Il tempo potrebbe sembrare come se creasse settimane di pioggerellina grigia e triste. Ma può anche creare uno show davvero sensazionale, e spesso letale. Ma cosa spiega questi eventi esplosivi?

L'atmosfera della Terra è guidata dal riscaldamento dal Sole. Il tempo è la risposta dell'atmosfera al modello irregolare dell'energia termica che riceve. La luce visibile e ultravioletta riscalda la Terra durante il giorno, più fortemente a basse latitudini, ma la Terra emette una quantità totale quasi esattamente uguale di radiazione infrarossa in tutte le direzioni.

In media, la Terra riceve 340 W m^-2 dal sole. Circa un terzo di questa energia è sparse subito indietro nello spazio da nuvole e ghiaccio sulla superficie. L'energia residua, all'incirca l'equivalente di posizionare un piccolo radiatore ogni 2m in un reticolo che copre la superficie terrestre e che le scorre continuamente, viene assorbita dalla superficie e dall'atmosfera.

Ma il potere del Sole è focalizzato sul lato del giorno e, in particolare, vicino all'Equatore. In media, l'atmosfera e la superficie assorbire su 300 W m^-2 nei tropici, ma meno di 100 W m^-2 nelle regioni polari. La superficie della Terra all'equatore è scoperta alla luce del Sole, ma a un grande angolo ad esso vicino ai poli dove il stessa potenza cade su una superficie più ampia.

The Sun: da dove inizia tutto NASA / Goddard / SDO / flickr, CC BY

La temperatura della Terra non mostra variazioni estreme, variando di meno di 50 ° C tra Equatore e alte latitudini, molto meno che su un corpo come la Luna. Questo perché l'atmosfera (e in misura leggermente minore gli oceani) trasporta il calore dalle regioni più calde a quelle più fredde. Picchi di trasporto del calore atmosferico a circa 5 PW (5 petaWatts o 5 × 10¹⁵ W). Per il contesto, il più grande centrale nucleare ha una capacità di 8 GW (8 × 10⁹ W) e la potenza totale consumata in tutte le forme dall'uomo oggi è stimato essere 18 TW (1.8 × 10¹³ W), su 250 volte meno.

Questa vasta alimentazione è ciò che spinge il motore termico di atmosfera e gli oceani della Terra, e i movimenti risultanti di aria calda verso le regioni più fredde. Lungo il viaggio, l'energia si trasforma in molte altre forme e la rotazione della Terra ha una profonda influenza sulla forma il tempo prende, soprattutto a medie latitudini. Qui i mezzi principali di calore cambiamenti di trasporto dalla longitudinalmente-simmetrica over-tornitura Hadley Cells a onda-come i movimenti, la manifestazione cui superficie sono i nostri sistemi del tempo la pressione familiari alti e bassi.

Cirro di flusso di jet. LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

Jet stream sono nastri molto stretti (un paio di km di profondità e forse 100km larghezza) di aria che orbita intorno alla terra e la forma in rapido movimento sul confine di masse d'aria calde e fredde a circa 10 km di altezza. Nel nucleo di una corrente a getto, i venti possono raggiungere 200 km h^-1 e un incredibile 656 km h^-1 è stato registrato sulle Ebridi esterne a dicembre 1967. La posizione di questi venti focalizzati è vitale per pianificare le rotte aeree e l'uso intelligente è il motivo per cui è più veloce volare da ovest a est rispetto al viaggio inverso.

La corrente a getto che la maggior influenza il nostro tempo è la corrente a getto polare settentrionale che si snoda in una direzione diversa e guida il passaggio dei sistemi meteorologici in tutto il mondo, che potrebbe condurre alla una serie di tempeste e inondazioni. Quando l'aria polare delle curve jet stream sud poi freddo sarà portato giù, quando le curve a nord, l'aria calda e si stabilì tempo può provocare.

L'uragano Katrina a picco di intensità nel Golfo del Messico il 28 agosto 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Cicloni tropicali, meglio noto come uragani nelle Americhe ed tifoni in Estremo Oriente, sono eventi meteorologici massivamente distruttivi che a basse latitudini, iniziano come sistemi meteorologici più deboli e a bassa pressione. I cicloni tropicali si formano su mari molto caldi, in genere nella tarda estate e in autunno in ciascun emisfero. Mentre si intensificano, sono guidati dal rilascio di energia latente dal vapore acqueo, che si condensa formando le alte nubi temporalesche.

