План лекции

Понятие тропического циклона.

Зарождение и строение тропических циклонов.

Районы зарождения и основные пути тропических циклонов.

Стадии развития и траектории движения тропических циклонов.

Погода в тропических циклонах.

Признаки приближения тропического циклона.

Определение положения судна относительно центра тропического циклона.

Основные теоретические положения

Понятие тропического циклона.

Циклоническая деятельность наблюдается не только в умеренных и высоких широтах. Вблизи тропических фронтов обоих полушарий (в широтной зоне от 5 до 25° с.ш. и ю.ш.) на Земле зарождаются грозные стихийные явления – мезомасштабные вихри – тропические циклоны. Обычно в низких широтах возникает большое число циклонических возмущений, но они бывают слабо выражены: давление в центре всего на 1 - 2 мбар ниже окружающего барического поля, ветры слабые, перемещаются медленно с востока на запад. Но время от времени эти возмущения начинают развиваться и превращаться в глубокие тропические циклоны с большими барическими градиентами и штормовыми ветрами. С фронтальными циклонами умеренных и высоких широт их роднит штормовой и ураганный ветер, похожая вращательная циркуляция вихрей, обильные осадки, выпадающие из их облачных систем, и соразмерность.

Принципиальные отличия фронтальных и тропических циклонов заключаются в их энергетике, вертикальном строении воздушных потоков, скорости ветра, направлении перемещения и сроках жизни самих вихрей.

Тропические циклоны – это сравнительно небольшие, но очень глубокие вихри, обладающие большой кинетической энергией. Для развития тропического циклона необходима большая энергия неустойчивости воздушной массы. Мощный подъем очень теплого и влажного воздуха над возникшим возмущением – обязательное условие его развития.

Давление в центре тропического циклона обычно составляй 980–950 мбар, в отдельных случаях – ниже 930 мбар. Диаметр тропического циклона составляет 100–300 миль, но иногда и больше.

2. Зарождение и строение тропических циклонов.

За счет колоссальных энергий (в отдельных случаях скорость ветра в ураганах превышает 120-150 м/с) количество атмосферных осадков, выпадающих за сутки, достигает высоты 20 м и более.

В центральной части урагана под действием центробежного выбрасывания воздуха, при малом его притоке в приземном слое, давление быстро падает. Первоначально слабая барическая депрессия усиливается, и уже через несколько суток мощный циклон начинает двигаться к западу, все более увеличивая свою глубину и скорость движения, возрастает и сила ветра в нем. Циклон развивается в тропический ураган.

Согласно фронтальной теории, возникновение урагана объясняется взаимодействием воздушных масс Северного и Южного полушарий на тропическом фронте в зоне встречи пассатов. Здесь, вследствие интенсивного нагрева поверхности океана, наблюдается значительный контраст температур нижних и верхних слоев атмосферы, что создает большую неустойчивость воздушных масс – мощные конвективные движения.

Волновая теория зарождения ураганов пытается связать прохождение длинных (до 2000 км) восточных волн атмосферного давления. Эти волны, перемещаясь с востока на запад, теряют свою устойчивость и превращаются в вихри – тропические циклоны.

В развитии любого тропического циклона до интенсивного урагана прослеживаются четыре стадии:

- стадия формирования – неустойчивая погода, шквалистые ветры различных направлений. Намечается центр циклона. Сила ветра вблизи него (50-100 морских миль) не превышает 7 баллов;

- молодой циклон – дальнейшее падение давления, образование вокруг центра циклона пояса ураганных ветров. Формирование в центре циклона ясной погоды со слабыми ветрами или штилем – «глаза бури»;

- зрелый ураган – прекращение падения давления и усиления ветра. Площадь, занятая ураганом, увеличивается до максимума, нарушается симметрия урагана. Плохая погода в правой его половине наблюдается на большей площади, чем в левой.

- разрушение урагана . Эта стадия наступает, как правило, после поворота урагана через полярный курс к востоку. Интенсивность урагана ослабевает, «глаз бури» исчезает и ураган принимает черты обычного нетропического (фронтального) циклона. Точно так же тропические ураганы затухают и при переходе на сушу, когда прекращается приток влаги и увеличивается трение воздуха о подстилающую поверхность.

Все циклона, зарождающиеся в тропиках, подразделяются на четыре группы.

1-я группа . Тропическое возмущение – обладает слабой тропической циркуляцией.;

2-я группа . Тропическая депрессия – слабый тропический циклон с явно выраженной приземной циркуляцией, наибольшая скорость установившегося ветра в котором не превышает 12-13 м/с.;

3-я группа . Тропический шторм – циклон, наибольшая скорость установившегося ветра в котором достигает 33 м/с;

4-я группа . Тропический ураган – циклон, скорость ветра в котором превышает 33 м/с (60 уз.).

