Тропические циклоны, ураганы. Тропические циклоны, ураганы, тайфуны Особенности образования тропических ураганов тайфунов

Что такое циклон? Практически каждый человек интересуется погодой - смотрит прогнозы, сводки. При этом он нередко слышит про циклоны и антициклоны. Большинству людей известно, что эти атмосферные явления имеют непосредственное отношение к погоде за окном. В данной статье мы постараемся разобраться, что они собой представляют.

Циклон - это зона низкого давления, охваченная системой круговых ветров. Проще говоря, он представляет собой грандиозный плоский атмосферный вихрь. Причем воздух в нем движется по спирали вокруг эпицентра, постепенно приближаясь к нему. Причиной этого явления считается пониженное давление в центральной части. Поэтому теплые влажные несутся вверх, вращаясь вокруг центра циклона (глаза). Это становится причиной накопления туч высокой плотности. В этой зоне свирепствуют сильные ветры, скорость которых может достигать 270 км/час. В вращение воздуха осуществляется против часовой стрелки с некоторым завихрением к центру. В антициклонах, наоборот, воздух закручивается по часовой стрелке. Тропический циклон в Южном полушарии работает практически так же. Однако направления меняются на противоположные. Циклоны могут достигать разных размеров. Диаметр их может быть очень большим - до нескольких тысяч километров. Например, большой циклон способен охватить полностью Европейский континент. Как правило, данные атмосферные явления формируются в определенных географических точках. Например, южный циклон приходит на территорию Европы с Балкан; районов Средиземного, Черного и Каспийского морей.

Механизм образования циклонов - первая фаза

Что такое циклон и как он образуется? На фронтах, то есть в зонах соприкосновения теплых и холодных воздушных масс, возникают и развиваются циклоны. Образуется это природное явление тогда, когда масса холодного полярного воздуха встречает массу теплого влажного. При этом теплые врываются в массив холодных, образуя в них нечто наподобие языка. Это и является началом зарождения циклона. Скользя относительно друг друга, эти потоки с различными температурами и создают волну на фронтальной поверхности, а следовательно, и на самой линии фронта. Получается образование, напоминающее дугу, обращенную вогнутостью в сторону теплых воздушных масс. Её отрезок, расположенный в передней восточной части циклона, является теплым фронтом. Западная же часть, которая находится с тыла атмосферного явления, является холодным фронтом. В промежутке между ними в циклоне нередко встречаются зоны хорошей погоды, которая, обычно, длится всего несколько часов. Такой прогиб линии фронта сопровождается уменьшением давления у вершины волны.

Эволюция циклона: вторая фаза

Атмосферный циклон продолжает эволюционировать дальше. Образованная волна, перемещаясь, как правило, на восток, северо-восток или юго-восток, постепенно деформируется. Язык теплого воздуха проникает дальше на север, образуя хорошо выраженный теплый сектор циклона. В его передней части теплые воздушные массы наплывают на более холодные и плотные. При подъеме происходит конденсация пара и образование мощной кучевой дождевой облачности, что приводит к выпадению осадков (дождя или снега), которые длятся долго. Ширина зоны таких фронтальных осадков бывает в летнее время около 300, а зимой - 400 км. На расстоянии нескольких сотен километров перед теплым фронтом у земной поверхности воздуха достигает высоты 10 км и более, на которой происходит конденсация влаги с образованием ледяных кристаллов. Из них образуются белые Поэтому именно по ним можно прогнозировать приближение теплого фронта циклона.

Третья фаза формирования атмосферного явления

Дальнейшая характеристика циклона. Влажный теплый воздух теплого сектора, проходя над более холодной поверхностью Земли, образует низкую слоистую облачность, туманы, изморось. После прохождения теплого фронта наступает теплая облачная погода с южными ветрами. Признаками этого нередко является появление дымки и легкого тумана. Затем приближается холодный фронт. Холодный воздух, проходя вдоль него, подплывает под теплый и вытесняет его наверх. Это приводит к образованию кучево-дождевых облаков. Они являются причиной ливней, гроз, которые сопровождаются сильным ветром. Ширина зоны осадков холодного фронта составляет около 70 км. Со временем на смену приходит тыльная часть циклона. Она приносит сильные ветра, кучевую облачность и прохладную погоду. Со временем холодный воздух оттесняет теплый на восток. После этого устанавливается ясная погода.

Как формируются циклоны: четвертая фаза

По мере проникновения языка теплого воздуха в массу прохладного, он оказывается все больше окруженным холодными воздушными массами, а сам вытесняется вверх. Это создает в центре циклона зону пониженного давления, куда устремляются окружающие воздушные массы. В Северном полушарии под влиянием вращения Земли они оборачиваются против часовой стрелки. Как уже упоминалось выше, южные циклоны имеют противоположные направления вращения воздушных масс. Именно благодаря тому что Земля оборачивается вокруг своей оси, ветры направлены не к центру атмосферного явления, а идут по касательной к окружности вокруг него. В процессе развития циклона они усиливаются.

Пятая фаза эволюции циклона

Прохладный воздух в атмосферном явлении движется с большей скоростью, чем тёплый. Поэтому холодный фронт циклона постепенно сливается с теплым, образуя так называемый фронт окклюзии. У поверхности Земли уже больше нет теплой зоны. Там остаются лишь холодные воздушные массы.

Теплый воздух поднимается вверх, где постепенно охлаждается и освобождается от запасов влаги, которые выпадают на землю в форме дождя или снега. Разница между температурой холодного и теплого воздуха постепенно нивелируется. При этом циклон начинает угасать. Однако полной однородности в этих воздушных массах нет. Вслед за данным циклоном около фронта на гребне новой волны возникает второй. Эти атмосферные явления всегда идут сериями, причем каждое следующее несколько южнее предыдущего. Высота вихря циклона часто достигает стратосферы, то есть поднимается до высоты 9-12 км. Особенно большие можно обнаружить на высотах 20-25 км.

Скорость циклонов

Циклоны почти всегда в движении. Скорость их перемещения может быть очень разной. Однако она уменьшается по мере старения атмосферного явления. Чаще всего они двигаются со скоростью около 30-40 км/ч, проходя за 24 часа расстояние 1000-1500 км и более. Иногда они двигаются со скоростью 70-80 км в час и даже больше, проходя за сутки 1800-2000 км. При таком темпе циклон, который сегодня неистовствовал в районе Англии, через 24 часа может быть уже в районе Ленинграда или Беларуси, спровоцировав резкое изменение погоды. По мере приближения центра атмосферного явления давление падает. Существуют различные названия циклонов и ураганов. Одним из самых известных является «Катрина», который нанес серьезный ущерб территории США.

Атмосферные фронты

Что такое циклоны, мы уже разобрались. Далее пойдет речь об их структурных составляющих - атмосферных фронтах. Что заставляет огромные массы влажного воздуха в циклоне подниматься высоко вверх? Чтобы получить ответ на данный вопрос, нам нужно сначала разобраться, что собой представляют так называемые атмосферные фронты. Мы уже говорили о том, что теплый тропический воздух движется от экватора к полюсам и на своем пути встречает холодные воздушные массы умеренных широт. Так как свойства теплого и прохладного воздуха резко отличаются, то естественно, что их массивы не могут сразу смешаться. В месте встречи воздушных масс разных температур возникает четко выраженная полоса - переходная зона между фронтами воздуха с различными физическими свойствами, которую в метеорологии называют фронтальной поверхностью. Зона, разделяющая массы воздуха умеренных и тропических широт, называется полярным фронтом. А фронтальная поверхность между умеренными и арктическими широтами называется арктическим. Так как плотность у теплых воздушных масс меньше, чем у холодных, то фронт представляет собой наклонную плоскость, которая всегда склоняется в сторону холодного массива под крайне малым углом к ​​поверхности. Прохладный воздух, как более густой, при встрече с теплым поднимает последний вверх. Представляя себе фронт между воздушными массами, необходимо всегда иметь в виду, что это - мнимая поверхность, наклоненная над землей. Линия которая образуется при пересечении этой поверхности с земной, отмечается на картах погоды.

Тайфун

Интересно, есть ли в природе что-нибудь красивее такого явления, как тайфун? Ясное спокойное небо над колодцем из созданных безумным вихрем, пронизанных зигзагами молний, стенок высотой в два Эвереста? Однако большие неприятности грозят любому, кто окажется на дне этого колодца...

Зарождаясь в экваториальных широтах, тайфуны направляются на запад, а затем (в Северном полушарии) поворачивают на северо-запад, север или же северо-восток. Хотя каждый из них не повторяет в точности путь движения другого, большинство из них движется по кривой, которая имеет форму параболы. Скорость тайфунов увеличивается по мере движения в северном направлении. Если вблизи экватора и в направлении на запад они перемещаются со скоростью всего 17-20 км/ч, то после поворота на северо-восток их скорость может достигать и 100 км/час. Однако бывают случаи, когда, неожиданно обманывая все прогнозы и расчеты, тайфуны то совсем останавливаются, то безумно бросаются вперед.

