Wrijvingsconvergentie "verschuift" het oog van Dean. (?)
Bericht van: Bas C. (Oostvoorne) , 21-08-2007 15:49
Toen ik vanochtend de IR-beelden van de landfall van orkaan Dean bekeek (zie Ruben's bericht), viel het me op dat het oog van orkaan een heel klein sprongetje in zuidelijke richting maakte op het moment van landfall. Ik heb het vermoeden dat dit sprongetje wordt veroorzaakt door wrijvingsconvergentie, ik zal dit zodadelijk toelichten. Door de opeenvolgende beeldjes uit te vergroten was het mogelijk om redelijk nauwkeurig de positie van het oog te bepalen. (Kwestie van screenshot nemen, plakken, plaatjes vergelijken en pixels tellen in paint, ook wel "de wetenschappelijke methode" genoemd 
) Zodoende kwam figuur 1 tot stand. Uiteraard is het vrij lastig om exact het midden van het oog te bepalen, maar ik denk dat de onzekerheid in positie maximaal 1 (oorspronkelijke) pixel zal bedragen.
Nu de verklaring voor de mogelijke sprong van het oog van Dean. Aan de noordkant van het oog zijn de orkaanwinden aanlandig, aan de zuidkant van het oog juist aflandig. Omdat de luchtstroming over land meer wrijving ondervindt dan boven zee, zullen de windsnelheden boven land, lager liggen dan boven zee. Het gevolg is dat aan de noordkant van het oog de snelle lucht vanaf zee "botst" tegen de langzamere lucht boven land. Dit botsen van lucht - veroorzaakt door wrijving - wordt wrijvingsconvergentie genoemd. Aan de zuidkant van het oog, ontstaat juist een tekort aan lucht, omdat de lucht boven zee sneller stroomt dan de lucht over land. Hier is sprake van negatieve convergentie, oftewel divergentie. Zie figuren 2 en 3.
Mijn vermoeden is nu, dat deze wrijvingsconvergentie danwel -divergentie kleine drukstijgingen respectievelijk drukdalingen ten gevolge heeft. De drukdalingen vinden plaats aan de zuidkant van het oog, terwijl de drukstijgingen plaatsvinden aan de noordkant van het oog. Dit heeft tot gevolg dat het oog een klein stukje (enkele tientallen kilometers) naar het zuiden wordt "getrokken". De wrijvingsconvergentie en dientengevolge ook de drukverschuivingen zijn maximaal exact op het moment van landfall, daardoor is het juist hier dat het pad van het oog van de orkaan een klein knikje vertoont. Hierna neemt het effect spoedig weer af en zal de orkaan zijn oorspronkelijke baan min of meer vervolgen. (Zie ook figuur 1) Mogelijk is deze wrijvingsconvergentie er ook het gevolg van dat Jamaica er relatief goed vanaf is gekomen, het volgende citaat is van hurricane-chaser George Kourounis: "Hurricane Dean was approaching Jamaica as a strong category 4 hurricane when it took a last minute jog to the west which spared the island from almost certain disaster."
Ik heb nu echter geen tijd om die situatie uitgebreid te bestuderen. Heeft iemand een idee of dit "springen" van het oog vaker plaatsvindt bij een landfall. Is mijn verklaring volledig, of zijn er nog andere effecten in het spel?
Ik moet bekennen dat ik enigszins twijfel of het effect van de wrijvingsconvergentie sterk genoeg kan zijn om een orkaan te beïnvloeden. Aan de andere kant kun je je indenken dat bij dergelijk hoge windsnelheden en bovendien enige uitwisseling tussen de wind aan de grond en de onderste laag van de atmosfeer door de sterke convectie, de wrijvingsconvergentie een sterk effect kan zijn. Daar komt bij dat niet de gehele orkaan wordt verplaatst, het is slechts de bijdrage van de wrijvingsconvergentie aan het luchtdrukpatroon dat ervoor zorgt dat het punt met minimale luchtdruk (= het oog) iets verschuift. Zie voor een illustratief rekenvoorbeeldje figuur 4. De genoemde getallen zijn tamelijk willekeurig, het is slechts bedoeld om uit te leggen wat ik bedoel.
Groeten,
Bas
ps. Kent iemand misschien een plaatje met een dwarsdoorsnede waarin de luchtdruk in het oog van een orkaan is weergegeven? De luchtdrukgradiënt in het oog mag niet al te groot zijn, anders gaat mijn hypothese niet op...
Figuur 1: Uitvergroting van NOAA's "AVN Color Infrared Loop", het beeld is van 8.15 UTC. De zwarte stippen geven de posities van het oog van Dean aan voor aangrenzende tijdstippen, met een verschil van 30 minuten tussen de opeenvolgende posities.
Figuur 2: Schets ter verduidelijking van het effect "wrijvingsconvergentie". De rode cirkel is het oog van orkaan Dean.
Figuur 3: Winddivergentie op 10 meter hoogte, berekend m.b.v. GrADS (voor degenen die bekend zijn met het programma: d hdivg(ugrd10m,vgrd10m) ) uit de analyse van GFS06z. (Bron data: NCEP) De witte stip geeft ongeveer de positie van het oog aan. Aan de noordkant van het oog is enige negatieve divergentie ( = convergentie) zichtbaar. De divergentie aan de zuidkant van het oog is sterker.
