Сильные восходящие потоки - потоки восходящего воздуха - в сильные грозы являются предпосылкой для образования града. По мнению метеорологов штата Пенсильвания, ширина этих восходящих потоков может указывать на усиление угрозы града.
«Град может иметь значительные социально-экономические последствия для сообществ», - сказал Мэтт Кумджян, доцент кафедры метеорологии и атмосферных наук в Колледже наук о Земле и минералах, который изучает факторы окружающей среды, которые приводят к увеличению образования града.
По данным страховой отрасли, град в Соединенных Штатах ежегодно наносит ущерб более чем на 1 миллиард долларов, нанося ущерб домам, предприятиям, автомобилям, самолетам и сельскому хозяйству. В последнее время эти общие суммы ущерба увеличились по мере того, как люди переезжают в регионы, подверженные граду. 12 апреля 2016 г. сильный град опустошил столичный район Сан-Антонио, причинив ущерб примерно в 1,36 миллиарда долларов.
«Метеорологам важно понять, что способствует образованию и росту града, чтобы мы могли предсказать, какие штормы могут представлять более опасную угрозу града», - сказал Кумджян. «Это позволит нам потенциально снизить риск этих штормов».
Новое исследование, проведенное Кумджяном и Эли Деннисом, аспирантом в области метеорологии, опубликованное в Journal of the Atmospheric Sciences, предполагает, что изменения вертикального сдвига ветра в окружающей среде влияют на рост «значительного» града - более двух дюймов в диаметре.. Вертикальный сдвиг ветра - это изменение скорости или направления ветра от нижнего слоя атмосферы к верхнему. Чем больше разница в скорости и/или направлении, тем больше сдвиг.
Град образуется, когда мелкие частицы, такие как замерзшие капли дождя - зародыши града - попадают в восходящий поток шторма. Как только они поднимаются в восходящем потоке, зародыши растут по мере того, как на них замерзает дополнительная жидкая вода.
По мере того, как градины становятся больше, им требуются более сильные восходящие потоки, чтобы выдержать их вес. Если восходящий поток будет слишком слабым, градины выпадут из шторма и упадут на землю.
«Более сильные восходящие потоки позволяют граду стать намного больше в размерах», - сказал Кумджян. «Тем не менее, это еще не все. Структура шторма, возможно, является более важным фактором, определяющим образование града, но неизвестно, как окружающая среда меняет структуры, способствующие росту града, и пути, по которым могут двигаться эмбрионы».
Предыдущие исследования того, как факторы окружающей среды влияют на образование града, ограничены, поэтому Кумджян выбрал другой подход.
«Мы решили сосредоточиться только на роли сдвига ветра в окружающей среде в образовании града, потому что это то, чего никто никогда не делал», - объяснил Кумджян. «Мы подумали, что можно найти ссылку».
Команда Кумджяна провела свое исследование, используя компьютерное моделирование для создания штормов суперячейки и регулировки величины сдвига ветра в условиях штормов.
"Наше программное обеспечение позволяет нам создавать идеальные условия для суперячейковых штормов", - сказал он. «Отсюда мы можем изменить сдвиг ветра, чтобы увидеть влияние на рост града в каждом случае».
Исследование Кумджяна оказалось успешным в понимании того, что способствует образованию града.
«Увеличивая величину сдвига ветра в окружающей среде, мы обнаружили статистически значимое изменение количества образующегося града даже при той же силе восходящего потока», - сказал он.«Ключевым фактором было то, что восходящие потоки были шире в случаях с повышенным сдвигом, что приводило к большему объему шторма, что благоприятствовало росту града».
Исследование Кумджяна может оказаться решающим в прогнозировании того, какие штормы, скорее всего, будут сопровождаться градом, который может нанести ущерб людям и их имуществу. Тем не менее, он хочет проанализировать результаты изменения других переменных в штормах, прежде чем делать какие-либо выводы.
"Наши первоначальные результаты были очень обнадеживающими, и я думаю, что мы только царапаем поверхность, когда дело доходит до исследования роста града", - сказал Кумджян. «Я рад видеть, куда мы пойдем дальше».