Таким образом, тропические циклоны классифицируются следующим образом (табл. 1)

В основу классификации положен критерий скорости ветра в центральной области тропического циклона. Однако тропические циклоны отличаются не только по ветровому режиму, но и по характеру распределения облачности, осадков и других метеорологических элементов (табл.1).

Таблица 1. Классификация тропических циклонов в зависимости от скорости ветра.

Разрушительная деятельность тайфунов и ураганов осуществляется вследствие совместного действия колоссальной силы ветра, огромного количества выпадающих осадков, штормового подъема уровня океана и образующихся гигантских волн.

Шкала Бофорта для унифицированной оценки состояния моря от одного (спокойное море) до 12 баллов (ураган - море белое от пены и волн, достигающих высоты 15м) оказалась непригодной для характеристики скорости ветра при тайфунах и ураганах. К этим 12 балам было добавлено еще 5; последний 17 балл соответствует скорости ветра 460 км/час .

Современные приборы не способны регистрировать скорость ветра более 300 км/час. Рекордной считается скорость приблизительно 400 км/час, при этом подразумевается не мгновенный порыв, а ветер, дующий в течении 5 минут. Отдельные порывы имеют скорость на 20 - 30 % больше.

В тропических циклонах нередко скорость ветра достигает 300 -- 400 км/час. Такие скорости не поддаются измерениям. О них судят по разрушениям, которые оставляют после себя циклоны. Часто при прохождении этих ураганов выпадают проливные дожди и град. Водопады, низвергающиеся с неба и сопровождающиеся ревом ветра, наводят ужас. Известны случаи, когда в районах будущих тайфунов поверхности бухт покрывались мертвой рыбой, погибшей от избытка пресной воды .

Тропические циклоны на пути движения наносят огромный материальный ущерб и уносят немало человеческих жизней.

Жителям Филиппинских островов, Индокитая и Японии слово «тайфун» известно с незапамятных времен. Много жертв имеют на своем счету тайфуны Бенгальского залива. Они способствуют возникновению штормовых потопов, которые затопляют низменные, густо населенные побережья.

Известны случаи, когда один тайфун уносил тысячи человеческих жизней, например, от тайфуна Вера в сентябре 1959 г. погибло 5500 человек. Это число существенно возрастет, если учитывать людей, погибших позднее от голода и болезней.

Ущерб, наносимый материальным ценностям, можно условно разделить на прямой и косвенный, Прямой -- это ущерб, который проявляется непосредственно во время действия шторма (разрушение зданий, пожары, гибель урожая и т, п.). Косвенный -- это ущерб, который проявляется в течение длительного времени после прохождения тайфунов и ураганов над островами и континентами. Например, отсутствие урожая в течение нескольких лет на тех полях, с которых унесло поверхностный слой почвы, сокращение производства на разрушенных заводах и фабриках. Сумма косвенного ущерба, наносимого тропическим циклоном, может в несколько раз превышать сумму прямого ущерба. Многолетняя статистика наблюдения за тропическими циклонами позволила выявить некоторые закономерности, связывающие размер приносимого ущерба с физическими характеристиками тропических циклонов. Это позволяет составить приблизительное представление о масштабах надвигающегося бедствия .

Биологическое значение циклонов заключается в их способности переносить на огромные расстояния семена растений, а иногда -- довольно крупных животных. По-видимому, именно эти ветры содействовали заселению многих вулканических и коралловых островов, возникавших в просторах океанов, и миграции растений и животных. Ураган 1865 г. принес на Гваделупу пеликанов, ранее там неизвестных.

Знаменитый Великий ураган в октябре 1780 г. уничтожил город Саванну-ла-Мар (штат Джорджия, США). По свидетельству очевидца, жители окаменели от изумления, увидев приближение небывалой волны; одним гигантским шквалом сметая все препятствия, она залила город и снесла все и вся. Через семь дней буря достигла максимальной силы. Она совершенно опустошила остров Сент-Люсия, где 6000 человек погибло под развалинами, и потопила стоявший на якоре у острова английский флот. Море здесь поднялось так высоко, что затопило флот и, принеся на гребне одной из своих гигантских волн корабль, бросило его на морской госпиталь, разрушив здание тяжестью судна. Затем ураган направился к острову Мартиника, где было потоплено 40 французских транспортных судов, перевозивших 4000 солдат. Были опустошены также расположенные к северу острова Доминика, Сент-Эстатиус, Сент-Винсент, Пуэрто-Рико и потоплено большое число кораблей, оказавшихся на пути циклона .

