Het plaatsen van waarschuwingen biedt de bevolking "lead-time", een tijdsraam waarin mogelijks een gebied wordt getroffen door noodweer. Indien dus een feature op radar wordt herkend die een kenmerk is van een noodweerverschijnsel weet de meteoroloog dat er zich naar enige waarschijnlijkheid reeds noodweer voordoet en kan men vanaf dan een "lead-time" genereren voor de gebieden die in het pad liggen van het onweer.
De locatie waarop de feature zich voordoet op radar heeft dus deze luxe niet en wordt frequent genadeloos door noodweer getroffen. Wat je niet kan zien kan je ook niet bestrijden... Maar wat als er een manier was om vóór de radarfeature zich voordoet te weten dat er in een komend tijdsraam een radarfeature zich zal ontwikkelen?
Het klinkt misschien fictie maar dat is het niet.
Terwijl de radar ons dus toont wat er op een huidig moment gaande is zijn er andere bronnen die ons iets kunnen zeggen over het onweer. Deze bron zijn de satelliet images, meerbepaald "enhanced infrared imagery". Onderzoek wijst uit dat de detectie van bepaalde features op satelliet een precursor zijn voor noodweerverschijnselen gaande van een felle klim in CG bliksem tot overvloedige neerslag en wind-events.
De technieken die hier aan bod komen zijn best belangrijk. Sterker zelfs, de infrarood-satellietbeelden zijn soms belangrijker dan radar omdat de detectie van bepaalde eigenschappen op satelliet een precursor zijn van wat er zich op radar zàl afspelen en veel meer "lead-time" genereren om noodweerverschijnselen te anticiperen tot een half uur op voorhand.
Dit in tegenstelling tot de huidige situatie te beoordelen op radar en zo waarschuwingen te geven die op dat moment eigenlijk te laat zijn daar "het kwaad" reeds aanwezig is. Om die reden leek het mij opportuun om het belang van infrarood-satelliet data bij het benaderen van noodweer in de verf te zetten. Hiervoor bespreken we 2 topics, namelijk de "overshooting top (OT)" en de "thermal-V couplet".
De overshooting top lijkt voor velen een bekend fenomeen. De meesten weten wàt een OT is. De implicaties van een OT daarentegen zijn veelal niet bekend. Wanneer een overshooting top wordt herkend op satellietbeeld is het onmiskenbaar dat de bui in kwestie een sterk exemplaar is maar er is meer aan het verhaal.
Door de advent van steeds betere satellietproducten en mogelijkheden zit het onderzoek van noodweersituaties gebruik makend van satelliet ferm in de lift en het zijn die onderzoeken waar we het in dit artikel over hebben.
We zullen dit artikel in 2 delen en beginnen met de overshooting top om daarna over te gaan naar de thermal-V couplet omdat de overshooting top van deze laatste een onderdeel is.
Eerst en vooral: Wat is een overshooting top (vanaf hier: OT)? Een OT is een koepel-achtige protrusie boven een cumulonimbus-aambeeld dat de intrusie van een updraft door de equilibium level en/of de tropopauze representeert. OT's zijn meestal behoorlijk klein (< 15 km) en hebben veelal een korte levensduur. Zie je een OT weet je dat de bui een sterke stijgstroom heeft.
Er zijn verschillende redenen om OT's te localiseren. Het is een gevaar voor het vliegverkeer en iets wat piloten ten alle tijde vermijden. De interactie van de updraft met de stabiele tropopauze genereert namelijk gravitywaves die tot ver van de OT voelbaar zijn en het vliegverkeer aandoen in de vorm van hevige turbulentie.
Regelmatig is de OT een indicatie van hevige neerslag in een onweersbui en maakt het zelfs mogelijk aan te duiden waar de hevigste neerslag zich bevindt. OT's injecteren ook waterdamp in de stratosfeer. Aangezien dit een belangrijk broeikas-gas is heeft dit sterke implicaties voor het klimaat. OT's gaan bijna altijd gepaard met een piek in CG-bliksemactiviteit. En als laatste is het een onderdeel van een thermal-V couplet, wat we dus iets later zullen behandelen.
Om de correlatie tussen de OT's en noodweerverschijnselen te geven ziet u hieronder aan de linkerkant een plot van de detecties van OT's met daarnaast al de severe weather reports van een bepaalde dag.
OT's worden vaak gedetecteerd waar er noodweerverschijnselen worden gerapporteerd, maar dat wil niet zeggen dat èlke detectie van een OT garant staat voor noodweer. Lineaire patronen in de OT detectie (links) tonen dat individuele cellen over langere tijd kunnen geïdentificeerd worden en dusdanig in cycli OT's ontwikkelen.
Een tweede voorbeeld vinden we hieronder waarbij we de objectieve detectie zien van OT's gespiegeld aan de storm reports boven West Europa. Wederom is er een sterke correlatie te vinden... ditmaal over bekend terrein, meerbepaald de befaamde 25 mei 2009 casus.
Hierboven zien we de storm reports, opgezocht via de ESWD: European Severe Weather Database op 25 mei 2009 (van 00UTC tot 18 UTC). Ter vergelijking vinden we hier de OT's die werden gedetecteerd, samen met de SEVIRI helderheidstemperaturen van "a" tot "h".
De algoritmes die gebruik worden voor deze detectie zoeken naar een gradiënt in helderheidstemperaturen en deze gradiënten worden gespiegeld aan NWP tropopause en drempels in helderheids-temperaturen die werden afgeleid van 450 OT/thermal-V gebeurtenissen (Brunner et al, 2007).
