Folk använder ofta frasen “stormens öga.” Det är en term som definierar en del av en orkan. Det är den där lilla zonen av lugn mitt i kaos, våldsamma regn och hård förstörelse. Muren av vindar som virvlar runt denna tysta andrum är motsatsen till detta öga. De slår ut med cyklonens största raseri.
Förklarare: Vindar och varifrån de kommer
Det säger en hel del, för även de yttre delarna av orkaner kombinerar Moder Naturs vildaste väder. Deras vindar kan blåsa våldsamt. När deras riktning är rätt kan dessa svepa destruktiva stormfloder inåt landet över kustlinjerna. Deras moln kan dumpa en meter (uppåt 3 fot) regn – eller mer – på samhällen i inlandet. Deras instabila vindar kan till och med skapa tornados i dussintals.
Instabil luft — turbulens och stigande rörelse — är nyckeln till att bygga och stärka orkaner.
Atmosfären svalnar naturligt ju längre bort du stiger från planetens yta. Det är därför iskristaller kan växa utanför fönstren på ett flygplan på molnnivå – även när det är en varm sommardag på marknivå. När luften nära marken är extra varm kommer den att stiga upp för att tränga igenom en del av den kallare luften ovanför. Detta kan skapa en lokal plym av stigande luft, känd som en uppström. Det är ett säkert tecken på att luften är instabil.
Varma havstemperaturer och ganska instabil luft är viktiga ingredienser i receptet för en orkan. Dessa förhållanden kan tjäna till att underblåsa snabbt stigande stormmoln.
Forskare hänvisar till att orkaner är barotropa (Bear-oh-TROH-pik). Sådana stormar bildas från vertikala instabiliteter. Det betyder att det inte finns någon verklig tvingande mekanism för att flytta luften i sidled. Istället blommar luftplymerna bara uppåt tack vare extra kylig luft.
Förklarare: Orkaner, cykloner och tyfoner
För att växa måste en orkan suga in mer luft. Denna luft spiralerar moturs mot mitten. Och när den närmar sig mitten accelererar luften snabbare och snabbare. Det tar fart precis som en skridskoåkare gör när hon drar in armar och ben.
När en luftficka närmar sig centrum ylar den nu i destruktiv hastighet. Denna luft förlorar värme till stormen. Den energin flödar till stormens molnfria “öga” för att sedan gå upp och ut från toppen. Inne i ögat försvinner vindarna. En del av luften slingrar sig tillbaka ner mot marken och eroderar all fukt och tär på molnen. Ibland dyker blå himmel upp direkt ovanför.
Cirklar strax utanför ögat är vindarna som utgör ögonväggen. De är den läskigaste, otäckaste, knotigaste delen av stormen. De bildar en obruten rad av extremt kraftiga skyfall. I starka orkaner kan dessa vindar brusa till 225 kilometer (140 miles) per timme.
Här är en konstnärs skildring av strukturen hos en orkan eller tyfon. Varm luft (rosa band) dras in i botten av stormen. Den spiralerar upp och ut ur ögat (mitten) där den svalnar (blir blå).
Kelvingsong/Wikimedia (CC BY 3.0)
Virvlande luftmassor
Trots hur starka dessa stormar är, saknas ofta en sak: blixtar.
Med en storm så intensiv skulle man förvänta sig att dess moln skulle utlösa massor av blixtar. De flesta gör det inte. Och allt har att göra med rörelsen hos luftfickorna – kända som paket – som spiralerar in i ögonväggen.
Vanliga åskväder utvecklas vertikalt, alltså upprätt från marken. Det är lite som en luftbubbla som stiger upp från botten av en kastrull med kokande vatten. I orkaner finns det dock så mycket rotationsenergi att luften inte klättrar upp direkt. Istället tar den en snurrande, rondell väg.
Radardata som visar ett horisontellt snitt genom orkanen Harvey, förra året. Den visar intensiva, höga stormmoln på båda sidor om ett lugnt, stillsamt öga. Diagrammet kombinerar 16 horisontella skanningar och syr ihop dem som en vertikal skiva. Detta avslöjade stormens struktur.
