Meteorologia
Tämä erittäin monimutkainen ja voimakas systeemi, joka toi lumimyrskyolosuhteet suureen osaan maan keskiosaa tiistaina 1. helmikuuta 2011, alkoi näkyä tietokonemalleissa viime viikon puolivälissä. Tosin tuolloin malliohjeet vaihtelivat suuresti tämän järjestelmän sijoittumisen ja ajoituksen suhteen. Vasta viime viikonloppuna ohjaukset alkoivat lähentyä ratkaisua, joka toisi raskasta lunta, voimakkaita tuulia ja rampauttavia olosuhteita Pohjois-Illinoisiin ja Luoteis-Indianaan. Tämä olisi vastakohta sille, mitä tänä talvena on tähän mennessä havaittu. Vaikka alueella on havaittu tänä talvena kertyviä lumisateita, mitä ei ollut havaittu vähään aikaan, oli lounaasta tuleva myrsky – suuntaus, joka pystyy imemään runsaasti kosteutta myrskyyn ja tuottamaan laajalle levinnyttä raskasta lumisadetta.
Tammikuun 31. päivän loppupuolella ja 1. päivän varhain aamulla ylemmän tason systeemi ja siihen liittyvä pintatason matalikko alkoivat purkautua eteläiseltä tasankoalueelta. Tämän tapahtuessa useat erityyppiset talvisateet alkoivat levitä Mississipin laakson keskiosiin. Huolimatta joistakin järvivaikutteisista sadekuuroista, joita kehittyi tiistaina varhain päivällä, lumen kerääntymisen pääalue saapui Illinoisin ja Indianan pohjoisosiin vasta puolenpäivän jälkeen. Tähän aikaan matalapaineen alue oli saavuttanut eteläisen Missourin ja eteläisen Illinoisin vahvistuessaan. Voimakkaan matalapaineen pohjoispuolella sijaitseva laaja alue, jolla satoi kohtalaista tai raskasta lunta, peitti suuren osan alueesta. Tänä aikana tämä järjestelmä voimistui entisestään, kun ylätason kaukalo alkoi saada enemmän negatiivista kallistusta, ja pinnalla havaittiin voimakkaita paineenlaskuja ja -nousuja.
Monet mesokaaliset eli pienen mittakaavan tekijät auttoivat tuomaan laajalle levinnyttä voimakasta lumisadetta alueelle tiistain kello 18.00 ja keskiviikon kello 12.00 välisenä aikana. Kun voimakas matalapaine liikkui itäisen Keski-Illinoisin läpi, deformaatioakseli tai lumikaista kääntyi luoteeseen Pohjois-Illinoisin yli. Tämä muodonmuutosakseli aiheutti lumisadetta 1-2 tuumaa tunnissa koko alueella useiden tuntien ajan ennen kuin se alkoi siirtyä pois alueelta. Keski- ja ylätason voimistuminen oli suurinta alkuillasta, kun ylätason kaukalo eteni alueen yli koilliseen. Sitten matalan ja keskitason pakote jatkui myöhemmin illalla, kun voimakasta keskitason frontogeenistä pakotetta havaittiin useiden tuntien ajan.