Voor een manuele detectie zoeken we naar een 6,5° temperatuursverschil met de rest van het aambeeld. Vinden we zo een feature, mogen we dit aanschouwen als de OT van een onweersbui.
Om een voorbeeld te geven van hoe de OT gelinkt is met de neerslagbeelden kunnen we kijken naar onderstaand diagram, waarin links de detectie van de OT te zien is en rechts de pieken in reflectiviteit op verschillende scanhoogtes.
In de 2 linker-diagrammen zien we de detectie van een OT door de piek in echo top. Op de 2 rechterdiagrammen zien we na de OT een dramatische klim in neerslagintenstieit. Hierdoor kunnen we afleiden dat we in de satellietbeelden een hint zien dat in een tijdsraam van 10 tot 20 minuten na de OT de neerslag veel intenser zal worden.
Een duidelijk kenmerk dat zich op radar laat blijken nadat de satelliet-gegevens dit al hebben aangetoond. Vandaar het belang van de OT te vinden.
Onderzoek wijst uit dat er ook een correlatie is tussen de frequentie van noodweerverschijnselen en de temperatuur van de OT zoals hieronder wordt getoond. Hoe kouder de OT, hoe sterker de kans op tornado's, schadelijke windstoten en hagel, waarbij de 2 laatste het sterkst stijgen en de kans op hevige windstoten eerder een waarschijnlijkheid wordt dan een "kans".
Wat is nu de relatie tussen een OT en de thermal-V structuur?
De thermal-V signatuur is een feature die zch in de infrarood-satellietbeelden manifesteert als een V of boomerang-vorm van koude IR temperaturen (fellere stralingswaarden) die een gebied van warmere helderheidstemperaturen insluit... Best een mond vol, maar wordt zodra duidelijk.
De thermal-V duikt net zoals de OT vaak op in de infraroodbeelden vóór de noodweer-gebeurtenissen (tornado's, hevige windstoten, hagel,...) en is een belangrijke indicator voor een hevige onweersbui.
De "lead-time" die het voorziet voor de eerste rapportage van noodweer is maar liefst een half uur (McCann 1983) en een verpletterende 92% van buien die een thermal-V structuur hebben produceerden volgens het een onderzoek door Brunner et al (2007) een of andere vorm van noodweer.
Deze image, afkomstig van CIMSS toont ons een NOAA-15 RGB product van een supercel, gespiegeld aan hetzelfde beeld maar dan een ander kanaal (enhanced IR 10.8 µm). Vanaf de OT vertrekken er 2 armen van koelere cloudtop-temperaturen, met daartussen een gebied van "warmere" temperaturen. Deze supercel was trouwens verantwoordelijk voor maar liefst meer dan 30 rapportages van noodweer.
De reden waarom de Thermal-V couplet in de vorm van een V is, is omdat de jet (straalstroom op hoge hoogte)
langs de OT "wrijft" en die uitspreidt aan de rand van het aambeeld. Vandaar ook de 2 armen van koelere temperaturen.
Aangezien de OT de koudste temperatuur heeft en de jet die 2 armen produceert smeert het als het ware de koude temperaturen in die 2 "armen" uit waardoor we een ingesloten gebied hebben met "warmere" temperaturen tussen de 2 armen in... met als resultaat de "V"-vorm.
Buien met een thermal-V hebben dus altijd een OT, zijn altijd gelinkt met een sterke jet en bezitten veelal een vooruit gesmeerd aambeeld (back-sheared anvil).
Hieronder voorzien we een duidelijk Europees voorbeeld. Samen met Chase2be hebben wij deze bui gechaset en gedocumenteerd. Aangezien deze supercel reeds lange tijd actief was en persistent naar rechts afweek leek het mij nagenoeg onmogelijk dat deze bui geen thermal-V couplet of toch tenminste een OT had.
En ja hoor... Zoals verwacht vond ik een textboek voorbeeld met een ferm gescheerd aambeeld. De thermal-V toont zich duidelijk in de fellere helderheidswaarden (schaal aan de linkerkant) met een ingesloten gebied van lagere helderheidswaarden (lagere waarden in de schaal).
De OT vinden we op de locatie waar de 2 armen van de V (de rode kleuren) met elkaar in contact komen. Jammer genoeg zien we op het het 10.7 - 10.8 µm kanaal de OT niet zo duidelijk omdat die gemaskeerd zijn door de 2 vertrekkende "armen".
Om die duidelijk te vinden heb ik me dan gericht op een ander kanaal, namelijk de 6.5 - 6.7 µm of beter gezegd het watervapor-kanaal. Mits de kleurenschaal iets aan te passen was het mogelijk om de OT duidelijker naar voor te brengen, en de thermal-V feller te laten uitkomen.
Merk ook in het watervapor-beeld het donkergrijs aan de onderkant van de supercel op. Dit is een dynamisch geïnduceerde darkzone, en is een indicatie van dalende lucht. De updraft van deze bui was zo sterk dat langs de flank van de bui de lucht neerwaarts circuleert, waardoor de bui zo hevig kon zijn. (Het 6.5 - 6.7µm kanaal behandelen we later in een ander artikel).
Om een visuele blik te werpen op de bui, vind je hieronder een foto genomen door Arne Prové, waar je duidelijk de DCZ van de HP supercel kunt zien.
Graag had ik jullie verwezen naar http://wom.wetteronline.de en aangeraden daar een account aan te maken. Er zijn via die site infrarood-satellietgegevens te bekijken in "near realtime" waaronder een enhanced infrarood product met CTT's (cloud top temperatures).
Op deze manier is het mogelijk de topics in dit artikel in de praktijk toe te passen.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten