Mezoskalowy układ konwekcyjny
Mezoskalowy układ konwekcyjny (lub Mezoskalowy System Konwekcyjny) (ang. Mesoscale Convective System, MCS) – rozległy układ, który powstaje w wyniku agregacji chmur cumulonimbus, powodując opady na dużych obszarach. Cykl życia układów MCS opisywany jest w trzech fazach: (1) inicjalizacja odizolowanych komórek konwekcyjnych; (2) agregacja, opad, i rozwój rozległych kowadeł chmurowych, (3) zanik systemu. Z tymi fazami zwiazane są różne rozkłady pionowej głębokości układu, różnice w wielkości systemu oraz intensywności opadów w obrębie MCS. Największymi systemami MCS są Rozległe Mezoskalowe Układy Konwekcyjne (ang. Mesoscale Convective Complexes MCC)[1].
| Charakterystyka | |
|---|---|
| Rozmiar MCC | A: Temperatura jasnościowa całkowitej pokrywy chmur (ang. cold cloud shield) Tb < 241 K (-32C), obszar ≥ 100 000 km² B: Temperatura jasnościowa obszaru silnej konwekcji (ang. cold core) Tb < 221 K (-52C), obszar ≥ 50 000 km² |
| Inicjalizacja | Warunki A i B są spełnione |
| Maksymalny rozmiar | Kiedy kryterium A osiąga maksimum |
| Czas trwania MCC | ≥ 6 godzin |
| Kształt | Ekscentryczność układu: ≥ 0,7 |
| Zanik MCC | Rozmiar nie spełnia kryterium A i B |
| Charakterystyka | |
|---|---|
| Rozmiar MCS | A: Temperatura jasnościowa całkowitej pokrywy chmur (ang. cold cloud shield) Tb < 241 K (-32C), obszar ≥ 40 000 km² |
| Inicjalizacja | Warunek A jest spełniony |
| Maksymalny rozmiar | Kiedy kryterium A osiąga maksimum |
| Czas trwania MCS | ≥ 4 godzin |
| Zanik MCS | Rozmiar nie spełnia kryterium A |
Rozległe Mezoskalowe Układy Konwekcyjne (MCC) są definiowane poprzez zestaw kryteriów opisujących ich rozmiar, czas trwania, kształt oraz procesy inicjalizacji i zaniku. Rozmiar MCC jest określony dwoma parametrami: całkowita pokrywa chmur musi mieć temperaturę jasnościową poniżej 241 K (-32°C) i obejmować co najmniej 100 000 km² (kryterium A), natomiast obszar intensywnej konwekcji musi charakteryzować się temperaturą jasnościową poniżej 221 K (-52°C) na powierzchni co najmniej 50 000 km² (kryterium B). Układ jest klasyfikowany jako MCC, gdy oba te warunki są spełnione, co oznacza osiągnięcie odpowiedniej skali i intensywności systemu. MCC osiąga maksymalny rozmiar, gdy obszar spełniający kryterium A jest największy. Aby system mógł zostać zaklasyfikowany jako MCC, musi trwać co najmniej 6 godzin. Dodatkowo układ musi mieć ekscentryczność wynoszącą co najmniej 0,7, co oznacza, że jego kształt jest stosunkowo zwarty i eliptyczny. Zanik MCC następuje, gdy system przestaje spełniać kryteria A i B[4]. Rozległe Mezoskalowe Uklady Konwekcyjne (MCC) są największymi z Mezoskalowych Układów Konwekcyjnych (MCS) ale podobne kryteria stosuje się dla mniejszych MCS.
Umiarkowane szerokości geograficzne
edytujMesoskalowe Układy Konwekcyjne są systemami pogodowymi, które w szerokościach umiarkowanych zależą od systemów synoptycznych, takich jak fronty czy prądy strumieniowe.
Rola prądów barierowych
edytujRozległe Mesoskalowe Układy Konwekcyjne są zjawiskami często obserwowanymi w średnich szerokościach geograficznych, gdzie istotną rolę w ich inicjalizacji odgrywają niskopoziomowe prądy strumieniowe (ang. Low-Level Jet). Prądy te można zaobserwować na zdjęciach satelitarnych jeszcze przed rozpoczęciem konwekcji, szczególnie w postaci konwekcyjnych rolek chmurowych widocznych w świetle widzialnym.