В ночь на 13 ноября 1970 г. невероятный по силе тайфун обрушился на прибрежные районы Восточного Пакистана (с 1971 г. Народная Республика Бангладеш). Поднятая ветром мощная волна высотой до 8 м прошла над цепью густонаселенных островов. Это была колоссальная водяная стена, кипящая и бурлящая, огромный водяной вал, который выбросил океан. Сметая все на своем пути, она ударила по побережью и вместе с ураганным ветром принесла катастрофические разрушения. Несколько часов эти острова и часть материкового побережья находились под водой. Последствия тайфуна катастрофичны: сорваны мосты, разрушены шоссейные и железнодорожные магистрали, целые поселки уничтожены полностью вместе с жителями. По сообщениям газет, от тайфуна пострадало в общей сложности более 10 млн. человек. Число погибших превысило полмиллиона, а по некоторым сведениям около миллиона человек. Случилось одно из самых сильных стихийных бедствий за всю историю человечества .

Необычайной силы ураган обрушился в 1974 г. на 11 штатов Северной Америки. Сея смерть и разрушения, ураган и сопутствовавшие ему смерчи за 8 часов оставили на своем пути, по опубликованным данным, 350 убитых, тысячи раненых и пропавших без вести. В штатах Иллинойс, Индиана, Огайо, Кентукки, Западная Вирджиния, Вирджиния, Теннесси, Северная Каролина, Алабама и Джорджия были разрушены сотни жилых домов и магазинов, школ, больниц и церквей. Материальный ущерб, по неполным данным, оценивается в 1 млрд. долл. Среди наиболее сильно пострадавших от урагана -- город Зиния в штате Огайо. По свидетельствам очевидцев, ураган обрушился внезапно около 5 час. вечера, прогрохотал, как несущийся с огромной скоростью пассажирский поезд. В городе с 25-тысячным населением полностью или частично было разрушено свыше 70% зданий, в том числе университет штата. Город Бранденберг перестал существовать. В Алабаме стерты с лица земли города Джаспер и Гуин .

В канун 1975 г. тропический циклон “Трэйси” почти полностью разрушил столицу северной территории Австралии Дарвин -- город с населением 44 тыс. человек. Сила ветра достигала скорости 260 км/ч. Ураган срывал крыши с домов, словно мячики, перебрасывал по улицам туристские автобусы. Многочисленные коттеджи разваливались под напором ветра, как карточные домики. Но едва ли более устойчивыми оказались административные здания и многоэтажные отели. В горы щебня и обломков превращен деловой центр Дарвина. Уничтожена расположенная близ города крупная военно-морская база. Несколько кораблей затонуло .

В 1980 году только в течение августа и сентября 1980 года в северном полушарии было отмечено четыре случая развития тропических циклонов и в южном полушарии - один случай, из них два - ураганы в Карибском море и три - тайфуны в Тихом океане.

Ураган Аллеи отмечен в начале августа у берегов Гаити и Ямайки. Скорость ветра в нем достигала 70 м/с. Второй ураган, Эрмина, наблюдался в 20-х числах сентября у северного побережья Гондураса, а также у берегов Мексики и Гватемалы. Скорость ветра в нем достигала 30 м/с.

Тайфун Орхид возник в западной части Тихого океана и 11-12 сентября пронесся над Японскими островами и Южной Кореей, причинив там значительные разрушения и вызвав наводнения. Влияние этого тайфуна сутками позже стало ощутимым в Хабаровском и Приморском краях и на Сахалине. Наблюдались сильные дожди и ветер, скорость ветра местами достигала ураганной (33 м/с). Примерно через месяц, в середине октября, еще один тайфун пришел на Японские острова Кюсю и Сикоку с юга, нарушив временно не только воздушное, но и железнодорожное сообщение.

В начале третьей декады сентября в юго-восточной части Тихого океана возник тайфун Кэй, в центре которого скорость ветра достигала 30-40 м/с.

Были тропические циклоны и в последующие годы, как в северном, так и в южном полушарии. Очень разрушительными оказались, в частности, тропические циклоны Эйлена, обрушившийся 10 января 1983 года на Коморские острова в Индийском океане, и Андри, причинивший большие разрушения на северо-западном побережье острова Мадагаскар в Индийском океане .

"Урожайным" на тропические циклоны был и 1985 год: в Южно-Китайском море за лето и осень этого года прошло семь тропических циклонов - тайфунов, вызвавших катастрофические наводнения и человеческие жертвы в прибрежных районах Вьетнама и КНР.

Один из тайфунов, Ли, проник далеко на север на Корейский полуостров и, превратясь в обычный циклон, принес с собой в середине августа обильные дожди на территорию Советского Приморья.

Еще один тайфун 10-12 сентября уничтожил треть урожая фруктов и причинил ущерб около 90% посевных площадей на японском острове Хонсю.

В конце октября тайфун Салинг унес жизни более 60 жителей острова Лусон на Филиппинах и нанес ущерб более чем в 700 млн. песо крестьянским хозяйствам острова. Почти одновременно в другом полушарии, в Мексиканском заливе, возник еще один тропический циклон - ураган Хуан, от которого сильно пострадали жители нескольких прибрежных штатов США, а месяцем позже - ураган Кейт, вызвавший наводнения и значительные разрушения на севере Кубы и в США. Ураган Кейт по интенсивности и размерам ущерба, причиненного о. Куба и побережью полуострова Флорида, оказался одним из самых свирепых за последние 50 лет; порывами ветра и набегающими на берег океанскими волнами были разрушены многие тысячи домов, из зон бедствия пришлось эвакуировать более миллиона человек, были и человеческие жертвы .

