Erklärer: Was ist Thundersnow?

Starker Schnee kann oft eine friedliche Umgebung schaffen. Eine glückselige Stille kann sich entwickeln, wenn Schneeflocken die Landschaft unter einer Decke aus Weiß drapieren. Aber gelegentlich kann ein himmelsweiter Blitz diese Ruhe mit einem ohrenbetäubenden, ohrenbetäubenden Absturz stören. Dieses Geräusch kann kurz wie Schüsse widerhallen. Der Boden kann sogar schaudern.

Das ist Donnersnow.

Um auftreten zu können, müssen die Umstände außergewöhnlich sein. Und wenn es nicht fast direkt über dem Kopf auftritt, wissen Sie es vielleicht nie., Der Grund: Schnee wirkt als Schallunterdrücker, dämpft den Donner und begrenzt die Fähigkeit des Tons, zu hüpfen und sich auszubreiten.

Dennoch scheint Donnersnow etwas seltener zu werden.

Zum Beispiel traf Anfang dieser Woche ein riesiger Schneesturm vom 7.März nor ‚ easter die Nordoststaaten und Neuengland. Und es wurde von zahlreichen Donnerschlägen begleitet., Ein Bolzen traf sogar New Yorks höchste Struktur, das neue 104-stöckige World Trade Center Building.

Zwei Monate zuvor, eine weitere Epidemie von Donnerschnee unterbrochen New England Himmel. Es kam kurz nach Tagesanbruch am 4. Januar 2018 an. An diesem Morgen traf eine Flut von mehr als 30 Blitzen ein ansonsten ruhiges, Waldgebiet in Montville, Conn. Sie traten entlang eines schmalen Bandes auf der Nordwestseite des ländlichen Sees Konomoc auf.

Lightning mapping ist genau auf ein paar hundert Meter (bis zu 1,000 Fuß). Es ist also unmöglich, nur mit diesen Daten zu bestätigen, was getroffen wurde., Aber es gibt zwei Radio-und Fernsehübertragungstürme in der Nähe Oakdale, die einige 316 und 367 Meter (1.037 und 1.204 Fuß) in den Himmel steigen. Eine Limousinenfirma-Liberty Limited-befindet sich direkt neben dem Grundstück, auf dem diese Türme sitzen. Dafür arbeitet Angela Ried. Und sie bestätigt, dass die Türme an diesem Tag getroffen wurden.

Sie „wurden mindestens vier oder fünf Mal getroffen“, erinnert sie sich. „Es war ziemlich laut.“Obwohl sie sofort wusste, dass es ein Blitz war, war sie überrascht, es im Winter zu hören., „Ich habe hier seit ’93 gearbeitet“, bemerkt sie, “ und dies ist das erste Mal, dass ich Donner und Blitz während eines Schneesturms gesehen habe.“

Ihr Gedächtnis stimmt mit den vom Nationalen Wetterdienst protokollierten Blitzberichten überein.

Thundersnow zog auch in Needham, Mass. Blitz wurde an Standorten in der Nähe der WCVB-TV-Übertragungstürme registriert. Diese Strukturen steigen etwa 395 Meter (1.300 Fuß) in die Luft. Auch sie lösten etwa ein Dutzend Blitzeinschläge aus.,

In der Nähe von Boston, nur ein Gebäude bekam schlug. Es war der Prudential Tower, ein 52-stöckiger Wolkenkratzer mit einer Dachspitze von 276 Metern. Der Mast sendet Signale für mehrere Radiosender., „Ich habe es gehört“, sagte Owen Anastas aus Boston. Dieser besondere Streik, bemerkt er, “ geschah um 11:30 Uhr während eines unglaublichen Schnees.“

Der Sturm warf einen Fuß (ein Drittel Meter) oder mehr Schnee über einen breiten Schwaden. Und schätzungsweise neun von zehn Blitzeinschlägen in diesem Sturm trafen künstliche Strukturen, die mehr als 250 Meter hoch waren. Das wirft die Frage auf: Spielen menschliche Strukturen eine Rolle bei der Förderung von Thundersnow?