- Prąd barierowy tworzy się na niskich poziomach atmosfery w pobliżu łańcuchów górskich, gdzie ukształtowanie terenu wymusza jego przebieg równoległy do gór. W regionie Wielkich Równin w Ameryce Północnej kluczową rolę odgrywa południowy niskopoziomowy prąd strumieniowy, znany jako GPLLJ (ang. Great Plains Low-Level Jet). Transportuje on ciepłe i wilgotne powietrze z Zatoki Meksykańskiej w kierunku Gór Skalistych, wspierając powstawanie MCC, szczególnie wiosną i jesienią. Wiosenne MCC charakteryzują się rozległymi opadami warstwowymi i intensywnym deszczem, podczas gdy letnie MCC mają mniejszy zasięg, lecz generują bardziej dynamiczne zjawiska konwekcyjne. Na Wielkich Równinach MCC stanowią główne źródło ekstremalnych opadów w sezonie letnim, przyczyniając się również do występowania powodzi, tornad i innych groźnych zjawisk atmosferycznych.
- W Ameryce Południowej analogiczną rolę pełni SALLJ (ang. Southern American Low-Level Jet), który przenosi wilgotne powietrze z Amazonii w stronę Andów. Pomaga to rozwojowi MCC w regionach wschodnich Andów, takich jak równiny centralnej Argentyny. Procesy te są wzmacniane przez zjawiska synoptyczne, w tym cyklogeneza u podnóża gór, oraz dzienne cykle termiczne, które wpływają na konwekcję w godzinach wieczornych[1].
Powodzie
edytujOba systemy – GPLLJ w Ameryce Północnej i SALLJ w Ameryce Południowej – odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu ekstremalnych zjawisk pogodowych związanych z MCC, takich jak ulewy czy silne wiatry[5][6].
Tropiki
edytujMesoskalowe Układy Konwekcyjne (MCS) są często obserwowane w tropikach, szczególnie nad ciepłą wodą Indo-Pacyfiku, w pobliżu międzyzwrotnikowej strefy konwergencji (ITCZ), w tropikalnej Afryce oraz w regionie Amazonii. Pomiary opadów satelitarnych, zwłaszcza z misji Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM), szacują, że wszystkie MCS-y (czyli łącznie z MCC) odpowiadają za połowę opadów tropikalnych, a w niektórych regionach i porach roku – za ponad 80% opadów na lądzie[1][7]. Natomiast same Rozległe Mezoskalowe Układy Konwekcyjne (MCC) mają mniejszy wpływ na frakcję opadu w tropikach, ale nadal dochodzącą do około 20%[8]. Tropikalne uklady konwekcyjne mają też cykl dobowy[9] i wiele systemów wpływa na powodzie[10].
Europa
edytujOpublikowano m.in. 10-letnią klimatologię MCS w Polsce[11] opartą na danych radarowych oraz satelitarną klimatologię MCS-ów w Europie[12].
Bazy danych
edytujIstnieją globalne dane trajektorii MCS-ów PyFLEXTRKR oparte na danych z Global Precipitation Measurement. W tej bazie danych MCS w wersji V2 (czerwiec 2000 – grudzień 2020) dostępne są dwa zestawy plików w formacie netCDF: Pierwszy zestaw zawiera statystyki dotyczące trajektorii MCS takie jak czas, położenie, czas trwania, rozmiar, statystyki opadów oraz ruch systemów konwekcyjnych. Drugi zestaw obejmuje dane zawierające pełne informacje o temperaturze jasności (Tb) i opadach na siatce o rozdzielczości 0,1 stopnia i godzinowym kroku czasowym. Położenie środków Mezoskalowych Systemów Konwekcyjnych (MCS), wyznaczających ich trajektorie, może znacznie się różnić w czasie, głównie z powodu zmian morfologicznych kształtu tych układów. Zjawisko to jest szczególnie widoczne w regionach o dużej liczbie jednocześnie występujących MCS-ów, takich jak Archipelag Malajski, gdzie częste łączenia i podziały systemów utrudniają analizę. Zaleca się wtedy wykorzystanie analiz satelitarnych (m.in. temperatura jasności w podczerwieni, opady) aby uzyskać dokładniejsze zrozumienie trajektorii tych układów[2][3].
