Været kan virke som om det skaper uker med kjedelig, grå drizzle. Men det kan også sette på en virkelig oppsiktsvekkende - og ofte dødelig - show. Men hva forklarer disse eksplosive hendelsene?

Jordens atmosfære drives av oppvarming fra solen. Været er atmosfærens respons på det ujevne mønsteret av varmeenergi som den mottar. Synlig og ultrafiolett lys varmes opp jorden om dagen, sterkere på lave breddegrader, men Jorden gir en nesten nøyaktig total mengde infrarød stråling i alle retninger.

I gjennomsnitt mottar Jorden 340 W m^-2 fra Sola. Omtrent en tredjedel av denne energien er spredt rett tilbake i rommet av skyer og is på overflaten. Den gjenværende energien, omtrent like ved å plassere en liten radiator hver 2m i en gitter som dekker jordens overflate og kjører dem kontinuerlig, absorberes av overflaten og atmosfæren.

Men solens kraft er fokusert på dagens side og særlig nær ekvator. Gjennomsnittlig atmosfære og overflate absorbere over 300 W m^-2 i tropene, men mindre enn 100 W m^-2 i Polarregioner. Jordens overflate ved ekvator er motsatt til solens lys, men i stor vinkel mot den nær polene hvor samme kraft faller over et større overflateareal.

Solen: hvor det hele begynner NASA / Goddard / SDO / flickr, CC BY

Jordens temperatur viser ikke ekstreme variasjoner, varierende med mindre enn 50 ° C mellom ekvator og høye breddegrader, mye mindre enn på en kropp som månen. Dette skyldes at atmosfæren (og i litt mindre grad havene) transporterer varme fra varmere til kjøligere områder. Atmosfæriske varmetransporttopper ved ca. 5 PW (5 petaWatts eller 5 × 10¹⁵ W). For kontekst, den største atomkraftverk har en kapasitet på 8 GW (8 × 10⁹ W) og den totale strømforbruket i alle former av mennesker i dag er anslått å være 18 TW (1.8 × 10¹³ W), over 250 ganger mindre.

Denne enorme strømforsyningen er det som driver varmemotoren til jordens atmosfære og hav, og de resulterende bevegelser av varm luft til kjøligere områder. På reisen blir energi forvandlet til mange andre former, og jordens rotasjon har en dyp innflytelse på skjemaet som været tar, spesielt i mellombreddegrader. Her endres primærinnretningene for varmetransport fra den langsgående symmetriske over-svingingen Hadley Cells å bølge-lignende bevegelser, hvor overflate manifestasjon er våre kjente høye og lave trykk værsystemer.

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

Jetstrømmer er svært smale bånd (noen få kilometer dyp og kanskje 100km bred) av hurtigflytende luft som omkranser jorden og danner på grensen av varmere og kaldere luftmasser på omtrent 10 km høyde. I kjernen av en jetstrøm kan vindene nå 200 km hr^-1 og en fantastisk 656 km hr^-1 har blitt registrert over de ytre hebrider i desember 1967. Plasseringen av disse fokuserte vindene er viktig for å planlegge flyruter og smart bruk er grunnen til at det er raskere å fly fra vest til øst enn omvendt reise.

Jetstrømmen som mest påvirker vårt vær er den nordlige polarstrømmen som slingrer i en varierende rute og styrer passasjen av værsystemer rundt om i verden, som potensielt fører til en rekke stormer og flom. Når jetstrømmen kurver sydpå, vil kald polar luft bli brakt ned, når den kurver mot nord, kan det oppstå varm luft og avgjort vær.

Orkan Katrina i toppintensitet i Mexicogolfen på 28 August 2005. NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

Tropiske sykloner, Bedre kjent som orkaner i Amerika og tyfoner i Fjernøsten, er massivt destruktive værforhold som ved lavere breddegrader, begynner som svakere, lavtrykkssystemer. Tropiske sykloner danner seg over veldig varme hav, vanligvis på sensommeren og høsten i hver halvkule. Når de intensiverer, blir de drevet av latent energiutslipp fra vanndamp, som kondenserer for å danne de høye stormskyene.

Vindhastigheter på over 200 km hr^-1 har blitt registrert rundt midten av en storm, men ødeleggelse skyldes hovedsakelig flom som følge av økningen i sjøoverflatehøyde og det kraftige nedbøren. Den gjennomsnittlige britiske årlige nedbøren kan falle på mindre enn to timer fra skyene rundt stormens øye.

