Le temps peut sembler créer des semaines de bruine grise et grise. Mais il peut aussi donner lieu à un spectacle vraiment sensationnel - et souvent mortel -. Mais qu'est-ce qui explique ces événements explosifs?

L'atmosphère terrestre est entraînée par le chauffage du soleil. Le temps est la réponse de l'atmosphère au modèle inégal d'énergie thermique qu'il reçoit. La lumière visible et ultraviolette réchauffe la Terre pendant la journée, plus fortement aux basses latitudes, mais la Terre émet une quantité totale de rayonnement infrarouge presque égale dans toutes les directions.

En moyenne, la Terre reçoit 340 W m^-2 du soleil. Environ un tiers de cette énergie est dispersés vers l'arrière dans l'espace par les nuages ​​et la glace sur la surface. L'énergie restante, à peu près l'équivalent de placer un petit radiateur chaque 2m dans un treillis recouvrant la surface de la Terre et de les faire fonctionner en continu, est absorbée par la surface et l'atmosphère.

Mais la puissance du Soleil est concentrée sur le côté jour et, en particulier, près de l'équateur. En moyenne, l'atmosphère et la surface absorber plus de 300 W m^-2 sous les tropiques, mais moins de 100 W m^-2 dans les régions polaires. La surface de la Terre à l'équateur est face à la lumière du Soleil, mais à un grand angle à elle près des pôles où le la même puissance tombe sur une plus grande surface.

Le Soleil: là où tout commence NASA / Goddard / SDO / flickr, CC BY

La température de la Terre ne montre pas de variations extrêmes, variant de moins de 50 ° C entre l'Equateur et les hautes latitudes, beaucoup moins que sur un corps tel que la lune. C'est parce que l'atmosphère (et dans une moindre mesure les océans) transporte la chaleur des régions plus chaudes vers les régions plus froides. Pics de transport de chaleur atmosphérique à environ 5 PW (5 petaWatts ou 5 × 10¹⁵ W). Pour le contexte, le la plus grande centrale nucléaire a une capacité de 8 GW (8 × 10⁹ W) et la puissance totale consommée dans toutes les formes par l'homme est aujourd'hui estimé être 18 TW (1.8 × 10¹³ W), sur 250 fois moins.

Ce pouvoir vaste approvisionnement est ce qui pousse le moteur thermique de l'atmosphère et les océans de la Terre, et les mouvements résultant de l'air chaud vers des régions plus froides. Le long de la route, l'énergie est transformée en de nombreuses autres formes et la rotation de la Terre a une profonde influence sur la forme le temps prend, surtout aux latitudes moyennes. Voici les principaux moyens de transport passe de la longitudinalement symétrique chaleur sur-virage Hadley Cells à la vague-comme des mouvements, la manifestation de surface qui sont nos systèmes météorologiques de haute et basse pression familiers.

Jet cirrus. LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

Jet streams sont des rubans très étroites (quelques km de profondeur et peut-être 100km large) de déplacement rapide air qui encercle la Terre et de la forme à la limite de masses chaudes et plus froides air à environ 10 km d'altitude. Dans le coeur d'un courant-jet, les vents peuvent atteindre 200 km hr^-1 et une incroyable 656 km h^-1 a été enregistré sur les Hébrides extérieures en décembre 1967. L'emplacement de ces vents concentrés est essentiel à la planification des itinéraires d'avion et une utilisation intelligente est la raison pour laquelle il est plus rapide de voler d'ouest en est que le voyage inverse.

Le jet stream qui influence le plus notre temps est le courant-jet polaire nord qui serpente dans un itinéraire varié et guide le passage des systèmes météorologiques à travers le monde, conduisant potentiellement à une série de tempêtes et d'inondations. Lorsque l'air polaire des courbes de courant-jet au sud puis à froid sera ramené, quand il courbes vers le nord, l'air chaud et installés météo peut entraîner.

L'ouragan Katrina à intensité maximale dans le golfe du Mexique, le 28 Août 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Cyclones tropicaux, mieux connu comme ouragans dans les Amériques ainsi que typhons en Extrême-Orient, sont des événements météorologiques massivement destructifs qui, à des latitudes plus basses, commencent comme des systèmes météorologiques à basse pression plus faibles. Des cyclones tropicaux se forment sur des mers très chaudes, généralement à la fin de l'été et en automne dans chaque hémisphère. Au fur et à mesure qu'ils s'intensifient, ils sont entraînés par la libération d'énergie latente par la vapeur d'eau, qui se condense pour former les nuages ​​d'orage élevés.

Des vitesses de vent de plus de 200 km h^-1 ont été enregistrées autour du centre d'une tempête, mais la dévastation est principalement causée par les inondations résultant de l'augmentation de la hauteur de la surface de la mer et des pluies intenses. Les précipitations annuelles moyennes du Royaume-Uni peuvent tomber en moins de deux heures des nuages ​​autour de l'œil de la tempête.

