Frage:
Unmöglich oder unwahrscheinlich? Hurrikan überquert den Äquator
DrewP84
2014-04-17 05:18:11 UTC
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Kein bekannter Hurrikan hat jemals den Äquator überquert. Hurrikane erfordern, dass sich die Coriolis-Kraft entwickelt und sich im Allgemeinen mindestens 5 ° vom Äquator entfernt bildet, da die Coriolis-Kraft dort Null ist.

Ist die Physik der Erde und der tropischen Systeme so, dass ein Hurrikan nach der Bildung den Äquator nicht überqueren kann, oder treten die Kräfte, die dagegen wirken, so stark auf, dass ein Hurrikan, der den Äquator überquert, äußerst selten ist Ereignis, das wir in mehr als 1000 Jahren möglicherweise nicht erleben werden?

Tracks and Intensity of All Tropical Storms

Nach meinem Verständnis ist es physikalisch unmöglich, dass sich ein auf einer Hemisphäre gebildeter Hurrikan auf der anderen Hemisphäre fortsetzt, da der Coriolis-Effekt (keine Kraft!) In die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Durch das Überqueren des Äquators würde der Hurrikan aufhören, sich zu drehen, und nur wenn die Bedingungen auf der anderen Seite des Äquators stimmen (oder sollte ich Intertropische Konvergenzzone sagen?), Könnte sich aus der freigesetzten Energie des ursprünglichen Hurrikans ein neuer Hurrikan bilden. Aber da dies meistens (eine gebildete?) Vermutung ist, denke ich nicht, dass es eine Antwort verdient.
Ist es technisch falsch, "Coriolis Force" zu sagen, wenn es sich nur um eine scheinbare Kraft handelt, nicht um eine echte? Ich habe allgemein gewusst, dass der Effekt als "Kraft" bezeichnet wird, auch wenn dies eine falsche Bezeichnung ist.
@DrewP84 ist eine Kraft in unserem Referenzrahmen und repräsentiert einen Begriff in unseren Bewegungsgleichungen in diesem Referenzrahmen, daher halte ich ihn für richtig. Wir sagen auch "Kraft", wenn wir wirklich über Beschleunigungen sprechen (da wir die Masse aus allem heraus teilen), also kann es nicht schlimmer sein.
[Netter Bericht zu diesem Thema im Weather Underground] (http://www.wunderground.com/blog/JeffMasters/the-beta-effect#).
"Der Coriolis-Effekt ist keine Kraft" ist ein ziemlich ähnliches Argument wie "Es gibt keine Zentrifugalkraft" ... Und das macht es für mich fast obligatorisch, auf http://xkcd.com/123/ zu verlinken: - )
Hurrikane erhalten ihren Drehimpuls von der Coriolis-Kraft - OK, Coriolis-Beschleunigung, wenn Sie pedantisch sein möchten. Wenn sie also in Richtung Äquator gefahren werden, verlieren sie ihren Drehimpuls und werden buchstäblich zu einer Ladung heißer Luft. Also nein, sie können den Äquator nicht überqueren. In jedem Fall neigt die globale Luftzirkulation dazu, die Hurrikane leicht nach oben zu treiben.
Der Erwerb der Rotation von Coriolis ist ein langfristiger Prozess, dessen Auflösung ebenfalls eine Weile dauert. Rotierende Stürme überqueren häufig den Äquator. Sie schwächen sich notwendigerweise aufgrund des negativen Effekts zusätzlicher Coriolis in der neuen Hemisphäre ab, können aber beibehalten werden. Die TC-Wirbelrotation erfolgt zu jeder Zeit von PGF, nicht von Coriolis (was in den Tropen tatsächlich sehr klein ist). Es ist nur so, dass die Quelle von Coriolis ist, um das Drehmoment (und damit PGF) zu erzeugen
Tatsächlich bin ich immer noch nicht absolut davon überzeugt, dass dies möglich ist, da die Coriolis notwendig ist, um PGF entgegenzuwirken, um ein Gefälle des Gradientenwinds zu ermöglichen. Vielleicht gibt es einen Prozess, bei dem die langsam abklingende Coriolis sie in ein stärkeres zyklostrophisches Gleichgewicht überführt? Ohne Coriolis wäre eine Störung durch die Orbitalströmung jedoch instabil (selbst die meisten Tornados brechen trotz erheblicher, ständig aufgenommener Wirbel ziemlich schnell zusammen?). aber auch das Problem noch weiter verschärfen
Abgesehen von diesen Gedanken: Fragen Sie sich, ob Stürme, die sich näher am Äquator befinden, sich bei Landinteraktionen aufgrund der verringerten Fähigkeit, mit diesen Abweichungen umzugehen, eher auflösen? Eine interessante Frage, die es wert sein könnte, irgendwann gestellt zu werden.
Drei antworten:
#1
+65
casey
2014-04-17 20:09:39 UTC
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Unwahrscheinlich.

