Tropisk syklogenese

Tropisk syklogenese er eit omgrep som skildrar utviklinga og forsterkinga av ein tropisk syklon i atmosfæren.^[1] Mekanismane som styrer tropisk syklogenese er ganske forskjellig frå syklogenese på midlare breidder. Tropisk syklogenese involverer utviklinga av ein syklon med varm kjerne på grunn av kraftig konveksjon i ein atmosfære med dei rette tilhøva.^[2] Det er seks krav som må oppfyllast for å få starte ein tropisk syklogenese: varm nok havoverflate, atmosfærisk instabilitet, mykje fukt i lågare til midlare nivå i troposfæren, nok corioliskraft til å utvikle eit lågtrykkssenter, ei forstyrring i låge nivå må eksistere frå før, og ein må ha lågt vindskjer.^[3]

Tropiske syklonar har ein tendens til å utvikle seg om sommaren, men har oppstått til nesten alle tider av året i dei fleste tropiske havbasseng. Klimasyklusar som ENSO og Madden-Julian-oscillasjon påverkar kor tid og kor ofte tropiske syklonar utviklar seg. Ei kraftig avgrenseing for kor intense tropiske syklonar kan verte, er vasstemperaturen i områda han flyttar seg i. I snitt vert danna 86 tropiske syklonar verda over på eitt år, og 47 av desse utvikar seg til orkan styrke, og 20 vert intense tropiske syklonar (minst Kategori 3 på Saffir-Simpson-skalaen).^[4]

Det er seks krav som må oppfyllast for å få sett i gang tropisk syklogenese: havoverflatetemperaturen må vere høg no, atmosfæren må vere instabil, ein må ha nok fukt i lågare og midlare nivå i troposfæren, nok corioliskraft for å utvikle eit lågtrykkssenter, ei forstyrring må alt eksistere i lågare nivå, og ein må ha lite vertikalt vindskjer. Desse tilhøva er nødvendige for å få danna tropiske syklonar, men dei garanterer likevel ikkje at ein tropisk syklon vil oppstå.^[3]

Normalt må ein ha ein havoverflatetemperatur på 26,5 °C ned til ei djupne på minst 50 meter for å oppretthalde ein spesiell mesosyklon som er den tropiske syklonen. Dette varme vatnet trengst for å oppretthalde den varme kjernen som gjev energi til syklonen. Denne temperaturen er langt over den globale middeltemperaturen i havoverflata på 16,1 °C.^[5] Dette kravet kan likevel reknast som eit generelt minstenivå, sidan han forutset at dei atmosfæriske tilhøva i det omliggande området har normale forhold.

Tropiske syklonar kan oppstå sjølv når ein ikkje har normale atmosfæriske tilhøve. Til dømes kan kjøligare luft i høgare nivå (over 500 hPa eller 5,9 km opp i høgda) føre til tropisk syklogenese ved lågare havoverflatetemperaturar, sidan ein krev ei viss temperaturending med høgda for å gjere atmosfæren ustabil nok til å få danne konveksjon. I ein fuktig atmosfære er denne temperatuendringa 6,5 °C/km, medan han i ein atmosfære med mindre enn 100 % relativ fukt må vere 9,8 °C/km.

I nivået med trykk på 500 hPa er lufttemperaturen i snitt -7 °C i tropane, men lufta i tropane er normalt tørr i dette nivået slik at lufta vert avkjølt når ho vert fuktigare, som er gunstig for å få danne konveksjon. Ein våttemperatur i 500 hPa i den tropiske atmosfæren på -13,2 °C er krevd for å få starte konveksjon om vasstemperaturen er 26,5 °C, og dette temperaturkravet aukar eller minkar proporsjonalt med 1 °C i havoverflatetemperaturen for kvar endring på 1 °C i 500 hpa.

Under ein kald syklon kan temperaturen i 500 hPa falle ned til -30 °C, som kan medføre konveksjon sjølv i den tørraste atmosfæren. Dette forklarer òg kvifor fukt i midlare nivå i troposfæren, i om lag 500 hPa-nivået, er eit krav for tropisk syklogenese. Når ein har tørr luft i same høgda gjer våttemperaturen ein normalt har i 500 hPa at ein ikkje får danna store område med torevêr på grunn av for lite instabilitet.^[6] I høgder nær tropopausen var normaltemperaturen i perioden 1961 til 1990 på -77 °C.^[7] Nyare døme på tropiske syklonar som har klart å vare ved sjølv over kjøligare vatn er Delta, Epsilon og Zeta i orkansesongen 2005 i Atlanterhavet.