Was macht thundersnow aus?,

Gewitter bilden sich normalerweise, wenn warme Luft in Bodennähe aufsteigt (weil sie weniger dicht ist als kalte Luftmassen in der Nähe). Es ist der gleiche Grund, warum ein Heißluftballon steigt. Und diese Bedingungen sind der Grund, warum die meisten Boomer in den Frühlings-und Sommermonaten laichen.

Die Kletterluft steigt mehrere Kilometer (Meilen) bis zu einer Höhe, in der die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt. Dies kann ein Phänomen auslösen, das als Triboelektrifizierung bezeichnet wird (Try-bo-ee-lek-trih-fih-KAY-shun). Dieses Wort beschreibt Reibung zwischen Luftpartikeln, die eine Trennung der elektrischen Ladung verursacht., Es ist ein bisschen so, als würde man einen Ballon an Stoff reiben, so dass die getrennte Ladung es dem Ballon jetzt ermöglicht, vorübergehend an der Wand zu „kleben“.

Die Luft im Gewitter ist sehr turbulent. Dies führt dazu, dass Eiskristalle ineinander stoßen. Durch diesen Prozess können sie Elektronen gewinnen oder verlieren. Eiskristalle verlieren Elektronen und lassen sie positiv geladen. Feuchterer Niederschlag gewinnt Elektronen und macht sie negativ geladen. Wenn die Gebühren genug aufbauen — ZAP! Ein elektrischer Funke oder Blitz springt zwischen die beiden Regionen, um die Ladung auszugleichen.,

Dies im Winter zu bekommen, ist jedoch eine Herausforderung. Im Sommer steigen Lufttaschen vertikal an, um Gewitter zu erzeugen. Das passiert im Winter nicht wirklich. Frigide – Wetterstürme entwickeln sich anders.,

Zwei widersprüchliche Kräfte führen einen Kampf, der Luft auf einem „schrägen“ Weg hoch in den Himmel schickt. Das bedeutet, dass die Luft nicht gerade auf und ab steigt, wie bei den meisten Gewittern. Gewitter bilden sich normalerweise auch nicht auf der warmen Seite großer, spiralförmiger Wirbelstürme, wie es normalerweise Gewitter tun. Stattdessen entwickeln sie sich an einer seltsamen Stelle-der kälteren Rückseite des Sturmsystems.

Weil große Sturmsysteme oft wie Kommas aussehen, wird dieses aggressive Spiel als „Kommakopf“ bezeichnet.“Hier kommt kalte Luft aus dem Norden herein.

Schneestürme können super windig werden., Dies geschieht, weil der niedrigste Luftdruck im Zentrum des Sturms auftritt. Es ahmt ein Vakuum nach und zieht Luft aus seiner Umgebung an. Luftspiralen in die Mitte von Sturmsystemen wie Wasser, das einen Abfluss hinunterwirbelt.

Oder das passiert normalerweise.

Aber der Januar 2018 Sturm warf einen meteorologischen curveball. Es brachte einen extrem starken Temperaturgradienten mit sich. Über dem Meer Wasser aus Cape Cod, Masse., lufttemperaturen stieg auf in der Nähe von 13° Celsius (55,4° Fahrenheit)., Nur 330 Kilometer westlich, über Land in Connecticut, war es 18 Grad Celsius kälter.

Dieser extreme Temperaturkontrast über einen so engen Bereich erzeugte einen thermischen Wind. Dann strömt Luft aus warmen in kalte Regionen.

Da kalte Luft dichter ist, sinkt sie zu Boden. Warme Luft aus dem Ozean wird hineingezogen, um sie zu ersetzen. Diese oberflächlich umarmende kalte Luft untergräbt die eindringende warme Luft. Die warme Luft lockert jetzt die kalte „Oberfläche“ der Luft auf.

Dass warme Luft in die Atmosphäre steigt, weil sie so viel Schwung hat., Es ist, als würde man einen Ball auf eine Rutsche rollen. Hier ist die Rutsche die Oberfläche der kalten Luft. Und die warme Luft ist der Ball, der diese Oberfläche aufrollt. Normalerweise würde die Luft diesen Weg nicht nehmen. Es ist wie Bowling den Ball auf der Rutsche, gegen die Schwerkraft.

Es ist auch ziemlich ungewöhnlich, was es schwer zu prognostizieren macht. Es ist viel einfacher, die damit verbundenen Bedingungen vorherzusagen, z. B. schmale Schneebänder.