Тропический циклон «Жанна» (сентябрь 2004) -- Карибское море, Гаити. По сообщению агентства Ассошиэйтед Пресс, число погибших в результате ливней, наводнений и оползней на острове Гаити, вызванных ураганом «Жанна», может достигнуть 2000 человек. По состоянию на 23 сентября, известно уже о почти 1100 жертвах, ещё 1250 человек числятся пропавшими без вести. Самое большое количество жертв -- в городе Гонаив в северной части острова. По данным властей, здесь погибли 1013 человек. Представители Красного Креста опасаются распространения эпидемий через воду, в которой по нескольку дней находились тела утонувших людей. Уровень воды местами превышает четыре метра, и по мере её спада обнаруживаются всё новые жертвы. Президент Гаити назвал происходящее гуманитарной катастрофой и попросил международное сообщество о помощи. В мае 2004 остров уже перенёс одно из самых страшных наводнений за всю историю, в результате которого погибло около 2,5 тыс. человек.

Ураган «Катрина» (Hurricane Katrina) -- один из наиболее разрушительных ураганов в истории США. В результате стихийного бедствия погибли 1836 жителей, экономический ущерб составил 81,2 млрд. долл. Физические характеристики. До того, как он достиг побережья США, ему был присвоен 5-й уровень опасности по Шкале ураганов Саффира-Симпсона. К счастью, примерно за 12 часов до встречи с побережьем ураган ослабел до уровня 4-й категории. Скорость ветра во время урагана достигала до 280 км/ч (по другим сообщениям 62 м/с (?223 км/ч). 27 августа 2005 прошёл над побережьем Флориды недалеко от Майями и повернул в сторону Мексиканского залива. 29 августа 2005 достиг юго-восточного побережья США в районе штатов Луизиана и Миссисипи. Из-за расположения ниже уровня моря, многие города юго-восточного побережья США оказались затопленными. В Новом Орлеане это произошло с 80 % территории города, многие здания обрушились. Экономический ущерб составил $125 млрд. (оценка, 2007). Около 800 тысяч человек остались без электроэнергии и телефонной связи. Официально подтверждённое число жертв составило 1407 человек, по более поздним данным 1600, из них более 720 -- в Новом Орлеане; кроме того, на декабрь 2005 года 47 человек пропали без вести. Более четверти населения Нового Орлеана (150 тыс. чел) до сих пор не вернулись в город (август 2006) .

14 марта 2007 года Мадагаскар снова испытал на себе удар стихии. На северо-восточное побережье острова вышел очередной тропический циклон - «Индлала», по своей силе достигавший 3 категории. Скорость ветра в этом циклоне достигала 115 узлов с порывами до 140 узлов. По сообщениям информационных агентств, за прошедшие дни этот циклон унес жизни 36 человек, 53 тысяч 750 человек остались без крова. С декабря 2006 г. циклон «Индлала» стал четвертым по счету, обрушившимся на Мадагаскар. 19 марта 2007 г. он оставил остров. В то время как на севере острова из-за мощных циклонов отмечаются разрушительные наводнения, его южная часть переживает засуху и голод. Сезон циклонов в южной части Индийского океана обычно длится с ноября по март. Но сезон 2006/07 гг. отличается от предыдущих большей активностью .

7 октября 2008года Мексика оказалась буквально в тисках тропических циклонов. В Мексиканском заливе сформировался тропический шторм Марко. Порывы ветра достигали 27 м/с. Шторм «Марко» вплотную подошел к побережью. Принес проливные дожди. По другую сторону Мексики, над акваторией тихого океана, другой циклон - ураган «Норберт» .

Первый удар полной силы. Дом разваливается. Я вглянул на барометр, который показывал 674,5 мм, уронил его в воду, и меня выдуло ветром наружу, в море.

Я пришел в себя на дереве и увидел, что застрял в ветвях пальмы на высоте 20 футов над землей.

«Вы легко можете представить мое удивление, огорчение,... когда я увидел ужасающее положение острова Барбадос и разрушающую силу урагана. Крепчайшие здания и целые кварталы домов, большинство которых было из камня и отличалось своей солидностью, уступали ярости ветра и были сорваны до основания. Целые форты на крепости были уничтожены, и многие тяжелые пушки перенесены с них более чем на 100 футов. Если бы я сам не видел это, ничто не заставило бы меня поверить этому. Более шести тысяч людей погибло, и все жилища были полностью разрушены». К этому свидетельству адмирала Роднея, бывшего в то время командующим английским флотом и очевидца «Великого урагана» в Вест-Индии в 1780 году, можно добавить лишь то, что общее число человеческих жертв тогда составило более двадцати ты-. сяч. Десятки судов со всем экипажем пошли ко дну, полностью были опустошены острова Барбадос, Сент-Люсия, Доминика, Сент-Винсент, Пуэрто-Рико.