Przypisy
edytuj- ↑ a b c An Overview of Mesoscale Convective Systems: Global Climatology, Satellite Observations, and Modeling Strategies. W: S. Chakraborty, S. C. Sullivan, Z. Feng: An Overview of Mesoscale Convective Systems: Global Climatology, Satellite Observations, and Modeling Strategies. Wyd. First Edition. T. 281: Clouds and Their Climatic Impacts: Radiation, Circulation, and Precipitation. John Wiley & Sons, Inc., 2024, s. 195-221, seria: Geophysical Monograph. DOI: 10.1002/9781119700357.ch09.
- ↑ a b Zhe Feng: PyFLEXTRKR Global MCS Tracking Dataset using GPM MergedIR Tb and IMERG precipitation data. Zenodo. [dostęp 2024-12-03]. (ang.).
- ↑ a b Z. Feng, L. R. Leung, N. Liu, J. Wang i inni. A Global High‐Resolution Mesoscale Convective System Database Using Satellite‐Derived Cloud Tops, Surface Precipitation, and Tracking. „Journal of Geophysical Research: Atmospheres”. 126 (8), 2021. DOI: 10.1029/2020JD034202. [dostęp 2024-12-03]. (ang.).
- ↑ W. R. Cotton, M. S. Lin, R. L. McAnelly, C. J. Tremback. A composite model of mesoscale convective complexes. „Monthly Weather Review”. 117 (4), s. 765–783, 1989. DOI: <0765:ACMOMC>2.0.CO;2 10.1175/1520-0493(1989)117<0765:ACMOMC>2.0.CO;2. (ang.).
- ↑ H. Hu, Z. Feng, L. Y. R. Leung. Linking flood frequency with mesoscale convective systems in the US. „Geophysical Research Letters”. E2021GL092546. 48 (9), 2021. DOI: 10.1029/2021GL092546. (ang.).
- ↑ H. Hu, Z. Feng, L. R. Leung. Quantifying flood frequency associated with clustered mesoscale convective systems in the United States. „Journal of Hydrometeorology”. 23 (11), s. 1685–1703, 2022. DOI: 10.1175/JHM-D-21-0238.1. (ang.).
- ↑ B. Latos, T. Lefort, M. K. Flatau, P. J. Flatau i inni. Equatorial waves triggering extreme rainfall and floods in southwest Sulawesi, Indonesia. „Monthly Weather Review”. 149 (5), s. 1381–1401, 2021. DOI: 10.1175/MWR-D-20-0298.1. (ang.).
- ↑ Trismidianto Trismidianto, E. Yulihastin, H. Satyawardhana, J. T. Nugroho i inni. The contribution of the mesoscale convective complexes (MCCs) to total rainfall over Indonesian Maritime Continent. „IOP Conference Series: Earth and Environmental Science”. 54 (1), s. 012027, 2017. IOP Publishing. DOI: 10.1088/1755-1315/54/1/012027. (ang.).
- ↑ Trismidianto Trismidianto, E. Yulihastin, H. Satyawardhana, S. Ishida. A composite analysis of the Mesoscale Convective Complexes (MCCs) development over the Central Kalimantan and its relation with the propagation of the rainfall systems. „IOP Conference Series: Earth and Environmental Science”. 54 (1), s. 012036, 2017. IOP Publishing. DOI: 10.1088/1755-1315/54/1/012036. (ang.).
- ↑ D. E. Nuryanto, H. Pawitan, R. Hidayat, E. Aldrian. The occurrence of the typical mesoscale convective system with a flood-producing storm in the wet season over the Greater Jakarta area. „Dynamics of Atmospheres and Oceans”. 96, s. 101246, 2021. DOI: 10.1016/j.dynatmoce.2021.101246. (ang.).
- ↑ A. Surowiecki, M. Taszarek. A 10-year radar-based climatology of mesoscale convective system archetypes and derechos in Poland. „Monthly Weather Review”. 148 (8), s. 3471–3488, 2020. DOI: 10.1175/MWR-D-20-0027.1. (ang.).
- ↑ N. A. Da Silva, J. O. Haerter. The precipitation characteristics of mesoscale convective systems over Europe. „Journal of Geophysical Research: Atmospheres”. 128 (23), s. e2023JD039045, 2023. DOI: 10.1029/2023JD039045. (ang.).