Dr. Kerry Emanuel skapte ein matematisk modell rundt 1988 for å rekne ut den øvre grensa for kor kraftige tropiske syklonar kan verte basert på havoverflatetemperaturen og atmosfæriske tilhøve frå dei siste globale modellane. Modellen til Emanuel vert kalla maksimal potensiell inteisitet eller MPI. Kart som vert laga ut frå denne likninga syner regionar der tropiske stormar eller orkanar kan oppstå basert på termodynamikken i atmosfæren i siste globale vêrmodell (anten 0000 eller 1200 UTC). Modellen tar ikkje med vertikalt vindskjer i utrekninga.^[8]

Ein må minst ha ein avstand på 500 km frå ekvator for å få starta tropisk syklogenese. Rolla corioliskrafta har i dette er å skape ein gradientvindbalanse ved å balansere trykkgradientkrafta (trykkskilnaden fører til at vind bles frå høgt til lågt trykk^[9] ) og geostrofisk vind (krafta som fører til at vinden bles parallelt til isobarane) for stentripetalakselerasjon (som ein får når isobarane går langs ei kurve).^[10]

Om det er eit monsuntråg, ei tropisk bølgje, ein brei overflatefront eller ei utstraumingsgrense, må ein ha ei forstyrring i låge nivå med nok kvervling og konvergens for å få starte tropisk syklogenese. Sjølv med perfekte tilhøve i øvre nivå og ein atmosfære som er instabil nok, vil ikkje den tropiske syklogenesen sette i gang om ein ikkje har ei slik forstyrring i låge nivå.^[3]

Ein må ha vertikalt vindskjer på mindre enn 10 m/s mellom overflata og tropopausen for å få danna tropiske syklonar. Kraftigare vind enn dette kan «blåse» den tropiske syklonen sundt,^[11] sidan den varme kjernen i midlare nivå vil forflytte seg horisontalt i forhold til sirkulasjonen ved overflata, og på den måten tørke ut troposfæren i midlare nivå og stoppe utviklinga. I mindre system kan utviklinga av eit mesoskala konvektivt system i ein atmosfære med vindskjer skape ei utstraumingsgrense som er kraftig nok til å øydeleggje overflatesyklonen. Moderat vindskjer kan vere medverkande til å skape den nødvendige konveksjonen og overflateforstyrringa som krevs, men må så verte mindre for at den tropiske syklogenesen skal halde fram.^[12]

Avgrensa vertikalt vindskjer er gunstig for å få danna tropiske syklonar. Når eit tråg i øvre nivå, eller eit lågtrykk i øvre nivå har om lag same storleiksskala som den tropiske forstyrringa, kan systemet verte styrt av systemet i øvre nivå og inn i eit område med betre diffluens i høgda, slik at systemet held fram å utvikle seg. Svake syklonar i høgda er betre kandidatar for ein slik vekselverknad. Ein har funne spor som tyder på at tropiske syklonar i svake vindskjer i starten utviklar seg raskare enn tropiske syklonar i kraftigare skjer, men dette medfører at syklonen ikkje utviklar like kraftig vind eller like lågt lufttrykk.^[13] Denne prosessen vert kalla baroklin initering av ein tropisk syklon. Øvre syklonar eller øvre tråg som følgjer etter systemet kan skape fleire utstrøymingskanalr og medverke til å intensivere syklonen. Merk at tropiske forstyrringar under utvikling kan påverke tråg eller lågtrykk i øvre nivå i bakkant av forstyrringa ved å utvikle dei eller forsterke dei på grunn av lufta stom strøymer ut frå den tropiske forstyrringa/syklonen.^[14][15]

Det har vore tilfelle der store tråg på midlare breidder har medverke til tropisk syklogenese når ein jetstraum i øvre nivå passerer nordvest for systemet under utvikling. Dette vil forsterke divergensen i høgda og innstrøyminga ved bakken og spinne opp syklonen. Denne forma for vekselverknad ser ein oftast med forstyrringar som alt er i stand med å danne eit lågtrykkssenter.^[16]

