Explainer: Vad är thundersnow?

tung snö kan ofta skapa en lugn miljö. En lycksalig lugn kan utvecklas som snöflingor drapera landskapet under en filt av vitt. Men ibland kan en sky wide flash störa denna lugn med en öronbedövande, öronuppdelningskrasch. Det ljudet kan eko, kort, som skott. Marken kan även ryser.

detta är thundersnow.

för att inträffa måste omständigheterna vara exceptionella. Och om det inte sker nästan direkt overhead, kanske du aldrig vet det., Anledningen: snö fungerar som en ljuddämpare, dämpande åska och begränsar ljudets förmåga att studsa och sprida sig.

men thundersnow verkar bli lite mindre sällsynt.

till exempel slog en stor Mars 7 eller ’ Easter snowstorm nordöstra staterna och New England tidigare i veckan. Och det åtföljdes av många sprickor av åska., En bult slog till och med New Yorks högsta struktur, den nya 104-vånings World Trade Center-byggnaden.

två månader tidigare, en annan epidemi av thundersnow punkterade New England skies. Det kom strax efter gryningen den 4 januari 2018. På morgonen, en uppsjö av mer än 30 blixtar träffade en annars tyst, trädbevuxen område i Montville, Conn. De inträffade längs ett smalt band på den nordvästra sidan av landsbygden sjön Konomoc.

Lightning mapping är korrekt att inom några hundra meter (upp till 1000 fot). Så det är omöjligt att bekräfta med bara de data som slogs., Men det finns två radio – och TV-transmissionstorn i närliggande Oakdale som svävar omkring 316 och 367 meter (1,037 och 1,204 fot) in i himlen. Ett limousineföretag-Liberty Limited-ligger precis bredvid fastigheten där dessa torn sitter. Angela Ried jobbar för limo-företaget. Och hon bekräftar att tornen slogs den dagen.

de ”slogs minst fyra eller fem gånger”, minns hon. ”Det var ganska högt.”Även om hon genast visste att det var blixtnedslag, blev hon förvånad över att höra det på vintern., ”Jag har jobbat här sen 1993,” noterar hon, ” och det här är första gången jag någonsin sett åska och blixtar under en snöstorm.”

hennes minne matchar lightning-rapporter som loggats av National Weather Service.

Thundersnow flyttade också till Needham, massa. Blixten registrerades på platser nära WCVB-TV-sändningstorn. Dessa strukturer stiger några 395 meter (1.300 fot) i luften. De utlöste också ett dussin blixtnedslag.,

I närheten av Boston, endast en byggnad som blev drabbade. Det var Prudential Tower, en 52-golv skyskrapa med en takspira toppning 276 meter (906 fot). Mast sänder signaler för flera radiostationer., ”Jag hörde det”, sa Owen Anastas, från Boston. Denna speciella strejk, han noterar, ” hände runt 11: 30 under en otrolig snö.”

stormen dumpade en fot (en tredjedel meter) eller mer av snö i hela en bred Svad. Och uppskattningsvis nio i varje 10 blixtnedslag i den stormen slog konstgjorda strukturer mer än 250 meter (820 fot) lång. Det väcker frågan: spelar mänskliga strukturer någon roll för att främja thundersnow?

Vad gör thundersnow?,

åskväder bildas vanligtvis när varm luft nära marken stiger (eftersom den är mindre tät än närliggande massor av kall luft). Det är av samma anledning som en luftballong svävar. Och dessa villkor är varför de flesta boomers är skapade under vår-och sommarmånaderna.

klättringsluften kommer att stiga flera kilometer (miles) upp, till en höjd där temperaturen är under frysning. Detta kan utlösa ett fenomen som kallas triboelectrification (Prova-bo-ee-lek-trih-fih-KAY-shun). Detta ord beskriver friktion bland luftpartiklar som orsakar separation av elektrisk laddning., Det är lite som att gnugga en ballong mot tyg så att den separerade laddningen nu tillåter ballongen att tillfälligt ”hålla fast” på väggen.