Глаз урагана

Глаз представляет собой чашу с выпуклыми стенками из облаков, в которой наблюдается относительно слабый ветер или же полный штиль. Небо ясное или частично покрытое облаками. Давление равно 0,9 от обычной величины. Глаз тайфуна может иметь размер от 5 до 200 км в диаметре, в зависимости от стадии его развития. У молодого урагана размер ока составляет 35-55 км, а у развитого он уменьшается до 18-З0 км. В стадии затухания тайфуна глаз снова растет. Чем четче он очерчен, тем мощнее тайфун. В таких ураганах ветры сильнее у центра. Замыкая все потоки вокруг глаза, ветры кружатся со скоростью до 425 км/ч, постепенно замедляясь по мере удаления от центра.

FAQ о тропических циклонах (ураганах, тайфунах)

1. Что такое ураган, тайфун и тропический циклон?

Тропический циклон – термин, используемый для нефронтальной системы низкого давления синоптического и мезометеорологического масштаба в тропических и субтропических водах, имеющей организованную конвекцию и определённую циклоническую циркуляцию ветров. Ураганы и тайфуны – это местные названия тропических циклонов.

Тропические циклоны с максимальной скоростью ветров у земной поверхности до 17 м/с называются тропической депрессией. Она имеет замкнутую циркуляцию. Депрессии возникают в результате волновых возмущений во внутритропической зоне конвергенции (ВЗК) на тропическом фронте, а также на пассатных фронтах. Слабые волновые возмущения возникают и независимо от фронтов, внутри пассатного течения. Перемещаются эти тропические депрессии медленно, преимущественно с востока на запад, в общем направлении переноса воздуха внутри тропиков.

Если ветер в тропическом циклоне дует со скоростью от 17 до 33 м/с, то это тропический шторм. Конвекция в нём, как правило, сосредоточена в центре, а осадки выпадают в отчётливых скоплениях Cb.

2. Что такое ураганы «Кабо-Вердэ»? Это тип атлантических тропических циклонов, которые формируются недалеко (меньше 1000 км) от островов Зелёного Мыса и затем становятся ураганами до Карибского бассейна. Как правило такие ураганы возникают в августе и сентябре. Их количество варьирует от 0 до 5 в год – в среднем 2 случая в году.

3. Что такое «супертайфун»?

Супертайфун – это тайфун, скорость ветра в котором составляет 65 и более м/с.

4. Что такое «Восточные волны» и каковы причины их возникновения?

Было отмечено, что в нижних слоях тропосферы (от поверхности океана до высоты 5 км) существуют так называемые «восточные волны», которые являются причиной большого количества тропических циклонов в Атлантике. Эти волны берут своё начало ещё в Африке. Были предложены различные механизмы образования этих волн. Было доказано, что они вызваны нестабильностью африканских восточных потоков. (Это бароклинно-баротропная нестабильность – когда ценность потенциального вихря начинает снижаться в направлении на север.) Эти волны двигаются в западном направлении ч-з Атлантику. Первые волны заметны в апреле-мае и продолжаются до ноября. Длина волн достигает 2500 км, а их период составляет 3 – 4 суток. В среднем, около 60 волн генерируются ежегодно в Северной Африке. Около 85% активных атлантических ураганов зарождаются в восточной волне.

5. Что такое «тропическое возмущение»?

Тропическое возмущение – это отдельная погодная система с явно ограниченной конвекцией, диаметром 200-600 км, возникающая в тропических или субтропических широтах. Имеет нефронтальный миграционны й характер. Сохраняется в течении 24 часов и более. Оно может быть связано или нет с заметным возмущением ветрового поля.

6. Что такое Максимальная устойчивая скорость ветра?

Это максимальная скорость ветра, измеренная за 1 минуту на высоте 10 м от поверхности. Скорость ветра в порывах будет составлять на 20 – 25% больше.

7. Что такое субтропический циклон?

Субтропическим циклоном является система с низким давлением, существующая в тропических и субтропических широтах (где угодно от экватора до 50? с.ш.), которая обладает признаками как тропических циклонов, так и внетропических. Многие из этих циклонов существуют в регионах со слабыми или умеренными температурными градиентами (как циклоны умеренных широт), но при этом значительную часть своей энергии получают от конвективной облачности (как тропические циклоны). Скорость ветра в этих штормах не превышает 33 м/с. Часто эти циклоны трансформируются в чисто тропические.

8. Где возникают тропические циклоны и каковы их траектории?

Тропические циклоны зарождаются над океанами (тропические циклоны Северной Атлантики могут возникать над Африкой, но ветер в них усиливается до шторма или урагана уже над океаном) преимущественно в их западных частях, в экваториальной зоне затишья, но достаточно далеко от экватора (10-20° широты), где температура поверхности воды достигает 28? С. Зародившись, они начинают двигаться на запад, сначала медленно, а затем всё быстрее. Через некоторое время траектория циклонов изгибается к северо-западу, затем к северу, и наконец к северо-востоку. Точка траектории, в которой перемещение циклона меняется с северо-западного на северо-восточное, называется точкой поворота.

9. Какова скорость движения самого тропического циклона и воздушных потоков внутри?

Скорость поступательного движения ураганов и тайфунов различна. Иногда они стоят на месте, правда недолго, или движутся со скоростью несколько километров в час, а затем в десятки километров. Цифры порядка 50-60 км/ч можно считать средними, максимальное продвижение – 150 – 200 км/ч.

10. Каково время жизни ураганов?

Средняя продолжительность атлантического урагана около 9 дней, а в августе – около 12 дней. Наиболее долго существуют ураганы, зарождающиеся в Африке и в районе островов Зеленого Мыса, дважды пересекающие Атлантический океан и уходящие далеко на север. Их длительность – 3 или 4 недели. Иногда тропические ураганы, не теряя силы, переходят во внетропические ураганы, и тогда длительность их жизни огромна.

Каковы основные районы зарождения тропических циклонов?

Тропические циклоны в основном возникают в следующих районах:
В северном полушарии:
1. Желтое море, Филиппинские острова и Тихий океан к востоку от них до 170° в. д. В этом районе наблюдается наибольшее в сравнении с другими количество тропических циклонов: в среднем за год 28, из них около половины с ураганной силой ветра в 9-12 баллов.
В отдельные годы их бывает до 50. Тропические циклоны этого района носят местное название тайфунов. Тайфуны движутся вначале на запад и северо-запад. Если они достигают при этом берегов Китая, они быстро затухают над сушей. Но чаще они, не достигнув материка, поворачивают к северо-востоку и при этом нередко (в 15% случаев) проходят через южные Японские острова или вблизи них. Изредка они могут даже достигать района Камчатки.
2. Тихий океан к западу от Мексики. Здесь возникает в среднем за год 6 тропических циклонов со штормовыми и, сравни¬тельно редко, с ураганными ветрами.
3. Тропики северного Атлантического океана, в особенности на западе океана - в Карибском море, в районе Малых Антильских островов и в Мексиканском заливе - и на востоке океана - в районе островов Зеленого Мыса. Местное их название - ураганы. В среднем над северным Атлантическим океаном возникает в год 10 тропических циклонов.
Циклоны западной части океана нередко проходят над Большими Антильскими островами. Сильнейший ураган «Флора» проходил над Кубой в октябре 1963 г. Иногда они попадают на материк в районе Флориды и других юго-восточных штатов США. В других случаях циклоны, поворачивая к северо-востоку над океаном, могут проходить вблизи Атлантического побережья США. Несмотря на сравнительную редкость, ураганы причиняют хозяйству США большие убытки и не обходятся без человеческих жертв.
4. Бенгальский залив. Здесь возникает в среднем за год 6 циклонов. Попадая на сушу в Индии, они часто производят сильные опустошения; особенно страшны связанные с ними нагоны воды на плоские берега.
5. Аравийское море. Здесь возникает в среднем меньше двух циклонов в год, как и в Бенгальском заливе, - весной и осенью.
В южном полушарии:
1. Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи и северной Австралии (Квинсленда) до островов Самоа, а может быть, и дальше. Повторяемость здесь - 7 циклонов в год; циклоны ураганной силы редки.
2. Индийский океан между Мадагаскаром и Маскаренскими островами. Здесь в среднем 7 циклонов в год.
3. Индийский океан между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами. Циклоны здесь очень редки - в среднем 2 в год. Местное название - вили-вили.
В южном Атлантическом океане тропических циклонов штормовой и ураганной силы не возникает.
Всего на Земном шаре возникает за год в среднем около 120 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Максимум их, как правило, приходится на лето и осень данного полушария, когда тропический фронт наиболее далеко смещен от экватора. Зимой их почти не бывает.

12. Какие стадии эволюции существуют у тропических циклонов?

А) Стадия формирования. Тропические циклоны начинают формироваться из тропического возмущения. Его углубление происходит в течение нескольких суток.