1970 Bhola-syklonen var en av de verste naturkatastrofer av all tid, og drepte en halv million mennesker i Bangladesh og Vest-Bengal, hovedsakelig som et resultat av en slik flom, men den var langt fra den kraftigste tropiske syklonen, en relativt moderat vurdering Kategori 3. Den sterkeste, Kategori 5, stormer inkluderer orkan Katrina i 2005 med vind på over 280 km hr^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY tornadoer er mindre, voldelige virvelvind som kan danne under en cumulonimbus stormsky, en region med intens vertikal konveksjon. En traktskyer danner i sentrum av virvelen, selv om de sterke vindene sirkulerer mye lenger rundt den. De mest ekstreme vindene er nesten 500 km hr^-1, og resulterer i ekstrem skade langs veien.

De Tri-State Tornado av mars 1925, hadde den lengste sti lengden registrert på over 350km og drept 695 mennesker i Mississippi River Valley, USA. Det var en del av et utbrudd med en kombinert dødsavgift på 747, men selv det ble overskredet i april 1989 av Daulatpur-Saturia tornado i Bangladesh, da mer enn 1,300 mennesker døde og 80,000 var hjemløse.

Støv stormer forekommer i mange deler av verden og kan transportere sand og finere mineralsk korn fra ett kontinent til et annet. I Nord-Afrika er disse stormene kjent som haboobs og er ofte initiert av de høye vindene som er forbundet med tordenvær. Lignende stormer forekommer i tørrere deler av Amerika og Asia. Haboobs kan nå høyder på mer enn 1km, dekker tusenvis av km² og vare i flere timer, det loftede støvabsorberende sollyset, oppvarmer luften og intensiverer vindene ved stormens kant.

På jorden vil vanndråper kveles på de finere støvkornene, etter hvert fjerne dem og begrense veksten av en storm, men på Mars, som er mye tørrere, noen støv stormer kan til slutt dekke planeten.

En støvsuger i Arizona. NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

Støvdemper er små konvektive hvirvler, synlige av støvet som de løfter fra overflaten. De drives også av varmeenergi, hvor en kjøligere atmosfære er i kontakt med en varm overflate. Dette er mest vanlig i ørkenlignende regioner, men de kan skje selv i tempererte klimaer og det er opptak av "snødupner" på strålende opplyste fjellsidene. På jorden kan de nå 1km høye og kanskje 10 meter i diameter; På Mars har de blitt sett over et mye bredere utvalg av størrelser, strekker seg opp til 20km høy og 200 meter over og vises i mange bilder fra kretsløp.

Statens gård / flickr, CC BYLyn er et vanlig fenomen i jordens atmosfære, som forekommer i områder med sterk vertikal konveksjon. Om 2,000 tordenvær er aktiv når som helst. Luft i det smale sentrum av en lynkanal kan kort nå 30,000 ° C, fem ganger temperaturen på overflaten av Solen. Tordenlyset kommer fra den raske ekspansjonen av den oppvarmede luften, og trær som er slått, blir bokstavelig talt blåst fra hverandre som vann i dem kokes umiddelbart.

Hagl er vanligvis forbundet med tordenvær og er også et varmt vær, konvektivt fenomen. Folk ser ofte hagl som en vinterhendelse, men sen vår og sommer er den eneste tiden som ekte hagl oppstår i Storbritannia. Når det er sterke oppdrag i luften, kan hagelstyrker nå svært store størrelser, opp til 20cm i diameter, og kan veie nesten 1 kg. Hail stormer kan være virkelig dødelig og dessverre er det registreringer av mange hundre dødsfall. Muligens drepte den dødeligste haglstormen mer enn 230-folk og 1,600-husdyr i Uttar Pradesh, Nord-India i april 1888, og det er skrevet om dødsfall i Warwickshire, England så langt tilbake som i mai 1411.

Om forfatteren

Stephen Lewis, Universitetslektor i Fysikk, Det åpne universitetet. Mine forskningsinteresser er i modellering av planetarisk atmosfære, særlig med komparative studier av dynamisk meteorologi og klimaprosesser på forskjellige planeter. Dette gjelder hovedsakelig store numeriske modeller av planetariske atmosfærer.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relatert bok:

at

Takk for besøket InnerSelf.com, der det er 20,000 + livsendrende artikler som fremmer "Nye holdninger og nye muligheter." Alle artikler er oversatt til 30+ språk. Bli medlem! til InnerSelf Magazine, utgitt ukentlig, og Marie T Russells Daily Inspiration. InnerSelf Magazine har blitt utgitt siden 1985.