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

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.

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.

На родине ураганов, в тропиках, массы воздуха сильно нагреты и насыщены водяными парами – температура поверхности океана на этих широтах достигает двадцати семи – двадцати восьми градусов Цельсия. Вследствие этого возникают мощные восходящие токи воздуха и выделением запасенного им солнечного тепла и конденсацией содержащихся в нем паров. Процесс развивается и нарастает, получается своеобразный гигантский насос – в воронку, образовавшуюся в месте зарождения этого насоса, засасываются соседние массы такого же теплого и насыщенного парами воздуха, и таким образом процесс распространяется еще и вширь, захватывая все новые и новые площади на поверхности океана.

Когда вы выливаете воду из ванны через сливное отверстие, образуется водоворот. Примерно то же самое происходит и с воздухом, поднимающимся кверху в месте зарождения циклона, – он начинает вращаться.

Гигантский воздушный насос продолжает работать, все больше влаги конденсируется на его воронкообразной вершине, все больше тепла при этом высвобождается. (Американские метеорологи подсчитали: в течение одного дня кверху может быть поднято свыше миллиона тонн воды – в виде пара, которым непрерывно насыщается приповерхностный слой атмосферы; энергии, высвободившейся при конденсации за какие-нибудь десять дней, хватило бы такому высокоразвитому в промышленном отношении государству, как США, на шесть лет!). Считается, что циклон средней силы выделяет приблизительно такое же количество энергии, сколько 500000 атомных бомб с мощностью сброшенной над Хиросимой. Атмосферное давление в центре зародившегося циклона и на его окраинах становится неодинаковым: там, в центре циклона, оно гораздо ниже, а резкий перепад давления – это причина сильных ветров, перерастающих вскоре в ураганные. На пространстве диаметром от трехсот до пятисот километров начинают свою бешеную круговерть сильнейшие ветры.

Возникнув, циклоны начинают перемещаться со средней скоростью 10-30 км/ч, иногда они могут на некоторое время зависать над местностью.

Циклоны (обычные и тропические) представляют собой крупномасштабные вихри диаметром: обычные от 1000 до 2000 км; тропические от 200 до 500 км и высотой от 2 до 20 км.

Воздушные массы двигаются в области циклона по спирали, закручивающейся к его центру (против часовой стрелки в северном полушарии, в южном наоборот) со скоростью:

Обычные не более 50-70 км/ч;

Тропические 400-500 км/ч

В центре циклона давление воздуха ниже чем на периферии, именно поэтому, двигаясь по спирали, воздушные массы стремятся к центру, где они затем подымаются вверх, порождая сильную облачность.

Если в центре:

Обычного циклона давление воздуха по сравнению с атмосферным (760 мм р.с.) составляет 713-720 мм р.с.;

То в центре тропического циклона давление падает до 675 мм р.с.

В центре тропического циклона есть область низкого давления с высокой температурой, диаметром 10-40 км, где царит затишье – глаз тайфуна.

Ежегодно на Земном шаре возникают и полностью развиваются не менее 70 тропических циклонов.

Когда тропический циклон (тайфун, ураган) приближается к побережью он несет перед собой громадные массы воды. Штормовой вал сопровождается сильными дождями и смерчами . Он налетает на прибрежные районы, уничтожая все на своем пути.

Пример

В 1970 году тайфун. который прорвал устье реки Ганг (в Индии) затопил 800 000 км 2 побережья. Имел скорость ветра 200-250 м/с. Морская волна достигала высоты 10 м. Погибло около 400 000 человек.

Сегодня существуют современные методы прогнозирования тропических циклонов (тайфунов, ураганов). Каждое подозрительное скопление облаков, где оно не возникло, фотографируется метеорологическими спутниками из космоса, самолеты метеослужбы летают к «глазу тайфуна» чтобы получить точные данные. Эта информация закладывается в компьютеры, чтобы рассчитать путь и продолжительность тропического циклона (тайфуна, урагана) и заранее оповестить население о опасности.

Ураган

Ураганом называется ветер силой в 12 баллов (до 17 баллов) по шкале Бофорта, т.е. со скоростью 32,7 м/с (более 105 км/ч) и достигает до 300 м/с (1194 км/ч)

Ураган – сильный маломасштабный атмосферный вихрь, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с. Он имеет форму столба (иногда с вогнутой осью вращения) с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух вращается против часовой стрелки и одновременно поднимается по спирали, втягивая пыль, воду, различные предметы. Ураган на суше называется бурей , а на море штормом .