Es ist bekannt, dass die Coriolis-Kraft benötigt wird, um einen Hurrikan zu bilden, und die Zahl von 5 o N / S als Minimum für die Bildung ist weit verbreitet veröffentlicht. Sie können auch Aufzeichnungen über die Bildung tropischer Stürme in der Nähe von Indien bis zu 1,4 o sup> N finden.

Das Problem der Überquerung des Äquators besteht jedoch nicht in der Hurrikanbildung, sondern in der Hurrikanbewegung. Aufgrund von Coriolis gewinnt ein Hurrikan, der sich anfänglich parallel zum Äquator bewegt, eine Poleward-Komponente für seine Bewegung und bewegt ihn so vom Äquator weg. Da dies jedoch auf Coriolis zurückzuführen ist, wäre dieser Effekt nicht so stark, wenn Sie einen Sturm nahe genug am Äquator bekommen könnten. Dies wäre ein unwahrscheinlicher Track, aber ich bin nicht bereit, ihn als unmöglich zu bezeichnen. Wir hatten noch nicht so lange Satelliten und alles, was wir wirklich sagen können, ist, dass es nicht passiert ist, seit wir es gesehen haben.

Wenn ein Sturm den Äquator überqueren würde, was würde er tun? Zuerst nichts, aber als es sich weiter in die gegenüberliegende Hemisphäre bewegte, würde Coriolis gegen den Sturm arbeiten und sich drehen, unorganisiert werden und aufhören, ein Hurrikan zu sein, der wahrscheinlich zu einem Resttief wird.

Eine tropische Störung hat den Äquator überquert. Eine solche Störung trat am 27. Juni 2008 im Atlantikbecken (von Süden nach Norden) auf, das einige Zeit im Uhrzeigersinn blieb:

animated satellite loop

Dies spiegelt auch mein Verständnis wider. Ich bin gespannt auf die Entwicklung des tropischen Systems, das sich in der Nähe von 1,4 ° N gebildet hat. Kennen Sie zufällig das Jahr, in dem dies geschah? Auf dem Bild oben ist eine Flugbahn eines Zyklons südlich von Indien zu sehen, der sich zunächst in Richtung Äquator bewegt, sich jedoch schnell nach Nordwesten dreht. Erhöht sich der Beta-Effekt eines Hurrikans, je näher er dem Äquator kommt, was es im Wesentlichen immer schwieriger macht, den Äquator zu erreichen?
@DrewP84 Dieser Sturm war 2001 Tropical Storm Vamei. Eine unvollständige Liste anderer Stürme finden Sie unter http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Equatorial_tropical_cyclones. Mein Verständnis des Beta-Effekts und der Hurrikane ist, dass er zum Äquator hin reduziert wird. Ich füge auch eine Bearbeitung über einer Störung hinzu, die den Äquator überquert hat.
Vielen Dank! Ich habe diese animierte Schleife vom 26. bis 27. Juni 2008 bemerkt. Sehr interessant! Ich habe einige Spekulationen gelesen, dass es sich eher um ein kleineres Mesolow-Merkmal als um einen echten Zyklonvorläufer handeln könnte.
@DrewP84 Ich wollte nicht implizieren, dass sich aus einer bestimmten Störung etwas mehr entwickelt, nur dass im Allgemeinen eine Störung einem Zyklon vorausgeht. Ich fand einige anekdotische Erwähnungen einer anderen ähnlichen Störung, die sich später zu einem Zyklon entwickelte, aber ich konnte keinen Hinweis finden, dem ich tatsächlich folgen konnte, und das Geräusch beim Googeln nach Stürmen, die den Äquator überqueren, ist enorm (wie Sie vielleicht bereits haben) bemerkte).
@casey - sieht aus wie TC https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclone_Agni den Äquator überquert hat.
@DrewP84 Glauben Sie, dass der Beta-Effekt näher am Äquator abnimmt, da er meiner Meinung nach eine Funktion der Breitenableitung von Coriolis (eine Sündenfunktion, höchste Ableitung bei 45 Grad) ist und damit auch mit der Sturmgröße zusammenhängt (größere Stürme = größere Veränderung über der Sturm)? Vielleicht habe ich mich nach diesen Jahren falsch erinnert und es ist linear ... aber es sollte definitiv nicht höher am Äquator sein.
#2
+6
Jack Denur
2017-06-18 14:00:33 UTC
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Der Coriolis-Effekt ist für die Bildung, jedoch NICHT für die Wartung eines tropischen Zyklons erforderlich.