Velocità del vento superiore a 200 km h^-1 sono stati registrati attorno al centro di una tempesta, ma la devastazione è principalmente causata dalle inondazioni a causa dell'innalzamento dell'altezza della superficie del mare e delle intense piogge. Le precipitazioni medie annue del Regno Unito possono cadere in meno di due ore dalle nuvole intorno all'occhio della tempesta.

Il ciclone 1970 Bhola è stato uno dei peggiori disastri naturali di tutti i tempi, uccidendo mezzo milione di persone in Bangladesh e nel Bengala occidentale in gran parte a seguito di tali alluvioni, ma era lontano dal più potente ciclone tropicale, con un punteggio relativamente moderato Categoria 3. Il più forte, Categoria 5, tempeste includono Katrina nel 2005 con venti di oltre 280 km h^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY Tornado sono più piccoli, turbini violenti che possono formare sotto di un cumulonembo tempesta, una regione di intensa convezione verticale. Si forma un imbuto nube nel centro del vortice, anche se i venti forti circolano molto più intorno. I venti più estremi sono quasi 500 km h^-1e provocano danni estremi lungo il loro percorso.

I Tri-State Tornado di marzo 1925, aveva la lunghezza del percorso più lunga registrata su 350km e ucciso persone 695 nella valle del fiume Mississippi, negli Stati Uniti. Era parte di un'epidemia con un bilancio complessivo di vittime di 747, ma anche quello è stato superato in aprile 1989 dal Tornado Daulatpur-Saturia in Bangladesh, quando più persone di 1,300 sono morte e 80,000 è rimasto senza casa.

Tempeste di polvere verificarsi in molte parti del mondo e può trasportare granelli di sabbia e minerali più fine da un continente all'altro. In Nord Africa, queste tempeste sono noti come haboobs e sono spesso avviate dai forti venti associati a temporali. tempeste simili si verificano nelle parti più aride delle Americhe e in Asia. Haboobs possono raggiungere altezze di oltre 1km, coprire migliaia di km² e durano per ore, la polvere loft assorbire la luce del sole, riscaldando l'aria e intensificando i venti al bordo della tempesta.

Sulla Terra, le gocce d'acqua nucleata sui grani di polvere più fine, eventualmente rimuoverli e limitare la crescita di una tempesta, ma Mars, che è molto più asciutto, alcuni le tempeste di polvere possono alla fine coprire il pianeta.

Un diavolo di polvere in Arizona. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

diavoli di polvere sono piccoli vortici convettivi, resi visibili dalla polvere che sollevano dalla superficie. Sono anche guidati dall'energia termica, dove un'atmosfera più fresca è in contatto con una superficie calda. Questo è più comune nelle regioni del deserto, ma possono accadere anche in climi temperati e ci sono registrazioni di "diavoli della neve" su montagne di montagna luminose. Sulla Terra, possono raggiungere 1km alti e forse 10 metri di diametro; su Marte sono stati visti su una gamma molto più ampia di taglie, si estende fino a 20km metri di altezza e in tutta 200 e appaiono in molte immagini dall'astronave orbitante.

State Farm / flickr, CC BYIlluminazione è un fenomeno comune nell'atmosfera terrestre, che si verifica in regioni con forte convezione verticale. Riguardo a 2,000 i temporali sono attiva in qualsiasi momento. Aria nel centro stretta di un canale fulmine può raggiungere brevemente 30,000 ° C, cinque volte la temperatura della superficie del sole Il suono di tuono viene dalla rapida espansione dell'aria riscaldata e gli alberi che sono colpiti sono letteralmente soffiato a parte come l'acqua al loro interno bolle all'istante.

grandinare è generalmente associata a temporali ed è anche un clima caldo, fenomeno convettivo. La gente spesso considerano la grandine come un evento invernale, ma la tarda primavera e l'estate è l'unica volta che la vera grandine si verifica nel Regno Unito. Quando ci sono forti correnti ascensionali d'aria, grandine possono raggiungere dimensioni molto grandi, fino a 20cm di diametro e può pesare quasi 1 kg. grandinate possono essere veramente letale e purtroppo ci sono registrazioni di molte centinaia di morti. Forse il più mortale grandinata registrato ucciso più di quanto la gente 230 e 1,600 bestiame in Uttar Pradesh, India del Nord nel mese di aprile 1888, e non ci sono scritti i record di vittime nel Warwickshire, in Inghilterra nel lontano maggio 1411.

Circa l'autore

Stephen Lewis, Senior Lecturer in Scienze Fisiche, la Open University. I miei interessi di ricerca riguardano la modellazione atmosfera planetaria, in particolare coinvolgendo studi comparativi di dinamici processi di meteorologia e del clima su diversi pianeti. Si tratta principalmente di grandi modelli numerici di atmosfere planetarie.

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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