Основными характеристиками ураганов являются:

Скорость ветра;

Пути движения;

Размеры и построение;

Средняя продолжительность действий.

Самой важной характеристикой ураганов является скорость ветра. Из нижеприведенной таблицы (по шкале Бофорта) видна зависимость скорости ветра и наименования режимов. Средняя скорость передвижения урагана на Украине 50-60 км/ч.

Размеры ураганов весьма различные. Обычно за его ширину принимают ширину зоны катастрофических разрушений, которая может измеряться сотнями километров. Фронт урагана достигает длины до 500 км. Ураганы возникают в любое время года, но более часто с июля по октябрь. В остальные 8 месяцев они редки, пути их коротки.

Средняя продолжительность урагана – 9-12 дней. На Украине ураганы длятся недолго от нескольких секунд до нескольких часов.

Ураган практически всегда хорошо виден, при его приближении слышно сильное гудение.

Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии. По своему пагубному воздействию не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется тем, что они несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течении одного часа, равно энергии ядерного взрыва в 36 Мгт.

Ураган несет тройную угрозу людям, которые оказываются на его пути. Наиболее разрушительными являются ветер, волны и дождь.

Часто ливни, сопровождающиеся ураганом, гораздо опаснее самого ураганного ветра, особенно для тех людей, которые живут на побережье или вблизи от него. Ураган создает на побережье волны высотой до 30 м, может быть причиной ливней, а позднее обусловить появление эпидемии, например ураганный штормовой прилив, совпавший с обычным, вызвал в 1876 году гигантское наводнение на побережье Индии, во время которого волна поднималась на 12-13 м. Утонуло около 100 000 человек и почти столько же погибло от последствий свирепой эпидемии.

Ураган при распространении над морем вызывают огромные волны высотой 10-12 метров и более, повреждают или даже приводят к гибели суда.

Наибольшую опасность во время урагана представляют предметы, поднятые с земли и раскрученные до огромной скорости. В отличие от бурь, ураган идет узкой полосой, поэтому его можно избежать. Нужно только определить направление его движения и двигаться в противоположную сторону.

Ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на комунально-энергетических сетях в производстве. Бывали случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опор мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли.

Тропические циклоны, ураганы, тайфуны

Особо опасным явлением природы являются глубокие циклоны различного происхождения, с которыми связаны сильные ветры, обильные осадки, нагоны и высокие ветровые волны в море. Глубина циклона определяется значением давления воздуха в его центре.

Размеры и мощность глубоких циклонов зависит от многих факторов и, в первую очередь, от места их зарождения. Наибольшей мощностью отличаются циклоны, зародившиеся в тропической полосе широт. Их называют тропическими в отличие от внетропических циклонов (extratropical cyclones), среди которых выделяют циклоны умеренных широт и арктические циклоны. Чем выше географическая широта зарождения циклона, тем меньше его предельная мощность.

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

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 тропических циклонов севернее 35° с. ш. и южнее 22° ю. ш.

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.

Тропические циклоны обычно зарождаются над океанами, а затем движутся над их акваториями и выходят на побережье континентов, островов, обрушивая на них сильнейшие ветры, потоки дождя, вызывая нагонную волну до 8 м высотой, а также волны в открытом море, высотой свыше 10 м.

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.

Для описания интенсивности тропических циклонов используется шкала Саффир-Симпсона (Saffir-Simpson scale), приведенная в табл. 3.3.1.1. Из нее видно, что по мере углубления циклона в нем возрастает скорость ветра и высота нагонной волны, а сам циклон классифицируется либо как шторм, либо как ураган с первой по пятую категории.

Эта шкала используется практически всеми центрами по наблюдениям за ураганами и тайфунами. В последнее время шкала Саффир-Симпсона стала использоваться и для классификации глубоких внетропических циклонов, достигших силы штормы или урагана. Из этой таблицы следует, что ураганы и тайфуны имеют пять категорий (от урагана или тайфуна первой категории H1 до урагана или тайфуна пятой категории Н5). Тропические депрессии и тропические штормы на категории не делятся.

Таблица 3.3.1.1. Шкала тропических циклонов

Тип	Категория	Давление, мб	Ветер, км/ч	Высота нагона, м	Тропическая депрессия	TD		<63		Тропический шторм	TS		63-117		Ураган	H1	>980	119-152	1,3-1,7	Ураган	Н2	965-980	154-176	2,0-2,6	Ураган	НЗ	945-965	178-209	3,0-4,0	Ураган	Н4	920-945	211-250	4,3-6,0	Ураган	Н5	<920	>250	>6

В жизненном цикле тропического циклона можно выделить четыре стадии:

1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары. Давление в центре циклона опускается до 990 мб. 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 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 за пределы тропиков 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.