På verdsbasis er det flest tropiske syklonar seint på sommaren når vasstemperaturen er høgast. I kvart basseng er det likevel årstidsvariasjonar. På verdsbasis er mai den minst aktive månaden, medan september er den mest aktive.^[17]

I Nord-Atlanteren varerer orkansesongen frå 1. juni til 30. november, men med størt aktivitet frå seint i august og ut september. Det statistiske høgdepunktet i orkansesongen er 10. september. Områda nordaust i Stillehavet har ein lengre aktivitetsperiode, men innanfor same tidsrame som i Atlanteren. Nordvest i Stillehavet er det tropiske syklonar året rundt, men færrast i februar og flest tidleg i september. Nord i Indiahavet er stormane mest vanlege frå april til desember med toppar i mai og november.^[17]

På den sørlege halvkula startar den tropiske syklonaktivitet 1. november og endar seint i april. Flest tropiske syklonar på den sørlege halvkula finn ein mellom midten av februar til tidleg i mars.^[17] Nesten alle tropiske syklonar på den sørlege halvkula oppstår frå kysten av det sørlege Afrika og austover til Sør-Amerika. Tropiske syklonar er særs sjeldne i Sør-Atlanteren og det sørlege Stillehavet.

Lengd på sesongen og sesongmiddel[17][18]
Basseng	Sesongstart	Sesongslutt	Tropiske stormar (>34 knop)	Tropiske syklonar (>63 knop)	Tropiske syklonar med minst kategori 3-styrke (>95 knop)
Nordvest-Stillehavet	Januar	Desember	26,7	16,9	8,5
Sør-Indiahavet	Oktober	Mai	20,6	10,3	4,3
Nordaust-Stillehavet	Mai	November	16,3	9,0	4,1
Nord-Atlanteren	Juni	November	10,6	5,9	2,0
Sørvest-Stillehavet ved Australia	November	Mai	9	4,5	1,9
Nord-Indiahavet	April	Desember	5,4	2,2	0,4

Område så langt så 30-32 grader frå ekvator (bortsett frå i nærleiken av varme havstraumar) har vanlegvis ikkje tilhøva som skal til for å danne eller forsterke tropiske syklonar, og området meir enn 40 grader frå ekvator vil som regel bryte ned ei slik utvikling. Den viktgaste avgrensande faktoren er vasstemperaturen, sjølv om høgare vindskjer i slike område òg er ein viktig faktor. Desse områda vert stundom vitja av syklonar som flyttar seg mot polane frå tropiske breiddegrader. Ein sjeldan gong, som orkanen Alex i 2004,^[19] Alberto i 1988,^[20] og ein orkan nordvest i Stillehavet i 1975,^[21], kan oppstå eller forsterke seg i denne regionen. Stormar som overlever utanfor 50 grader som ein tropisk syklon er sjeldan, men det er ikkje uvanleg at ein storm kan omdannast til ein kraftig ekstratropisk syklon på høgre breiddegrader.

Område som ligg om lag innanfor 10º frå ekvator har liten corioliskraft, som er ein viktig faktor for å få danna tropiske syklonar. I desember 2001 oppstod likevel den tropiske stormen Vamei sør i Sørkinahavet og gjekk i land i Malaysia. Han oppstod ut frå eit torevêr på Borneo som flytta seg ut i Sørkinahavet.^[22] Syklonen Agni kom så nær som 80 km frå ekvator i 2004.^[23]

Tropiske syklonar oppstår sjeldan i denne regionen. Når dei oppstår er det ofte knytt til El Niño-hendingar. Dei fleste tropiske syklonar som har gått inn i denne regionen har oppstått langt vest i det sørvestlege Stillehavet. Dei råkar stundom øyane i Polynesia. Under El Niño-hendinga i 1982/83 vart Fransk Polynesia råka av seks tropiske syklonar på fem månader.^[24] Det har aldri vore registrert tropiske syklonar som har råka vestsida av Sør-Amerika.

Ein kombinasjon av vindskjer og mangel på tropiske forstyrringar frå den intertropiske konvergenssona (ITCZ) gjer at det sjeldan oppstår tropiske syklonar i Sør-Atlanteren.^[25][26] Tre tropiske syklonar er observert her; ein svak tropisk storm i 1991 utanfor kysten av Angola, syklonen Catarina (stundom kalla Aldonça), som gjekk i land i Brasil i 2004 med kategori 2-styrke., og ein mindre storm i januar 2004 aust for Salvador i Brasil.

