Паровой дьявол - Steam devil
Пара черт является небольшим, слабым вихрем над водой (или иногда влажной землей) , который обращается туманом в вихорь , что делает его видимым.
Они образуются над большими озерами и океанами во время вспышек холодного воздуха, когда вода еще относительно теплая, и могут быть важным механизмом вертикального переноса влаги. Они входят в состав морского дыма .
Более мелкие паровые дьяволы и паровые водовороты могут образовываться над бассейнами гейзеров даже в теплую погоду из-за очень высоких температур воды. Хотя наблюдения паровых дьяволов, как правило, довольно редки, горячие источники в Йеллоустонском парке производят их ежедневно.
О паровых дьяволах сообщают и изучают только с 1970-х годов. Они слабее водяных смерчей и отличаются от них. Последние больше похожи на слабые торнадо над водой.
Именование
Впервые о паровых дьяволах сообщили Лайонс и Пиз в 1972 году относительно их наблюдений за озером Мичиган в январе 1971 года. Этот месяц был особенно холодным для Висконсина (одного из самых холодных в 20-м веке), который в сочетании с озером Мичиган, остававшимся в основном ледяным. свободный, создавал хорошие условия для образования парового дьявола. Лайонс и Пиз назвали паровых дьяволов по сравнению с пыльными дьяволами на суше, с которыми они сопоставимы по размеру и структуре. Они также были мотивированы необходимостью отличать паровых дьяволов от гораздо более мощных водяных смерчей , наземным эквивалентом которых является торнадо . Лайонс и Пиз написали свою статью с целью убедить Национальное управление океанических и атмосферных исследований включить паровых дьяволов в Международный год полевых исследований Великих озер, который неизбежно должен был произойти в 1972-1973 годах.
Появление
Паровые дьяволы - это вихри, обычно диаметром от 50 до 200 метров, по существу вертикальные и высотой до 500 метров. Общая форма похожа на небольшой водяной смерч, но их не следует рассматривать как связанные. Паровые дьяволы вращаются в циклоническом направлении, но не очень быстро или мощно, обычно всего несколько оборотов в минуту, а иногда, по-видимому, совсем не вращаются . Обычно имеется четко выраженная внутренняя часть вращающегося столба пара и более неровная внешняя часть, от которой часто отрываются сгустки пара. Вместо меньшие паровые черти могут образовывать более мелкие озера, особенно теплая вода в горячих источниках в гейзером бассейнах. В этих случаях типичные размеры составляют метр или около того в диаметре, но могут варьироваться от менее 0,1 до 2 метров, а высота от 2 до 30 метров при несколько более быстром вращении - 60 об / мин или около того. Центральное ядро парового дьявола может быть чистым, в том же смысле, что и центр пылевого дьявола очищен от пыли. Ядро составляет около 10% ширины вращающейся колонны. Небо над паровыми дьяволами может быть ясным или могут быть кучевые облака . В некоторых случаях паровые дьяволы могут подниматься прямо в кучевые облака, в этих случаях кучевые облака на самом деле могут быть вызваны паровыми дьяволами - см. Ниже . Паровые дьяволы - редкое и недолговечное явление, обычно живущее не более трех или четырех минут, а более мелкие из них над горячими источниками рассеиваются за считанные секунды.
Паровые дьяволы могут оторваться от своей базы и унесены ветром вниз по течению. На небольших водоемах, таких как горячие источники, это может означать, что паровой дьявол оказывается над сушей вдали от воды. Такие паровые дьяволы продолжают вращаться даже после того, как они оторвались от источника тепла, но вскоре рассеиваются.
Очень маленькие паровые заслонки могут иметь плохо очерченный столбик и не идентифицировать четкое внутреннее ядро. Такие вихри правильнее называть паровыми вихрями по аналогии с пыльными вихрями суши.
Формирование
Предварительным условием для образования паровых дьяволов является наличие слоя влажного воздуха на воде, при этом туманный воздух (так называемый арктический паровой туман ) втягивается вверх в струны тумана (невращающиеся столбы парового тумана). Чтобы это произошло, водоем должен быть незамерзшим и, следовательно, относительно теплым, и должен быть ветер с холодным сухим воздухом, чтобы образовался туман. Холодный воздух согревается водой и увлажняется за счет испарения. Нагретый воздух начинает подниматься и при этом адиабатически охлаждается за счет падающего давления, в результате чего водяной пар конденсируется в струйки тумана.