С давних лет существует практика присваивания разрушительным ураганам и тайфунам имен собственных. В разные времена принципы присваивания имен менялись. На протяжении сотен лет ураганам Карибского бассейна присваивались имена святых по церковному календарю, на день которых приходилось обрушение разрушительного урагана на крупный населенный пункт.

Под этими именами ураганы входили в летописи и легенды. Примером является ураган Санта Анна, обрушившийся 26 июля 1825 г. на Пуэрто-Рико с исключительной силой. В конце XIX в. австралийский метеоролог Клемент Рэгг стал называть тропические штормы женскими именами. С 1953 г. Национальный центр ураганов США стал публиковать предварительные списки, по которым получали имена атлантические тропические штормы.

До 1979 г. в нем употреблялись только женские имена. С 1979 г. используются как женские, так и мужские имена. Практика составления предварительных списков ураганов и тайфунов распространилась на все регионы. Сейчас таких регионов в Мировом океане насчитывается 11. Эти предварительные списки по всем регионам создаются и обновляются специальным международным комитетом Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Поражающие факторы ураганов и тайфунов:

Кинетическая энергия ветра;

Интенсивные осадки;

Нагонная волна;

Штормовые волны значительной высоты.

Сопутствующие ОЯП: сильный ветер, сильное волнение, интенсивные дожди, сильный град, паводки, наводнения, обвалы, оползни, эрозия и переработка берегов.

Ураганы наносят колоссальный ущерб побережьям Северной и Южной Америки, островам на пути их распространения. Они обрушиваются на эти побережья с частотой один раз в несколько лет, образуя иногда серии в течение одного года. Один из самых разрушительных ураганов - Mitch в октябре 1998 г. унес жизни 10000 человек в Гондурасе и Никарагуа и оставил без крыши над головой 2 млн. человек.

Ураган вызвал самые сильные наводнения в этих странах за последние двести лет. Общий экономический ущерб от действия урагана превысил 5 млрд. долл. США. Наибольший в мире экономический ущерб нанес ураган Andrew, пронесшийся над территорией США с 23 по 27 августа 1992 г. Страховщики выплатили 17 млрд. долл. США, что покрыло около 57 % убытков от урагана.

Слаборазвитые страны Карибского бассейна несут тяжелейшие ущербы от ураганов, последствия которых они восстанавливают годами. Ураганы в средних широтах бывают редко: один раз в 8-10 лет. В январе 1923 г. ураган захватил всю Европейскую часть СССР, центр урагана прошел через Вологду. В сентябре 1942 г. ураган пронесся над центральными районами Европейской части нашей страны.

Разница давлений была очень велика, а поэтому местами образовывались ветры ураганной скорости. Обычная скорость движения циклонов - 30-40 км/ч; но бывают скорости более 80 км/ч. Сентябрьский циклон 1942 г. за одни сутки прошел 2400 км (т.е. скорость его передвижения была 100 км/ч). 18 ноября 2004 г. ураган обрушился на Германию, затем переместился на Польшу и Калининград.

В Германии скорость ветра достигала 160 км/ч, в Польше 130 - км/ч, в Калининграде - 120 км/ч. В этих странах погибло 11 человек, из них 7 в Польше. Везде ураган вызвал наводнения, обрывы линий электропередачи, повреждения крыш домов, вывернул деревья.

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, т.е. на территорию России, выходят в различные годы от одного до четырех тайфунов, принося резкое ухудшение погоды и вызывая значительные экономические ущербы.

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. В 2000 г. на территорию Приморья вышли четыре тайфуна, один из которых - BOLAVEN - оказался самым разрушительным: было затоплено 116 населенных пунктов, повреждено 196 мостов и около 2000 км автомобильных дорог. В общей сложности пострадало 32 000 человек и один человек погиб. Экономический ущерб составил более 800 млн. руб.

Прогноз ураганов и тайфунов, обнаружение их зарождения, отслеживание их траекторий является важнейшей задачей метеорологических служб многих стран, в первую очередь, США, Японии, Китая, России. Для решения этих задач используются космические методы мониторинга, моделирование атмосферных процессов, синоптические прогнозы.

Для уменьшения ущерба от ураганов и тайфунов, в первую очередь, в части человеческих жертв, используются методы оповещения, эвакуации, адаптации промышленных процессов, инженерная защита берегов, зданий, сооружений.