Паровой дьявол - Steam devil

Рисунок 1. Steam Devils на озеро Мичиган 31 января 1971 г., из газеты, впервые назвавшей и описавшей это явление.

А паровой дьявол маленький, слабый вихрь над водой (или иногда влажной землей), которая затянула туман в вихрь, делая 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 являются составной частью морской дым.

Меньшие паровые дьяволы и паровые вихри может образоваться гейзер бассейны даже в теплую погоду из-за очень высокой температуры воды. Хотя наблюдения паровых дьяволов обычно довольно редки, горячие источники в Йеллоустонский парк производят их ежедневно.

О паровых дьяволах сообщают и изучают только с 1970-х годов. Они слабее чем водяные смерчи и отличны от них. Последние больше похожи на слабые торнадо над водой.

Именование

Впервые о паровых дьяволах сообщили Лайонс и Пиз в 1972 году об их наблюдениях за озеро Мичиган в январе 1971 года. Этот месяц был особенно холодным для Висконсин (одно из самых холодных в 20 веке), что в сочетании с озером Мичиган, оставшимся в основном свободным ото льда, создавало хорошие условия для образования парового дьявола. Лайонс и Пиз назвали паровых дьяволов по сравнению с пыльные дьяволы на земле, с которой они имеют сопоставимые размеры и структуру. Они также были мотивированы необходимостью отличать паровых дьяволов от гораздо более мощных смерч чей земельный эквивалент торнадо. Лайонс и Пиз написали свою статью с целью убедить Национальное управление океанических и атмосферных исследований включить паровых дьяволов в Международный год полей Великих озер что неизбежно должно было произойти в 1972-1973 гг.[1]

Внешность

Паровые дьяволы вихри обычно от 50 до 200 метров в диаметре, в основном вертикально, и до 500 метров в высоту. Общая форма похожа на небольшой водяной смерч, но их не следует рассматривать как связанные. Паровые дьяволы вращаются с циклонический направление движения, но не очень быстро или мощно, обычно всего несколько оборотов в минуту, а иногда, по-видимому, совсем нет. Обычно имеется четко выраженная внутренняя часть вращающегося столба пара и более рваная внешняя часть, от которой часто отрываются сгустки пара. Более мелкие паровые дьяволы могут образовываться над небольшими озерами, особенно над теплой водой в горячие источники из гейзер бассейны. 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 на 60. об / мин или так. 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, а может быть кучевые облака настоящее время. В некоторых случаях паровые дьяволы могут подниматься прямо в кучевые облака, в этих случаях кучевые облака могут фактически быть вызванный паровыми дьяволами - Смотри ниже. Паровые дьяволы - редкое и недолговечное явление, обычно живущее не более трех-четырех минут, а более мелкие из них над горячими источниками рассеиваются за считанные секунды.[2][примечание 1]

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.[3]

Очень маленькие паровые заслонки могут иметь плохо очерченный столб и не идентифицировать четкое внутреннее ядро. Такие вихри правильнее называть паровыми вихрями по аналогии с пыльные вихри земли.[4]

Формирование

Фигура 2. Арктический морской туман с узким паровым дьяволом под 45 °, Lake Champlain, Эссекс, Нью-Йорк, 15 января 2009 г.

Предпосылкой для образования паровых дьяволов является наличие на воде слоя влажного воздуха с туманным воздухом (называемого арктический паровой туман ) втягивается вверх в растяжки тумана (невращающиеся столбы парового тумана). Чтобы это произошло, водоем должен быть незамерзшим и, следовательно, относительно теплым, и должен быть легкий ветер с холодным сухим воздухом, чтобы образовался туман. Холодный воздух согревается водой и увлажняется за счет испарения. Нагретый воздух начинает подниматься и при этом охлаждается. адиабатически Падение давления приводит к тому, что водяной пар конденсируется в струйки тумана.[5]

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 воды и воздуха должна быть очень заметной; паровые дьяволы на рисунке 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.[6][примечание 1]

Паровой туман имеет тенденцию образовывать неправильную шестиугольную форму. клетки в горизонтальной плоскости, которые вытянуты по направлению ветра. В этом соты По расположению три ячейки встречаются на стыке, и именно в этих местах образуются паровые дьяволы. Этот эффект образования вихрей в вершинах гексагональных ячеек является примером вершинные вихри.[7]

Слой кучевые облака наблюдаемое выше паровых дьяволов во время вспышек холода на озере Мичиган и в других местах, возможно, не случайно. Авиационные радиолокационные исследования во время вспышек холода на озере показали, что некоторые паровые дьяволы проникают через тепловой внутренний пограничный слой (ниже которого конвективная циркуляция имеет место) и может иметь большее значение для термического смешения, чем нормальная конвекция, перенос влажного воздуха вертикально над границей конвекции. Результирующий крупномасштабный вид представляет собой слой арктического парового тумана вблизи поверхности воды, слой кучевых облаков прямо над границей конвекции и регулярный ряд паровых дьяволов, соединяющих их.[8]

Вхождения

Рисунок 3. Steam devil в Большой остров, Гавайи. Большие клубы пара вызваны лава вход в океан.

