Утворення піщаної бурі (хабуб): Стіна, створена холодним повіттям

Гравітаційний потік, а не просто вітер

Хабуб – це не просто сильний вітер, що розносить пил. Це починається, коли холодний, дощу відроблений та відповідно щільніший за навколишній теплий повітряний потік з грозового шквалу стикається з землею і не має куди іншого, як у бік. Ця розширювана маса холодної повітряної маси – це гравітаційний потік, який керує фізикою підводного мутного потоку або опускання холодного водного струменя через тепле озеро, лише йде по землі замість води. Його передній край – це фронт з поривами вітру, і саме цей фронт з поривами вітру, а не шторм сам по собі, створює пилову стіну.

Фізика щільної хвилі

Швидкість руху передньої межі гравійної хвилі визначається її надмірною щільністю та глибиною – той самий взаємозв’язок, що регулює розповсюдження холодної повітряної маси по теплому плато, як це відбувається при руйнуванні хвиль:

U = k * sqrt(g' * H) g' = g * (Δρ / ρ) – зменшена гравітація, яка відображає щільність вихідного потоку H = глибина холодної повітряної хвилі k ≈ 0.7-1.0 – емпірична константа числа Фрoуда Більша різниця температур між опускаючоюся масою повітря та навколишнім середовищем (більший Δρ) або глибший витік прискорюють рух передньої межі вітру – межі витоку від сильних штормів були зафіксовані на швидкостях 15-20 м/с, значно попереду будь-чого, що може побачити звичайний спостерігач від шторму, який навіть не йде дощувати в місці, де він знаходиться.

U = k * sqrt(g' * H)

g' = g * (Δρ / ρ)     reduced gravity — how much denser the outflow is
H  = depth of the cold-air current
k  ≈ 0.7-1.0          empirical Froude-number constant

Збираючи пил: поріг тертя від вітру

Не зв’язаний ґрунтовий матеріал стає видимим лише тоді, коли сила поверхневого тертя від вітру перевищує певний поріг, що залежить від розміру частинок та зчеплення ґрунту – взаємозв’язок, який було систематично кількісно визначений Ральфом Багнолдом у 1940-х роках. Нижче порогу нічого не рухається, незалежно від того, як довго віє вітер; вище – зерна починають перестрибувати по поверхні (сальтація), а їх удари підіймають у повітря дрібніші частинки, які й залишаються видимими як пил. Звичайний бриз до цього порогу рідко досягає.

Концентрація тертя безпосередньо біля переднього краю збурення (густої пори) регулярно перевищує його.

Це стіна, яку ви бачите: турбулентність на передньому краю

Драматично піднята, майже вертикальна стіна, пов’язана з хабубом, виникає через структуру турбулентності «голови» віхолоду – піднятого, коливається переднього краю, утвореного нестабільністю Кельвіна-Helmholtz, де швидкий холодний потік тече об стрімкий повітря зверху. Цей коливання постійно затягує свіжопіднятий пил вгору, утворюючи величну завісу, яка може сягати одного кілометра або більше заввишки, замість того, щоб залишатися тонким шаром біля землі, як звичайний дмуханий пил. Видимість всередині стіни може впасти до кількох десятків метрів протягом секунд, коли вона проходить.

Життєвий цикл та чому важко прогнозувати

Хабоб зазвичай триває від 10 до 30 хвилин у заданій точці та може поширюватися на десятки кілометрів від шторму, який його породив, часто випереджаючи власний дощовий канал батьківського шторму – саме тому хабоб може прийти в переважно ясний післядень. Оскільки він виникає від раптового, локалізованого колапсу конвекційних опадів, а не від великого масштабу, повільно розвивається погодний патерн, його точний час та шлях відомі як надзвичайно складні для прогнозування більше ніж на годину або дві заздалегідь; короткострокове прогнозування на основі радарної інформації (nowcasting) є основним практичним інструментом.

Розділи про виникнення та причини

Основні інгредієнти – це сухе, розріджене, дрібнозернисте наповнення поверхні (щоб було доступне пилові частинки) та конвективні грози, здатні до сильних холодних відпливів (щоб було гравітаційний струм для підняття їх). Ця комбінація є поширеною в Сахарі та Саелі, на Аравійському півострову – назва «хабуб» походить з суданської арабської мови, і в посушливому південно-західному США, де Фінікс, штат Аризона, бачить кілька драматичних хабубов щойною під час сезону мусонів.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Dust Storm (Haboob) Formation і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.