Radaarikuva, jossa on hahmoteltu voimakkain voimakkaan lumisateen pakote
Helmikuun 1. päivän loppupuolella ja varhain aamulla 2. päivänä systeemi jatkoi nopeaa poistumistaan itään päin. Tämän tapahtuessa ympäröivä kosteus siirtyi itään Pohjois-Illinoisin ja Luoteis-Indianan yli, mikä auttoi ylläpitämään jatkuvaa kevyttä tai kohtalaista lumisadetta. Tänä aikana myös ylätason virtaus alkoi muuttua niin, että järjestelmän lumi muuttui enemmän järvivaikutteiseksi lumisateeksi. Tämä näkyy seuraavassa tutkakuvassa, jossa Michiganin järvivaikutteisen lumen kaistale ulottuu Michigan-järven pohjoisosasta lounaaseen Etelä-Wisconsiniin ja Koillis-Illinoisiin. Tässä kuvassa on myös pintahavaintoja Michigan-järveltä. Näissä havainnoissa on huomioitava kaksi asiaa. Ensinnäkin voimakkaat tuulennopeudet, joiden puuskissa on havaittu jopa 50 MPH. Toinen on näiden havaintojen suuntaus. Järven yllä vallitseva epävakaus ja pitkät tuulet ovat välttämättömiä järvivaikutteisen lumen kehittymiselle. Toinen asia, joka auttaa voimakkaampien lumisateiden kehittymistä, on pinnan konvergenssi. Huomatkaa, että useilla Michigan-järven länsirannan alueilla on tuulipiikkejä, jotka yhdistyvät itäisen Wisconsinin ja Illinoisin yllä. Tämä on merkki voimakkaasta pintakonvergenssista. Tämä voimakas konvergenssi auttoi tätä viimeistä voimakkaamman lumen aluetta putoamaan Koillis-Illinoisin yli 2. päivän keskivaiheilla ja lopulta Luoteis-Indianaan keskiviikkona myöhään päivällä, kun tämä kaikki siirtyi itään.
Radaarikuva, jossa on hahmoteltu järvivaikutteista/vahvistunutta lunta
Salamointi
Vaikka salamointi ei tule mieleen, kun puhutaan talvisäästä, salamointia havaittiin tiistaina eri puolilla aluetta, ja se yleistyi toden teolla helmikuun 1. päivän myöhäisillan aikana. Alla olevassa kuvassa näkyvät salamaniskut, jotka Lightning Detection System -järjestelmän asennus antoi eri puolilla Yhdysvaltoja.
Pilvien ja maan välähdykset
Mikä siis aiheutti salamaniskut eri puolilla aluetta 1. helmikuuta? Kevään ukkosmyrskyjen kehittymiseen tarvitaan useita osatekijöitä: noste tai pakote, kosteus ja epävakaus. Näistä komponenteista voidaan keskustella myös talviajan salamoiden yhteydessä. Koska ylätason kaukalo ja keskitason frontogeneesi olivat voimakkaita, voimaa ei todellakaan puuttunut tästä tapahtumasta. Tämä järjestelmä pystyi myös vetämään mukanaan hyvän määrän kosteutta kehittyessään maan keskiosien yli, mikä muodosti toisen osatekijän. Ainoa jäljellä oleva komponentti, josta on vielä keskusteltava ja joka tarjoaisi edelleen hyvää pystysuuntaista liikettä varausten erottumista tai salamapotentiaalia varten, on epävakaus. Alla olevassa kuvassa on poikkileikkaus ilmakehästä noin kello 18.00 tiistai-iltana Madisonista, Wisconsinista etelään Champaigniin, Illinoisin osavaltioon, ja Oharen lentokenttä on keskellä kuvaruutua. Tämän kuvan tarkoituksena on kuvata parhaiten Pohjois-Illinoisin ja Luoteis-Indianan yllä vallitsevaa epävakautta. Kiinteät virtaviivat ovat lähinnä pystysuuntaista liikettä, joka johtuu systeemin mittakaavassa tapahtuvasta pakosta sekä keskitason frontogeenisestä pakosta. Taustalla oleva kuva on tämän tapahtuman epävakaus. Siniset värit, aivan parhaan pystysuuntaisen liikkeen yläpuolella, ovat tämän parhaan epävakauden alueita. Tämä epävakaus auttaa kaikkia pystysuuntaisia liikkeitä nousemaan nopeammin ja helpommin, mikä puolestaan auttaa lumisateiden syntymistä ja varausten erottumista eli salamointia. Kesäajan ukkosmyrskyissä voi tapahtua niin, että kun kaikki tämä on läsnä, raekuurot voivat saavuttaa maanpinnan. Nyt puhumme tietysti talviajasta, joten luulisi, ettei raekuuroja tarvitsisi mainita. Alueella oli kuitenkin useita havaintoja raekuuroista, jotka putosivat lumen mukana.