Б) Стадия молодого циклона. Развитие тропического циклона в этой стадии может идти в двух направлениях: или он в виде неглубокой депрессии перемещается на небольшие расстояния и затухает, либо циклон интенсифицируется, давление в его центре падает ниже 1000 гПа, вокруг центра возникает плотное кольцо ветров ураганной силы, радиусом 40 – 60 км.

В) Стадия зрелости. На этой стадии падение давления прекращается. Скорость ветра достигает максимума и прекращает увеличиваться. Радиус штормовых ветров также наибольший. Зона штормовых ветров размещается преимущественно в правой стороне циклона. Эта стадия может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток.

Г) Стадия затухания (диссипации). Она начинается, когда циклон выходит на сушу или холодное морское течение. На этой стадии существование урагана может идти в двух направления: либо он постепенно затухает, переходя в тропическую депрессию, либо превращается в мощный внетропический циклон на полярном фронте.

13. Каковы размеры тропических циклонов?

Размеры ураганов весьма различны, различаются также способы их оценки. Нередко за ширину урагана принимают ширину зоны катастрофических разрушений - зоны ветров ураганной силы. Эта зона имеет ширину от 20 до 200 км и более. Часто к этой зоне прибавляют зону ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями; тогда ширина урагана измеряется сотнями километров, иногда до 1000 и даже 1500 км. По последним данным, у атлантических ураганов средний диаметр зоны ураганных ветров около 150 км, диаметр зоны штормов 450-600 км. Более значительны размеры тайфунов. Для Тихого океана средние размеры пояса сильных ветров, сопровождающих циклон, достигают 500-600 км. Наименьшие размеры - около 80 км, наибольшие – 1600 км. За пределами тропиков они увеличиваются до 3000 км.

14. Что такое «Штормовой нагон»?

Это аномальное повышение уровня моря, связанное с прохождением сильного тропического циклона. Высота нагона определяется как разность между наблюдаемым уровнем моря во время действия циклона и нормальным уровнем моря. Он также оценивается, вычитая нормальный уровень моря во время прилива из наблюдаемого во время шторма.

15. Что такое «ПЦО» (CDO)?

ПЦО – аббревиатура, означающая «Плотная Центральная Облачность» ("central dense overcast"). Это плотное скопление перистых облаков, возникшее в результате образования наковален Cb. (стена глаза).

16. Что такое «глаз бури»? Как он формируется и поддерживается?

Глаз – это область, лежащая в центре хорошо развитого урагана, характеризуется слабыми ветрами и ясной погодой без существенных осадков. Иногда сильные ветры могут распространятся и в глаз. В глазе наблюдается наиболее низкое давление. В области глаза также наблюдается наивысшая температура воздуха: у пов-ти земли она больше окружающей всего на 0,5 – 2? С, но на высоте около 12 км она может быть больше на 10? С. Диаметр глаза составляет 30 – 60 км.

Глаз всегда окружён так называемой «стеной глаза» ("eyewall") – наиболее плотное кольцо мощных Cb. В этой области всегда наблюдается наиболее сильный ветер и осадки. В глазе происходит опускание воздуха и его адиабатическое нагревание, а в стене глаза – мощные восходящие движения. Конвекция в тропических циклонах организована в длинные и узкие полосы мощных Cb (“rainbands”). Так как эти полосы располагаются в виде спирали, то их иногда называют «спиральные полосы». Вдоль этих полос на нижнем уровне конвергенция максимальна, и, следовательно, на верхнем уровне максимальна дивергенция. Теплый и влажный воздух поднимается вверх, а затем опускается по обе стороны полосы.

В некоторых, наиболее интенсивных циклонах прослеживается два или более концентрических стен глаза. То есть конвекция организуется в мощных кольцах циклона.

17. Что такое «Ров» (Moat) в урагане?

Термином «Ров» обычно называют область между стеной глаза и наружной полосой Cb (см. рисунок). Ров является регионом со сравнительно небольшими осадками.

18. Как формируются тропические циклоны?

Для формирования тропического циклона, необходимы следующие условия в данном месте:
- высокая температура воды (не менее 26,5° С) до глубины около 50 м, способствующая сохранению гроз и конвекции;
- нестабильность атмосферы (резкое падение температуры воздуха с высотой), это способствует выделению теплоты конденсации на высоте;
- относительно влажный слой в средней тропосфере (на высоте до 5 км); высокая влажность способствует дальнейшему развитию возмущения;
- расстояние от экватора не менее 500 км (чем дальше от экватора, тем больше сила Кориолиса, которая играет значительную роль в формировании урагана);
- Ранее существующее приповерхностное возмущение с достаточным вращением и конвергенцией. Тропические циклоны не могут возникнуть спонтанно;
- Низкие значения (менее 10 м/с) вертикального сдвига ветра между поверхностью и верхней тропосферой, т.к. большие его значения негативно действуют на развитие циклона.

Но этих условий не достаточно, поэтому много возмущений в дальнейшем не развиваются. Внутри МКК часто зарождаются тёплые вихри. Эти мезовихри имеют горизонтальные размеры 100 – 200 км и наиболее мощные в средней тропосфере (ок. 5 км), а у поверхности не прослеживаются. Повидимому они вносят огромный вклад в дальнейшую эволюцию циклона.

B>19. Почему для образования тропического циклона требуется очень тёплая вода?

Тропические циклоны можно считать двигателями, топливом для которых служит тёплый и влажный воздух. Этот тёплый воздух поднимаясь охлаждается и формирует Cb в виде полос и стены глаза урагана. При конденсации водяного пара в капли выделяется скрытая теплота. В 1948 г. Эрик Палмен установил, что для развития тропического циклона, температура океанических вод должна составлять не менее 26,5? С до глубины около 50 м. Это значение связано с нестабильностью в атмосфере в тропических широтах. При более высокой температуре происходит глубокая конвекция, а при более низком значении атмосфера стабильна и поэтому не происходит грозовой деятельности (конвекции).

20. Что такое Слой воздуха из Сахары (SAL)?

Saharan Air Layer – это слой очень сухого и пыльного воздуха, который формируется над Сахарой на протяжении с весны по осень и обычно движется от туда в сторону тропической Атлантики. SAL как правило, распространяется на высотах 1500 – 6000 м. Он содержит в себе большое кол-во пыли, имеет низкую влажность (менее 50%) и сопровождается сильными ветрами (10 – 25 м/с). Известно, что SAL негативно влияет на интенсивность тропических циклонов. Её сухой воздух способствует ослаблению циклона, т.к. препятствует восходящим движениям, а сильные ветры существенно увеличивают сдвиг ветра в районе шторма. Пыль, содержащаяся в этом воздухе также влияет негативно. SAL могут простираться вплоть до Карибского бассейна.

21. Что такое neutercane?

Это небольшая (меньше 100 миль в диаметре) система с низким давлением, которая имеет характеристики как тропического, так и внетропического циклона. От субтропических циклонов они отличаются своими размерами и тем, что иногода формируются в пределах МКК.

22. Почему наибольшая скорость ветра в ураганах наблюдается справой стороны в северном полушарии и слевой - в южном?

Доказано, что самые сильные ветры в урагане располагаются по правой его стороне, потому что движение урагана также вносит свой вклад в его циркулирующие ветры. В урагане со средней скоростью ветров 145 км/ч по правую его сторону будут ветры со скоростью 160 км/ч, а по левую – 130 км/ч при поступательном движении шторма со скоростью 16 км/ч. Для тропических циклонов Южного полушария всё будет наоборот – максимальные ветры наблюдаются по левую сторону урагана, т.к. в Южном полушарии вращение урагана происходит по часовой стрелке.

23. Какое количество энергии производит ураган?

Энергетику урагана можно оценить двумя способами:
a. Как общий объём энергии, полученный в результате конденсации водяного пара в урагане, или
b. Как сумму кинетической энергии, необходимую для поддержания сильных ветров в урагане.

Существует 2 метода оценки общей энергии урагана:
I метод: общее количество энергии, высвобожденное в процессе формирования облаков и осадков.
Ураган в среднем производит 15 мм осадков в день на площади, равной кругу, радиусом 665 км (большее количество осадков выпадает в стене глаза и в rainbands). Преобразование этого количества осадков в объём даёт около 2.1 x 10 16 см 3 в день. 1см 3 осадков весит 1 гр. Используя скрытую теплоту конденсации, нетрудно подсчитать, что это количество образовавшегося дождя дает около 5,2 х 10 19 Дж / день или 6,0 х 10 14 Вт энергии!!!
II метод: количество кинетической энергии (энергии ветра).

Для зрелого урагана сумма производимой кинетической энергии равна этому количеству рассеянной из-за трения. Используя скорость ветра 40 м/с на расстояние 60 км получаем норму рассеяния, равную около 1,3 х 10 17 Дж / день или 1,5 х 10 12 Вт энергии.

24. Что такое «Концентрические циклы стены глаза» ("Concentric eyewall cycles")?

