Helisiteetti

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli käsittelee ilmakehän helisiteettiä. Helisiteetti on myös hiukkasfysiikkaan ja kvanttimekaniikkaan liittyvä käsite.

Helisiteetti on virtaavan nesteen tai kaasun ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä synnyttää pyörteinen nousuvirtaus. Helisiteettiin vaikuttavat virtausnopeus, virtauksen muuttuminen pystysuunnassa eli shear ja virtauksen vaakasuuntaisia eroja kuvaava pyörteisyys eli vorticity. Ilmakehässä helisiteetti määritetään tyypillisesti alimman kolmen kilometrin matkalta. Sen yksikkö on m2/s2.[1]

Helisiteetin laskeminen ja käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Helisiteetti voidaan esittää yhtälöllä


H = \int{ \vec V_h} \cdot \vec \zeta_h \,d{\mathbf Z} = \int{ \vec V_h} \cdot \nabla \times V_h  \,d{\mathbf Z}
\qquad \qquad  \begin{cases} Z = korkeus \\ V_h = vaakanopeus \\ \zeta_h = vaakasuuntainen\ vorticity \end{cases}

Helisiteetti ei kuvaa sitä, syntyykö jossain säätilanteessa ukkossoluja vai ei. Sen sijaan helisiteetti kertoo siitä, millä tavalla jo syntyneet konvektiosolut kehittyvät tietyssä virtauskentässä. Usein helisiteettiä halutaan tarkastella yksittäisen konvektiosolun näkökulmasta. Silloin vaakanopeus lasketaan vähentämällä tuulen nopeudesta konvektiosolun oma liike (joka voidaan karkeasti arvioida tuulen keskiarvosta alimman viiden kilometrin matkalla).[2]

Tästä yksittäisen solun helisiteetistä käytetään lyhennettä SRH tai SREH, kun taas EH on ympäristön helisiteetti.[3]

SRH = \int{ \left ( \vec V_h - C \right )}  \cdot \nabla \times V_h  \,d{\mathbf Z}
\qquad \qquad  \begin{cases} C = Konvektiosolun\ oma\ liike\  \end{cases}

Yli 150 m2/s2 helisiteetti kuvaa olosuhteita, jotka ovat suotuisia tornadon esiasteiden syntymiselle. Suurimmat havaitut SRH-arvot ovat olleet yli 600 m2/s2.[1]

Suurempi SRH kuvaa suurempaa tornadoiden todennäköisyyttä supersoluissa, mutta ei ole olemassa selvää rajaa jota suuremmilla arvoilla tornadoita tulee aina ja pienemmillä ei koskaan.[4]

Jos SRH on

  • 150-300 = supersolujen kehitys mahdollinen jos ilmakehän noste-energia CAPE on suuri, heikkojen F0- tai F1-luokan tornadojen riski mahdollinen.
  • 300-450 supersolu syntyy pienelläkin CAPE:lla, vahvojen F2- tai F3-luokan tornadojen riski voi olla mahdollinen.
  • >450 = Supersolun synnyn riski hyvin suuri, tuhoisten F4-F5-luokan tornadojen riski mahdollinen.lähde?

Energia-helisiteetti-indeksi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yhdistämällä helisiteetti ja ilmakehän lämpötila- ja kosteusrakenteen aiheuttaamaa epävakaisuutta kuvaava Cape saadaan tunnusluku EHI (lyhenne sanoista Energy Helicity Index), jota käytetään tornadojen ennustamisen apuna.[5]

EHI = \frac{SRH \cdot CAPE}{160 000}

Kun CAPE on ilmaistu yksikössä J/kg, EHI on yksikötön luku. Kun ehi on suurempi kuin 1, supersolujen esiintyminen on mahdolista, ja mitä suurempi EHI, sitä voimakkaampia tornadoja voi syntyä.[5][4]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Michael Branick: Helicity H Helicity Comprehensive Glossary of Weather. NOAA/NWSFO Norman.
  2. Ming Xue: Helicity equations and their applications Mesoscale Meteorology Lecture Notes 2007. University of Oklahoma.
  3. Forecasted soundings Belgium. SkyStef's weather page. Skystef.be.. Viitattu 16.8.2007. (englanniksi)
  4. a b Composite CAPE/Shear Parameters Rich Thompson - Storm Prediction Center
  5. a b Jeff Haby: A look at EHI TheWeather Prediction.