Einmal gebildet, ist in einem vollwertigen tropischen Zyklon mit Hurrikanintensität das Windgleichgewicht zwischen dem Druckgradienten und der Zentrifugalkraft zyklostrophisch, wobei der Coriolis-Effekt im Vergleich vernachlässigbar ist.

Dies gilt insbesondere dann, wenn der tropische Zyklon klein, aber intensiv ist. Somit würde ein vollwertiger tropischer Wirbelsturm mit Hurrikanintensität KEINE Schwierigkeit haben, wenn er den Äquator überquert.

Sein Kreislauf würde vor dem Überqueren des Äquators als baric und danach als antibärisch eingestuft. Daher wird ein vollwertiger tropischer Wirbelsturm mit Hurrikanintensität beim Überqueren des Äquators aufgrund des umgekehrten Coriolis-Effekts NICHT schwächer (obwohl er aufgrund anderer Ursachen schwächer oder stärker werden kann).

Ein antibakterieller Zyklon entspricht voll und ganz den Bewegungsgesetzen. Außer auf den kleinsten Skalen wie Staubteufeln oder Whirlpools ist es schwierig zu initiieren, aber wenn es einmal initiiert ist, kann es stabil sein.

Ein tropischer Zyklon, der den Äquator überquert, kann der einzige Weg sein, einen antibakteriellen Zyklon im synoptischen Maßstab zu initiieren. Wenn ein tropischer Zyklon, insbesondere ein großer, den Äquator überquert und auf der gegenüberliegenden Hemisphäre einen nennenswerten Breitengrad erreicht, beispielsweise in den äußeren Tropen oder in den unteren mittleren Breiten, ist eher die Gradientenwindnäherung als die zyklostrophische Windnäherung anwendbar.

Der Wind mit antibakteriellem Gefälle ist jedoch immer noch ein stabiler Fluss. Siehe zum Beispiel James R. Holton und Gregory J. Hakim, Dynamic Meteorology Fifth Edition, Abschnitt 3.2.5, S. 74-77.

Im barischen Gradientenfluss gleichen die nach außen wirkenden Coriolis- und Zentrifugalkräfte die nach innen wirkende Druckgradientenkraft aus.

Bei einer antibakteriellen Strömung gleicht die nach außen wirkende Zentrifugalkraft den Druckgradienten und die nach innen wirkenden Coriolis-Kräfte aus.

Daher muss für einen gegebenen Druckgradienten und Krümmungsradius der Isobaren die Zentrifugalkraft für einen antibiotischen tropischen Zyklon stärker und damit die Windgeschwindigkeit höher sein als für einen barischen.

Dies bedeutet nicht, dass sich ein tropischer Zyklon verstärken muss, wenn er den Äquator überquert. Ob barisch oder anitbarisch, seine Intensität wird durch die verfügbare Energie oder Exergie bestimmt, die den Meeresoberflächen- und Tropopausentemperaturen entspricht (mit möglichen Abzügen für Windscherung, Mitnahme trockener Luft, Landwechselwirkung usw.).

Der erste und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik verlangen, dass sich der Druckgradient und der Krümmungsradius der Isobaren an die Exergieversorgung anpassen müssen - nicht umgekehrt.

Laut Holton und Hakim kann ein Hurrikan mit Antibiotika (synoptische Skala) leicht existieren, wenn er etwa wenige Grad vom Äquator entfernt auf der gegenüberliegenden Hemisphäre zentriert ist. Dies wird jedoch immer schwieriger und damit schwieriger mit zunehmendem Breitengrad auf der gegenüberliegenden Hemisphäre immer unwahrscheinlicher.

Ob es in einem bestimmten Breitengrad auf der gegenüberliegenden Hemisphäre absolut unmöglich wird, kann eine offene Frage sein.

Kleine antibakterielle Wirbelstürme (Staubteufel, Strudel, Wasserspeier und in geringerem Maße Tornados) können leicht in jedem Breitengrad existieren, in dem genügend Exergie vorhanden ist, um sie zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.

Sie haben mich dorthin gebracht, es war einmal eine Menge TC-Forschung, einschließlich Wirbelprofile, und ich vermute, dass das Wissen verblasst ist. Basierend auf [this] (http://www.atmos.millersville.edu/~adecaria/ESCI344/esci344_lesson10_TC_structure.pdf) (keine echte Forschungsreferenz, aber ziemlich scharf) haben Sie Recht, dass es eine gibt zyklostrophische Region ... obwohl nur der Kern zyklostroph ist (so dass der TC beim Überqueren immer noch Probleme hat)? Sie kennen sich mit TC-Dynamik ziemlich gut aus. Können Sie sie bearbeiten, um eine bessere Referenz für Leute aufzunehmen? Aber gute Informationen / Antwort, gut gemacht.
Wie Sie sagen, reagiert v nicht auf die Erstellung des Gleichgewichts, um das Gleichgewicht herzustellen. Das Gleichgewicht muss stabil sein, um zu bestehen. Und wenn Coriolis beim Überqueren abnimmt, wird der Fluss nur nach innen gerichtet und der Sturm wird schwächer ... und wenn Coriolis in die entgegengesetzte Richtung zunimmt, gibt es immer noch nichts, was eine Erhöhung der Geschwindigkeit fördern könnte. Es sollte also immer weiter von jedem Gleichgewicht abweichen (antibakteriell oder auf andere Weise). Es ist eine lustige Idee, aber es ist nicht wie eine Superzelle, die die Vorticity aktiv erzeugt, um sie zu verwirklichen.
Während meines Wissens kein tropischer Wirbelsturm jemals den Äquator überquert hat, gab es einige, die so nah wie etwa 1 Breitengrad vom Äquator zentriert waren. Somit befand sich fast die Hälfte der Zirkulation auf der gegenüberliegenden Seite des Äquators und damit gegen Antibiotika und funktionierte einwandfrei. Wir brauchen einen tropischen Zyklon, um den Äquator mindestens zu den äußeren Tropen auf der gegenüberliegenden Hemisphäre zu überqueren und einen experimentellen Test der vollständigen Antibarizität durchzuführen.
Ich denke, technisch gesehen wäre die Zirkulation einen Zentimeter über dem Äquator antibakteriell ... aber in der Skalenanalyse wäre Coriolis vernachlässigbar. Innerhalb weniger Grad des Äquators wäre es im Grunde genommen ein einfaches pgf / Zentrifugal-Gleichgewicht, oder? So wie ich es verstehe, steigt ein TC an, wenn der Druck aufgrund der Freisetzung latenter Wärme abfällt ... dann fließt der isoallobare Wind nach innen, aber Coriolis gleicht einen Prozentsatz davon aus, was dazu führt, dass ein Teil eine erhöhte Rotation erhält. Aber sobald Coriolis den Äquator überquert hat, würde er sich der bestehenden Rotation widersetzen, sodass v nicht mehr zunehmen kann ...
und so konnte es nur zunehmend unausgeglichen werden, wenn der Einwärtsfluss zunimmt, wenn Coriolis kippt, und nichts kann dem Zufluss entgegenwirken. Der einzige Weg, den ich sehen könnte, um jemals das Gleichgewicht wiederherzustellen, wäre, wenn der pgf irgendwie schnell abfallen könnte, schneller als der zentrifugale, und im Grunde diskontinuierlich von baric zu antibaric springen würde. Sehen Sie nicht, wie das unterstützt wird, und es würde nicht zu stärkeren Winden führen, sondern zu schwächeren. Wie auch immer, interessante theoretische Diskussion, aber ich sehe einfach nicht, wie es jemals zum Tragen gekommen wäre.
Die Zentrifugalkraft könnte dies ausgleichen. Ein mögliches Experiment: Ein Whirlpool in einem Becken auf einem Karussell, das sich gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Coriolis-Kraft führt zu einem sich gegen den Uhrzeigersinn drehenden (barischen) Whirlpool. Jetzt verlangsamen, anhalten und die Drehung des Karussells im Uhrzeigersinn umkehren. Überprüfen Sie, ob der Whirlpool die Zirkulation gegen den Uhrzeigersinn aufrechterhalten kann (antibarischer Whirlpool). Falls erforderlich, um das Energiekraftstoffkraftwerk des Whirlpools für eine ausreichende Zeit aufrechtzuerhalten, könnte eine Pumpe verwendet werden, um Wasser in das Becken zurückzuführen.