Это явление происходит в интенсивных тропических циклонах, соответствующих категориям 3, 4 и 5 по шкале Саффира-Симпсона со скоростями ветра более 185 км/ч. Тропические циклоны, достигнув такой категории обычно имеют (но не всегда) стену глаза и радиус максимальных ветров 10 – 25 км. В этот момент некоторые из внешних rainbands могут организовываться во внешнее кольцо гроз (внешняя стена глаза), которое медленно движется внутрь, лишая внутреннюю стену глаза необходимой влажности и момента движения. На протяжении этой фазы, ураган ослабляется (максимальные ветры ослабевают, а давление в центре повышается), т.к. внутренняя стена становится «зажатой» внешней. В результате, внешняя стена глаза заменяет внутреннюю полость и ураган возобновляет свою интенсивность до прежней, а иногда и сильнее.

25. В какое время года наблюдается сезон ураганов в различных частях мира?

Сезон ураганов в Атлантике официально продолжается с 1 июня по 30 ноября. Максимальная их интенсивность приходится на первую половину сентября.

Сезон ураганов в северо-восточной части Тихого океана официально продолжается с 15 мая по 30 ноября.

В северо-западной части Тихого океана тропические циклоны (тайфуны) могут развиваться круглый год. Поэтому здесь нет официального сезона тайфунов. Но есть небольшой минимум циклонической активности в феврале – начале марта, а основной сезон продолжается с июля по ноябрь с пиком в конце августа – начале сентября.

Север Индийского океана имеет двойной пик активности циклонов – в мае и ноябре, но сезон продолжается с апреля по декабрь. Сильные тропические циклоны (более 33 м/с) в этом регионе происходят преимущественно с апреля по июнь и с конца сентября по начало декабря. Юго-запад и юго-восток Индийского океана имеют очень похожие годовые циклы активности циклонов, которые начинаются в конце октября – начале ноября, имея 2 пика активности: в середине января и в конце февраля - начале марта. Конец сезона отмечается в мае.

В юго-западной части Тихого океана сезон тропических циклонов начинается в конце октября – начале ноября, достигая пика в конце февраля – начале марта.

Во всём мире наиболее активным месяцем является сентябрь, а наименее активным – май.

26. Почему в Южной Атлантике тропические циклоны встречаются очень редко?

В марте 2004 года в Южной Атлантике сформировался ураган DID, который обрушился на побережье Бразилии. Это был только второй тропический циклон за последние 60 лет! Остаётся вопрос, почему в этом регионе ураганы настолько редки. Многие причину этого видят в относительно низкой температуре поверхности океана, но главная причина заключается в том, что в этом районе в тропосфере от приповерхностного слоя до высоты 200 гПа существует сильные вертикальный сдвиг ветра. Следствием этого является отсутствие внутритропической зоны конвергенции (ВЗК). А без ВЗК появление крупномасштабных синоптических вихрей становится практически невозможным. Однако есть документальные сведения о сильной тропической депрессии, которая сформировалась у побережья Конго в середине апреля 1991 г. Этот шторм продолжался около 5 дней и перемещался на юго-запад, к центру Южной Атлантики. Однако не проводились исследования относительно условий, которые сопровождали это редкое событие.

27. Какова грозовая активность в тропических циклонах?

Как ни странно, но во внутренней части урагана (в пределах 100 км от центра) молнии происходят не так часто. И только около дюжины или меньше ударов облако-земля в час происходит вокруг стены глаза. Однако на расстоянии около 100 км вокруг шторма количество вспышек может составлять около 100 в час. Такая слабая грозовая активность внутренней части урагана объясняется некоторыми особенностями Cb. В районе формирования этих Cb недостаточно развиты восходящие потоки. Из-за слабых восходящих потоков существует недостаток переохлаждённой воды в стене глаза, следствием чего является очень слабая грозовая деятельность. А большее количество молний во внешней части урагана связано с более конвективными rainbands. Блэк (1975 год) высказал мнение, что резкое повышение конвекции внутри циклона, которое сопровождается увеличением грозовой активности свидетельствует об интенсификации урагана. Как оказалось позже – чаще всего это правда.

28. Почему ураганы не встречаются в районе экватора?

Ближе 5° широты к экватору тропические циклоны наблюдаются редко, так как отклоняющая сила вращения Земли здесь слишком мала, чтобы могла развиться сильная циклоническая циркуляция: возникающие здесь разности давления должны быстро заполняться.

29. Что такое «Взрывное углубление циклона»?

Это падение давления в тропическом циклоне со скоростью не менее 2,5 мб/час в течение, по крайней мере, 12 часов или со скоростью не менее 5 мб/час в течение 6 часов.

Что такое «Эффект Фуджихара»?

Это явление, при котором два или более близко расположенных друг к другу тропических циклона циклонически вращаются вокруг общей точки (наподобие бинарных систем в космосе). При этом расстояние между взаимодействующими циклонами должно быть не более 1450 км. В северном полушарии это вращение происходит против часовой, а в южном по часовой стрелке. Это явление наиболее распространено в северной части Тихого океана.

Каковы признаки прохождения урагана через данный пункт?

За 96 часов до появления глаза:
на первый взгляд нет никаких признаков шторма. Атмосферное давление стабильно, ветер лёгкий и переменчивый. На небе отдельные кучевые облака. Но усидчивый наблюдатель заметит выпуклости на поверхности океана, которые каждые 10 сек. обрушиваются на берег в виде волн, высотой около 1 метра. Эти волны, порождённые ураганом, могут быть легко замаскированы обычными ветровыми волнами.

За 72 часа до появления глаза:
мало что изменилось, разве что выпуклости стали около2 метров высотой и обрушиваются на берег каждые 9 секунд. Это означает, что ураган по-прежнему далеко за горизонтом, но постепенно приближается.

За 48 часов до появления глаза:
Кучевые облака ушли, небо ясное, давление стабильно, а ветер спокойный. Выпуклости уже 3 метра в высоту и идут через каждые 8 секунд. Даётся команда для эвакуации густонаселённых районов.

За 36 часов до появления глаза:
Первые признаки урагана. Давление постепенно падает, скорость ветра около 5 м/с, выпуклости уже составляют 4 м в высоту и двигаются обособленно через каждые 7 секунд. На горизонте появляется сплошная масса перистых облаков, которая постепенно покрывает большую часть горизонта.

За 30 часов до появления глаза:
Небо затянуто сплошной облачностью. Давление падает со скоростью около 1 мб/час, ветер усилился до 10 м/с. Выпуклость повторяется через 5 секунд, начинают появляться маленькие барашки. Передаётся предупреждение об урагане и продолжается эвакуация.

За 24 часа до появления глаза:
На небе пасмурно и появились низкие быстродвижущиеся облака (Frnb). Давление падает на 2 мб/час, ветер усилился до 15 м/с. На море много пены и вздутий. К этому времени должна быть окончена эвакуация и завершиться все приготовления.

За 18 часов до появления глаза:
Низкие облака более мощные, несут с собой прерывающийся сильный дождь, сопровождающийся порывистым ветром. Давление продолжает падать, ветер усилился до 20 м/с. Ходьба против ветра затруднена.

За 12 часов до появления глаза:
Заряды сильных дождей становятся всё чаще, ветер усиливается до 33 м/с. По воздуху летают разные предметы и листья. Уровень моря постоянно повышается. Давление падает ещё стремительнее.

За 6 часов до появления глаза:
Дождь льёт безпрерывно, скорость ветра составляет 40 м/с или более. Из-за этого дождь идёт горизонтально. Давление падает очень резко. В воздухе летают любые предметы, происходят всевозможные разрушения, штормовой нагон увеличивается. Поверхность моря белая.

За 1 час до появления глаза:
Ливень льёт сплошным потоком. Низинные районы затоплены от дождя. Давление невообразимо падает. Скорость ветра составляет более 45 м/с. Прибрежные дороги затоплены, волны более 5 м высотой. Самый суровый момент времени!

Глаз:
После достижения своего пика, ветер стихает, осадки прекращаются внезапно и небо начинает просветливаться. Но давление продолжает падать на 3 м/б в час. Штормовой нагон наибольший. Ветер стихает полностью. Воздух тёплый и влажный. Можно увидеть вокруг возвышающиеся до 14 км облака, освещённые Солнцем. Давление на некоторое время остановилось, а затем начало стремительно повышаться. Ветер стал немного сильнее и начал дуть с противоположной стороны.

1 час после появления глаза:
Небо потемнело, ливень и ветер стали такими, как 2 часа раньше. Штормовой нагон начал уменьшаться, но огромные волны продолжают обрушиваться на берег. Давление растёт со скоростью 2 мб/час, ветер больше 45 м/с.

6 часов после появления глаза:
Ливень продолжается, но ветер уменьшился до 40 м/с. Штормовой нагон отходит, увлекая за собой в океан разный мусор.

12 часов после появления глаза:
Ливень идёт периодически и ветер постепенно уменьшается после каждого периода дождя. Основание облаков как и давление повышается. Скорость ветра ещё остаётся в районе ураганной – 30 м/с, а океан покрыт пеной.

