på en specifik og kompleks måde. I øjeblikket, prognosemænd bruger én nøglekarakteristik til objektivt at identificere denne overgang:Tilstedeværelsen af ​​en kold kerne i en landfaldende orkan, forårsaget af et indadgående sus af kold luft fra vejrfronten.

Imidlertid, da Prof. Chakraborty og Dr. Li simulerede, hvad der sker med orkaner efter at have ramt land, de fandt ud af, at en kold kerne var til stede i alle landfaldende orkaner, voksede op fra bunden af ​​orkanerne, mens de forfaldt, trods en stabil atmosfære uden vejrfronter.

"Dette ser ud til at være en naturlig konsekvens af, når en orkan går i land og begynder at forfalde, " sagde Dr. Li.

Tidligere teoretiske modeller af landfaldende orkaner savnede den voksende kolde kerne, da de ikke tog højde for den fugt, der var lagret i landfaldende orkaner, forklarede forskerne.

Prof. Chakraborty sagde, "Når orkaner bevæger sig over land og mister deres fugttilførsel, modeller betragtede dem typisk som blot en spinning, tør hvirvel af luft, der som hvirvlende te i en kop, gnider over jordens overflade og sænker farten på grund af friktion."

Imidlertid, lagret af fugt i orkaner, der falder i land, betyder, at termodynamikken stadig spiller en afgørende rolle for, hvordan de henfalder.

I orkaner over varmt hav, luft, der kommer ind i orkanen, er stærkt mættet med fugt. Når denne luft stiger opad, det udvider sig og køler, hvilket sænker mængden af ​​vanddamp, hver "pakke" luft kan rumme. Vanddampen i hver luftpakke kondenserer derfor, frigiver varme. Det betyder, at disse luftpakker afkøles langsommere end den omgivende luft uden for orkanen, skabe en varm kerne.

Men når en orkan rammer land, luften, der kommer ind i orkanen, indeholder mindre fugt. Når disse luftpakker stiger, de skal rejse højere, før de når en temperatur, der er kølig nok til, at vanddampen kan kondensere, forsinke frigivelsen af ​​varme. Det betyder, at i bunden af ​​orkanen, hvor alle luftpakkerne bevæger sig opad, det er forholdsvis køligere end den omgivende atmosfære, hvor luftpakker bevæger sig tilfældigt i alle retninger, resulterer i en kold kerne.

"Som orkanen bliver ved med at forfalde, den æder mere og mere af den fugt, der er lagret i orkanen, så luftpakkerne skal stige endnu højere, før der opstår kondens, " sagde Dr. Li. "Så med tiden, den kolde kerne vokser og den varme kerne skrumper."

Forskerne håber, at en bedre forståelse af kolde kerner kan hjælpe prognosemænd til mere præcist at skelne mellem henfaldende orkaner og dem, der går over i ekstratropiske cykloner.

"Det er ikke længere så simpelt som orkaner med en varm kerne og ekstratropiske cykloner med en kold kerne, " sagde prof. Chakraborty. "Men i henfaldende orkaner, den kolde kerne vi ser er begrænset til den nederste halvdel af cyklonen, hvorimod i en ekstratropisk cyklon, den kolde kerne spænder over hele orkanen - det er signaturen, som prognosemænd skal lede efter."