Numerical study of a tornado-like vortex in a supercell storm
Notice bibliographique
Résumé
Recent observations and numerical simulations have significantly improved our understanding of tornadic storms. However, our knowledge of tornado-genesis remains rudimentary. Necessary atmospheric conditions favoring the formation of tornadoes in supercell storms are known, but sufficient conditions remain elusive. The underlying reason is that the processes involved in environment-storm and storm-tornado interactions are not fully understood, as numerical models in the past lacked sufficient resolution to resolve these interactions satisfactorily. In this thesis, an attempt is made to fill this gap by performing a multi-grid high resolution simulation of a supercell storm spawning a tornado-like vortex. Four grids, with grid sizes of 600 m, 200 m, 70 m, and 30 m, are used to allow explicit simulation of storm-tornado interactions. Diagnostic analysis of the modeling results allows an investigation of the origin of rotation at both the storm scale and the tornado scale. The simulation results showed that the origin of vertical rotation at storm scale during the early stage of storm development is due to tilting of the horizontal vorticity in the environment. This so called mesocyclone then further strengthens by the mechanism of stretching and Dynamic Pipe Effect and descends downwards. During the time of mesocyclone intensification, incipient surface vertical vortices form along the outflow boundary created by the rear flank downdraft due to the process of horizontal shear instability. One of the surface vortices experiences an initial exponential growth in its vorticity by interacting with the descending mesocyclone and merging with multiple smaller satellite vortices. The tornado-like vortex (TLV) which forms has a maximum horizontal wind of 103 m s-1 and a minimum central pressure of 927 hPa. Vorticity budgets of the mesocyclone and the TLV are computed to assess quantitatively the importance of various processes for rotation. Sensitivity experiments were also performed to determine the effect of varying the environmental conditions on the mesocyclone and surface vorticity. It was found that as the low-level vertical shear of the environmental wind increases, the mesocyclone intensifies and favors the intensification of near surface vorticity. The presence of drier layers in the upper and middle troposphere eventually produces a weaker mesocyclone and weaker outflow boundaries. On the other hand, inclusion of the ice phase processes produces a stronger mesocyclone and more intense outflow boundaries to enhance the intensification of near surface vorticity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».