24 часа после появления глаза:
Низкие облака разрываются на небольшие фрагменты. Давление растёт с прежней скоростью, ветер уменьшился до 15 м/с. Штормовая волна полностью отошла с берега, но поверхность моря всё ещё охвачена барашками и пеной.

36 часов после появления глаза:
Сплошная облачность распалась, слой перистых облаков почти полностью скрылся за горизонт. Небо стало чистым, давление растёт незначительно, скорость ветра составляет около 5 м/с. Вокруг различные разрушения (в зависимости от категории урагана).

32. Каким образом формируется ураган?

Первым этапом формирования урагана является появление скоплений небольших грозовых облаков в тропических широтах (мезомасштабные конвективные комплексы). Эти комплексы (или кластеры), которые в конечном итоге могут перерасти в ураган (тайфун), носят название «Тропическое возмущение» и является первой стадией развития циклона. Тропическое возмущение (ТВ) образуется, когда происходит конвергенция пассатных ветров (trade winds) в тропических широтах. В следствие этого в атмосфере создаётся неустойчивость, которая является импульсом к формированию шторма. Такая ситуация создаётся около экватора, где сходятся восточные ветры, формируя грозовые очаги. Эта область носит название «Внутритропическая зона конвергенции» (ВЗК). Но большинство Атлантических ураганов формируется из другого вида ТВ, называемых «Восточные волны» . Эта волна вызывает конвергенцию ветров, которые усиливают грозовую деятельность на восточной стороне волны. ТВ на синоптической карте не прослеживается, т.к. не имеет замкнутых изобар.

ТВ входит во вторую фазу развития, называемую «Тропическая депрессия» , когда скорость ветра в нём достигает 37 км/ч. В тропической депрессии (TD) начинает незначительно падать давление, появляется 1 замкнутая изобара. Давление начинает падать, поскольку водяной пар, находящийся в пределах шторма конденсируется, выделяя в атмосферу скрытую теплоту конденсации. Это добавление тепла вынуждает атмосферный воздух расширяться, поэтому он внутри депрессии становится менее плотным и поднимается вверх на тысячи метров. На высоте этот воздух охлаждается и водяной пар в нём конденсируется, добавляя ещё больше тепла. В результате, вверх будет подниматься ещё большее кол-во воздуха, выделяя в результате конденсации ещё больше тепла и т.д. Этот процесс происходит лавинообразно, в результате чего внутри шторма температура постоянно растёт, поэтому атмосферное давление в центре депрессии падает ещё ниже. Поскольку давление падает, то приземный воздух, насыщенный водяным паром, втягивается внутрь, выделяя ещё больше тепла в центре шторма. В результате, облака становятся всё плотнее, а осадки сильнее. Охлаждённый на высоте воздух начинает опускаться вниз вокруг депрессии, вытесняя ещё больше влажного воздуха вверх. Таким образом, существует замкнутая циркуляция воздушных потоков (см. рис.). Т. к. этот цикл продолжается, то давление в центре TD падает ещё больше, следовательно скорость ветра у поверхности постоянно растёт. И когда она достигает 63 км/ч, тогда депрессия вступает в третью фазу развития, которая называется «Тропический шторм». В этот момент начинает прослеживаться глаз бури, на синоптической карте появляется 2 – 3 замкнутые изобары. В этот момент главную роль играет сила Кориолиса, которая придаёт шторму вращательное (циклоническое) движение, а также определяет траекторию его перемещения. На данном рисунке представлено действие силы Кориолиса на ураган Изабель в Северном полушарии. Красными стрелками отмечена сила Кориолиса, синими – градиентная сила, чёрными – воздушные потоки.

Когда скорость ветра в тропическом шторме достигает 119 км/ч, то он официально считается ураганом (тайфуном).

Последняя стадия существования урагана – его диссипация (разрушение).

ШКАЛА САФФИРА - СИМПСОНА

33. Как влияет тропический циклон на температуру поверхности океана?

Прохождение тропического циклона над водной поверхностью не редко приводит к существенному охлаждению поверхности океана, что в дальнейшем может повлиять на развитие циклона. Это охлаждение поверхности моря вызвано главным образом, апвеллингом холодной воды из глубины океана. Также дополнительное охлаждение вызывается падением большого количества дождевых капель. Облачный покров может также играть роль в охлаждении океана, ограждая океанскую поверхность от прямого солнечного света. Совокупность этих эффектов вызывает резкое понижение температуры поверхности моря.

34. Что такое «Гиперураган» (hypercane)?

Гиперураган – это гипотетический вид экстремальных тропических циклонов, который может сформироваться, если температура поверхности океана достигнет примерно 50 °С, что может произойти в связи с падением астероида или кометы, извержениями вулканов или при стремительном глобальном потеплении. Этот термин придумал учёный Кэрри Эммануэль из Массачусетского Технологического университета. в 1994 году.

Согласно расчётам, скорость ветра в гиперурагане будет превышать 800 км/ч, атмосферное давление составит меньше 700 гПа. Размер гиперурагана может быть сопоставим с Северной Америкой. Он вызовет штормовые нагоны высотой 18 м, а его глаз будет иметь 322 км в поперечнике. Облака гиперурагана будут достигать средней стратосферы (до 32 км). Из-за этого он может разрушить озоновый слой.

35. Как разрушается тропический циклон?

Тропический циклон может перестать существовать по нескольким причинам. Одна из главных причин – если он движется над поверхностью земли. В этом случае приземный воздух более холодный, а главное – менее влажный. Поэтому «топливо» в ураган не поступает и он начинает разрушаться. На этом его существование заканчивается.. Но иногда тропический циклон может регенерировать, выходя на тёплое течение. Также циклон может затухнуть, если остаётся практически неподвижным на одном месте, охлаждая поверхность моря под собой более чем на 5 °С. В любом случае тропический циклон превращается либо в тропическую депрессию, постепенно размываясь, либо переходит во внетропический циклон на полярном фронте.

36. Что такое «Эффект стадиона»?

Такое явление наблюдается в довольно мощных циклонах. Это явление заключается в том, что облака стены глаза располагаются под некоторым наклоном от центра с высотой. При этом диаметр глаза на верху значительно больше, чем у поверхности, т.к. воздух стены поднимается по изолиниям равного углового момента, которые также наклонены наружу от глаза и с высоты это напоминает стадион. Это явление чаще происходит в маленьких глазах.

37. Что такое «Максимальная потенциальная интенсивность»?

Доктор Керри Эммануэль создал математическую модель около 1988 года для вычисления предельной интенсивности тропического циклона на основании температуры поверхности моря и вертикальных профилей атмосферы.Эта модель не учитывает вертикальный сдвиг ветра.

38. Что такое «CLIPER»?

Это компьютерная модель прогнозирования траектории перемещения урагана на 3 или 5 дней. До конца 1980-х годов это была самая точная модель. Также есть r-CLIPER – версия для прогнозирования осадков.

Тропические циклоны

Тропические циклоны несут в себе колоссальные запасы энергии и обладают большой разрушительной силой. Кинетическая энергия среднего по размерам циклона сравнима с энергией взрыва нескольких мощных водородных бомб и составляет около 10% всей кинетической энергии северного полушария.

Несмотря на то, что в большинстве стран действует система предупреждений о тропических циклонах, прохождение каждого из них сопровождается нежелательными для человека последствиями. Человеческие жертвы и огромный материальный ущерб связаны с ураганными ветрами, наводнениями, вызываемыми сильными ливнями, а также штормовыми нагонами воды (нагон - подъем воды вдоль берега при движении циклона на сушу, может достигать 8 м и более).

Один из самых разрушительных ураганов - "MITCH" в октябре 1998 г. унес жизни 10 000 человек в Гондурасе и Никарагуа и оставил без крыши над головой 2 млн. человек. В этих странах произошли самые сильные за последние 200 лет наводнения. Общий экономический ущерб от действия урагана превысил 5 млрд. долларов.

Районы зарождения тропических циклонов

Тропические циклоны могут возникать в любое время года в тропических частях всех океанов, за исключением юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантики . Чаще всего они образуются в северной части тропической зоны Тихого океана: здесь в среднем за год прослеживается около 30 циклонов. Основной сезон развития тропических циклонов - август - сентябрь, зимой и весной их повторяемость весьма незначительна.

Наиболее часто (в 87% случаев) тропические циклоны возникают между широтами 5° и 20° . В более высоких широтах они возникают лишь в 13 % случаев. Никогда не отмечалось возникновение циклонов севернее 35° северной широты и южнее 22° южной широты. Тропические циклоны, достигшие значительной интенсивности, в каждом районе имеют свое название. В восточной части Тихого океана и в Атлантике их называют ураганами (от испанского слова «уракан» или английского «харикейн»), в странах полуострова Индостан - циклонами или штормами, на Дальнем Востоке - тайфунами (от китайского слова «тай», что означает сильный ветер). Есть и менее распространенные местные названия: «вилли-вилли» - в Австралии, «вилли-вау» - в Океании и «багио» - на Филиппинах.