Herauszufinden, ob, wann und wo innerhalb eines Schneesturms Blitze auftreffen, ist eine andere Geschichte.,

Das National Lightning Detection Network ist ein kommerzielles Antennenarray in den USA. Es überwacht Blitzeinschläge 24/7, das ganze Jahr lang. Aber die Antennen dieses Netzwerks werden Schrauben vermissen, die in Wolken blinken. Aus diesem Grund stützt sich der Nationale Wetterdienst auf öffentliche Berichte über Donner oder Blitz, um die meisten Gewitter zu verfolgen.

In seltenen Fällen, wie zu Beginn dieses Winters, können Bolzen auf den Boden treffen. Und wenn sie es tun, können diese genauso gefährlich sein wie Streiks während eines Sommersturms. Sie können Schäden, Verletzungen verursachen-sogar den Tod., Ein Bolzen während eines Schneesturms am 9. Februar 2017 verursachte einen Hausbrand in Warwick, R. I. Der Bolzen zapfte auch einen nahe gelegenen Baum und sprengte einen Teil seines Stammes in die Wand dieses Hauses,

Die Verbindung zu menschlichen Aktivitäten

Also, was ist los? Zwei japanische Forscher hatten vor 24 Jahren einige Erkenntnisse, die sie im Journal of Geophysical Research beschrieben haben. Ihr Papier überprüfte die jahrzehntelangen winterlichen Blitzeinschläge vor der Nordküste Japans. Das Paar verwendete Radardaten und Messungen von Instrumenten zur Messung der elektrischen Aktivität. Aus diesen Daten gingen Hinweise hervor., Es zeigte sich, dass eine Schlüsseländerung stattfindet, wenn niedrig gekrönte Wintergewitter reifen.

Betrachten Sie die Wolke als einen dreischichtigen Kuchen, wobei jede Schicht eine andere elektrische Ladung hat. Bei flachen Wintergewittern mit niedriger Spitze sind die Ladungen in diesen Schichten positiv-negativ-positiv. Die niedrigere positive Ladung kann bei Temperaturen von 0 bis -9° Celsius auftreten.

Und wo die untere Schicht eine positive nettoelektrische Ladung hat, ist diese Schicht „anscheinend in der Lage, Bodenblitze auszulösen“, stellte das Papier fest.,

Warum haben die New England Sturmwolken 2018 fast ausschließlich ihren Blitz auf hohe Türme geworfen?

Es ist möglich, dass diese Türme den Blitz ausgelöst haben, indem sie in die Unterseite der Wolken stießen. Dabei nehmen sie diese niedrigere positive Ladung an. Sie können jetzt einen Bolzen zwischen dem jetzt positiven Turm und der negativen Ladung in der Mitte der Wolke darüber funken.

Aber das allein sollte nicht ausreichen, um einen Bolzen zu erzeugen. Immerhin sind die elektrischen Felder bei Schneestürmen deutlich kleiner als bei Sommergewittern.,

Diese Felder können jedoch lokal durch spitze Objekte erweitert werden. Diese Punkte können eine Ladung fokussieren und sie um das Zehnfache steigern. Und das kann ausreichen, um den Pegel zu überschreiten, den eine elektrische Ladung — oder ein Funke — benötigt, um durch die Luft zu springen. Sobald dies geschieht, kann dieser Funke eine schnelle Kettenreaktion auslösen.

Damit wird ein Blitz geboren.

Die Rolle der Winde-hohe Winde

Aber es gibt einen Haken. Die Natur widersteht Ladungen, die durch die Luft springen. Wenn sich also eine Ladung auf einem Objekt aufbaut, neigt die Luft dazu, einen lokalen Bereich zu erzeugen, der die entgegengesetzte elektrische Ladung aufweist., Dies wird als „Weltraumladung“ bezeichnet.“

Betrachte den Turm. Wenn sich an der Spitze eine positive Ladung aufbauen würde, sollte sich um sie herum eine negative Raumladung bilden. Dies würde die Turmspitze davor schützen, von einem Bolzen aus einem Bereich in der mittleren Wolkenschicht getroffen zu werden .

Wenn die Winde jedoch stark genug sind, können sie diese Abschirmraumladung tatsächlich wegblasen. Dadurch würde die Turmspitze freigelegt und die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen Blitzschlag auslöst, dramatisch erhöht.