Mallilla analysoitu ilmakehän poikkileikkaus, jossa korostuvat keskeiset meteorologiset ainesosat rankalle lumisateelle
Tuulet
Niiden lisäksi, että tämä voimakas matalapaineen alue toi erittäin rankat lumisateet kaikkialle alueelle, se tarjosi myös olosuhteet, joissa vallitsi erittäin kovaakin tuulta, mikä edesauttoi sokaisevien lumimyrskyjen syntymistä. Vahvistuva ja epävakaa ylätason kaukalo tarjosi vahvan pintatason matalapaineen, joka syveni, kun se kulki koilliseen keskilännen osien yli. Kun tämä syvenevä matalapaine liikkui etelästä ja pohjoisessa oli voimakas korkeapaineharju, Keskilännen ylle muodostui 1. helmikuuta myöhään päivällä voimakas painegradientti. Nämä painelinjat eli isobaarit olivat tiiviisti suuressa osassa aluetta, erityisesti Pohjois-Illinoisin ja Luoteis-Indianan alueella. Nämä tiiviisti pakkautuneet isobaarit, jotka liittyivät tähän voimakkaaseen matalapaineen alueeseen, olivat yksi osoitus siitä, että tämän tapahtuman aikana saattoi esiintyä erittäin voimakkaita tuulia.
Pintasääkartta 2. helmikuuta 2011 kello 12.00, jonka päällä on infrapunasatelliitti
Tähän järjestelmään liittyi useita muitakin näkökohtia, jotka vaikuttivat myös siihen, että 1. helmikuuta alueella puhalsivat erittäin voimakkaat tuulet. Yksi niistä liittyi tämän järjestelmän keski- ja ylätason osiin. Tämä dynaaminen järjestelmä toi mukanaan erittäin voimakkaan virtauksen kaikilla ilmakehän tasoilla, myös aivan pinnan yläpuolella.
Alla olevat kuvat ovat uudelleenanalysoituja luotauksia eli pystysuuntaisia ilmakehän profiilikuvauksia ERA-5-tietokannasta. Nämä ovat O’Haren lentokentän lähellä olevasta pisteestä. Tämän kuvan ensimmäinen osa, johon kannattaa keskittyä, on oikealla, jossa tuulipylväät ilmoittavat tuulen nopeuden ja suunnan ilmakehän eri tasoilla. Tuulipylväät osoittavat, että noin 50-60 MPH:n tuulet puhaltavat vain parin tuhannen jalan korkeudella maanpinnasta. Kun ilmakehän alaosa on hyvin sekoittunut, kuten lämpö- ja kosteusprofiilista käy ilmi, nämä tuulennopeudet voivat helposti siirtyä alas maanpinnalle, ja juuri näin tapahtui myöhään tiistai-iltana. Michigan-järven rannalla olevilla alueilla tuulee myös voimakkaammin, koska nämä tuulet tulivat koillisesta, mikä antoi esteettömän virtauksen suoraan järven rannalta.
 |
 |
 |
| Uudelleen analysoitu luotaus kello 15.00. helmikuun 1. päivänä 2011 (lumen alkamisaika) | Uudelleen analysoitu luotaus kello 20.00 helmikuun 1. päivänä 2011 (raskas lumi ja uskomattoman kova tuuli) | Uudelleen analysoitu luotaus kello 14.00 helmikuun 2. päivänä 2011 (jatkuva raskas lumi ja uskomattoman kova tuuli) |
| Luotaus on generoitu ERA-5-tietokannasta. | ||
| Tuotettu ERA-5-tietokannasta. | ||