luft i åskväder är mycket turbulent. Detta orsakar iskristaller att stöta på varandra. Genom denna process kan de få eller förlora elektroner. Iskristaller förlorar elektroner och lämnar dem positivt laddade. Våtare nederbörd får elektroner, vilket gör det negativt laddat. När laddningarna byggs upp tillräckligt — ZAP! En elektrisk gnista eller blixt hoppar mellan de två regionerna för att balansera laddningen.,

för att få detta på vintern är det dock utmanande. På sommaren stiger fickorna av luft vertikalt för att producera åskväder. Det händer inte på vintern. Frigid-väderstormar utvecklas annorlunda.,

två motstridiga krafter leder en strid som sänder luft på en ”slantvis” väg högt upp i himlen. Det betyder att luften inte stiger rakt upp och ner, som i de flesta åskväder. Thundersnow stormar bildas vanligtvis inte på den varma sidan av stora, spiralcykloner, som åskväder vanligtvis gör. Istället utvecklas de på en konstig plats – den kallare baksidan av stormsystemet.

eftersom stora stormsystem ofta ser ut som kommatecken kallas den aggressiva backlashen ”kommahuvudet.”Det är här kall luft sveper in från norr.

snöstormar kan bli super blåsiga., Detta kommer att hända eftersom det lägsta lufttrycket kommer att inträffa i mitten av stormen. Det efterliknar ett vakuum och drar in luft från omgivningen. Luft spiraler i mitten av stormsystem som vatten virvlar ner ett avlopp.

eller Detta är vad som vanligtvis händer.

men januari 2018 stormen kastade en meteorologisk curveball. Det tog med sig en extremt stark temperaturgradient. Över havet vatten utanför Cape Cod, massa., lufttemperaturer skjutit i höjden till nära 13 ° Celsius (55.4° Fahrenheit)., Bara 330 kilometer (205 km) väster, över land i Connecticut, var det 18 grader C (23 grader F) kallare.

den extrema temperaturkontrasten över en sådan smal region genererade en termisk vind. Det är då luften strömmar från varma till kalla områden.

eftersom kall luft är tätare, sjunker den till marken. Varm luft från havet dras in för att ersätta den. Den ytan-kramar kall luft underskrider inkräktande varm luft. Så den varma luften slår nu upp den kalla ”ytan” av luften.

den varma luften fortsätter att klättra in i atmosfären eftersom den har så mycket fart., Det är som att rulla en boll upp en bild. Här är gliden ytan av kall luft. Och den varma luften är att bollen rullar upp den ytan. Normalt skulle luften inte ta den här vägen. Det är som att bowla bollen upp bilden, mot tyngdkraften.

det är också ganska ovanligt, vilket gör det svårt att förutse. Det är mycket lättare att förutsäga de förhållanden som tenderar att vara förknippade med det, såsom smala band av tung snö.

räkna ut om, när och var blixten kommer att slå inom en snöstorm är en annan historia.,

National Lightning Detection Network är en kommersiell uppsättning antenner över hela USA. Den övervakar blixtnedslag 24/7, året runt. Men nätverkets antenner kommer att sakna bultar som blinkar i moln. Därför är National Weather Service beroende av offentliga rapporter om åska eller blixtar för att spåra de flesta thundersnow.

vid sällsynta tillfällen, som inträffade tidigare i vinter, kan bultar slå marken. Och när de gör det kan dessa vara lika farliga som strejker under en sommarstorm. De kan orsaka skada, även döden., En bult under en snöstorm den 9 februari 2017 orsakade en husbrand i Warwick, R. I. bulten zappade också ett närliggande träd och sprängde en del av stammen i väggen i det hemmet,

länken till mänskliga aktiviteter

Så vad händer? Två japanska forskare hade några insikter för 24 år sedan som de beskrev i Journal of Geophysical Research. Deras papper granskade årtionden av vintertid blixtnedslag utanför Japans norra kust. Paret använde radardata och mätningar från instrument som används för att mäta elektrisk aktivitet. Från dessa data framkom ledtrådar., Det visade sig att en viktig förändring sker när lågtoppade vinter thunderclouds mogna.

Tänk på molnet som en treskiktskaka, där varje lager har en annan elektrisk laddning. För grunda, lågtoppade vintermånar är laddningarna i dessa lager positiva-negativa-positiva. Den lägre positiva laddningen kan uppträda vid temperaturer från 0 till -9° Celsius.

och där det undre skiktet har en netto positiv elektrisk laddning, det lagret ”tydligen kan initiera jord blinkar,” papperet noteras.,

så varför kastade 2018 New England storm moln nästan uteslutande sina blixtar på höga torn?

det är möjligt att dessa torn utlöste blixten genom att peta in i undersidan av molnen. På så sätt tar de på sig denna lägre positiva laddning. De kan nu gnista en bult mellan det nu positiva tornet och den negativa laddningen mitt i molnet ovan.

