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スーパートルネードの謎：RFD はどのようにして竜巻の秘密兵器になったのか？
スーパーストームでは、後方からの下降気流（後方降水冷却（RFD）とも呼ばれる）が重要な役割を果たします。これらの乾燥した空気の領域はメソサイクロンの背後を取り囲み、暗闇の中で嵐の目のように渦巻いています。 RFD は、多くのスーパーストーム竜巻の形成における重要な要因の 1 つと考えられています。気象レーダーが RFD で大きな雹を捉えると、特徴的なフックエコーが表示されることが多く、これは竜巻の存在を示すことが多いです。
多くの研究により、後方の降水と冷却が竜巻の形成に密接に関係していることがわかっています。
形成メカニズム
降水の形成と後方の冷却は、主に負の浮力によるものです。この現象は、スーパー雷雨の背後で発生した寒冷異常によるものと考えられます。これらの冷気は、降水の蒸発冷却または雹の融解から生じます。同時に、乾燥した冷たい空気が雲の中に注入されました。垂直擾乱圧力差は、垂直渦度の垂直勾配、上昇気流領域における定常周囲流、垂直浮力の変化による圧力擾乱などの要因によっても発生する可能性があります。空気が下降するにつれて、この乾燥した空気は断熱的に加熱され、雲層に「晴天の谷」と呼ばれる隙間が形成されます。この透明な谷は竜巻を取り囲むか、竜巻の下または横に馬蹄形に現れることがあります。
熱特性
竜巻の周囲には、降水量と後方の冷却によって明確な谷間が現れることがありますが、この明確な谷間はすべてのケースではっきりと見えるわけではありません。いくつかの研究では、RFD における表面圧力の過剰は数ミリバールに達する可能性があることが示されています。さらに、RFD 内の等価温位温度 (θe) は通常、気流に比べて低く、地表で観測される最低湿球温位温度 (θw) 値も通常は RFD 内にあります。 RFD 内部でも暖かくて θe の高い空気が観測されています。
前線降水と冷却の違い
前面降水冷却（FFD）と比較すると、背面降水冷却（RFD）は主に乾燥した暖かい空気で構成されています。これは、RFD が中層大気から下向きに押し出され、下降する空気塊の圧縮加熱を引き起こすためです。 FFD は、スーパー雷雨の降水核への降水負荷と蒸発冷却によって形成されます。RFD と比較すると、FFD は冷たく湿っています。いずれにせよ、両方とも竜巻の形成に重要であると考えられています。
竜巻発生における役割
後方降水による冷却とフックエコーの関係は十分に確立されています。上空からの空気が地面に衝突して混合されると、初期の背面降水冷却が発生します。フックエコーは、メインエコーの背面に沿った降水の移動によって形成されます。したがって、フックエコーによって誘発される降水負荷と蒸発冷却により、降水強度がさらに高まる可能性があります。観測によれば、最も強い低層渦の近くで降水量が増えるとフックエコーの形成に寄与し、乾燥した周囲の空気も降水量に混入して負の浮力がさらに強まることが示されています。
RFD の存在により、降水量が著しく増加し、竜巻の発生が促進される可能性があります。
竜巻とのつながり
多くの研究者は、特にフックエコーに関連する後続降水の冷却が竜巻の形成に重要であることを認識しています。テッド・フジタは1975年に竜巻形成のリサイクル仮説を発表しました。まず、降雨によってもたらされた空気が発達中の竜巻にリサイクルされ、次に降雨によってもたらされた角運動量が下方に伝達され、最終的に強い循環が形成されます。これは、竜巻を激化させるために必要なフィードバック ループ。観測では、RFD 内で低レベルの渦度関係が示されており、RFD が竜巻の形成に重要であることが示されています。背面側の降水と冷却に関するこれらの観測データは、藤田のリサイクル仮説を裏付けるものである。
結論現在の研究によると、後方の降水量の冷却は実際には超雷雨の誘導役を果たし、竜巻の形成を促進するのに役立っている。科学は進歩し続けていますが、その正確なメカニズムの探求はまだ続いています。しかし、今日わかっていることは氷山の一角にすぎません。他にはどのような未知の要素が竜巻の形成に影響を与えると思われますか?