Тайфунам Тихого океана и ураганам Атлантики присваивают имена согласно установленным спискам. Для тайфунов используются четыре списка имен , для ураганов установлен один. Каждому тайфуну или урагану, образовавшемуся в данном календарном году, кроме имени присваивается порядковый номер двухзначная цифра года: например, 0115, что означает пятнадцатый по счету номер тайфуна в 2001 году.

Причины возникновения и эволюция тропических циклонов

Тропические циклоны образуются там, где наблюдается высокая температура поверхности воды (выше 26°), а разность температур вода-воздух более 2°. Это приводит к усилению испарения, увеличению запасов влаги в воздухе, что в известной степени определяет накопление тепловой энергии в атмосфере и способствует вертикальному подъему воздуха. Появляющаяся мощная тяга увлекает все новые и новые объемы воздуха, нагревшиеся и увлажнившиеся над водной поверхностью. Вращение Земли придает подъему воздуха вихревое движение, и вихрь становится подобным гигантскому волчку, энергия которого грандиозна.

Центральную часть воронки называют «глазом бури ». Это феноменальное явление, которое поражает особенностями своего «поведения». Когда глаз бури хорошо выражен, на его границе осадки внезапно прекращаются, небо проясняется, а ветер значительно ослабевает, иногда до штиля. Форма глаза бури может быть самой разной, она постоянно меняется. Иногда встречается даже двойной глаз. Средний диаметр глаза бури в хорошо развитых циклонах равен 10 - 25 км, а в разрушительных он составляет 60 - 70 км.

Тропические циклоны в зависимости от их интенсивности называют :

1. Тропическое возмущение - скорости ветра небольшие (менее 17 м/с).

2. Тропическая депрессия - скорость ветра достигает 17 - 20 м/с.

3. Тропический шторм - скорость ветра до 38 м/с.

4. Тайфун (ураган) - скорость ветра превышает 39 м/с.

В жизненном цикле тропического циклона можно выделить четыре стадии .

1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары (изобара - линия равного давления). Давление в центре циклона опускается до 990 гПа. Лишь около 10% тропических депрессий получает дальнейшее развитие.

2. Стадия молодого циклона или стадия развития. Циклон начинает быстро углубляться, т.е. отмечается интенсивное падение давления. Ветры ураганной силы образуют вокруг центра кольцо радиусом 40 - 50 км.

3. Стадия зрелости. Падение давления в центре циклона и увеличение скорости ветра постепенно прекращаются. Область штормовых ветров и интенсивных ливней увеличивается в размерах. Диаметр тропических циклонов в стадии развития и в зрелой стадии может колебаться от 60 - 70 км до 1000 км.

4. Стадия затухания. Начало заполнения циклона роста давления в его центре). Затухание происходит при перемещении тропического циклона в зону более низких температур поверхности воды или при переходе на сушу. Это связано с уменьшением притока энергии (тепла и влаги) с поверхности океана, а при выходе на сушу еще и с увеличением трения о подстилающую поверхность.

После выхода в умеренные широты тропический циклон может потерять свои специфические свойства и превратиться в обычный циклон внетропических широт. Случается и так, что тропические циклоны, оставаясь в тропиках, выходят на материк. Здесь они быстро заполняются, но при этом успевают произвести много разрушений.

Тайфуны

К числу наиболее мощных и разрушительных тропических циклонов относятся тайфуны. Ежегодные убытки от тайфунов приносят значительный урон экономике ряда стран Азии. Большинство экономически слаборазвитых стран с большим трудом восстанавливают ущерб, причиняемый тайфунами.

Из 25-30 тайфунов, которые каждый год появляются над западной частью Тихого океана, на Японское море и Приморский край выходят в различные годы от 1 до 4. Все они возникают над океаном к северо-востоку от Филиппин. Средняя продолжительность существования тайфуна составляет 11 дней, а максимальная - 18 дней. Минимальное давление , наблюдавшееся в таких тропических циклонах, колеблется в широких пределах: от 885 до 980 гПа, но при выходе тайфунов на нашу территорию давление в их центрах повышается до 960-1005 гПа. Максимальные суточные суммы осадков достигают 400 мм, а скорость ветра - 20 - 35 м/с.

Губительная сила циклонов, тайфунов и ураганов заключается в первую очередь в колоссальной скорости ветра, который воздействует на сушу и вызывает волнение на море. Разрушительное действие циклонов связано с турбулентным, вихревым перемещением воздушных частиц. Разрушения при циклонах связаны и с низким давлением в их центре-глазе. Губительно действуют также чрезвычайно обильные ливневые дожди, которые вызывают наводнения.

Тропические циклоны возникают в тропических широтах. Они отличаются четкой концентрацией энергии в небольшом пространстве, большими перепадами давления и высокими скоростями ветра. Ежегодно над земной поверхностью образуется в целом 70 -80 тропических циклонов, однако лишь небольшая их часть достигает разрушительной силы, а из них, в свою очередь, только часть захватывает сушу.

Согласно определениям скорость ветра в тропических циклонах должна превышать 34 м/с. Однако большинство из них характеризуется скоростью значительно выше 50 м/с, зарегистрированы скорости и более 100 м/с (то есть больше 360 км/ч).

Рассмотрим структуру тропического циклона. Диаметр его внутренней части – глаза, где царит спокойствие и небо ясно, чаще всего колеблется между 10 и 20 км. Глаз окружен так называемой стеной, где ветры достигают максимальной скорости. В стене осуществляются не только вихревые, но и восходящие перемещения воздуха. Часть воздуха в окраинных зонах циклона втягивается внутрь, другая часть выпускается.

Тропические циклоны зарождаются постоянно. Происходит это вблизи экватора, чаще всего в полосе между 5 и 10° северной или южной широты.

Циклоны чаще всего перемещаются со скоростью 30-50 км/ч. В Атлантическом и Тихом океанах они сначала движутся на запад, затем поворачивают на север и северо-восток. Над сушей их трассы становятся незакономерными: они поворачивают, возвращаются вспять и пересекают свою трассу. Такие циклоны особенно опасны. Их называют блуждающими. К этому типу принадлежал и циклон Флора, который в 1963 году опустошил восточную часть Кубы. Циклоны восточноазиатские (тайфуны) сначала движутся прямо на запад, а вблизи суши поворачивают на север. Циклоны Бенгальского залива движутся в северо-западном направлении прямо над сушей.

Энергия тропических циклонов колоссальна, точно вычислить ее трудно. Считается, что циклон средней силы выделяет, приблизительно, такое же количество энергии, сколько 50 000 атомных бомб мощностью по 30 килотонн. Океан и влажный воздух необходимы циклону в качестве поставщиков энергии. Пары поднимаются вверх, давление на высоте падает, пар конденсируется. Эта-то конденсация и есть главный источник энергии, поддерживающий жизнь циклона.

Ураганы это ветры силой 12 баллов по шкале Бофорта, т.е. ветры, скорость которых превышает 32,6 м/с (117,3 км/ч).

Ураганы возникают при прохождении глубинных циклонов и представляют собой движение воздушных масс (ветер) с огромной скоростью. При урагане скорость движения воздуха превышает 32,7 м/с (более 118 км/ч). Проносясь над земной поверхностью, ураган ломает и вырывает с корнем деревья, срывает крыши и разрушает дома, линии электропередач и связи, здания и сооружения, выводит из строя различную технику. В результате короткого замыкания электросетей возникают пожары, нарушается снабжение электроэнергией, прекращается работа объектов, возможно возникновение других вредных последствий. Люди могут оказаться под обломками разрушенных зданий и сооружений. Летящие с большой скоростью обломки разрушенных зданий и сооружений и другие предметы могут нанести людям тяжелые травмы.

Достигая высшей стадии, ураган проходит в своем развитии 4 этапа: тропический циклон, барическая депрессия, шторм, интенсивный ураган.

Ураганы, как правило, движутся со скоростью 15 км в час по западному пути и часто набирают скорость, обычно отклоняясь к северному полюсу на линию 20-30 градусов северной широты. Но нередко они развиваются по более сложной и непредсказуемой модели. В любом случае ураганы способны вызвать громадные разру­шения и потрясающие людские потери.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане (шторме), а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и действиях в сложившихся условиях.

При распространении над морем ураган вызывает огромные волны высотой 10-12 м и более, повреждает или даже приводит к гибели суда.

После урагана НАСФ совместно со всем трудоспособным населением объекта проводят спасательные и аварийно-восстановительные работы; спасают людей из заваленных защитных и других сооружений и оказывают им помощь, восстанавливают поврежденные здания, линии электропередач и связи, газопровода и водопровода, ремонтируют технику, проводят другие аварийно-восстановительные работы.

Смерчи.

