Steam Devil - Steam devil
En ångdjävel är en liten, svag virvelvind över vatten (eller ibland vått land) som har dragit in dimma i virveln och därmed gjort den synlig.
De bildas över stora sjöar och hav vid utbrott av kall luft medan vattnet fortfarande är relativt varmt, och kan vara en viktig mekanism för vertikal transport av fukt. De är en del av havsrök .
Mindre ångdjävlar och ångvirvlar kan bildas över gejserbassänger även i varmt väder på grund av de mycket höga vattentemperaturerna. Även om observationer av ångdjävlar i allmänhet är ganska sällsynta, producerar varma källor i Yellowstone Park dem dagligen.
Steams djävlar har bara rapporterats och studerats sedan 1970 -talet. De är svagare än tromber och skiljer sig från dem. De senare liknar mer svaga tornados över vatten.
Namngivning
Ångdjävlar rapporterades första gången av Lyons och Pease 1972 angående deras observationer av Lake Michigan i januari 1971. Den här månaden var särskilt kall för Wisconsin (en av de kallaste på 1900-talet) som, i kombination med att Lake Michigan förblev mestadels is- gratis, producerade bra förutsättningar för ångdjävelsbildning. Lyons och Pease namngav ångdjävlar i jämförelse med dammdjävlarna på land som de har en jämförbar storlek och struktur till. De motiverades också av behovet av att skilja ångdjävlar från den mycket kraftfullare vattentut vars markekvivalent är tornado . Lyons och Pease skrev sin artikel i syfte att övertyga National Oceanic and Atmospheric Administration att inkludera ångdjävlar i det internationella fältåret för de stora sjöarna som snart skulle inträffa 1972-3.
Utseende
Ångdjävlar är virvlar typiskt cirka 50 till 200 meter i diameter, i huvudsak vertikala och upp till 500 meter höga. Den allmänna formen är som en liten vattentapp men de ska inte anses vara relaterade. Ångdjävlar roterar med en cyklonisk rörelseriktning, men inte särskilt snabbt eller kraftfullt, vanligtvis bara några varv per minut, och ibland tydligen inte alls. Det finns vanligtvis en väldefinierad inre del av ångens roterande kolonn och en mer trasig yttre del från vilken ångklumpar ofta lossnar. Snarare mindre ångdjävlar kan bildas över små sjöar, särskilt det varma vattnet i de varma källorna i gejserbassänger . I dessa fall är typiska dimensioner en meter eller så diameter, men kan variera från mindre än 0,1 till 2 meter och en höjd av 2 till 30 meter med en något snabbare rotation på 60 varv / min eller så. Ångdjävelns centrala kärna kan vara klar, i samma mening som mitten av en dammdjävel är fri från damm. Kärnan är cirka 10% av den roterande kolonnens bredd. Himlen ovanför ångdjävlarna kan vara klar, eller det kan finnas cumulusmoln . I vissa fall kan ångdjävlarna stiga direkt in i cumulusen, i dessa fall kan cumulusen faktiskt orsakas av ångdjävlarna - se nedan . Ångdjävlar är ett sällsynt och kortlivat fenomen, som vanligtvis inte överlever mer än tre eller fyra minuter, och de mindre över heta källor försvinner på några sekunder.
Ångdjävlar kan lossna från basen och blåsa nedströms av vinden. På små vattendrag som varma källor kan detta innebära att ångdjävulen hamnar över land helt bort från vattnet. Sådana ångdjävlar fortsätter att rotera även efter att de har lossnat från värmekällan, men kommer snart att försvinna.
Mycket små ångdjävlar kan ha en dåligt definierad kolumn och ingen tydlig inre kärna. Sådana virvlar kallas mer korrekt ångvirvlar i analogi med jordens virvlar .
Bildning
En förutsättning för bildandet av ångdjävlar är närvaron av ett lager fuktig luft på vattnet där den dimmiga luften (kallad arktisk ångdimma ) dras uppåt i dimströmmar (icke-roterande ångdimpelare). För att detta ska hända måste vattennivån vara fryst och därmed relativt varm, och det måste blåsa lite kall, torr luft för att bilda dimman. Den kalla luften värms upp av vattnet och fuktas genom avdunstning. Den uppvärmda luften börjar stiga, och när den gör det kyls adiabatiskt av det fallande trycket som gör att vattenångahalten kondenseras ut i dimströmmar.
