Orkanen zijn krachtige weersomstandigheden die in de open zee worden geboren. Gevoed door vocht uit de warme oceaan, orkanen kunnen in kracht toenemen, grote afstanden over het water afleggen, en uiteindelijk hun vernietiging op het land ontketenen. Maar wat er met orkanen gebeurt nadat ze aan land zijn gekomen, blijft een open vraag.

Nutsvoorzieningen, een recente studie in Fysieke beoordeling Vloeistoffen heeft simulaties gebruikt om het lot van aan land vallende orkanen te onderzoeken. De wetenschappers ontdekten dat na aanlanding, de warme, dynamisch hart van een orkaan wordt vervangen door een groeiende koude kern - een onverwachte bevinding die voorspellers zou kunnen helpen het niveau van extreem weer te voorspellen waarmee gemeenschappen verder landinwaarts kunnen worden geconfronteerd.

"Over het algemeen, als een orkaan land raakt, het verzwakt en sterft, " zei professor Pinaki Chakraborty, senior auteur en hoofd van de Fluid Mechanics Unit aan de Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). "Maar soms, een orkaan kan diep landinwaarts weer heviger worden, veel vernietiging veroorzaken, zoals overstromingen, in gemeenschappen ver van de kust. Dus, het voorspellen van de koers die een orkaan zal nemen is cruciaal."

Deze re-intensificatiegebeurtenissen vinden plaats wanneer orkanen, ook bekend als tropische cyclonen of tyfoons in andere mondiale regio's, overgang naar extratropische cyclonen:stormen die buiten de tropen van de aarde plaatsvinden. In tegenstelling tot tropische cyclonen die hun kracht benutten door oceaanvocht, extratropische cyclonen winnen hun energie door onstabiele omstandigheden in de omringende atmosfeer. Deze instabiliteit komt in de vorm van weerfronten - grenzen die warmere, lichtere lucht van koudere, dichtere lucht.

"Weerfronten zijn altijd onstabiel, maar het vrijkomen van energie is meestal erg traag. Als er een orkaan komt, het kan het front verstoren en een snellere afgifte van energie veroorzaken waardoor de storm weer kan intensiveren, " zei eerste auteur Dr. Lin Li, een voormalig Ph.D. student in de afdeling van Prof. Chakraborty.

Echter, voorspellen of deze overgang zal plaatsvinden, is een uitdaging voor weersvoorspellers, aangezien orkanen op een specifieke en complexe manier met dit front moeten communiceren. Momenteel, voorspellers gebruiken één belangrijk kenmerk om deze overgang objectief te identificeren:de aanwezigheid van een koude kern in een aan land vallende orkaan, veroorzaakt door een naar binnen stromende koude lucht van het weerfront.

Echter, toen Prof. Chakraborty en Dr. Li simuleerden wat er gebeurt met orkanen nadat ze land raken, ze ontdekten dat een koude kern aanwezig was in alle aan land vallende orkanen, omhoog groeien vanaf de bodem van de orkanen terwijl ze vervielen, ondanks een stabiele atmosfeer zonder weerfronten.

"Dit lijkt een natuurlijk gevolg te zijn van wanneer een orkaan aan land komt en begint af te nemen, " zei dr. Li.

Eerdere theoretische modellen van aan land vallende orkanen misten de groeiende koude kern omdat ze geen rekening hielden met het vocht dat is opgeslagen in aan land vallende orkanen, legden de onderzoekers uit.

Prof. Chakraborty zei:"Zodra orkanen over land trekken en hun vochtvoorraad verliezen, modellen beschouwden ze meestal als slechts een draaiende, droge draaikolk van lucht, die als kolkende thee in een kopje, wrijft over het landoppervlak en vertraagt ​​door wrijving."

Echter, de opslag van vocht in aan land vallende orkanen betekent dat thermodynamica nog steeds een cruciale rol speelt in hoe ze vervallen.

In orkanen over warme oceaan, lucht die de orkaan binnenkomt is zwaar verzadigd met vocht. Als deze lucht naar boven stijgt, het zet uit en koelt af, waardoor de hoeveelheid waterdamp die elk "pakket" lucht kan bevatten, wordt verlaagd. De waterdamp in elk luchtdeeltje condenseert daarom, warmte afgeven. Dit betekent dat deze luchtpakketten langzamer afkoelen dan de omringende lucht buiten de orkaan, het genereren van een warme kern.

Maar zodra een orkaan landt, de lucht die de orkaan binnenkomt bevat minder vocht. Naarmate deze luchtpakketten stijgen, ze moeten hoger reizen voordat ze een temperatuur bereiken die koel genoeg is om de waterdamp te laten condenseren, het vertragen van de afgifte van warmte. Dit betekent dat op de bodem van de orkaan, waar alle luchtpakketten omhoog bewegen, het is relatief koeler dan de omringende atmosfeer, waar luchtpakketten willekeurig in alle richtingen bewegen, wat resulteert in een koude kern.

"Terwijl de orkaan blijft rotten, het eet steeds meer vocht op dat in de orkaan is opgeslagen, dus de luchtdeeltjes moeten nog hoger stijgen voordat condensatie optreedt, " zei Dr. Li. "Dus na verloop van tijd, de koude kern groeit en de warme kern krimpt."

De onderzoekers hopen dat een beter begrip van koude kernen voorspellers kan helpen om nauwkeuriger onderscheid te maken tussen orkanen in verval en orkanen die overgaan in extratropische cyclonen.

"Het is niet langer zo eenvoudig als orkanen met een warme kern en extratropische cyclonen met een koude kern, " zei Prof. Chakraborty. "Maar in rottende orkanen, de koude kern die we zien is beperkt tot de onderste helft van de cycloon, terwijl in een extratropische cycloon, de koude kern omspant de hele orkaan - dat is het kenmerk waar voorspellers naar moeten zoeken."