Смерч - одно из жестоких, разрушительных явлений природы. По мнению В.В. Кушина, смерч – это не ветер, а скрученный в тонкостенную трубу «хобот» дождя, который вращается вокруг оси со скоростью 300-500 км/ч. За счет центробежных сил внутри трубы создается разрежение и давление падает до 0,3 атм. Если стенка «хобота» воронки рвется, наткнувшись на препятствие, то внутрь воронки врывается наружный воздух. Перепад давлений 0,5 атм. разгоняет воздушный вторичный поток до скоростей 330 м/с (1200 км/ч) и более, т.е. до сверхзвуковых скоростей. Смерчи образуются при неустойчивом состоянии атмосферы, когда воздух в верхних слоях очень холодный, а в нижних - тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен, сопровождаемый образованием вихря огромной силы.

Возникают такие вихри в мощных грозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом. Очевидно, нельзя сказать, что смерчи возникают в каждом грозовом облаке. Как правило, это происходит на грани фронтов - в переходной зоне между тёплой и холодной воздушными массами. Прогнозировать смерчи пока не удаётся, и поэтому их появление бывает неожиданным.

Смерч живёт недолго, так как довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и таким образом поддерживающая его причина исчезает. Однако даже за непродолжительный период своей жизни смерч может произвести огромные разрушения.

До сих пор смерч не спешит раскрывать и другие свои тайны. Так, нет ответов на многие вопросы. Что представляет собой воронка смерча? Что придает ее стенкам сильное вращение и огромную разрушительную силу? Почему смерч устойчив?

Исследовать смерч не просто трудно, но и опасно - при непосредственном контакте он уничтожает не только измерительную аппаратуру, но и наблюдателя.

Сопоставляя описания смерчей (торнадо) прошлого и нынешнего столетий в России и других странах, можно видеть, что они развиваются и живут по одинаковым законам, но эти законы до конца не выяснены и поведение смерча кажется непредсказуемым.

Во время прохождения смерчей естественно все прячутся, бегут, и людям не до наблюдений, а тем более измерений параметров смерчей. То немногое о внутреннем строении воронки, что удалось узнать, связано с тем, что смерч, отрываясь от земли, проходил над головами людей, и тогда можно было видеть, что смерч представляет собой огромный пустотелый цилиндр, ярко освещенный внутри блеском молний. Изнутри раздается оглушительный рев и жужжание. Считается, что скорость ветра в стенках смерча доходит до звуковой.

Смерч может всосать и поднять ввысь большую порцию снега, песка и др. Как только скорость снежинок или песчинок достигает критического значения, они будут выброшены через стенку наружу и могут образовать вокруг смерча своеобразный футляр или чехол. Характерной особенностью этого футляра-чехла является то, что расстояние от него до стенки смерча по всей высоте примерно одинаково.

Метеорологические стихийные бедствия очень опасны, так как влекут за собой огромные человеческие жертвы, наглядный пример тому ураган «Катрина» в США, связаны с разрушением зданий, сооружений, наносят большой ущерб человечеству, что, безусловно, является проблемой мирового масштаба.

По сравнению с внетропическими циклонами тропические циклоны - более скромных размеров, но обладают более значительными энергетическими ресурсами, Диаметр тропических циклонов может составлять десятки и сотни километров, а горизонтальный градиент давления, как и скорости ветра, намного превышают возможности даже интенсивных внетропических циклонов.

Тропические циклоны зарождаются в штилевой зоне над океанами (преимущественно между широтами 5 и 20°) как в северном, так и в южном полушарии и движутся вдоль изобар с востока на запад (рис. 53). В северном полушарии возникшие над Тихим океаном тропические циклоны, перемещаясь вдоль пассатов, подходят к юго-восточным берегам Азии, а затем поворачивают вправо и движутся по направлению к Японским островам. В среднем за год у юго-восточных берегов Азии зарождается свыше 20 тайфунов. Над Атлантикой тропические циклоны также перемещаются вдоль пассатов. Достигнув Мексиканского залива и Флориды, они поворачивают на север. Попадая в зону больших контрастов температуры средних широт, тропические циклоны вновь углубляются, превращаясь в обычные внетропические циклоны с хорошо выраженной температурной асимметрией. Тропические циклоны часто наблюдаются на полуострове Индокитай, на Тихоокеанском побережье Китая и Японии. В отдельных случаях они появляются на советском Дальнем Востоке и Атлантическом побережье Северной Америки. Менее часто тропические циклоны образуются на севере Индийского океана.

В южном полушарии тропические циклоны возникают в экваториальной зоне Индийского и Тихого океанов. Над Южной Атлантикой они не образуются. Система циркуляции в тропических циклонах аналогична циркуляции в циклонах внетропических широт - в северном полушарии против часовой стрелки, в южном полушарии по часовой стрелке.

Причины возникновения тропических и внетропических циклонов различны. Если для возникновения циклонов внетропических широт необходимы большие горизонтальные градиенты температуры и давления в тропосфере, то в начале зарождения тропических циклонов они почти отсутствуют. Поэтому в системе тропических циклонов атмосферные фронты, как правило, не обнаруживаются. Причины возникновения тропических циклонов еще недостаточно известны. Предполагается, что образование их связано с большой термической неустойчивостью воздуха при его достаточном влагосодержании.

Следует заметить, что в зоне возникновения тропических циклонов температуря поверхностных вод океанов обычно колеблется между 26° и 27°. Циклоны обычно возникают в тех случаях, когда температура воды достигает 27° и более. Тогда воздух становится неустойчиво стратифицированным. Если при этом на высотах с севера или юга вторгается холодный воздух, то неустойчивость возрастает и создаются, по-видимому, оптимальные условия для образования тропических циклонов. Так как температура + 27° на поверхности океанов в северном полушарии появляется летом и осенью, то тропические циклоны образуются здесь преимущественно во второй половине лета и осенью. Весной и в первой половине лета они возникают редко, а в январе - апреле их вовсе не бывает. Зато август, сентябрь и октябрь являются месяцами, в которые наиболее часто образуются тропические циклоны. В южном полушарии, на Индийском и Тихом океанах, чаще всего они возникают в декабре - марте, а в мае - октябре тропические циклоны появляются в единичных случаях.

Возникают тропические циклоны в так называемой внутритропической зоне конвергенции, которая наблюдается в летнем полушарии между тропиками и экватором. В зоне конвергенции ветра появляются упорядоченные восходящие движения воздуха, которые усиливают термическую конвекцию. Последняя способствует развитию неустойчивости и возникновению интенсивных восходящих движений влажного воздуха, приводящих к конденсации водяного пара и освобождению огромного количества энергии.

До работы метеорологических искусственных спутников Земли не все тропические циклоны могли учитываться. Теперь уже очевидно, что возникает их заметно больше, чем считалось прежде. Однако не все они достигают разрушительной силы. Возникшие тропические циклоны переходят в стадию шторма при наличии условий, способствующих их развитию.

Скорость движения тропических циклонов заметно меньше скорости перемещения циклонов средних и высоких широт. В низких широтах скорость их движения редко превышает 15-20 км/ч., или 350-500 км/сут, т. е. соответствует скоростям пассатов. Тропические циклоны в зависимости от места их зарождения называют по-разному: на Тихом океане это тайфун, что по-китайски означает «сильный ветер», в Северной Атлантике их называют ураганами, что также означает «сильный ветер» (по-индейски), в Индии это циклоны, а в Австралии - вилли-вилли и др.

По договоренности между метеорологами с 1953 г. каждый тайфун или ураган в северном полушарии, достигший интенсивности шторма, т. е. скорости ветра 17 м/сек, получает женское собственное имя, в южном полушарии - мужское собственное имя. Обычно список этих имен составляется заранее и включает в себя имена, расположенные в алфавитном порядке, от латинского «А» до « Z ».

Естественно, что своевременный прогноз путей движения тропических циклонов является весьма необходимым. Однако это сопряжено с трудностями, так как циклон внезапно может изменить траекторию движения, что чаще происходит при подходе к материку. Если даже точно рассчитать траекторию движения циклона, то все равно невозможно предупредить те огромные разрушения, которые обычно он производит при своем прохождении. Прохождение тропических циклонов сопровождается не только разрушениями, но множеством человеческих жертв, когда они проходят через густонаселенные районы нашей планеты. Это происходит ежегодно и по нескольку раз в год.

Разрушительная сила тропических циклонов огромна. Нередко скорость ветра в них достигает 300-400 км/ч. Такие скорости ветра не поддаются измерениям. О них судят лишь по результатам разрушений, которые оставляют после себя циклоны.

Максимальная сила ветра у поверхности земли по 12-балльной шкале соответствует скорости 100 км/ч. Во внетропических широтах вблизи поверхности земли даже такой силы ветры редки. Можно же представить, какие огромные разрушения приносят тайфуны и ураганы. Вот несколько примеров.

Тайфун, прошедший над Японией 21 ноября 1934 г., частично или полностью разрушил 700 000 домов, вывел из строя более 11000 судов, вызвал наводнение и причинил огромный ущерб. Почти такой же разрушительной силой обладал тайфун, прошедший над Японией 26 сентября 1959 г. По сообщениям газет, при прохождении тайфуна скорость ветра достигала 180 км/ч. Такой ветер срывает крыши домов, вырывает с корнями деревья, уничтожает все на пути. Шквальный ветер, потоки дождя и морские волны, сопровождавшие тайфун, произвели разрушения во многих городах и селах. Без крова осталось до 1,5 млн. человек. Более 5000 человек погибли и пропали без вести, свыше 15 тыс. человек получили ранения. Было разрушено 180 тыс. домов, а около 300 тыс. домов оказались затопленными. Пострадали железнодорожный транспорт, морские суда и пр.