Dies wurde 2011 während des Chicago Thundersnow Sturms vom 1. und 2. Februar beobachtet., Die Forscher Tom Warner, Timothy Lang und Walter Lyons beobachteten Winde von 29 Stundenkilometern (18 Meilen pro Stunde) während jedes Wolkenblitzes. Sie stellten fest, satte 93 Prozent der Blitzeinschläge in der verschneiten Region des Sturms betrafen hohe Gebäude oder Türme (einschließlich Windkraftanlagen).

Während der Januar-Gewitter in Neuengland hatte die Spitze jedes Turms, in dem ein Blitz aufgezeichnet wurde, auch starke Winde erlebt. In der Tat überschritt die Mindestgeschwindigkeit bei jedem einzelnen Blitz 36 Stundenkilometer (22,4 Meilen pro Stunde)., Zudem sei die Basis dieser Sturmwolken extrem niedrig gewesen.

Die minimale Höhe, in der Feuchtigkeit kondensiert und eine Wolke bildet, wird als „Anheben“ bezeichnet.“Im Falle der Januar-Stürme lag dieser Pegel bei 275 Metern. Und rate mal: Jeder Turm, der vom Blitz getroffen wurde, war höher als der. Sie wären also in diesen unteren positiv geladenen Bereich der Wolken gestoßen.

Und dann gab es die Windräder

Es gab jedoch eine Ausnahme. Es war vor der Küste von Block Island, Rhode Island.,

Auf den ersten Blick sah es so aus, als hätten 10 oder so Blitze zufällig das Wasser getroffen. Die Daten würden später zeigen, dass fünf Windräder da draußen waren. Die Schaufeln der Turbinen wurden auf 30-Meter-Sockeln montiert. Die Wellen der Turbinen waren jeweils 100 Meter hoch. Und jede Turbinenschaufel war 73,5 Meter lang. Ihre Gesamthöhe würde dann 200 Meter (656 Fuß) überschreiten, wenn eine Klingenspitze nach oben gerichtet wäre.

Das ist jedoch immer noch 75 Meter (246 Fuß) unter der scheinbar minimalen Höhe, die benötigt wird, um die Wolkenböden zu durchbohren., Aber das muss nicht gegen die Regel verstoßen, denn wenn sich Wolken über den Ozean bewegen, stoßen sie auf Luft mit zusätzlichem Wasserdampf. Und das lässt die minimale Wolkenbodenhöhe etwas fallen. Das bedeutet, dass die Klingenspitzen tatsächlich in die untere positive Ladung der Wolken eingetaucht sein könnten.

Vorhersagen treffen

Wenn Sie dies wissen, können Meteorologen Gewitter im Voraus vorhersagen?

Es scheint so.

Sie können nach Bedingungen suchen, die solche elektrischen Lichtshows ermöglichen würden., Zum Beispiel geht etwas, das als „Eiskristall-Canting“ bekannt ist, oft Winterblitzschlägen voraus. Dieser Begriff bezieht sich auf die Ausrichtung von Schneeflocken. Diese Flocken und andere Eiskristalle fallen normalerweise flach horizontal, wie ein Pfannkuchen auf einer Bratpfanne. Wenn sich jedoch ein elektrisches Feld in der Basis einer Wolke aufbaut, kann es Eiskristalle in eine vertikale (Auf-und Abwärts -) Ausrichtung kippen (oder kippen).

Dies zeigt sich auf dem Radar als verwirrend aussehende Banding. Zu wissen, wie man diese Radarsignatur erkennt, könnte den Prognostikern einen Vorsprung auf ein Feld geben, das stark genug ist, um Gewitter zu erzeugen.,

Herauszufinden, welche Türme groß genug sind, um die Wolkenbasis zu kratzen, könnte auch wahrscheinliche Streikkandidaten lokalisieren.

Es ist durchaus möglich, dass ohne Wolkenkratzer und andere superhohe, von Menschen errichtete Türme die meisten Gewitter einfach nicht passieren würden.

Mit diesem Wissen könnte es eines Tages möglich sein, das Risiko eines Sturms zu berechnen, dass eine bestimmte hohe Struktur von Winterblitzen getroffen wird.