В некоторых тропических областях земного шара жители островов и прибрежий временами терпят страшные бедствия, причиняемые циклонами небольшого диаметра, скорость ветра в которых в отдельных случаях превышает 120 метров в секунду, а количество осадков, выпадающих за сутки, достигает 1000 - 12000 миллиметров.

Все циклоны, зарождающиеся в тропиках, можно подразделить на четыре группы:

– тропическое возмущение – область слабой циклонической циркуляции;

– тропическая депрессия – слабый тропический циклон с явно выраженной приземной циркуляцией; наибольшая скорость установившегося ветра не превышает 12,5 метра в секунду;

– тропический шторм – циклон, наибольшая скорость установившегося ветра в котором достигает 33 метров в секунду;

– тропический ураган – циклон, скорость ветра в котором превышает 33 метра в секунду.

В Японии тропические ураганы называют «тайфунами», на Филиппинах – «бэгвиз», в Австралии – «вилли-вилли». Все эти названия в переводе на русский язык означают «большой ветер» или «сильный ветер».

Существует несколько теорий возникновения тропических ураганов.

Согласно конвективной теории ураганы возникают благодаря развитию интенсивных конвективных вертикальных токов воздуха над наиболее нагретыми частями океана, удаленными от экватора на такое расстояние, при котором отклоняющая сила вращения Земли способна сообщить вихревое движение массам воздуха. Часто возникающая в этих районах неустойчивая термическая стратификация атмосферы способствует интенсивному подъему воздуха, пересыщенного водяным паром. В момент конденсации пара выделяется огромное количество скрытой теплоты парообразования, которая переходит в кинетическую энергию циклона.

В центральной части циклона под действием центробежного выбрасывания воздуха при малом его притоке в приземном слое давление быстро падает. Первоначально слабая депрессия атмосферного давления углубляется, и уже через несколько дней мощный циклон начинает двигаться к западу, все более увеличивая свою глубину и скорость движения. Возрастает и сила ветра в нем. Циклон развивается в тропический ураган.

И, наконец, теория восточной волны объясняет зарождение ураганов прохождением длинной (до 2000 кило-метров протяженностью) волны атмосферного давления. Эта волна, перемещаясь с востока на запад, теряет свою устойчивость и превращается в вихрь.

Средняя продолжительность существования тропического урагана колеблется от 6 до 9 дней. Наиболее долго существуют ураганы, зарождающиеся вблизи берегов Африки и в районе островов Зеленого Мыса, дважды пе-ресекающие Атлантический океан и уходящие далеко на север. Их длительность составляет 3 или 4 недели. Иногда тропические ураганы переходят в обычные циклоны, и тогда длительность их существования громадна.

Так, ураган 1900 года, погубивший 8 сентября в Галвестоне (США) 6000 человек, начался 27 августа в середи-не Атлантики, пересек Карибское море, Мексиканский залив и ушел в глубь континента. В районе Великих Озер он преобразовался в обычный ураган, но, сохраняя силу, пересек Северную Америку, Атлантический океан, Европу и ушел далеко в Сибирь. Время существования этого урагана равнялось 27 дням.

У поверхности земли ураган обычно представляет собой почти круговую область штормовых и ураганных ветров диаметром до 500, а в отдельных случаях – до 1000 километров. Наибольшая скорость ветра, иногда превышающая 80 метров в секунду, встречается в кольце на расстоянии 30 километров от центра низкого давления. Однако в некоторых случаях разрушительные ветры охватывают и более широкую зону. Для Тихого океана средние размеры зон разрушения, сопровождающих тайфун, достигают 40 – 80 километров при общих размерах урагана до 1500 километров.

Удивительной особенностью тропических вихрей является высокая воронка (до 10 – 14 километров) с крутыми боками, вращающимися с громадной скоростью.

Вот как живописно рассказывает о центральной части тайфуна наблюдатель с самолета, пересекающего ураган: «Мы находимся в стене тайфуна, в зоне максимальных ветров, в зоне конвергенции - сходимости воздуш-ных потоков, где скомканные, косые, сдавленные ветры безумно рвутся к гигантской воронке депрессии и не могут преодолеть таинственную границу стены.

И вдруг, когда кажется, что «Боинг» захвачен последним взрывом безумия стихий, наступает внезапная тишина.

Это глаз,

Это зона самого низкого давления, и температура самая высокая...

