Domanda:
Impossibile o improbabile? Uragano che attraversa l'equatore
DrewP84
2014-04-17 05:18:11 UTC
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Nessun uragano conosciuto ha mai attraversato l'equatore. Gli uragani richiedono che la forza di Coriolis si sviluppi e generalmente si formi ad almeno 5 ° di distanza dall'equatore poiché la forza di Coriolis è zero lì.

La fisica della terra e dei sistemi tropicali è tale che è impossibile per un uragano attraversare l'equatore dopo la formazione, o le forze che lavorano contro questo si verificano così forti che un uragano che attraversa l'equatore è estremamente raro evento a cui potremmo non assistere tra più di 1000 anni?

Tracks and Intensity of All Tropical Storms

Da quello che ho capito della questione è fisicamente impossibile che un uragano formato su un emisfero continui sull'altro emisfero poiché l'effetto di Coriolis (non una forza!) È diretto nella direzione opposta. Attraversando l'equatore l'uragano smetterebbe di girare, e solo se le condizioni sono proprio dall'altra parte dell'equatore (o dovrei dire Zona di Convergenza Intertropicale?) Un nuovo uragano potrebbe formarsi dall'energia rilasciata dell'uragano originale. Ma poiché questo è principalmente (un istruito?) Immagino che non meriti di essere una risposta.
È tecnicamente scorretto dire "Forza di Coriolis" se è solo una forza apparente, non reale? Ho generalmente saputo che l'effetto è stato definito una "forza" anche se questo è un termine improprio.
@DrewP84 è una forza nel nostro sistema di riferimento e rappresenta un termine nelle nostre equazioni del moto in quel sistema di riferimento, quindi lo considero corretto. Diciamo anche "forza" quando parliamo veramente di accelerazioni (poiché dividiamo la massa da tutto), quindi non può essere peggio di così.
[Bella recensione sull'argomento al Weather Underground] (http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/the-beta-effect#).
"L'effetto di Coriolis non è una forza" è un argomento abbastanza simile a "non esiste la forza centrifuga" ... E questo rende quasi obbligatorio per me il collegamento a http://xkcd.com/123/: - )
Gli uragani ottengono il loro momento angolare dalla forza di Coriolis - OK, accelerazione di Coriolis se vuoi essere pedante. Quindi, se vengono spinti verso l'equatore, perdono il loro momento angolare e diventano letteralmente un carico di aria calda. Quindi no, non possono attraversare l'equatore. In ogni caso la circolazione dell'aria globale tende a spingere gli uragani leggermente al polo.
L'acquisizione della rotazione da Coriolis è un processo a lungo termine e allo stesso modo richiede un po 'di tempo per dissiparsi. Le tempeste rotanti attraversano l'equatore abbastanza comunemente. Si stanno necessariamente indebolendo a causa dell'effetto negativo di ulteriori Coriolis nel nuovo emisfero, ma possono mantenere. La rotazione del vortice TC in qualsiasi momento proviene da PGF, non da Coriolis (che è molto piccola ai tropici, in effetti). È solo che per creare la coppia (e quindi la PGF) in primo luogo, la fonte è l'accumulo di Coriolis
In effetti non sono ancora del tutto convinto che sia possibile, in quanto il Coriolis è necessario per contrastare il PGF in modo tale da consentire il bilanciamento del vento in pendenza. Forse esiste un processo in cui il cedimento di Coriolis lo trasforma lentamente in un equilibrio ciclostrofico più forte? Senza Coriolis, qualsiasi perturbazione dal flusso orbitale sarebbe comunque instabile (anche la maggior parte dei tornado si disgrega piuttosto rapidamente nonostante la significativa vorticità continuamente ingerita?) Flusso interno = convergenza-> movimento ascendente-> aumento della PGF potrebbe teoricamente sostenere un vortice un po 'più a lungo nel flusso interno, ma anche ulteriormente aggravare il problema
A parte queste riflessioni: chiedersi se le tempeste più vicine all'equatore hanno maggiori probabilità di dissiparsi durante le interazioni terrestri a causa della ridotta capacità di gestire tali deviazioni? Una domanda interessante che potrebbe valere la pena porre a un certo punto.
Tre risposte:
#1
+65
casey
2014-04-17 20:09:39 UTC
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Improbabile.

È noto che la forza di Coriolis è necessaria per formare un uragano, e la cifra di 5 o N / S come minimo per la formazione è ampiamente pubblicizzato. Puoi anche trovare record di formazione di tempeste tropicali vicino all'India fino a 1,4 o N.

Il problema dell'attraversamento dell'Equatore, però, non è legato alla formazione degli uragani, ma al moto degli uragani. A causa di Coriolis, un uragano che si muove inizialmente parallelamente all'Equatore inizierà a guadagnare una componente verso il polo rispetto al suo movimento, allontanandolo dall'Equatore. Ma, poiché questo è dovuto a Coriolis, se potessi ottenere una tempesta abbastanza vicino all'equatore, questo effetto non sarebbe così forte. Questa sarebbe una traccia improbabile, ma non sono disposta a definirla impossibile. Non abbiamo avuto satelliti per così tanto tempo e tutto ciò che possiamo veramente dire è che non è successo da quando li guardiamo.

Se una tempesta attraversasse l'equatore, cosa farebbe? All'inizio niente, ma man mano che si spostava nell'emisfero opposto, Coriolis avrebbe lavorato contro la tempesta e si sarebbe abbassata, si sarebbe disorganizzata e avrebbe cessato di essere un uragano, probabilmente diventando un residuo basso.

Una perturbazione tropicale ha attraversato l'equatore. Uno di questi disturbi si è verificato il 27 giugno 2008 nel bacino atlantico (da sud a nord) che ha mantenuto il suo movimento in senso orario per un po 'di tempo:

animated satellite loop

Questo riflette anche la mia comprensione. Sono curioso dell'evoluzione del sistema tropicale che si è formato vicino a 1,4 ° N. Sapete per caso l'anno in cui è accaduto? C'è una traiettoria sull'immagine sopra di un ciclone a sud dell'India che inizialmente si muove verso l'equatore, ma gira rapidamente verso nord-ovest. L'effetto beta aumenta in un uragano più si avvicina all'equatore, rendendo essenzialmente sempre più difficile raggiungere l'equatore?
@DrewP84 Quella tempesta era la tempesta tropicale Vamei nel 2001. C'è un elenco incompleto di altre tempeste su http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Equatorial_tropical_cyclones. La mia comprensione dell'effetto beta e degli uragani è che sarà ridotto verso l'equatore. Aggiungo anche una modifica sopra un disturbo che ha attraversato l'equatore.
Grazie! Ho notato quel loop animato dal 26 al 27 giugno 2008. Molto interessante! Ho letto alcune speculazioni che avrebbe potuto essere una caratteristica mesolow più piccola piuttosto che un vero precursore del ciclone.
@DrewP84 Non volevo implicare che quel disturbo specifico si sviluppasse in qualcosa di più, ma solo che in generale un disturbo precede un ciclone. Ho trovato alcune menzioni aneddotiche di un altro disturbo simile che in seguito si è sviluppato in un ciclone, ma non sono riuscito a trovare alcun riferimento a cui potrei effettivamente dare seguito, e il rumore nel cercare su Google le tempeste che attraversano l'equatore è enorme (come potresti già avere si accorse).
@casey - sembra che TC https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclone_Agni abbia attraversato l'equatore.
@DrewP84 Credo che l'Effetto Beta diminuisca più vicino all'equatore, poiché credo che sia una funzione della derivata latitudinale di Coriolis (che è una funzione sin, derivata più alta a 45 gradi), e quindi anche correlata alla dimensione della tempesta (tempeste più grandi = cambiamento maggiore attraverso la tempesta)? Forse mi sono ricordato male dopo questi anni, ed è lineare ... ma sicuramente non dovrebbe essere più alto all'equatore.
#2
+6
Jack Denur
2017-06-18 14:00:33 UTC
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L'effetto Coriolis è necessario per la FORMAZIONE ma NON per il MANTENIMENTO di un ciclone tropicale.

Una volta formato, in un vero e proprio ciclone tropicale di intensità da uragano, l'equilibrio del vento è ciclostrofico, tra il gradiente di pressione e la forza centrifuga, con l'effetto di Coriolis trascurabile al confronto.

Ciò è particolarmente vero se il ciclone tropicale è piccolo ma intenso. Quindi un ciclone tropicale a tutti gli effetti di intensità di uragano non incontrerebbe alcuna difficoltà se attraversasse l'equatore.

La sua circolazione verrebbe classificata come barica prima di attraversare l'equatore e successivamente antibarica. Quindi un ciclone tropicale a tutti gli effetti di intensità di uragano NON si indebolirà attraversando l'equatore a causa dell'effetto di Coriolis invertito (sebbene possa indebolirsi o rafforzarsi a causa di altre cause).

Un ciclone antibarico è pienamente coerente con le leggi del movimento. Fatta eccezione per le scale più piccole come i diavoli della polvere oi vortici, è difficile iniziare, ma una volta iniziato può essere stabile.

Un ciclone tropicale che attraversa l'equatore può essere l'unico modo in cui può essere avviato un ciclone antibarico su scala sinottica. Se un ciclone tropicale, specialmente di grandi dimensioni, attraversa l'equatore e raggiunge una latitudine apprezzabile nell'emisfero opposto, ad esempio i tropici esterni o le latitudini medie inferiori, allora è applicabile l'approssimazione del vento del gradiente piuttosto che l'approssimazione del vento ciclostrofico.