För att ångdjävlar ska kunna bilda luften ovanför vattennivån måste det vara mycket kallt, och en ganska kraftig (över 25 mph) vind av torr luft måste blåsa över vattenytan. Temperaturskillnaden mellan vattnet och luften måste vara ganska markant; ångdjävlarna i figur 1 bildades med en lufttemperatur på -21 ° C (-6 ° F) och en vattentemperatur på 0,5 ° C (33 ° F) -en skillnad på 22 ° C (39 ° F). Under dessa förhållanden stiger luften så energiskt att luftflödet blir instabilt och virvlar börjar bildas. Dimströmmar som dras in i virvlarna gör virvlarna synliga och de blir sedan ångdjävlar.
Ångdimman tenderar att bilda oregelbundna sexkantiga celler i horisontalplanet som är långsträckta i vindens riktning. I detta bikakearrangemang möts tre celler vid en korsning, och det är på dessa platser som ångdjävlarna bildas. Denna effekt av virvelbildning vid sexkantiga cellens hörn är ett exempel på vertexvirvlar .
Skiktet med kumulus sett ovanför ångdjävlar under kalla luftutbrott på Lake Michigan och på andra ställen kanske inte är tillfälligt. Luftburna radarstudier vid kallluftsutbrott på sjön har visat att vissa ångdjävlar tränger igenom det inre termiska gränsskiktet (under vilket konvektiv cirkulation sker) och kan vara mer betydelsefulla för termisk blandning än normal konvektion, och transporterar fuktig luft vertikalt ovanför konvektionen gräns. Den resulterande storskaliga vyn är ett lager av arktisk ångdimma nära vattenytan, ett lager kumulus strax ovanför konvektionsgränsen och en vanlig uppsättning ångdjävlar som förenar de två.
Förekomster
Ångdjävlar ses på de stora sjöarna i början av vintern. De förekommer i Atlanten utanför Carolinas kust när kall luft från kontinenten blåser över Golfströmmen . Ångdjävlar kan förekomma på små sjöar och till och med över varma källor, men snarare mer sällan än på stora vattendrag. Det är också möjligt för ångdjävlar att bildas över vått land om luften är kall och solen värmer marken.
Små ångdjävlar förekommer vid några av de större varma källorna i Yellowstone Park där ett lager ångdimma hänger över poolerna och vinden kan börja lyfta upp den i dimströmmar. Ett sådant exempel är Grand Prismatic Spring i Yellowstone Midway Geyser Basin . Lufttemperaturen kan vara hög när det gäller mänsklig komfort när ångdjävlarna bildas. År 1982 observerades ett kluster av sjutton ångdjävlar när lufttemperaturen låg mellan 17 och 21 ° C. Även om detta är mycket högre än till exempel, är temperaturen hos luften över de stora sjöarna vattentemperaturen också proportionellt högre, att mycket nära kokning, så att temperaturen skillnaden är fortfarande 79 ° C.
En annan välkänd plats i Yellowstone, Old Faithful -gejsaren, producerar horisontella ångdjävlar. Sammantaget har Yellowstone förmodligen de vanligaste förekomsterna av tillgängliga ångdjävlar någonstans. Flera ångdjävlar produceras varje timme på de mest produktiva platserna. Ångdjävlar över gejserbassänger rapporterades först av Holle 1977.
Se även
Anteckningar
Referenser
Bibliografi
- Allaby, Michael Encyclopedia of Weather and Climate , vol. 1, New York: Facts on File, 2002 ISBN 0-8160-4801-0 .
- Barrick, Kenneth A. "Miljööversyn av gejserbassänger: resurser, knapphet, hot och fördelar", Environmental Reviews , vol. 18, nej. 1, s. 209–238, 1 februari 2010.
- Bluestein, Howard B. Tornado Alley: Monster Storms of the Great Plains , New York: Oxford University Press, 1999 ISBN 0-19-510552-4 .
- Holle, Ronald L. "'Steam devils' over a geyser bassin" , Monthly Weather Review , vol. 105, utf. 7, s. 930–932, juli 1977.
- Holle, Ronald L. "Yellowstone steam devils", Weatherwise , vol. 60, nej. 3, sid. 9, maj – juni 2007 doi : 10.3200/WEWI.60.3.8-9
- Lyons, WA och Pease SR, "'Steam Devils' över Lake Michigan under ett arktiskt utbrott i januari" , Monthly Weather Review , vol. 100, iss. 3, s. 235–237, mars 1972.
- Zurn-Birkhimer, Suzanne; Agee, Ernest M .; Sorbjan, Zbigniew "Konvektiva strukturer i ett kallt luftutbrott över Lake Michigan under Lake-ICE" , Journal of the Atmospheric Sciences , vol. 62 (2005), nr. 7, del 2, s. 2414–2432.