Le cyclone 1970 Bhola a été l'une des pires catastrophes naturelles de tous les temps, causant la mort d'un demi-million de personnes au Bangladesh et au Bengale occidental, mais il était loin du cyclone tropical le plus puissant. Catégorie 3. Les plus forts, Catégorie 5, les tempêtes comprennent l'ouragan Katrina en 2005 avec des vents de plus de 280 km h^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY Les tornades sont plus petits, des tourbillons violents qui peuvent se former en dessous d'un nuage cumulonimbus d'orage, une région de convection vertical intense. Il se forme un entonnoir de nuages ​​dans le centre du tourbillon, bien que les vents forts circulent beaucoup plus loin autour d'elle. Les vents les plus extrêmes sont presque 500 km h^-1, et entraîner des dommages extrêmes sur leur chemin.

La Tri-State Tornado de mars 1925, a eu la plus longue longueur de chemin enregistrée à plus de 350km et a tué des personnes 695 dans la vallée du fleuve Mississippi, États-Unis. Il faisait partie d'une épidémie avec un nombre combiné de décès de 747, mais même cela a été dépassé en avril 1989 par le Tornade de Daulatpur-Saturia au Bangladesh, quand plus de 1,300 personnes sont mortes et 80,000 ont été laissés sans-abri.

Les tempêtes de poussière se produire dans de nombreuses régions du monde et peut transporter de sable et de minéraux plus fine des grains d'un continent à l'autre. En Afrique du Nord, ces tempêtes sont connus comme haboobs et sont souvent initiées par les forts vents associés aux orages. tempêtes similaires se produisent dans les régions sèches des Amériques et de l'Asie. Haboobs peuvent atteindre des hauteurs de plus de 1km, couvrir des milliers de km² et pendant des heures, l'absorption de la lumière du soleil, le réchauffement de l'air et l'intensification des vents au bord de la tempête de poussière lobée.

Sur Terre, des gouttelettes d'eau se nucléation sur les grains de poussière fine, éventuellement de les enlever et de limiter la croissance d'une tempête, mais sur Mars, ce qui est beaucoup plus sec, certains les tempêtes de poussière peuvent éventuellement couvrir la planète.

Un diable de poussière en Arizona. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

diables de poussière sont de petits vortex convectifs, rendus visibles par la poussière qu'ils soulèvent de la surface. Ils sont également entraînés par l'énergie thermique, où une atmosphère plus froide est en contact avec une surface chaude. Ceci est plus commun dans les régions désertiques, mais ils peuvent se produire même dans les climats tempérés et il y a des enregistrements de "diables des neiges" sur les flancs de montagne éclairés. Sur Terre, ils peuvent atteindre 1km haut et peut-être 10 mètres de diamètre; sur Mars, ils ont été vus sur une gamme beaucoup plus large de tailles, allant jusqu'à 20km mètres de haut et 200 à travers et apparaissent dans de nombreuses images à partir d'engins spatiaux en orbite.

State Farm / flickr, CC BYFoudre est un phénomène courant dans l'atmosphère terrestre, qui se produit dans des régions de forte convection verticale. À propos des orages 2,000 actif à tout moment,. Air dans le centre étroite d'un canal de foudre peut rapidement atteindre 30,000 ° C, soit cinq fois la température de la surface du Soleil Le son du tonnerre vient de l'expansion rapide de l'air chauffé et les arbres qui sont frappés sont littéralement soufflé à part comme l'eau dans les furoncles instantanément.

Saluer est généralement associé à des orages et est également un temps chaud, phénomène convectif. Les gens considèrent souvent la grêle comme un événement d'hiver, mais la fin du printemps et l'été est la seule fois que la vraie grêle se produit au Royaume-Uni. Quand il y a de fortes ascendances d'air, les grêlons peuvent atteindre de très grandes tailles, jusqu'à 20cm de diamètre, et peut peser presque 1 kg. Les tempêtes de grêle peuvent être vraiment mortel et, malheureusement, il y a des dossiers de plusieurs centaines de morts. Peut-être la grêle meurtrière enregistrée a tué plus de personnes 230 et 1,600 bétail dans l'Uttar Pradesh, Inde du Nord en Avril 1888, et il y a des registres de décès écrit dans Warwickshire, en Angleterre dès mai 1411.

A propos de l'auteur

Stephen Lewis, Maître de conférences en sciences physiques, l'Open University. Mes intérêts de recherche sont dans la modélisation de l'atmosphère planétaire, impliquant notamment des études comparatives des processus météorologiques et climatologiques dynamiques sur des planètes différentes. Cela concerne principalement les grands modèles numériques des atmosphères planétaires.

Cet article a été publié initialement le The Conversation. Lis le article original.

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