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.

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.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник---

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

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.