Это пропасть, бездна в атмосфере, куда, словно на призыв пророка, устремляются фантастические орды миллионов кубометров воздуха, снедаемые нетерпением и головокружением, отягченные жарой, завывающие и кружащиеся, поднимающие океан в волнах и пене, словно дорожную пыль, отбрасываемые назад, сталкивающиеся с другими толпами, охваченными тем же мистическим безумием материи...

Вокруг тянется стена, крепость, которую словно возвели, чтобы сделать нас пленниками этой полной магического очарования страны...»

А вот выдержка из книги П. А. Молэна «Охотники за тайфунами» (1967 год):

«Не следует думать, что тайфун четко разграничен, что он выглядит, как вертящийся и растирающий землю в порошок мельничный жернов или как вращающаяся колонна. У него нет отчетливых границ - это масса со смутными очертаниями высотой в два раза выше Эвереста, с кратером в центре, которого никогда не может позабыть тот, кто видел его хоть один раз. Это мир неистовых сил, мир неотвратимой гибели, мир с энергией, равной энергии трех атомных бомб в секунду».

И действительно, энергия тропических ураганов огромна.

Архивная статья из № 6 (42) за 2005 г.

Тропические циклоны – одно из наиболее удивительных и, в то же время, грозных и разрушительных природных явлений на Земле, буйствующих над тропическими акваториями всех океанов, за исключением южной Атлантики и юго-востока Тихого океана.

На нашей планете, в среднем, в год наблюдается около 80 тропических циклонов.

Интенсивные тропические циклоны в каждом регионе имеют свое название. В Атлантике и на северо-востоке Тихого океана их называют ураганами; на северо-западе Тихого океана – тайфунами; в Аравийском море и Бенгальском заливе – циклонами; в южной части Индийского океана – орканами; у побережья Австралии – вилли-вилли; в Океании – вилли-вау; на Филиппинах – багио.

Тропические циклоны – это огромные вихри, достигающие в диаметре 1000-1500 км и простирающиеся на всю толщу тропосферы. Отличительная особенность тропических циклонов – значительное падение давления на малых расстояниях, что приводит к образованию ураганных ветров. Давление в центре развитых циклонов составляет порядка 950-960 гПа (минимальное из зарегистрированных – 855 гПа).

Тропические циклоны возникают над теплыми океаническими водами в тропиках обоих полушарий в широтной зоне 5-20°. Они являются грозным порождением взаимодействия океана и атмосферы.

Большая часть тропических циклонов образуется во внутритропической зоне конвергенции – зоне сходимости пассатных ветров двух полушарий, или пассатов, и экваториальных западных ветров. Для такой зоны конвергенции характерно наличие возмущений различной интенсивности – часть из них достигает стадии тропических депрессий, некоторые из которых, при благоприятных условиях, развиваются в тропический шторм и ураган. Что же способствует зарождению и дальнейшей интенсификации тропического циклона? Прежде всего, это наличие начального возмущения и незначительный горизонтальный сдвиг ветра между нижней и верхней тропосферой. Для создания эффекта «закручивания» необходимо достаточное значение силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли вокруг своей оси – тропические циклоны не образуются вблизи экватора, где горизонтальная составляющая этой силы равна нулю. Одним из условий образования тропических циклонов является наличие влажного неустойчивого воздуха и развитие конвекции.

Наконец, это существование источника энергии – термический потенциал океана. Проще говоря, тропические циклоны образуются над океаном, если температура его поверхности превышает 26°С. Океан поставляет значительную часть теплоты, необходимой для поддержания низкого давления в центре циклона. С ростом температуры воды возрастает испарение и увеличивается поток так называемого скрытого тепла, которое формирует теплое ядро в средней тропосфере, обусловливающее резкое понижение давления в центре тропического циклона. Тропический циклон можно представить как тепловую машину, работа которой связана с океаном как с источником энергии и как с пусковым механизмом – начальный вихрь образуется над перегретой областью океана. Кроме того, тепловое состояние океана оказывает влияние и на траекторию тропических циклонов. Но в то же время эволюция тропических циклонов определяется и различными атмосферными процессами. Мы имеем дело со сложным комплексом взаимодействия океана и атмосферы.

Зрелый тропический циклон – мощнейший атмосферный вихрь, для которого характерны большие градиенты (перепады) давления и, следовательно, ураганные ветры – до 90 м/с, причем пояс максимальных ветров находится между 20 и 50 км от центра. В тропических циклонах развивается мощная облачность, количество осадков может достигать 2500 мм в сутки. В хорошо развитых циклонах наблюдается феноменальное явление – глаз бури – область, где небо проясняется, ветер ослабевает, иногда до штиля, на ее границе осадки внезапно прекращаются. Глаз окружен стеной мощных облаков. Спутниковые снимки обнаружили существование «горячих башен» – высотных зон дождевой облачности, которые расположены над «стенками» этого самого «глаза» гораздо выше основной части урагана. «Башни» простираются до самого «потолка» – верхних слоев тропосферы. Как полагают специалисты, «горячие башни» играют ключевую роль в процессе усиления мощи урагана. Кстати, такие «башни» были обнаружены и в урагане «Катрина». Появление глаза бури связано с увеличением центробежной силы по мере приближения к центру циклона. Средний диаметр «глаза» – 20-25 км, в разрушительных ураганах и тайфунах он составляет 60-70 км. Встречаются и двуглазые тропические циклоны.

