Hvorfor Har Orkaner Øjne? Forskere Ved Stadig Ikke Rigtigt

{h1}

Et nyt papir tilbyder den mest komplette model endnu, hvordan en orkan får øjet.

Et cyklon øje er et sikkerhedssted og et tegn på fare. Inden for øjet er vinden rolig og ingen regn falder. Blå himmel er normalt synlige overhead. Men ende i en storms øje er dårlige nyheder - øjet er ringet af øjenvæggen, hvor stormens mest kraftfulde vinde virker. Og når et øje dannes, er det et tegn på, at en cyklon er vokset mere organiseret og kraftigere. Det er et centralt skridt på vejen til at blive en fuldverdig orkan.

Så meteorologer kigger cyklonske øjne omhyggeligt. Disse mærkelige, stille steder giver uvurderlig information om, hvilken ødelæggelse en storm vil få. Og alligevel, på trods af forskernes intense fokus på fænomenerne, forstås cyklone øjne næppe. Et papir udgivet i 2006 fandt hundredvis af forklaringer til cyklon øjendannelse, mange af dem udtrykkeligt modsiger hinanden.

Men et nyt papir fra en fysiker, en anvendt matematiker og ingeniør, der blev offentliggjort i dag (12. januar) i tidsskriftet Physical Review Fluids, kan hjælpe med at indsnævre feltet.

Problemet med modellering og udregning af øjet, forfatteren skrev, er, at orkanernes indvendige strukturer (og andre cykloner) styres af en række konkurrerende kræfter og fænomener - ting som turbulens og flere forskellige opførende lag - der begge er enten meget komplekse eller dårligt forstået. Og når flere komplekse systemer interagerer, især dem, der endnu ikke har afsløret nogen information, er resultaterne så meget mere komplekse. [50 fantastiske tornado fakta]

Dette er et grundlæggende problem med flydende mehanics, såvel som meteorologi, forskerne skrev.

"På trods af [øjnens] fælles udseende... er det ikke engang klart, at de samme grundlæggende mekanismer er ansvarlige i forskellige klasser af atmosfæriske hvirvler," forskerne skrev. "I mangel af en sådan grundlæggende forståelse kan man ikke pålideligt forudsige, når øjnene skulle eller burde ikke danne sig."

Forskerne opbyggede hvad de betegner som den mest komplekse model af en atmosfærisk cyklon, der endnu er udviklet og udbygget på en tidligere model, de havde udviklet og beskrevet i et papir udgivet i Journal of Fluid Mechanics i januar 2017.

"Man må være forsigtig i sådanne forsøg" for at modellere et cyklonisk øje skrev de i 2018-papiret ", og det er vigtigt at understrege, at visse væsentlige egenskaber ved atmosfæriske hvirvler er blevet droppet i den nuværende model, herunder vertikal stratificering [ de ovennævnte lag], rumligt varierende og anisotropisk eddy viskositet [rare interne kræfter styrer hvordan luften kan støde og jiggle] samt latent varmefrigivelse på grund af vanddampkondensation. "

Alligevel skrev de, deres model er en rimelig, forenklet analog for de slags tropiske storme, der opstår i virkelige forhold.

For at få øje på deres model, fandt forskerne, at cyklonen skal passe til fire grænsevilkår. At kende disse er ikke super vigtigt at få det grundlæggende punkt i dette papir, så vær så velkommen til at rulle forbi listen. Men her er det for nysgerrige:

  1. Ekman-nummeret - en måling af den lokale atmosfæriske viskositet i forhold til Coriolis-kraften forårsaget af planetens spinding - kan ikke være for høj. Med andre ord kan systemet ikke blive for domineret af friktion mellem luftstrømme, i modsætning til Jordens kraft, der glider forbi underfoden.
  2. Reynolds-nummeret - som måler forholdet mellem inerti (bevægelse) kræfter til atmosfærisk viskositet - kan ikke være for lavt. Det er en kompliceret måde at sige, at stormens bevægelse skal være mindst en forholdsvis vigtig drivkraft i systemet sammenlignet med dens vindskærhed til hinanden.
  3. Rossby-nummeret kan ikke være for stort...
  4. ... eller for lille. Rossby-nummeret måler forholdet mellem systemets bevægelseskræfter og Coriolis-styrkerne. Så for at et cyklon skal kunne udformes, skal de begge være mindst noget signifikante.

Det vigtige punkt her er, at i hvert fald i denne forenklede model danner et cyklon øje, når stormens indre friktion, dens hastighed og kraften i den spindingjord, der virker på stormen, alle rammer en delikat balance.

Det er vigtigt at bemærke, siger forskerne, at disse resultater ikke fuldt ud svarer på spørgsmålet om hvorfor øjne danner i orkaner - for mange faktorer er udeladt, og det er helt muligt, at deres model ikke model orkaner, som de forventer. (Deres model dækker også ikke helt andre former for atmosfæriske cykloner, som tornadoer.)

Hvad denne forskning gør, skriver de, peger vejen frem i besvarelsen af ​​nogle grundlæggende spørgsmål om orkaner. Nemlig: Hvorfor danner de den måde, de gør, og hvordan kan meteorologer bedre forudsige stormens adfærd?

Oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com