National Weather Service, GR2-analytiker, M. Cappucci
Luftpaket virvlar snett in i stormen, inåt från alla håll. Hela tiden stiger de.
Så medan de når höjden av typiska åskväder – 10 till 12 kilometer (6,2 till 7,5 miles) – är den stigande rörelsen inte riktigt lika stark, med tanke på att de cirklar som en karusell. För att utlösa blixtar måste det finnas massor av stigande rörelser rakt upp och ner.
Det är därför ögonväggar bara spottar ut sporadiska bultar när en storm intensifieras – när mer luft rör sig i riktning uppåt snarare än runt och runt. Forskare kan faktiskt bedöma om en storm förstärks genom att undersöka hur elektrifierade dess moln är. (De gör det genom att skanna de molnen med Doppler väderradar.)
Men ögonväggar producerar inte bara vindar med episk hastighet. Deras vindar blåser också i många olika riktningar.
Virvlande raseri kan gränsa till tysta zoner
En typisk orkanögonvägg tenderar att vara cirka 16 kilometer (10 miles) tjock. Och när ögonväggen rör sig över en plats kan stormens vindar explodera inom några sekunder.
När så starka vindar slår mot land saktar de ner lite. Det beror på friktion. I luften långt ovanför oss finns det lite som bromsar forsande luftfickor. Men nära marken kan luftmassor stöta på alla möjliga saker. Träd, hus, bilar och allt annat fungerar som hinder för vinden. Luft som passerar över denna lägsta kilometer (0,6 mil) eller så till marken “känner” effekterna av ytmotstånd. Den delen av atmosfären är känd som Ekman skiktet.
På grund av förändringen i vindhastighet med höjden kan det också finnas friktion mellan olika lager av rörlig luft. Forskare kallar detta vindskjuvning. Det är en vändning av vindarna eller en förändring av deras hastighet med höjden.
Föreställ dig att du håller en penna mellan dina två händer. Vad skulle hända om du flyttade händerna i motsatta riktningar? Pennan skulle rotera. Samma sak händer med luftmassor i en storm.
Vi kan inte nödvändigtvis se det. Men folk kan säkert
känna resultaten.
Denna radarskanning av orkanen Andrew 1992 visar Superrasande Cat-5-storm som landar nära Homestead, Florida. Platsen för National Hurricane Center – NHC – är utritad. Detta var de sista uppgifterna som mottogs innan National Weather Services radar förstördes av stormen. Den katastrofalt starka ögonväggen är synlig som ett obrutet band av mörkrött.
National Weather Service
Under orkanen Andrew 1992, till exempel, uppstod områden med extrema skador i strängar bredvid landremsor som klarade sig relativt oskadda. Varje omväxlande “rand” var några hundra meter (kanske 1 000 fot) tvärs över. De kan vara en eller två kilometer långa. Ingenjörer myntade termen roll vortex för att beskriva vad de trodde hände.
En virvel är en snurrande eller roterande luftmassa. Ungefär som pennan snurrade i dina händer, antog forskare att långa rörliknande horisontella luftvirvlar kunde utvecklas i Ekman-lagret av en orkan. Dessa osynliga virvlar kan sträcka sig några kilometer och sträcka sig över cirka 300 meter (1 000 fot).
Senare forskning skulle visa att mycket större och mer avlånga rullvirvlar bildas i mindre intensiva orkaner. De parallella rullarna skulle radas upp några kilometer från varandra. Det säger Ian Morrison och Steven Businger, forskare vid University of Hawaii i Manoa i Honolulu. Nära marken kan dessa rör öka vindhastigheterna – mycket. Och ibland svävade de över samma webbplats i timmar i sträck. Det förklarar varför vissa stadsdelar kan se onda vindar, medan ett närliggande samhälle kan missa händelsen helt.
Varför rör sig dessa virvlar inte tillsammans med stormen? Tänk på en sten i en flod. Nedströms den där stenen eller hindret bildas en serie miniatyrrullar eller krusningar. Även om flodens ström rör sig snabbt, kan avbrott i flödet göra att virvlar bildas på en i stort sett oföränderlig plats ovanför den. Samma process är ansvarig för bildandet av rullvirvlar i orkaner. När hus, husbilar eller andra strukturer “avbryter” det normala vindflödet, kan stationära virvlar uppstå.
Snurra till sanna twisters
Men det är inte det enda konstiga i ögonväggen. Inne i de inre stormarna som utgör ögonväggen har forskare sett bevis på att tornadoliknande virvlar orsakar bråk.
Det har länge varit känt att tropiska stormar som kommer i land kan generera tornados. Svärmar av dem kan utvecklas i de yttre regnbanden när en cyklon väl landar. Det är allt tack vare den vindskjuvningen inom stormen. Den skjuveffekten tenderar att vara starkast i den främre högra kvadranten (en fjärdedel) av stormen. virveln — eller “snurrenergin” — i den regionen kan få enskilda åskvädersceller att rotera. Resultatet? En tornado dyker upp i en orkan. Och precis som Harvey 2017, har vissa tropiska cykloner blivit produktiva tornadoskapare.
Men eyewall twisters är olika. Tornado borde inte kunna bildas i den här delen av orkanen. Den välkände tornadoexperten Tetsuya “Ted” Fujita kallades för att väga in de ovanliga skadorna i kölvattnet av 1992 års orkan Andrew. Och Fujita upptäckte något nytt – mystiska virvelvindar.
Fujita kallade dem mini-swirls.
Minivirvlar kan se ut och agera som en tromb, men de bildas annorlunda. Ännu mer roman: De är inte kopplade till stormmolnen ovan.
Ibland kan små virvlar bildas nära marken när vinden blåser runt ett föremål. Vandrare kan observera små virvlar av damm, gräs eller löv som slingrar sig över ett fält en blåsig dag. Men inne i orkanen kan dessa virvlande virvlar växa. Och växa. Och växa.
Eftersom en ögonväggs vindar precis ovanför marken är så starka, utövar de ett uppåtgående “drag” i luften nära marken. Det kan sträcka den lilla virveln uppåt några hundra meter (yards). Plötsligt är den inte så liten.
Vinkelmomentum är en fras som definierar energin i ett rörligt föremål som roterar. Eftersom rörelsemängden (energi) bevaras, stiger vindhastigheterna dramatiskt när virveln dras upp. (Kom ihåg den där konståkaren som snurrar fortare när hon för armar och ben nära in i kroppen.) Det kan leda till vindar på upp till 129 kilometer (80 miles) per timme.
Bara det låter kanske inte så högt. Men tänk dig att bli träffad av en av dessa som roterar genom en ögonvägg där omgivande vindar redan rörde sig i 193 kilometer (120 miles) per timme. Den kombinationen skulle kunna producera smala vägar av förstörelse några meter breda där vindarna kort skulle ha nått 322 kilometer (200 miles) per timme!
På grund av hur snabbt minivirvlar rör sig kan de bara påverka ett område i några tiondels sekund. Men det räcker för att orsaka extrem skada. Dessa minicykloner i cyklonen var en stor anledning till att orkanen Andrew hade skador till skillnad från typiska orkaner.
Bevis på mini-virvlar dök också upp i förödelsen som lämnades över Floridahalvön 2017 av orkanen Irma. En fångades live på tv. Mike Bettes var på roadcast från Neapel, Florida, när han befann sig öga mot öga med en mini virvel. Vid den tiden stod den här meteorologen för The Weather Channel innanför Irmas ögonvägg.
“Du var bara i ögonväggen av en orkan,” noterade ett ankare från TV-stationens studio. Så plötsligt fick en virvlande massa kondensvatten att Bettes tappade fotfästet. Piska pinga tvärs över gatan i otrolig hastighet, virveln smällde bara meter (yards) från Bettes. Det böjde så småningom en palm och orsakade mer offscreen skador. Bettes klarade sig oskadd.
Leave a Reply