Re: [討論] 順時針龍捲風 為何在北半球少見但會產生

[lavifoxbat (花次郎)]

: 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！
推 s93015a     : 沒錯，龍捲風旋轉方向同母雲，而母雲旋轉方向則是由
→ s93015a     : 垂直風切結構決定的
→ s93015a     : 『順時針旋轉的那個因為科氏力的關係發展受到抑制』
→ s93015a     : 這句話我不太確定是不是目前主流的說法
→ s93015a     : 另一種說法是因為超級胞的底層綜觀環境常是暖平流
→ 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
→ s93015a     : 進而抑制向左(順時針旋轉)的那支，而向右這支則反之
→ s93015a     : 到底科氏力重要還是暖平流(隨高度順轉)風切的影響
→ s93015a     : 較重要，可能需要進一步尺度分析來確認
推 jasonccr    : 推這篇
→ lavifoxbat  : 這個說法是Rob給的(我本身不是做mesoscale的).關於
→ lavifoxbat  : 暖平流的說法,Miller(1972)的type C是冷平流.可參考
→ lavifoxbat  : Notes on the analysis and severe-storm forecas-
→ lavifoxbat  : ting procedures of the air force global weather
→ lavifoxbat  : central, R. Miller, 1972.
→ lavifoxbat  : 抱歉,眼殘看錯,type C也是暖平流.
→ lavifoxbat  : 能請問是否有暖平流說法的參考文獻呢？
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
→ WuCH1022    : 流扭曲垂直風切的水平渦度成為垂直渦度
→ WuCH1022    : 經抽拉縮小旋轉半徑產生
→ WuCH1022    : 應該說  正常環境下(暖平流)會抑制超級胞的左移順
→ WuCH1022    : 時鐘旋轉的對流
→ WuCH1022    : 而不是科氏力直接作用在超級胞上
推 Allen1096   : tim li解釋同fovell
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
→ s93015a     : 超級胞或龍捲風旋轉方向的因素
→ s93015a     : 不過要深入解釋的話就要用到氣壓擾動來解釋了
→ s93015a     : updraft-sheer交互作用
→ s93015a     : 我還在大氣系大學部時也不會
→ lavifoxbat  : 說起來vertical windshear由熱力風決定,這可以算是
→ lavifoxbat  : 柯氏力的直接影響吧.我到是好奇jet streak進出口處
→ lavifoxbat  : 的ageostrophic wind會不會影響對流發展
→ s93015a     : 科氏力影響垂直風切結構而垂直風切結構影響轉向
→ s93015a     : 這樣不算直接吧
→ WuCH1022    : 垂直風切是因為溫度梯度(氣柱厚度)差異產生
→ WuCH1022    : 科氏力在南北半球中緯度都造成西風垂直風切
→ WuCH1022    : 直接說  對流雲的上升運動將垂直風切的水平渦度轉為
→ WuCH1022    : 垂直渦度造成母雲旋轉  就算垂直風切可以延長對流雲
→ WuCH1022    : 生命期  要等到科氏力介入  對流雲也早進入消散期
→ SamLG       : 可是大氣動力學提到說 順時針跟逆時針渦旋
→ SamLG       : 逆時針渦旋容易發展是因為動力上的關係
→ SamLG       : 因為逆時針渦旋上頭有動力低壓、下面有動力高壓
→ SamLG       : 促進對流發展(這個章節叫做"右移風暴")
推 s93015a     : 樓上，中尺度氣象學這個領域在大氣動力學這個領域
→ s93015a     : 只有最初階的介紹
→ s93015a     : 不太可能詳細討論『動力高低壓』的成因
→ s93015a     : 不過如果Sam大說的課本是Holton的話
→ s93015a     : 應該有提到一個前提是風向隨高度順鐘轉
→ s93015a     : 也就是我在這一篇開頭的推文
推 s93015a     : 這篇有稍微提到動力氣壓的成因#1LJWziIB
→ s93015a     : (動力氣壓及擾動氣壓)可以參考看看
→ s93015a     : 《今天下午大台北東南部持續性午後對流雨》
→ s93015a     : (動力氣壓即擾動氣壓)上面錯字
→ lavifoxbat  : 我前面提到的mesoscale的書就有提dynamic pressure
推 DanasYuri   : 今年美國龍捲風季滿悲慘的