Original paper
Dynamics of a developing squall line
[Dynamik einer sich entwickelnden Böenlinie]
Keohan, Christopher F.; Ray, Peter S.; Jorgensen, David
Meteorologische Zeitschrift Vol. 3 No. 2 (1994), p. 78 - 90
19 references
published: May 10, 1994
published online: Aug 2, 2018
Open Access (paper may be downloaded free of charge)
Abstract
Four kinds of severe, mesoscale convective-line development have been identified. One type, back-building, involves the periodic appearance of a new cell upstream of the existing line. Ultimately this new cell merges with the line, as new cells continue to form in the upstream direction. The dynamic forces responsible for the formation of a back-building squall line are investigated. In an example of such a development, a cell to the southwest of a single cell is observed by an airborne Doppler radar. The pressure and buoyancy perturbation fields are retrieved using the motion field, synthesized from the airborne Doppler data, and a representative sounding as input in the momentum equations. The retrieved dynamic fields are examined in conjunction with the kinematic fields to better understand the back-building process of squall line formation. Positive vertical pressure gradients at low levels and positive buoyancy at mid- and upper levels contribute to storm development. Linear theory is applicable at low- and mid-storm levels to describe the pressure perturbation fields. A veering of the wind shear vector with height produces upward vertical pressure gradients to the south of an elongate updraft embedded in the observed cell. Once the updraft is initiated by the favorable vertical pressure gradients, the release of latent heat further accelerates air upwards.
Kurzfassung
Vier Entwicklungstypen heftiger mesoskaliger Konvektionsfronten sind unterschieden worden. Einer dieser Typen ist die "rückseitige Neubildung" ("back-building"), die im periodischen Auftreten einer neuen Zelle im Luv der bereits existierenden Linie besteht. Diese neue Zelle verschmilzt schließlich mit der Linie, während sich auf der Luvseite ständig weitere neue Zellen bilden. Die für die Entstehung einer rückseitig neubildenden Böenlinie verantwortlichen dynamischen Kräfte werden untersucht. Bei einem Beispiel solcher Entwicklung wurde eine Zelle südwestlich einer Einzelzelle mit einem flugzeuggestützten Doppler-Radar beobachtet. Zur Ableitung der Druck- und Auftriebs-Störungsfelder werden das aus den Dopplerdaten synthetisierte Strömungsfeld und eine repräsentative Sondierung als Input in die Bewegungsgleichungen benutzt. Die abgeleiteten dynamischen Felder werden in Verbindung mit den kinematischen Feldern untersucht, um den Prozeß der rückseitigen Neubildung besser zu verstehen. Positive vertikale Druckgradienten in den unteren Schichten und positiver Auftrieb in den mittleren und oberen Schichten tragen zur Gewitterentwicklung bei. In den unteren und mittleren Niveaus können die Druckstörungsfelder mit linearer Theorie beschrieben werden. Eine Rechtsdrehung des Windscherungsvektors mit der Höhe erzeugt aufwärts gerichtete vertikale Druckgradienten auf der Südseite eines Aufwindschlauches, der in die beobachtete Zelle eingebettet war. Nachdem der Aufwind durch die günstigen vertikalen Druckgradienten einmal in Gang gesetzt ist, sorgt freiwerdende latente Wärme für eine weitere Aufwärtsbeschleunigung der Luft.
Keywords
mesoscale • airborne • cells • Doppler radar • kinematic • vertical pressure gradients • mesoskalig • flugzeuggestützt • Zellen • Doppler-Radar • kinematisch • vertikale Druckgradienten