По сообщению газеты «Правда» от 20 сентября Л летом 1961 г. тропические циклоны произвели страшные разрушения на берегах Атлантики и Тихого океана. Один из них, названный «Карла», 6 сентября из Мексиканского залива сместился в штаты Техас и Луизиана. Город Галвестон, расположенный на берегу этого залива, был почти полностью разрушен. Ветром скоростью более 200 км/ч уносило деревянные строения, жилые дома. Другой тропический циклон («Дебби»), возникший вблизи островов Зеленого Мыса, переместился к Британским островам, где произвел огромные разрушения, а затем заполнился в районе Норвежского моря.

Еще большей разрушительной силы циклоны возникли над Тихим океаном. В районе Маршалловых островов 4 сентября зародился тайфун «Памела», через несколько дней он бушевал на острове Тайвань. В одном лишь городе Тайбее было разрушено 800 домов.

Через несколько дней вблизи тех же Маршалловых островов возник циклон «Нэнси», в котором скорость ветра превышала 300 км/ч. 15 сентября он приблизился к южным берегам Японии и прошел вдоль островов к северо-востоку, разрушив на своем пути более 450 тыс. домов, 400 мостов и дамб. По неполным данным, погибло более 150 и было ранено свыше 2000 человек. Во многих районах прервалась железнодорожная связь, прекратилось снабжение электричеством. Прохождение тайфуна «Нэнси» сопровождалось сильными ливневыми дождями. Прибрежные районы были затоплены океаническими волнами. 17 сентября тайфун вышел в Охотское море и произвел разрушения в южной части Сахалина.

Иногда тайфуны причиняют ущерб и населенным пунктам советского Дальнего Востока, когда перемещаются несколько западнее своего обычного пути.

Тропический циклон «Нэнси» по разрушительной силе является одним из сильнейших за последние годы.

Огромным разрушениям подверглись города Санто-Доминго в Доминиканской республике 3 сентября 1930 г. и Четумаль (Мексика) в ночь на 28 сентября 1955 г. при прохождении урагана «Жаннет». В Четумале - городе с населением около 2,5 тыс. человек - осталось лишь четыре сильно поврежденных здания, а остальные были полностью разрушены.

Ураганный ветер ломает и вырывает с корнями деревья, уничтожает урожай. Полоса ветровых разрушений в тропических циклонах тянется в среднем на 100-200 км, а в отдельных наиболее мощных тихоокеанских тайфунах может доходить до 1000 км.

В сообщении ТАСС 10 июля 1967 г. извещалось, что от про-мчавшегося над Японией тайфуна в районах островов Кюсю и западной части Хонсю погибло 200, пропало без вести 140 и ранено 430 человек. Разрушено и смыто около 1500 домов, а вода затопила 47 тыс. строений и др.

По данным наблюдений, тропический циклон «Инее», прошедший с 23 сентября по 10 октября 1966 г. путь от побережья Африки до Карибского моря и Мексиканского залива, был наиболее интенсивным. Со времени урагана «Флора» (1963) этот циклон причинил наибольшие разрушения. Скорость ветра в его системе достигала 85 м/сек или более 300 км/ч. Над Малыми Антильскими островами скорость ветра доходила до 50-60 м/сек. На острове Гваделупа было убито 40 и ранено 70 человек, а около шести тысяч осталось без крова, Следующие два дня на острове Гаити этот ураган разрушил тысячи домов и погибло более 500 человек. Максимальная скорость ветра достигала 85 м/сек. С приходом на Кубу скорость ветра уменьшилась до 40-50 м/сек, но и здесь были произведены разрушения. В первых числах октября он вышел к Атлантическому океану и вновь появился над Кубой и Мексиканским заливом, а затем прошел в Мексику и потерял свою интенсивность, но все же успел разрушить 2,5 тысячи домов. 6-7 октября этот ураган в Гаване за 30 часов вылил 300 мм осадков.

Ураганной силы ветры в тропических циклонах вызваны большими горизонтальными градиентами давления. Хотя диаметр

тропических циклонов в сравнении с внетропическими мал (обычно десятки и сотни километров), градиенты давления велики. В их системе градиент давления достигает 20-40 мб на 100 км, а скорость ветра превышает 100-150 км. Однако нередки случаи, когда величина градиента давления составляет 40-60 мб на 100 км.

В тропических циклонах давление в центре составляет в среднем 960-970 мб, но в отдельных случаях зарегистрировано давление, равное 900 мб и ниже. Последние наблюдаются 1-2 раза в год. Из известных циклонов самое низкое давление у поверхности моря -877 мб было зарегистрировано в центре тайфуна «Ида» 24 сентября 1958 г.

На рисунке 54 приведена карта приземного давления за 15 часов 28 августа 1959 г. Здесь среди внетропических циклонов и антициклонов привлекает внимание один циклон с густо проведенными изобарами. Это тропический циклон над Тихим океаном - тайфун «Джоан». В его центре давление равно 900 мб, а на периферии 1000 мб. Следовательно, разность давления между центром и периферией равна 100 мб, а градиент давления - 10 мб на 100 км. Естественно, что в циклоне скорости ветра были ураганными и на своем пути он совершил большие разрушения.

Тропический циклон с сильными ветрами охватывает тропосферу обычно до высот 8-12 км. Скорости ветра с высотой уменьшаются, но и на 4-5 км они остаются еще сильными, причем не во всех частях скорости одинаковы. Самые большие скорости наблюдаются в той части циклона, где направление вращательного движения в системе тропического вихря совпадает с направлением его перемещения. В северном полушарии правая (в направлении движения) часть циклона оказывается наиболее опасной; моряки ее называют «опасным полукругом».

При приближении циклона давление быстро падает и так же быстро повышается после прохождения его центра через пункт наблюдений.

Как видим, по структуре тропический циклон имеет много общего с внетропическим. Но, кроме различия в размерах, условий возникновения и скоростей ветра, есть еще одна особенность в его строении, которая остается необъясненной. Это так называемый «глаз бури».

Давно известно, что при приближении тропического циклона сначала появляются разрушительной силы ветры одного направления, затем наступает затишье и показывается даже голубое небо. После этого вновь начинаются ураганные ветры, но уже противоположного направления. Зона затишья находится в средней части циклонов («глаз бури»). Это связано с наличием нисходящих движений воздуха в центре, в то время как во всей системе тропических циклонов происходит интенсивный подъем воздуха, вызывающий облакообразование и выпадение обильных осадков.

На рисунке 55 приведена схема вертикального строения урагана у юго-восточных берегов Северной Америки. Здесь показано распределение облачности и осадков, а также горизонтальные и вертикальные движения в его системе и положение тропопаузы. На фотографии (рис. 56) изображена облачная система и «глаз бури» в урагане «Грейс» 28 сентября 1959 г. Как видно, в расположении «глаза бури» имеются разрывы в облаках, с просвечивающей внизу водой.

Корабль, попавший в «глаз бури», иногда вынужден двигаться вместе с ним, пока не представится возможность вырваться за его пределы.

Ураганные ветры в циклоне вызывают приливы огромного количества морской воды, которые тоже вызывают разрушения. Например, мощный тайфун над Японией с давлением в центре, равным 920 мб привел к быстрому повышению воды в районе Осака на 2 м за 10 минут и нанес большой ущерб двум крупным городам Японии - Осака и Кобе. Погибло около 3 тыс. человек, а более 15 тыс. были ранены и пропали без вести.

Итак, каждый год тропические циклоны, зарождающиеся в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, наносят огромный ущерб населению Юго-Восточной, Восточной и Южной Азии (Индии и Пакистана), Австралии, Мадагаскара, центральной и юго-восточной части Северной Америки.

Изучение тропических циклонов началось еще в XVIII веке, но до 30-х годов XX века все ограничивалось их описанием. Лишь в 40-х годах с помощью самолетов и радиолокаторов удалось установить характер распределения облачности в их системе, определить особенности строения и др.

В прибрежных районах юго-востока Северной Америки и востока Азии создана сеть радиолокационных станций, в обязанность которых входит оповещение населения о грозящей опасности. Используется для этой цели и самолетная разведка.

В настоящее время с помощью метеорологических спутников получают снимки облаков почти на всем земном шаре. По этим снимкам легко определить, где зарождаются тропические циклоны, проследить траекторию движения их и своевременно предупредить население об опасности. На рисунке 57 приводится фотография

облачности, снятая метеорологическим спутником «Кос-мос-144» 10 апреля 1967 г. в тайфуне «Виолетта» у юго-восточных 1 берегов Азии. Снимок позволяет судить о структуре облаков, а также об особенностях строения этого тропического вихря.

Источник---

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.