Паровые дьяволы видны на Великие озера в начале зимы. Они происходят в Атлантический у берегов Каролина когда холодный воздух с континента дует через Гольфстрим. Паровые дьяволы могут встречаться на небольших озерах и даже над горячими источниками, но гораздо реже, чем на больших водоемах. Паровые дьяволы также могут образовываться над влажной землей, если воздух холодный и солнце греет землю.[9]

Маленькие паровые дьяволы встречаются у некоторых крупных горячих источников в Йеллоустонский парк где слой парового тумана нависает над бассейнами, и ветер может поднимать его, превращая его в полосы тумана. Одним из таких примеров является Великий призматический источник в Йеллоустоне Бассейн Мидуэй Гейзер. 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 температура разница все еще 79 ° C.[10]

Другое известное место в Йеллоустоне, Старый Верный гейзер, 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.[11] Впервые о паровых дьяволах над бассейнами гейзеров сообщил Холл в 1977 году.[12]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б Блюстайн отличается от других источников почти во всех показателях, описывающих паровых дьяволов, настолько, что он, возможно, описывает другое явление. Bluestein дает диаметр как 3 фута (1 м); Лайонс и Пиз имеют от 50 до 200 м. Блюстейн имеет высоту до 20 футов, Лион и Пиз - до 1500 футов. Блюстайн утверждает, что минимально необходимая разница температур между воздухом и водой составляет 68 ° F; Лайонс и Пиз приводят противоположный пример: 39 ° F. Блюстайн утверждает, что обычно небо чистое; Макдугал, Лайонс и Пиз предоставили фотографии с кучевым облаком наверху. Barrick дает небольшие размеры, сравнимые с Bluestein, но только в отношении паровых дьяволов над бассейнами гейзеров.

Рекомендации

  1. ^ Баррик, стр.213
    Холле (2007), стр.9
    Lyons & Pease, стр 235, 237
  2. ^ Баррик, стр.213
    Блюзштейн, стр.151
    Холле (2007), стр.9
    Lyons & Pease, стр. 236-237
    Зурн-Бирхимер и другие., стр.2431
  3. ^ Холле (2007), стр.9
  4. ^ Холле (1977), стр.931
  5. ^ Аллаби, стр 217, 530
  6. ^ Аллаби, стр 217, 530
    Блюзштейн, стр.151
    Lyons & Pease, стр. 235-237.
  7. ^ Лайонс и Пиз, стр. 236
    Зурн-Бирхимер и другие., стр.2431
  8. ^ Зурн-Бирхимер и другие., стр 2417, 2428-2429, 2431
  9. ^ Баррик, стр.213
    Блюзштейн, стр.151
  10. ^ Холле (2007), стр.9
  11. ^ Холле (2007), стр.9
  12. ^ Холле (1977), стр.930

Библиография

  • Аллаби, Майкл Энциклопедия погоды и климата, Том 1, Нью-Йорк: факты в архиве, 2002 г. ISBN  0-8160-4801-0.
  • Баррик, Кеннет А. «Экологический обзор бассейнов гейзеров: ресурсы, дефицит, угрозы и преимущества», Экологические обзоры, том 18, № 1, с. 209–238, 1 февраля 2010 г.
  • Блюстейн, Говард Б. Аллея торнадо: чудовищные бури на Великих равнинах, Нью-Йорк: Oxford University Press, 1999. ISBN  0-19-510552-4.
  • Холле, Рональд Л. «Паровые дьяволы» над водоемом гейзера », Ежемесячный обзор погоды, том 105, Iss.7, pp. 930–932, июль 1977 г.
  • Холле, Рональд Л. "Паровые дьяволы Йеллоустона", Weatherwise, том 60, No3, с. 9 мая – июнь 2007 г. Дои:10.3200 / WEWI.60.3.8-9
  • Лайонс, В.А. и Пиз С.Р., «Паровые дьяволы» над озером Мичиган во время январской вспышки болезни в Арктике », Ежемесячный обзор погоды, том 100, Iss.3, pp. 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, том 62 (2005), №7, часть 2, стр. 2414–2432.