Энергия тропического циклона очень велика; по подсчетам специалистов, средний тропический циклон вырабатывает количество энергии, равное нескольким тысячам атомных бомб.

За три недели ураган вырабатывает энергию, сопоставимую с той, что выработала бы наша Братская ГЭС за 26 тысяч лет. Человечество пока еще не в состоянии ни воспользоваться этой энергией, ни получить ее в таком количестве от каких-либо других источников.

Образовавшийся тропический циклон сначала перемещается с востока на запад, постепенно отклоняясь к более высоким широтам: в северном полушарии – к северо-западу. Но если циклон достигает 20-30° широты над океаном, он начинает огибать субтропический антициклон и его направление меняется на северо-восточное. Такая точка траектории называется точкой поворота. Траектории перемещения циклонов, в основном, криволинейные, иногда появляются даже «петли». Средняя скорость движения тропических циклонов внутри тропиков составляет всего 10-20 км/час. Выходя на сушу или в средние широты, тропический циклон затухает либо превращается в интенсивный циклон умеренных широт. Российское Приморье в летне-осенний период часто подвергается воздействию таких циклонов – бывших тайфунов, приносящих аномальные осадки и ураганный ветер. Так, в 1973 г. тайфун, вышедший на Приморье, принес во Владивосток более половины годовой суммы осадков. Автор статьи испытал на себе все «прелести» разбушевавшейся стихии, когда в августе 1979 г. тайфун «Ирвинг» обрушился на Дальний Восток, затопив Приморский и Хабаровский край.

В гидрометеорологической практике, в зависимости от скорости ветра, тропические возмущения подразделяются на тропическую депрессию, тропический шторм, сильный тропический шторм, тропический циклон, тайфун, ураган. В свою очередь последние делятся на пять категорий («ураганная» шкала Саффира-Симсона) в зависимости от скорости ветра. К пятой категории относятся ураганы со скоростями, превышающими 70 м/с.

Тропические циклоны, ставшие тропическими ураганами, получают свои имена. Эта традиция берет начало со Второй мировой войны, когда метеорологи военно-воздушных и военно-морских сил США вели наблюдение за тайфунами и, чтобы избежать путаницы, называли тайфуны именами своих жен или подруг. После войны национальная метеослужба США составила алфавитный список женских имен, чтобы облегчить общение и избежать затруднений при развитии нескольких циклонов в регионе. Когда же в 1979 г. наконец была понята настоящая сущность и сильной половины человечества, Всемирная метеорологическая организация (ВМО) совместно с национальной метеослужбой США включила в список и мужские имена. Справедливость восторжествовала. (Не все зло от женщины!) Эти списки используются постоянно и заранее составляются для каждого года и каждого региона. Однако в случае, если тропический циклон особенно разрушителен, имя, присвоенное ему, вычеркивается из перечня и заменяется другим. Так что можно вполне определенно сказать – мы больше никогда не услышим про ураган по имени «Катрина».

Разрушительный эффект тропических циклонов обусловлен ураганными ветрами, смертоносными потоками воды, которые обрушиваются на побережье с приходом урагана – до 20 миллионов тонн воды в день. Например, в январе 1966 года над островом Реюньон в Индийском океане пронесся тропический циклон «Денис», который принес невероятное количество осадков – 182 сантиметра за сутки. К ливневым осадкам добавляется «штормовой нагон» – подъем уровня океана, достигающий в экстремальных случаях 10 м. Наводнения, связанные со штормовыми нагонами, являются наиболее разрушительными последствиями ураганов. В 1970 году циклон «Ада» в Индийском океане затопил низменное побережье Бангладеш нагонными волнами. Тогда погибли более 300 тысяч человек. Ураган «Хьюго» в 1989 году обрушил на Южную Каролину стену воды высотой в 6 метров. Такой удар способен разрушить здания, дороги, размыть берега.

В северном полушарии «ураганный» сезон длится, в среднем, с мая по ноябрь. Наиболее продолжительный период развития тропического циклогенеза наблюдается на западе Тихого океана. По данным Гидрометцентра России, где собран банк данных о тропических циклонах по всему земному шару, в среднем на западе Тихого океана образуется 26 тропических циклонов. В Атлантике пик ураганов приходится на август-сентябрь и наблюдается порядка 9-10 циклонов в год. Исследования ученых показали, что в последние десятилетия в Атлантике возросла активность тропических циклонов. Так, с 1970 по 1979 г. их количество составило 81, с 1980 по 1989 – 96, с 1990 по 1999 – 105; причем в 1995 г. было зафиксировано 19 тропических циклонов (рекорд пока остается за 1933 г., когда в Атлантике сформировался 21 циклон). По прогнозам американских ученых эта тенденция сохранится и в первые десятилетия ХХI столетия, и уже нынешний 2005 г. может побить все рекорды. Связано это, прежде всего, с повышением температуры поверхности океана. Как показали спутниковые данные, в 2005 году температура поверхности воды в Атлантическом бассейне повысилась, по сравнению с предыдущими годами, в среднем на 2-4°С.

