Konwekcja wzniesień to zjawisko konwekcji atmosferycznej gdzie kolumny rosnąco nie opuszczają ziemię. W języku angielskim zjawisko to nazywa się konwekcją podwyższoną . Często materializuje się przede wszystkim przez altocumulus castellanus tworzące wąskie wieże, którego podstawa znajduje się w środkowym poziomie atmosfery. Chmury te mogą przekształcić się w altocumulonimbus (określenie nieoficjalne) i wywołać burze z piorunami, powodując znaczne opady. Konwekcja górna często występuje w nocy, gdzie chłodne wierzchołki chmur pozwalają na destabilizację górnej warstwy chmur, zwłaszcza na Wielkich Równinach , podczas przejścia frontu ciepłego lub frontu zimnego .
Ruch konwekcyjny w górę jest spowodowany różnicą temperatur paczki powietrza uniesionej z pewnego poziomu i chłodniejszym środowiskiem na wysokości. W rzeczywistości działka ochładza się wraz ze wzrostem, ale zgodnie z adiabatycznym gradientem termicznym , czyli mniej niż temperatura otoczenia w niestabilnych przypadkach. Jest zatem mniej gęsty niż środowisko i podlega wypychaniu Archimedesa w górę. Ta różnica to dostępna energia potencjalna konwekcji (EPCD). Ważniejsze będzie, jeśli ciepło utajone zostanie uwolnione przez kondensację pary wodnej zawartej na działce. Możliwe jest również uzyskanie konwekcji skośnej w strefie warunkowej niestabilności symetrycznej, która przejawia się tylko w płaszczyźnie nachylonej w stosunku do konwencjonalnej konwekcji hydrostatycznej.
Często uważa się, że konwekcja zaczyna się od powierzchni, ale w rzeczywistości paczkę można podnieść z dowolnego poziomu atmosfery, gdzie staje się cieplejsza niż otoczenie, nawet jeśli powietrze jest stabilne poniżej tego poziomu. Zatem konwekcja na wysokości jest podzbiorem konwekcji atmosferycznej. Rysunek obok pokazuje wykres Skew-T, który przedstawia temperaturę i wilgotność (na czarno) w funkcji ciśnienia (odpowiednik wysokości), gdzie powietrze jest stabilne przy ziemi z powodu inwersji temperatury. Jednak wykres podniesiony z poziomu 800 hPa podąża za jasnoniebieską linią i dlatego jest cieplejszy niż otoczenie w kolorze czarnym. Ponieważ powietrze w tej paczce jest nasycone, ruch ten umożliwia unoszenie się chmury konwekcyjnej .
Chmury te mogą być tak łagodne jak altocumulus lub cirrocumulus , gdy niestabilna warstwa jest cienka i wtedy jest to kwestia ograniczonej konwekcji . Z drugiej strony, jeśli niestabilna warstwa rozciąga się na dużą grubość, spowoduje głęboką konwekcję, która najpierw zostanie zmaterializowana przez altocumulus castellanus, a następnie przez potencjalnie gwałtowne chmury, takie jak cumulonimbus wysokości.
Pojęcie konwekcji na wysokości od dawna jest ignorowane w Europie, ponieważ z jednej strony zjawisko to często miesza się z innymi w klimacie morskim, a z drugiej strony pojęcie to jest często używane w Ameryce Północnej w ograniczony sposób w mechanizmie wywołanie burzy nocnej na średnim poziomie atmosfery (głęboka konwekcja), co ma mniejsze znaczenie dla prognozy w Europie.
Anglojęzyczna nazwa tego zjawiska to konwekcja wzniesiona, która została przetłumaczona przez Służbę Meteorologiczną Kanady jako „konwekcja na wysokości”. Należy zauważyć, że tłumaczenie podwyższonej konwekcji przez wysoką konwekcję podstawy jest nieprawidłowe, ponieważ w suchych środowiskach, takich jak Arizona, chmury cumulonimbus mogą mieć podstawę na wysokości 4 km podczas burzy z piorunami mas powietrza, gdy prądy wznoszące zaczynają się od ziemi. Dzieje się tak, ponieważ bardzo suche powietrze na amerykańskim Zachodzie pozwala na bardzo wysokie podstawy chmur podczas konwekcji w ciągu dnia.
Konwekcja na wysokości jest często poprzedzona obecnością kasztelana, który z definicji jest chmurą konwekcyjną, której prądy wznoszące nie zaczynają się od ziemi (Scorer, Corfidi). Scorer wprowadził pojęcie kasztelatu, charakterystyczne dla konwekcji na wysokości, nie wprowadzając tego pojęcia wprost.
Koncepcja konwekcji na wysokości została sformalizowana około 30 lat temu. Colman wprowadził termin „ wzmocniona konwekcja” w prezentacji wygłoszonej na konferencji NATO w lipcu 1982 r. w Bonas . Braick opisał mechanizm fizyczny bez wyraźnego nazwania go. Corfidi opublikował autorytatywne prace na ten temat, w których wyraźnie pokazuje związek między górną konwekcją a chmurami typu kasztelan.
Obecnie wiadomo, że konwekcja na wysokości występuje nie tylko na Wielkich Równinach, ale także w Europie lub gdzie indziej, gdy zostaną osiągnięte wymagane warunki. Badania przeprowadzone w 2012 roku dotyczące mezoskalowego systemu konwekcyjnego, które miały miejsce 24 czerwca 2005 roku, potwierdzają, że konwekcja na wysokości występuje w Europie. Ten burzliwy kompleks wystąpił rano, co potwierdza obecność głębokiej konwekcji na wysokości. Z wiry Kelvina-Helmholtza były obecne poniżej altocumulonimbus które mogą pozostawić pod uwagę efekt ciśnienia otwór .