Figuur 4: Doorsnede door het midden van de orkaan (links zuid, en rechts noord) met de positie van het oog met en zonder wrijvingseffect. Waarden heb ik zelf verzonnen en zijn alleen bedoeld om het effect te illustreren
) Zodoende kwam figuur 1 tot stand. Uiteraard is het vrij lastig om exact het midden van het oog te bepalen, maar ik denk dat de onzekerheid in positie maximaal 1 (oorspronkelijke) pixel zal bedragen.Nu de verklaring voor de mogelijke sprong van het oog van Dean. Aan de noordkant van het oog zijn de orkaanwinden aanlandig, aan de zuidkant van het oog juist aflandig. Omdat de luchtstroming over land meer wrijving ondervindt dan boven zee, zullen de windsnelheden boven land, lager liggen dan boven zee. Het gevolg is dat aan de noordkant van het oog de snelle lucht vanaf zee "botst" tegen de langzamere lucht boven land. Dit botsen van lucht - veroorzaakt door wrijving - wordt wrijvingsconvergentie genoemd. Aan de zuidkant van het oog, ontstaat juist een tekort aan lucht, omdat de lucht boven zee sneller stroomt dan de lucht over land. Hier is sprake van negatieve convergentie, oftewel divergentie. Zie figuren 2 en 3.
Mijn vermoeden is nu, dat deze wrijvingsconvergentie danwel -divergentie kleine drukstijgingen respectievelijk drukdalingen ten gevolge heeft. De drukdalingen vinden plaats aan de zuidkant van het oog, terwijl de drukstijgingen plaatsvinden aan de noordkant van het oog. Dit heeft tot gevolg dat het oog een klein stukje (enkele tientallen kilometers) naar het zuiden wordt "getrokken". De wrijvingsconvergentie en dientengevolge ook de drukverschuivingen zijn maximaal exact op het moment van landfall, daardoor is het juist hier dat het pad van het oog van de orkaan een klein knikje vertoont. Hierna neemt het effect spoedig weer af en zal de orkaan zijn oorspronkelijke baan min of meer vervolgen. (Zie ook figuur 1) Mogelijk is deze wrijvingsconvergentie er ook het gevolg van dat Jamaica er relatief goed vanaf is gekomen, het volgende citaat is van hurricane-chaser George Kourounis: "Hurricane Dean was approaching Jamaica as a strong category 4 hurricane when it took a last minute jog to the west which spared the island from almost certain disaster."
Ik heb nu echter geen tijd om die situatie uitgebreid te bestuderen. Heeft iemand een idee of dit "springen" van het oog vaker plaatsvindt bij een landfall. Is mijn verklaring volledig, of zijn er nog andere effecten in het spel?
Ik moet bekennen dat ik enigszins twijfel of het effect van de wrijvingsconvergentie sterk genoeg kan zijn om een orkaan te beïnvloeden. Aan de andere kant kun je je indenken dat bij dergelijk hoge windsnelheden en bovendien enige uitwisseling tussen de wind aan de grond en de onderste laag van de atmosfeer door de sterke convectie, de wrijvingsconvergentie een sterk effect kan zijn. Daar komt bij dat niet de gehele orkaan wordt verplaatst, het is slechts de bijdrage van de wrijvingsconvergentie aan het luchtdrukpatroon dat ervoor zorgt dat het punt met minimale luchtdruk (= het oog) iets verschuift. Zie voor een illustratief rekenvoorbeeldje figuur 4. De genoemde getallen zijn tamelijk willekeurig, het is slechts bedoeld om uit te leggen wat ik bedoel.
Groeten,
Bas
ps. Kent iemand misschien een plaatje met een dwarsdoorsnede waarin de luchtdruk in het oog van een orkaan is weergegeven? De luchtdrukgradiënt in het oog mag niet al te groot zijn, anders gaat mijn hypothese niet op...
Figuur 1: Uitvergroting van NOAA's "AVN Color Infrared Loop", het beeld is van 8.15 UTC. De zwarte stippen geven de posities van het oog van Dean aan voor aangrenzende tijdstippen, met een verschil van 30 minuten tussen de opeenvolgende posities.
Figuur 2: Schets ter verduidelijking van het effect "wrijvingsconvergentie". De rode cirkel is het oog van orkaan Dean.
Figuur 3: Winddivergentie op 10 meter hoogte, berekend m.b.v. GrADS (voor degenen die bekend zijn met het programma: d hdivg(ugrd10m,vgrd10m) ) uit de analyse van GFS06z. (Bron data: NCEP) De witte stip geeft ongeveer de positie van het oog aan. Aan de noordkant van het oog is enige negatieve divergentie ( = convergentie) zichtbaar. De divergentie aan de zuidkant van het oog is sterker.
Figuur 4: Doorsnede door het midden van de orkaan (links zuid, en rechts noord) met de positie van het oog met en zonder wrijvingseffect. Waarden heb ik zelf verzonnen en zijn alleen bedoeld om het effect te illustreren
Bericht laatst bijgewerkt: 21-08-2007 16:05