До последнего времени рекордсменом среди атлантических циклонов был ураган «Эндрю», пронесшийся над штатами Флорида и Луизиана в конце августа 1992 года и нанесший ущерб в размере 25 миллиардов долларов. Минимальное давление в его центре падало до 923 гПа, а скорость ветра достигала 76 м/с.

Однако «Катрина», по всей видимости, оказалась рекордсменкой по своим параметрам: минимальное давление в ее центре составило 902 гПа, а скорость ветра при этом превышала 75 м/с (порывы до 90 м/с). «Катрина» зародилась 23 августа 2005 г. к востоку от Багамских островов и, пройдя через юг Флориды и усилившись в Мексиканском заливе, где температура воды превышала 31°С, обрушилась на Новый Орлеан 29 августа 2005 года, разрушив дамбы и полностью затопив город. Число погибших превысило тысячу человек, а экономический ущерб составил десятки миллиардов долларов. Это был самый разрушительный ураган, когда-либо обрушившийся на побережье Северной Америки.

Вслед за «Катриной» к побережью США устремилась «Рита», ставшая семнадцатым тропическим штормом за сезон ураганов 2005 года.

К счастью, она ослабела, не успев причинить колоссального вреда. И «Катрина», и «Рита» зародились севернее обычных широт, где закручиваются атлантические тропические циклоны. Но самым необычным для Атлантики явился двадцатый ураган по имени «Винс». Он сумел завертеться в районе Азорских островов, что значительно севернее (30-35 параллель) обычного района их формирования. Правда, достичь большой интенсивности ему не удалось и, достигнув первой категории, «Винс» быстро ослабел до тропического шторма.

Тропические циклоны существенно перераспределяют энергию в атмосфере и поэтому, несмотря на свои «компактные» размеры, оказывают влияние на атмосферные процессы далеко за пределами своих «мест обитания». Например, климатологами подмечен интересный факт взаимосвязи частоты ураганов в Атлантике и хорошей погоды в Европе. Как правило, при усилении активности тропического циклогенеза, над Скандинавией формируются большие малоподвижные циклоны. По их периферии на большую часть Западной Европы распространяются ветры южных направлений, которые обеспечивают устойчивую теплую погоду. Восточная Европа при этом находится во власти антициклона, обусловливающего хорошую погоду. Так что наше затяжное «бабье лето» 2005 г. отчасти связано с «бушующей» Атлантикой.

Нет необходимости говорить о важности изучения тропических циклонов и прогноза их эволюции. Непосредственные измерения в циклоне практически невозможны, хотя много полезной информации было получено при самолетном зондировании и проведении специальных экспедиционных наблюдений. Современные методы исследования и прогноза тропических циклонов основаны на численном моделировании и использовании спутниковой информации, проведении лабораторных экспериментов. Разработаны методы прогноза возникновения, эволюции и направления перемещения этих циклонов на основе численных методов и спутниковых данных. Хотя точно рассчитать место зарождения тропического циклона пока невозможно, однако определить наиболее вероятную область его зарождения вполне реально. За последние 30 лет достигнуты значительные успехи при прогнозе траекторий перемещения циклонов.

Огромный ущерб, наносимый тропическими циклонами, ставит задачу не только прогноза их развития и движения, но и возможного влияния на них с целью уменьшения их интенсивности и изменения траектории перемещения. Предлагались самые разнообразные проекты: рассеивание облаков сухим льдом или йодистым серебром, охлаждение океана айсбергами, покрытие воды специальной масляной пленкой, облучение эпицентра урагана микроволнами из космоса или подрыва его водородными бомбами. Следует заметить, что все они достаточно дорогостоящие и могут оказаться абсолютно бессмысленными, если нет точного прогноза места зарождения, размеров и интенсивности циклона. Кроме того, невозможно просчитать последствия таких воздействий, которые могут оказаться не менее губительными, чем сам тропический циклон. Так что пока нам остается надеяться на улучшение методов прогноза тропических циклонов и адекватно реагировать на предупреждения специалистов. И уже сейчас, благодаря совершенствованию систем предупреждения и методов спасения людей, число человеческих жертв начало постепенно снижаться.

Текст: Ольга Разоренова (с.н.с. Института океанологии РАН)
Фото: Levan Mtchedlishvili

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.