Vaarallisen konvektion tuntomerkit

1. Vaarallisen konvektion tuntomerkit kuva: Tom Eklund 5.8.2003

2. Sisältö • Termodynamiikka • kosteuden ja lämpötilan pystyjakauma • lämmön advektiot • Dynamiikka • yläsolat, ylätroposfäärin suihkuvirtaukset • alatroposfäärin suihkuvirtaukset ja tuulishear • Vaarallinen konvektio luotauksissa, tutka- ja satelliittikuvissa • Yhteenveto Tähän alapalkkiin kertyy yhteenveto sitä mukaa kun esitys etenee…

3. Termodynamiikka- kosteuden pystyjakauma - • Pinnan lähellä korkeat kastepisteet (>15C) ja runsaasti kosteutta maanpinnalta 3-5 kilometrin korkeuteen >> suuri CAPE • 700-400 hPa:n välillä oleva kuiva ilma lisää laskuvirtausten voimakkuutta haihtumisen kautta >> hyvin voimakas kylmän ilman patja >> syöksyvirtausriski • Luotaukset ja satelliittien WV-kuvat Tähän alapalkkiin kertyy yhteenveto sitä mukaa kun esitys etenee…

4. Mikä Jenkeissä näyttää näin hurjalta … Termodynamiikka- kosteuden pystyjakauma - … voi Suomessa näyttää kovin vaatimattomalta Kuivaa 400-700 hPa ||

5. Termodynamiikka- lämpötila ja sen pystyprofiili- • Yleensä alatroposfäärin lämmin advektio tärkeämpi tekijä kuin kylmä advektio ylempänä >> w-yhtälön mukainen laajan skaalan nousuliike • Alemman troposfäärin inversioista epävakauden patoutuminen (capping inversion) >> konvektion räjähdysmäinen käynnistyminen • Yläinversion purkautuminen yleensä auringon säteilyn, alatroposfäärin kosteuden ja/tai lämmön advektion tai laajan skaalan nousuliikkeen avulla Kuivaa 400-700 hPa ||

6. 4.7.2002 klo 18z 4.7.2002 klo 12z Termodynamiikka- alatroposfäärin lämmin advektio - • Tarkkaile erityisesti 850 hPa:n ThetaE/W-maksimin ja –selän-teen nokan liikettä Kuivaa 400-700 hPa ||

7. Termodynamiikka- yläinversiot - • Etsi yläinversioita 700 hPa:n alapuo-lelta yö- ja aamu-luotauksista • Purkautuminen äkillisesti yleensä auringon säteilyn vaikutuksesta Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W ||

8. Dynamiikka- yläsolat ja suihkuvirtaukset - • Synoptisen skaalan nousuliikepakote lähinnä positiivisen pyörreadvektion kautta • Yläsolan etupuoli, ylätroposfäärin suihku-virtauksen vasen jarruuntumisalue (left exit) tai oikea kiihdytysalue (right entrance) • Suihkuvirtaus vaikuttaa paksussa kerrok-sessa tuulen sheariin >> usein suurempi vaikutus konvektion vaarallisuuteen kuin PVA:lla Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot ||

9. Dynamiikka- alatroposfäärin suihkuvirtaus, LLJ - • Usein lämpimässä sektorissa lähellä Theta-e/w-maksimia >> voimistaa lämmön ja kosteuden advektiota • Vaaraa aiheuttavan konvektion kannalta tärkein-tä tuulishear alimmassa 2-3 kilometrissä >> konvektion järjestäytyminen (MCS) ja mesomit-takaavan virtausrakenteiden kehittyminen • Vain nauhaa vastaan kohtisuoralla shear-kompo-nentilla merkitystä ylläpidon kannalta • Likimääräiset rajat 0-3 km shearille: alle 10 m/s heikko, 10-18 m/s kohtalainen, yli 18 m/s voimakas Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä ||

10. Dynamiikka- alatroposfäärin suihkuvirtaus, LLJ - • 4.7.2002 tuulituhoja Virossa ja Uudellamaalla Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä ||

11. missä h = horis. pyört. ja B = noste Alkuvaihe: ympäristön pyörteisyys dominoi >> ”etunoja" Loppuvaihe: kyl-män ilman patja do-minoi >>”takanoja” Voimakkain vaihe: tasapainotila >> ”pystysuora” Dynamiikka- alatroposfäärin shear - • Konvektion elinikä, järjestäytyminen ja usein vaarallisuuskin osittain riippuvaisia horis. pyörteisyyden tasapainosta ympäristön ja kylmän ilman patjan välillä kuvat: COMET Program Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear ||

12. Heikko tai kohtalainen shear: suorahko konvektiivinen nauha ja leveä tasaisen sateen alue, harvemmin vaaraa aiheuttava Kohtalainen tai voimakas shear: selvästi pullisteleva konv. nauha ja kapea tasaisen sateen alue, yleensä tuhoisa Dynamiikka- alatroposfäärin shear - • Kohtisuoran 0-3 km shear-komponentin vaikutus kuuropilvinauhan rakenteeseen Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

13. Kehityksen alkuvaihe Kehityksen loppuvaihe Dynamiikka- lisää pyörteisyystasapainosta - • Mitä voimakkaampi tuulishear, sitä kauemmin kestää nousuvirtauksen muuttuminen etukenosta takakenoon >> pitkään kestävä tasapainotila (pystysuora nousuvirtaus) >> konvektiivisten otusten pitkäikäisyys ja vaarallisuus Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

14. Stabiilisuus-indeksit (päivä-luotauksista paremmin) • Ei juuri-kaan suunta-shearia >> syöksyvir-tausriski • Lämmin ilmamassa • LLJ ja voimakas tuulishear 0-3 km • Korkea kastepiste • Yläin-versiot Vaarallinen konvektio luotauksissa • Esimerkki: Jyväskylä 5.7.2002 06z Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

15. Stabiilisuus- • indeksit: • LI < -2, KI > 30, CAPE >1000 • Kuivahkot kerrokset 400-700 hPa • LLJ ja voimakas tuulishear 0-3 km • Lämmin ilmamassa • Korkea kastepiste, runsaasti kosteutta alatroposf. Vaarallinen konvektio luotauksissa • Esimerkki: Jokioinen 29.6.2000 12z Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

16. Suuri dBZ-gradientti etuosassa • Konvektiivi-nen nauha, jossa pullis-tuma tai aaltomainen muoto (line echo wave pattern) • Heikon kaiun ko-vertumat kohti etu-osaa Vaarallinen konvektio tutkakuvissa • Esimerkki: 10.6.2001 12.30z Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

17. Nauhan etuosaan sulautuvat erilliset solut • Kaareutuva konvektiivinen nauha, jossa pullistumia • Päätypyörre >> voimistaa virtauksia etuosaa kohti • Heikon kaiun ko-vertumat kohti etu-osaa Vaarallinen konvektio tutkakuvissa • Esimerkki: 4.7.2002 17.15z Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

18. Nauhan etu-osaan sulautu-vat erilli-set solut • Kaareutuva konvektiivi-nen nauha, suuri dBZ-gradientti etuosassa Tuho- alue? • Heikon kaiun ko-vertumat kohti etuosaa Vaarallinen konvektio tutkakuvissa • Esimerkki: 5.7.2002 15.45z • Suuri liikenopeus • (> 60 km/h) Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear

19. Ylätuul-ten suun-taan levi-ävä ”huntu” - joskus v-muotoi-nen • Koukkumai-set kaiut ja suuret dBZ-gradientit Vaarallinen konvektio tutkakuvissa • Esimerkki: 5.7.2002 18.00z Lisäksi: • konvergenssi pilven keski-vaiheilla >> puuskatuote • poikkileikkauk-set: korkealla olevien voi-makkaiden ytimien ro-mahtaminen Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear || Kaareutuva nauha Kaiun kovertumat || Päätypyörteet || Etuosaan sulautuvat solut ||

20. Stratosfääriin tun-keutuvat pilvien huiput (over-shooting top) Vaarallinen konvektio satelliittikuvissa • Esimerkki: 5.7.2002 15.35z • Etu-osaan osoitta-va ko-vertuma pilvessä Kuivaa 400-700 hPa || Lämmin adv. + thetaE/W || Yläinversiot || PVA ylhäällä || LLJ + shear || Kaareutuva nauha Kaiun kovertumat || Päätypyörteet || Etuosaan sulautuvat solut || Koukkukaiut || Ytimien romahtaminen

21. Yhteenveto • Theta-E/W-maksimit ja -selänteet (joissa erittäin epävakaa ilmamassa >> suuri CAPE) • Low-level jet • 0-3 km (nauhaa vastaan kohtisuora) tuulishear yli 15 m/s • Lämpimän (ja kostean) ilman advektio alatroposfäärissä • Yläsolan tai suihkuvirtauksen PVA keski/ylätroposfäärissä

22. Kaareutuva tai aaltoileva nauha • Kaiun kovertumat kohti etuosaa • Päätypyörteet • Etuosaan sulautuvat solut • Koukkukaiut • Ytimien romahtaminen Yhteenveto • Kuivahkoa 400-700 hPa • Yläinversiot • Low-level jet • Tuulishear • Stabiilisuusindeksit (LI < -3, CAPE > 1000)

23. Onnistuneita ennusteita kesälle 2004!