Stormar som har hatt liknande struktur som tropiske syklonar har stundom oppstått i Middelhavet, mellom anna i september 1947, september 1969, januar 1982, september 1983 og januar 1995. Det er derimot omdiskutert om desse stormane kan kallast tropiske.^[27] I Svartehavet har det stundom oppstått stormar som har hatt liknande oppbygging som syklonane i Middelhavet.^[28]

Ein har tidlegare fått rapportar om kvervlar utanfor kysten av Marokko, men det er omdiskutert om desse verkeleg har tropisk karakter.^[28] Tropisk aktivitet er òg særs sjeldan i Dei store sjøane, men eit storsystem som liknar tropiske eller subtropiske syklonar oppstod i Huronsjøen i 1996. Syklonen utvikla eit auge i senteret, og kan for ein kort periode ha vore ein subtropisk eller tropisk syklon.^[29]

El Niño-hendingar påverkar fordelinga av varmt overflatevatn i havet og dette motverkar utviklinga av tropiske syklonar i Atlanterhavet og rundt Australia, men aukar sjansen for aktivitet i det nordvestlege Stillehavet. Sidan tropiske s yklonar nordaust i Stillehavet og nord i Atlanterhavet begge i stor grad vert skapt av tropiske bølgjer langs det same bølgjetoget, fører minka tropisk syklonaktivitet i Nord-Atlanteren til auka tropisk syklonaktivitet i det austlege Stillehavet. Sjølv om El Niño ikkje påverkar talet på tropiske syklonar i det nordvestlege Stillehavet, fører det til at syklonane vert sanna lenger aust enn vanleg. Nær den internasjonale datolinja på begge sider av ekvator er det ei netto auke av tropiske syklonar som utviklar seg under El Niño.^[30]

Madden-Julian-oscillasjon (MJO) fører til auka vestleg vind og generelt fører dette til auka tropisk syklogenese i alle farvatn. Sidan svinginga forplanar seg frå vest til aust, fører dette til at den tropiske syklogenesen fltytar seg austover når det er sommar på denne halvkula.^[31] Det er eit omvendt forhold mellom tropisk syklonaktivitet i det vestlege Stillehavet og Nord-Atlanteren. Når eit basseng er aktivt, er det andre vanlegvis roleg og omvendt. Hovudårsaka til dette er fasen til Madden-Julian-oscillasjonen, som normalt er i motsett fase til ei kvar tid.^[32]

Forsking av vist at fanga ekvatoriale rossbybølgjer kan auke sannsynet for tropisk syklogenese i Stillehavet, sidan dei aukar vestavinden i låge nivå i denne regionen, som så kan føre til større kvervling i låge nivå. Dei individuelle bølgjene kan flytte seg om lag 1,8 m/s, men bølgjegruppene er ofte stasjonære.^[33]

Sidan 1984 har Colorado State University gjeve ut sesongvarsel for tropiske syklonar for Nord-Atlanteren og resultatet er betre en klimatologien for området. Universitet har funne fleire statistiske forhold for dette bassenget som gjer at ein kan føresjå kor mange tropiske syklonar som vil oppstå i løpet av ein sesong. Sidan den gong er det gjort mange forsøk på å videreutvikle metodane til universitetet til å gjelde det nordvestlege Stillehavet og områda rundt Australia òg.^[34] Prediktorane er knytte til svingingar i det globale klimasystemet med walkersirkulasjonen som er knytt til ENSO (El Niño og La Niña) og den sørlege oscillasjonsindeksen, den nordatlantiske oscillasjonen eller NAO, den arktiske oscillasjonen eller AO og det nordamerikanske stillehavsmønsteret eller PNA.^[35]

• Rossbybølgje
• Tropisk syklon
• Tropisk bølgje
• Monsuntråg

• Noverande AO-tilhøve
• Noverande ENSO-tilhøve
• Noverande MJO-tilhøve
• Noverande NAO-tilhøve
• Noverande PNA-tilhøve
• Maksimum potensiell intensitet
• MPI-kart
• Varmepotensial for tropiske syklonar