Helisiteetti

Helisiteetti on virtaavan nesteen tai kaasun ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä synnyttää pyörteinen nousuvirtaus. Helisiteettiin vaikuttavat virtausnopeus, virtauksen muuttuminen pystysuunnassa eli shear ja virtauksen vaakasuuntaisia eroja kuvaava pyörteisyys eli vorticity. Ilmakehässä helisiteetti määritetään tyypillisesti alimman kolmen kilometrin matkalta. Sen yksikkö on m²/s².

Helisiteetin laskeminen ja käyttö

Helisiteetti voidaan esittää yhtälöllä

$H=\int {{\vec {V}}_{h}}\cdot {\vec {\zeta }}_{h}\,d{\mathbf {Z} }=\int {{\vec {V}}_{h}}\cdot \nabla \times V_{h}\,d{\mathbf {Z} }\qquad \qquad {\begin{cases}Z=korkeus\\V_{h}=vaakanopeus\\\zeta _{h}=vaakasuuntainen\ vorticity\end{cases}}$

Helisiteetti ei kuvaa sitä, syntyykö jossain säätilanteessa ukkossoluja vai ei. Sen sijaan helisiteetti kertoo siitä, millä tavalla jo syntyneet konvektiosolut kehittyvät tietyssä virtauskentässä. Usein helisiteettiä halutaan tarkastella yksittäisen konvektiosolun näkökulmasta. Silloin vaakanopeus lasketaan vähentämällä tuulen nopeudesta konvektiosolun oma liike (joka voidaan karkeasti arvioida tuulen keskiarvosta alimman viiden kilometrin matkalla).

Tästä yksittäisen solun helisiteetistä käytetään lyhennettä SRH tai SREH, kun taas EH on ympäristön helisiteetti.

$SRH=\int {\left({\vec {V}}_{h}-C\right)}\cdot \nabla \times V_{h}\,d{\mathbf {Z} }\qquad \qquad {\begin{cases}C=Konvektiosolun\ oma\ liike\ \end{cases}}$

Yli 150 m²/s² helisiteetti kuvaa olosuhteita, jotka ovat suotuisia tornadon esiasteiden syntymiselle. Suurimmat havaitut SRH-arvot ovat olleet yli 600 m²/s².

Suurempi SRH kuvaa suurempaa tornadoiden todennäköisyyttä supersoluissa, mutta ei ole olemassa selvää rajaa jota suuremmilla arvoilla tornadoita tulee aina ja pienemmillä ei koskaan.

Jos SRH on

• 150–300 = supersolujen kehitys mahdollinen jos ilmakehän noste-energia CAPE on suuri, heikkojen F0- tai F1-luokan tornadojen riski mahdollinen.
• 300–450 supersolu syntyy pienelläkin CAPE:lla, vahvojen F2- tai F3-luokan tornadojen riski voi olla mahdollinen.
• > 450 = Supersolun synnyn riski hyvin suuri, tuhoisten F4–F5-luokan tornadojen riski mahdollinen.^lähde?

Energia-helisiteetti-indeksi

Yhdistämällä helisiteetti ja ilmakehän lämpötila- ja kosteusrakenteen aiheuttaamaa epävakaisuutta kuvaava Cape saadaan tunnusluku EHI (lyhenne sanoista Energy Helicity Index), jota käytetään tornadojen ennustamisen apuna.

$EHI={\frac {SRH\cdot CAPE}{160000}}$

Kun CAPE on ilmaistu yksikössä J/kg, EHI on yksikötön luku. Kun ehi on suurempi kuin 1, supersolujen esiintyminen on mahdollista, ja mitä suurempi EHI, sitä voimakkaampia tornadoja voi syntyä.