Nicht zu sagen, dass das nicht machbar wäre ... in der Tat ein antizyklonischer Tornado zu diesem Zeitpunkt. Aber um zu überleben, müssten Sie den Übergang schnell genug durchführen, damit die Karussellrotation (dh Coriolis) vergleichsweise vernachlässigbar ist. Und Sie würden immer noch eine schnellere Verlangsamung und Zersetzung des Wirbels erhalten als bei einer Trägheitsrotation von 0 oder +. Die Geschwindigkeit würde niemals zunehmen, um die wachsende nach innen gerichtete Cor-Kraft zu berücksichtigen ... die Verlangsamung von v senkt $ mv ^ 2 / r $ nur weiter um mehr als $ fv $. Ich bin sicherlich nicht stark genug, um es zu quantifizieren (im Zusammenhang mit Rossby #?), Aber ich denke, $ -df / dt >> | f | $ muss vor dem Zusammenbruch gekreuzt werden?
Ein antibakterieller Whirlpool kann durchaus existieren, wenn die umgekehrte Drehung des Karussells ausreichend langsam ist. Wenn die Geschwindigkeit der umgekehrten Drehung des Karussells erhöht wird, wird es wahrscheinlich immer schwieriger. Bei welcher Geschwindigkeit der umgekehrten Rotation, falls vorhanden, wird es absolut unmöglich, kann eine offene Frage sein.
Beim nachträglichen Lesen habe ich das Gefühl, dass ich falsch liege, Wasser auf die ganze Idee zu werfen. Ich glaube, ich hatte einen falschen Gedanken, dass Coriolis irgendwie der Treibstoff war, der die Geschwindigkeit erzeugt hat, vielleicht geleitet von dem ständigen universellen Trend, Coriolis zu erwähnen, der für einen Hurrikan benötigt wird und habe nicht genug über deine erste Zeile nachgedacht. Ich sagte, "Die Geschwindigkeit würde niemals zunehmen, um die wachsende innere Cor-Kraft zu berücksichtigen" ... aber wie bereits erwähnt, ist die Geschwindigkeit das * Ergebnis * der Energiefreisetzung, die die Druckänderungen erzeugt. Die gleiche Energiefreisetzung würde langsamere Winde erzeugen, ohne dass Coriolis das Gleichgewicht hält ...
... aber die Energiefreisetzung könnte ein System sicherlich unterstützen / stärken, genau wie es ein TC in unserem Hem tut. Ich glaube, ich musste mir irgendwie vorstellen, dass es diesen zufälligen Sprung / diese zufällige Diskontinuität geben würde, wenn Coriolis wechselte, aber es ist nur eine allmähliche Veränderung, die langsam etwas von dem Knall für das Energiefreisetzungsgeld wegnimmt. Ich denke immer noch, dass der Gedanke, dass ein entfernter Zufluss ein wichtiger Mechanismus für die Aufrechterhaltung des Sturms ist, vielleicht etwas mit sich bringt, und Coriolis ist möglicherweise am wichtigsten, um dies richtig aufrechtzuerhalten. Aber es ist alles andere als bewiesen. Sie haben die Dynamik auf jeden Fall gut im Griff, und ich schätze es, dass Sie mit meinen Fehlern umgehen!
#3
-1
Jan V H Luthman
2019-08-08 14:10:04 UTC
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Hier ist ein archivierter Kommentar auf der Website des Earth Observatory der NASA zu einem geschätzten einmal in 100-400 Jahren stattfindenden äquatorialen Zyklon - Taifun Varmei im Dezember 2001.

https: //earthobservatory.nasa. gov / images / 3441 / a-seltener-Zyklon-am-Äquator

Interessant, aber nirgends wird in dem Artikel erwähnt, dass der Taifun den Äquator überquert hat
Tatsächlich. Ich bin auf einen kurzen, nicht technischen Kommentar von Gary Barnes, Professor für Meteorologie an der Universität von Hawaii, gestoßen, der der allgemeinen Meinung in diesem Forum zu entsprechen scheint, dass ja, ein rotierender Sturm den Äquator überqueren könnte, aber es erscheint keine Aufzeichnung darüber zu sein, dass jemand dies tatsächlich tut.https: //www.soest.hawaii.edu/GG/ASK/hurricanes.html
[Ihre Antwort ist in einem anderen Schloss] (http://meta.stackexchange.com/questions/225370/your-answer-is-in-another-castle-when-is-an-answer-not-an-answer). Bitte [bearbeiten] Sie das Wesentliche in Ihrem Text.


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