men det ensam borde inte räcka för att generera en bult. När allt kommer omkring är de elektriska fälten i snöstormar betydligt mindre än de på sommaren thunderclouds.,

dessa fält kan dock förstärkas lokalt av spetsiga objekt. Dessa punkter kan fokusera en laddning, öka den 10-faldigt. Och det kan vara tillräckligt för att överskrida den nivå som krävs för en elektrisk laddning – eller gnista-att hoppa genom luften. När detta händer, att gnista kan kvitta en snabb kedjereaktion.

med det föds en blixtbult.

vindarnas Roll — kraftiga vindar

men det finns en hake. Naturen motstår avgifter hoppa genom luften. Så när en laddning bygger upp på något objekt, tenderar luften att skapa en lokal region runt den som har motsatt elektrisk laddning., Detta är känt som en ”rymdladdning.”

Tänk på tornet. Om en positiv laddning skulle bygga upp på spetsen, bör en negativ rymdladdning bildas runt den. Detta skulle skydda tornspetsen från att träffas av en bult från en region i mitten lagret av molnet .

men där vindarna är tillräckligt starka kan de faktiskt blåsa bort den här avskärmningsutrymmet. Det skulle lämna tornspetsen exponerad, dramatiskt upping oddsen för det utlöser en blixtnedslag.

detta observerades under 2011 under Chicago thundersnow storm den 1 och 2 februari., Forskarna Tom Warner, Timothy Lang och Walter Lyons observerade vindar 29 kilometer per timme (18 miles per timme) under varje moln till marken lightning flash. De noterade en jättestor 93 procent av blixtnedslag i den snöiga regionen av stormen involverade höga byggnader eller torn (inklusive vindkraftverk).

under New Englands January thundersnow-händelser hade toppen av varje torn där en blixtbult spelades in också upplevt höga vindar. Faktum är att minsta hastighet under varje blixt översteg 36 kilometer i timmen (22.4 miles per timme)., Dessutom hade basen av dessa stormmoln varit extremt låg.

den minsta höjd vid vilken fukt kondenserar, bildar ett moln, kallas ”lyftkondensationsnivån.”I fallet med januari stormar, den nivån var runt 275 meter (902 fot). Och gissa vad: varje torn som drabbades av blixten hade varit högre än så. Så de skulle ha petat in i den lägre positivt laddade regionen av molnen.

och sedan fanns vindturbinerna

det fanns dock ett undantag. Det var utanför kusten av Block Island, Rhode Island.,

vid första anblicken såg det ut som om 10 eller så hade blixtar slumpmässigt slagit vattnet. Data skulle senare visa att fem vindkraftverk fanns där ute. Turbinbladen monterades ovanpå 30 meter (98,5 fot) piedestaler. Turbinernas axlar var 100 meter höga. Och varje turbinblad var 73,5 meter lång. Deras totala höjd, då, skulle överstiga 200 meter (656 fot) när ett blad spets pekade upp.

det är dock fortfarande 75 meter (246 fot) kort från den till synes minsta höjd som behövs för att genomborra molnet bottnar., Men det behöver inte bryta mot regeln eftersom när molnen rör sig över havet, kommer de att stöta på luft med ytterligare vattenånga. Och det gör det möjligt för minsta molnbotten att falla något. Det betyder att knivspetsarna verkligen kunde ha nedsänkt i molnens lägre positiva laddning.

göra förutsägelser

att veta detta, kan meteorologer prognos thundersnow i förväg?

det verkar så.

de kan söka efter förhållanden som skulle möjliggöra sådana elektriska ljussignaler., Till exempel, något som kallas ”ice crystal canting” föregår ofta vinter blixtnedslag. Denna term avser orienteringen av snöflingor. Dessa flingor och andra iskristaller faller normalt platt horisontellt, som en pannkaka på en grill. Men som ett elektriskt fält bygger i basen av ett moln, kan det luta (eller kan inte) iskristaller till en vertikal (upp och ner) orientering.

detta visar upp på radar som förvirrad utseende banding. Att veta hur man upptäcker att radarsignatur kan ge prognosmakare en heads upp till ett fält som är tillräckligt starkt för att producera thundersnow.,

att räkna ut vilka torn som är tillräckligt höga för att skrapa molnbasen kan också peka ut sannolika strejkkandidater.

det är helt möjligt att de flesta thundersnow helt enkelt inte skulle hända utan skyskrapor och andra superhöga mänskliga byggda torn.

med hjälp av sådan kunskap kan det vara möjligt att en dag snart beräkna risken i en storm att en viss hög struktur kommer att drabbas av vinter blixtnedslag.