Hook echo, sygnatura radarowa w kształcie haka. Jest to wisząca lub hakowata sygnatura radaru meteorologicznego będąca częścią niektórych burz superkomórkowych. Występuje ona w dolnych partiach burzy, gdy powietrze i opady wpływają do mezocyklonu, co powoduje powstanie zakrzywionej cechy odbicia. Echo jest wytwarzane przez deszcz, grad, a nawet gruz, który owija się wokół superkomórki. Jest to jeden z klasycznych znaków rozpoznawczych superkomórek wytwarzających tornada. Narodowa Służba Pogodowa może uznać obecność echa haka zbiegającego się z sygnaturą wiru tornada za wystarczające uzasadnienie wydania ostrzeżenia przed tornadem.
Widoczna sygnatura hook echo na radarze dopperowski, 3 maja 1999 podczas wystąpienia tornada F5 w stanie Oklahoma
Ze względu na nieprzewidywalny i potencjalnie katastrofalny charakter tornad, możliwość wykrywania tornad za pomocą radaru była dyskutowana w środowisku meteorologicznym już w pierwszych dniach istnienia radaru meteorologicznego. Pierwszy związek pomiędzy tornadami a echem haka został odkryty przez E.M. Brooksa w 1949 r. Brooks zauważył na radarze cyrkulacje o promieniu około 8-16 km. Cyrkulacje te były związane z burzami superkomórkowymi i zostały nazwane przez Brooksa „cyklonami tornada”.
Już w XX wieku na początku meteorologii radarowej skupiono się na obserwacji superkomórek burzowych, które generują tornada
Pierwszy udokumentowany związek pomiędzy echem haka a potwierdzonym tornadem miał miejsce w pobliżu Urbana-Champaign, Illinois 9 kwietnia 1953 r. Zdarzenie to zostało przypadkowo odkryte przez inżyniera elektryka Illinois State Water Survey Donalda Staggsa. Staggs naprawiał i testował eksperymentalną jednostkę radarową do pomiaru opadów atmosferycznych. Wówczas zauważył nietypowe echo radarowe, które było związane z pobliską burzą. Niezwykłe echo wydawało się być obszarem opadu w kształcie liczby sześć – stąd współczesny termin „hook echo”. Staggs zdecydował się nagrać echo do dalszej analizy przez meteorologów. Po zapoznaniu się z danymi dotyczącymi nietypowego echa, meteorolodzy F.A. Huff, H.W. Heiser i S.G. Bigler stwierdzili, że w miejscu geograficznym odpowiadającym „sześciokształtnemu” echu widocznemu na radarze wystąpiło niszczycielskie tornado.
Wybitny badacz burz Ted Fujita również udokumentował echa hakowe w różnych burzach superkomórkowych, które wystąpiły 9 kwietnia 1953 roku – tego samego dnia co odkrycie Huffa i innych. Po szczegółowym zbadaniu ewolucji echa hakowego, Fujita wysunął hipotezę, że niektóre silne burze mogą być zdolne do rotacji.
J.R. Fulks opracował pierwszą hipotezę dotyczącą powstawania ech hakowych w 1962 r. Fulks przeanalizował dane dotyczące prędkości wiatru z dopplerowskich radarów meteorologicznych, które zostały zainstalowane w Centralnej Oklahomie w 1960 roku. Dane dopplerowskie dotyczące prędkości wiatru podczas burz wykazały związek między silnym poziomym ścinaniem wiatru a mezocyklonami, które zostały zidentyfikowane jako mające potencjał do wytwarzania tornad.
Hook echo widoczne na zobrazowaniu radarowych. Towarzyszyło one superkomórce burzowej
Hook echo towarzyszy burzom superkomórkowym
Echo haka jest odzwierciedleniem ruchu powietrza wewnątrz i wokół burzy superkomórkowej. Przed podstawą burzy, napływ z otoczenia jest zasysany przez niestabilność masy powietrza. W miarę jak porusza się w górę, ochładza się wolniej niż otoczenie chmury, ponieważ miesza się z nią w bardzo niewielkim stopniu, tworząc bezechową tubę, która kończy się na wyższych poziomach tworząc związany słaby region echa lub BWER. W tym samym czasie, przepływ średniego poziomu chłodnego i bardziej suchego powietrza wchodzi do chmury burzowej. Ponieważ jest ono suchsze od otoczenia, ma mniejszą gęstość i opada za chmurą i tworzy tylny flank downdraft, osuszając środkową część tylnej części chmury. Te dwa prądy tworzą pionowy uskok wiatru, który następnie rozwija rotację i może dalej oddziaływać tworząc mezocyklon. Zacieśnienie rotacji w pobliżu powierzchni może spowodować powstanie tornada. Burze i opady można śledzić w naszej zakładce radar burz i opadow.
Doppler na Wheels obraz burzy tornadowej w pobliżu La Grange, Wyoming (USA) uchwycony podczas projektu VORTEX2. Na obrazie prędkości po lewej stronie, niebieski/zielony oznacza wiatry poruszające się w kierunku radaru, a czerwony/żółty – wiatry oddalające się od radaru. Na obrazie odbiciowym po prawej stronie widać główny korpus burzy, a wyrostek na dole burzy jest echem haka.
W pobliżu strefy interakcji na powierzchni znajduje się sucha szczelina spowodowana updraftem z jednej strony i zachmurzonym obszarem poniżej tylnego flanku downdraftu z drugiej strony. Jest to źródło echa haka widocznego na radarze w pobliżu powierzchni. Echa hakowe są zatem stosunkowo wiarygodnym wskaźnikiem aktywności tornadowej. Jednakże wskazują one jedynie na obecność większej struktury mezocyklonu w burzy tornadowej, a nie bezpośrednio wykrywają tornado. Podczas niektórych niszczycielskich tornad, odłamki unoszone z powierzchni mogą być wykryte jako „kula odłamkowa” na końcu struktury hakowej. Nie wszystkie burze wykazujące echo haka wytwarzają tornada i nie wszystkie superkomórki wytwarzające tornada zawierają echo haka.
Zastosowanie dopplerowskich systemów radarów meteorologicznych, takich jak NEXRAD. Pozwala na wykrywanie silnych, nisko położonych mezocyklonów, które wytwarzają tornada nawet wtedy, gdy echo hakowe nie występuje, a także daje większą pewność, gdy echo hakowe występuje. Poprzez wykrywanie hydrometeorów poruszających się w kierunku i od lokalizacji radaru, ujawniane są względne prędkości powietrza płynącego w różnych częściach burzy. Te obszary ścisłej rotacji, znane jako „pary prędkości”, są obecnie podstawowym czynnikiem powodującym wydanie ostrzeżenia przed tornadem. Sygnatura wiru tornada to oparta na algorytmie detekcja tego zjawiska. Zawsze w sezonie burzowym ostrzegamy o groźnych burzach, w tym również superkomórkowych na łamach naszego portalu.