Zjawisko konwekcji na wysokości jest wciąż stosunkowo mało znane w Wielkiej Brytanii . Tak więc Storm Dunlop stwierdził w 2014 roku:
„ Chmury z rodzajów Cumulus i Cumulonimbus są tworzone przez prądy termiczne, które wznoszą się z ciepłej powierzchni lądu SZCZEGÓLNIE, która została ogrzana przez Słońce . "
Tłumaczenie francuskie: „ Chmury typu Cumulus lub cumulonimbus są tworzone przez termiczne prądy wznoszące się z gorącej powierzchni, zwłaszcza gdy ziemia została nagrzana przez słońce. To stwierdzenie jest w najlepszym razie niejednoznaczne.
Konwekcja na wysokości może prowadzić do powstania chmur o dużym rozciągnięciu pionowym : altocumulus castellanus lub nawet altocumulonimbus. Następnie wymaga potencjalnie bardzo niestabilnej warstwy chmur powyżej inwersji temperatury powierzchni. Albo nocne ochłodzenie jej szczytów, albo wypiętrzenie spowodowane przejściem frontu lub innego wyzwalacza, powietrze w warstwie chmur staje się bardzo niestabilne i uformują się wieże konwekcyjne, aby osiągnąć dużą wysokość.
Mezoskali systemu konwekcyjnego generowane przez niestabilność przy średniej wysokości generuje masę altocumulonimbus. Mogą one być przyczyną złej pogody, jaka miała miejsce w Dolinie Missisipi 6 czerwca 1993 roku, kiedy w Missouri spadły ulewne deszcze . Brzmiące atmosferycznego (w Monett) przedstawiono na Figurze 5 papieru z Rochette 1999 pokazuje potencjał dostępna energia konwekcji 2 258 dżuli / kg .
Sondaż po lewej stronie w Topece potwierdza sondaż przeprowadzony w Monetcie . Należy zauważyć, że konwekcja została zapoczątkowana na poziomie 670 hPa , czyli w przybliżeniu na wysokości 3300 metrów . Ponadto paczki lotnicze wzrosną do poziomu 150 hPa , czyli około 13 km lub 43 000 stóp . Wskutek tego altocumulonimbus na początku tego potopu miał 10 km rozciągłości pionowej, chmury te rozwinęły się z 3 km do 13 km wysokości. Jednak powietrze na ziemi było chłodne z temperaturą od 12 C do 16 inC wczesnym popołudniem. Masa świeżego powietrza zatem powinien uniemożliwiać konwekcyjnego rozwoju; dlatego prognostycy nie spodziewali się znacznych opadów deszczu. Jednak tego dnia na region spadło 150 mm deszczu. Należy zauważyć, że front stacjonarny znajdował się znacznie dalej na południe.
Zauważono, że na Wielkich Równinach obserwuje się wzrost aktywności burzowej późną nocą i wczesnym rankiem . Aby lepiej zrozumieć to zjawisko, od 1 czerwca do 15 lipca 2015 r. w Kansas przeprowadzono badanie o znacznych zasobach, a oficjalna nazwa badania to Plains Elevated Convection At Night (PECAN).
Analiza danych jest wciąż w toku, ale symulacje atmosferyczne wydają się potwierdzać, że ten nawrót nocnych burz jest spowodowany efektem pływów ciśnieniowych (zwanym borem w języku angielskim) powiązanym z prądem strumieniowym na niskim poziomie . W rzeczywistości wykazano, że górna konwekcja jest pogarszana przez przypływy i rozwój silnego strumienia niskopoziomowego z południa. Dysze te powstają w taki sam sposób, jak te na wysokości, albo w wyniku uwarstwienia temperatur wraz z wysokością, ale w tym przypadku następuje to pod nocną inwersją temperatury , a nie wzdłuż strefy barokklinicznej . Strumień kończy się tuż poniżej poziomu szczytu inwersji.
Pomiary PECAN potwierdzają, że nocny strumień strumieniowy na niskim poziomie i jego pływ pływowy wytrzymują burze, które znajdują się w niestabilnej warstwie w górze, a ich unoszenie powietrza w stabilnej warstwie służy jako odłączony wyzwalacz konwekcji na poziomie burz. Zimne krople wywołane przez tych nocnych burz często powodują powrót ciśnienia otworów pływów i fal samotnych w warstwie inwersji, które zwiększają efekt jet stream umożliwiający dodatkowy wkład podwyżki do burz i pogłębić je pod koniec nocy..
Efekt ten można uogólnić, ponieważ sprzyja on powstawaniu zorganizowanych chmur konwekcyjnych. Dżety niskopoziomowe i związane z nimi otwory pływowe są zatem ważnymi elementami w tworzeniu linii szkwałów , mezoskalowych kompleksów burzowych i nocnych Derechos .
Na rycinie 5 wyprodukowanej przez Corfidi jesteśmy w obecności cumulus congestus o wysokiej podstawie wczesnym rankiem. Z sondowań atmosferycznych jasno wynika, że prądy wznoszące nie mogą pochodzić z ziemi. Tak więc, gdy wczesnym rankiem niebo jest wypełnione dużymi cumulusami, prawdopodobnie na wysokości występuje konwekcja. Obecność stratocumulus vesperalis o zachodzie słońca może również wskazywać na nadchodzące nocne burze. Tak samo jest, gdy na niebie znajdujemy się altocumulus castellanus , który ma tendencję do przekształcania się w altocumulonimbus .
Istnieje również duże podejrzenie o konwekcję w powietrzu, gdy nimbostratus daje regularne deszcze i nagle uderza potop. Oznacza to, że w nimbostratus osadzona jest komórka konwekcyjna, niewidoczna z ziemi.