Ma il vento del gradiente antibarico è ancora un flusso stabile. Vedere ad esempio James R. Holton e Gregory J. Hakim, Dynamic Meteorology Fifth Edition, sezione 3.2.5 a pp. 74-77.

Nel flusso in gradiente barico, le forze di Coriolis e centrifughe che agiscono verso l'esterno bilanciano la forza del gradiente di pressione che agisce verso l'interno.

Nel flusso antibarico la forza centrifuga che agisce verso l'esterno bilancia il gradiente di pressione e le forze di Coriolis che agiscono verso l'interno.

Quindi, per un dato gradiente di pressione e raggio di curvatura delle isobare, la forza centrifuga deve essere più forte, e quindi la velocità del vento più alta, per un ciclone tropicale antibarico che per uno barico.

Questo non significa che un ciclone tropicale debba intensificarsi se attraversa l'equatore. Che sia barica o anitbarica, la sua intensità è determinata dall'energia disponibile o dall'exergia corrispondente alle temperature della superficie del mare e della tropopausa (con possibili detrazioni per wind shear, trascinamento di aria secca, interazione con la terra, ecc.)

La prima e la seconda legge della termodinamica richiedono che il gradiente di pressione e il raggio di curvatura delle isobare debbano adattarsi alla fornitura di exergia --- non viceversa.

Secondo Holton e Hakim, un uragano antibarico (su scala sinottica) può facilmente esistere se è centrato diciamo solo a pochi gradi dall'Equatore nell'emisfero opposto, ma questo diventa sempre più difficile e quindi sempre più improbabile con l'aumentare della latitudine nell'emisfero opposto.

Se a una certa latitudine nell'emisfero opposto diventi assolutamente impossibile potrebbe essere una questione aperta.

I cicloni antibarici su piccola scala (diavoli della polvere, vortici, trombe d'acqua e, in misura minore, tornado) possono facilmente esistere a qualsiasi latitudine in cui esiste sufficiente esergia per generarli e mantenerli.