Чтобы паровые дьяволы образовывали воздух над водоемом, он должен быть очень холодным, и над поверхностью воды должен дуть довольно резкий (более 25 миль в час) ветер сухого воздуха. Разница температур между водой и воздухом должна быть очень заметной; паровые дьяволы на рис. 1 формировались при температуре воздуха -21 ° C (-6 ° F) и температуре воды 0,5 ° C (33 ° F) - разница в 22 ° C (39 ° F). В этих условиях воздух поднимается так энергично, что поток воздуха становится неустойчивым и начинают образовываться вихри. Потоки тумана, втянутые в вихри, делают вихри видимыми, а затем превращаются в паровых дьяволов.
Паровой туман имеет тенденцию к образованию неправильных шестиугольных ячеек в горизонтальной плоскости, которые вытянуты по направлению ветра. В этой сотовой структуре три ячейки встречаются на стыке, и именно в этих местах образуются паровые дьяволы. Этот эффект образования вихрей в вершинах гексагональных ячеек является примером вершинных вихрей .
Слой кучевых облаков, наблюдаемый над паровыми дьяволами во время вспышек холода на озере Мичиган и в других местах, может быть не случайным. Воздушные радиолокационные исследования во время вспышек холодного воздуха на озере показали, что некоторые паровые дьяволы проникают через тепловой внутренний пограничный слой (ниже которого имеет место конвективная циркуляция ) и могут иметь большее значение для теплового смешения, чем обычная конвекция, транспортируя влажный воздух вертикально над конвекцией. граница. Результирующий крупномасштабный вид представляет собой слой арктического парового тумана у поверхности воды, слой кучевых облаков прямо над границей конвекции и регулярный ряд паровых дьяволов, соединяющих их.
Вхождения
Рано зимой на Великих озерах можно увидеть паровых дьяволов . Они происходят в Атлантике у побережья Каролины, когда холодный воздух с континента дует через Гольфстрим . Паровые дьяволы могут встречаться на небольших озерах и даже над горячими источниками, но реже, чем на больших водоемах. Паровые дьяволы также могут образовываться над влажной землей, если воздух холодный и солнце греет землю.
Маленькие паровые дьяволы встречаются в некоторых из больших горячих источников в Йеллоустонском парке, где слой парового тумана нависает над бассейнами, и ветер может поднимать его, превращая его в туманные полосы. Одним из таких примеров является Большой Призматический источник в бассейне Гейзера Мидуэй Йеллоустоун . Когда образуются паровые дьяволы, температура воздуха может быть высокой с точки зрения комфорта человека. В 1982 году группа из семнадцати паровых дьяволов наблюдалась при температуре воздуха от 17 до 21 ° C. Хотя это намного выше, чем, например, температура воздуха над Великими озерами, температура воды также пропорционально выше, будучи очень близкой к температуре кипения, поэтому разница температур все еще составляет 79 ° C.
Другое известное место в Йеллоустоне, гейзер Old Faithful , производит горизонтальные паровые дьяволы. В целом, в Йеллоустоне, вероятно, наиболее часто встречаются доступные паровые дьяволы. Каждый час в наиболее продуктивных местах производятся несколько паровых дребезжаний. Впервые о паровых дьяволах над бассейнами гейзеров сообщил Холл в 1977 году.
Смотрите также
Примечания
использованная литература
Библиография
- Аллаби, Энциклопедия Майкла погоды и климата , т. 1, Нью-Йорк: факты в файле, 2002 ISBN 0-8160-4801-0 .
- Баррик, Кеннет А. "Экологический обзор бассейнов гейзеров: ресурсы, дефицит, угрозы и преимущества", Environmental Reviews , vol. 18, нет. 1. С. 209–238, 1 февраля 2010 г.
- Блюстейн, Ховард Б. Аллея торнадо: Штормы монстров на Великих равнинах , Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета, 1999 ISBN 0-19-510552-4 .
- Холле, Рональд Л. «Паровые дьяволы» над бассейном гейзера » , Monthly Weather Review , vol. 105, вып. 7. С. 930–932, июль 1977 г.
- Холле, Рональд Л. "Паровые дьяволы Йеллоустона", Weatherwise , vol. 60, нет. 3, стр. 9, май – июнь 2007 г. doi : 10.3200 / WEWI.60.3.8-9
- Lyons, WA и Pease SR, «Паровые дьяволы» над озером Мичиган во время январской вспышки болезни в Арктике » , Monthly Weather Review , vol. 100, вып. 3. С. 235–237, март 1972 г.
- Зурн-Бирхимер, Сюзанна; Эйджи, Эрнест М .; Сорбьян, Збигнев "Конвективные структуры при выбросе холодного воздуха над озером Мичиган во время Lake-ICE" , Журнал атмосферных наук , вып. 62 (2005), нет. 7, часть 2, с. 2414–2432.