Mi hai portato lì, una volta ho fatto un bel po 'di ricerche TC, inclusi i profili di vortice, e immagino che la conoscenza sia svanita. Detto questo, sulla base di [questo] (http://www.atmos.millersville.edu/~adecaria/ESCI344/esci344_lesson10_TC_structure.pdf) (non un vero riferimento di ricerca, ma piuttosto nitido), hai ragione che esiste un regione ciclostrofica ... sebbene sia solo il nucleo che è ciclostrofico (tale che ci sono ancora problemi al TC mentre attraversa)? Sembri abbastanza esperto delle dinamiche TC, puoi modificare per includere un riferimento migliore per le persone? Ma buone informazioni / risposta, ben fatto.
Alla tua nuova aggiunta (sull'equilibrio antibarico), come dici tu, v non risponde per creare l'equilibrio ... l'equilibrio deve essere stabile per sussistere. E così come Coriolis diminuisce durante l'attraversamento, il flusso diventerà solo verso l'interno e la tempesta si indebolirà ... e poi mentre Coriolis aumenta nella direzione opposta, non c'è ancora nulla per favorire un aumento della velocità per eguagliare. Quindi dovrebbe allontanarsi sempre di più da qualsiasi equilibrio (antibarico o altro). È un'idea divertente, ma non è come una supercella che genera attivamente la vorticità per realizzarla.
Mentre per quanto ne so nessun ciclone tropicale ha mai attraversato l'equatore, ce ne sono stati alcuni centrati a una distanza di circa 1 grado di latitudine dall'equatore. Così quasi la metà della circolazione era sul lato opposto dell'equatore e quindi antibarica, e funzionava perfettamente. Abbiamo bisogno di un ciclone tropicale per attraversare l'equatore almeno fino ai tropici esterni nell'emisfero opposto per fornire un test sperimentale di piena antibaricità.
Immagino che tecnicamente a un pollice dall'equatore la circolazione sarebbe antibarica ... ma nell'analisi della scala, Coriolis sarebbe trascurabile. Entro pochi gradi dall'equatore, sarebbe fondamentalmente un semplice equilibrio pgf / centrifugo, giusto? A quanto ho capito, un TC aumenta quando la pressione diminuisce a causa del rilascio di calore latente ... quindi il vento isoallobarico scorre verso l'interno, ma Coriolis ne bilancia una percentuale, portando a una porzione che diventa maggiore rotazione. Ma una volta attraversato l'equatore, Coriolis si opporrebbe alla rotazione esistente, quindi non ci sarebbe modo per v aumentare ...
e quindi potrebbe solo diventare sempre più sbilanciato, poiché il flusso verso l'interno aumenta mentre Coriolis si ribalta, e nulla può agire per opporsi all'afflusso. L'unico modo che potrei vedere per ristabilire l'equilibrio sarebbe se in qualche modo il PGF potesse cadere rapidamente, più velocemente del centrifugo, saltando fondamentalmente in modo discontinuo da barico ad antibarico. Non vedo come sarebbe supportato, e non porterebbe a venti più forti ma più deboli. Comunque, interessante discussione teorica, ma non vedo come sia mai arrivata a buon fine.
La forza centrifuga potrebbe compensare. Un possibile esperimento: un idromassaggio in una vasca su una giostra che gira in senso antiorario. La forza di Coriolis si tradurrà in un vortice (barico) rotante in senso antiorario. Ora rallenta, fermati e inverti la rotazione della giostra in senso orario. Vedi se l'idromassaggio può mantenere la circolazione in senso antiorario (vortice antibarico). Se necessario per mantenere il combustibile energetico potenziale gravitazionale dell'idromassaggio per un tempo sufficiente, una pompa potrebbe essere utilizzata per restituire l'acqua al bacino.
Non dire che non sarebbe fattibile ... anzi, praticamente un tornado anticiclonico a quel punto. Ma per sopravvivere, dovresti eseguire la transizione a una velocità abbastanza veloce in modo che la rotazione del carosello (cioè Coriolis) sia relativamente trascurabile. E otterresti comunque un rallentamento e una rottura del vortice più rapidi rispetto a 0 o + rotazione inerziale. La velocità non aumenterebbe mai per tenere conto della crescente forza Cor verso l'interno ... rallentando v si riduce solo ulteriormente $ mv ^ 2 / r $ più di $ fv $. Certamente non sono abbastanza forte da quantificarlo (relativo a Rossby #?), Ma penso che $ -df / dt >> | f | $ attraversi prima del guasto ??
Sicuramente può esistere un vortice antibarico se la rotazione inversa della giostra è sufficientemente lenta. Man mano che la velocità di rotazione inversa del carosello aumenta, probabilmente diventa sempre più difficile. A quale velocità di rotazione inversa, se del caso, diventa assolutamente impossibile può essere una questione aperta.
Nella lettura retrospettiva, mi sento di sbagliare a gettare acqua sull'intera idea, penso di aver avuto un pensiero errato che Coriolis fosse in qualche modo il carburante che ha creato la velocità, forse guidato dalla costante tendenza universale a menzionare Coriolis necessaria per un uragano e non hai pensato abbastanza alla tua prima riga. Ho detto "La velocità non aumenterebbe mai per tenere conto della crescente forza Cor interna" ... ma come accennato bene, la velocità è il * risultato * del rilascio di energia che crea i cambiamenti di pressione. Lo stesso rilascio di energia creerebbe venti più lenti senza Coriolis per bilanciare ...
... ma il rilascio di energia potrebbe certamente sostenere / rafforzare un sistema proprio come fa un TC nel nostro orlo. Penso di essere riuscito in qualche modo a immaginare che ci sarebbe stato questo salto / discontinuità casuale quando Coriolis è cambiato, ma è solo un cambiamento graduale che allontana lentamente un po 'del botto per il rilascio di energia. Penso ancora che forse ci sia qualcosa nel pensiero che l'afflusso distante sia un meccanismo importante per il mantenimento della tempesta, e Coriolis potrebbe essere fondamentale per sostenerlo adeguatamente. Ma è tutt'altro che provato. Sicuramente hai una grande padronanza della dinamica e apprezzo che tu abbia sopportato i miei errori!
#3
-1
Jan V H Luthman
2019-08-08 14:10:04 UTC
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Ecco un commento archiviato sul sito web dell'Osservatorio della Terra della NASA, riguardante un ciclone equatoriale stimato una volta ogni 100-400 anni - tifone Varmei nel dicembre 2001.

https: //earthobservatory.nasa. gov / images / 3441 / un-raro-ciclone-sull'-equatore

Interessante, ma l'articolo non menziona da nessuna parte che il tifone ha attraversato l'equatore
Infatti. Mi sono imbattuto in un breve commento non tecnico di Gary Barnes, professore di meteorologia presso l'Università delle Hawaii che sembra essere in linea con l'opinione generale in questo forum che sì, una tempesta rotante potrebbe attraversare l'equatore, ma sembra per non essere registrato di uno che lo fa effettivamente. http://www.soest.hawaii.edu/GG/ASK/hurricanes.html
[La tua risposta è in un altro castello] (http://meta.stackexchange.com/questions/225370/your-answer-is-in-another-castle-when-is-an-answer-not-an-answer). Per favore [modifica] gli elementi essenziali nel tuo testo.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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