Душным летом торнадо и град соблюдают выходные не хуже людей. Новое исследование открыло новые способы непреднамеренного воздействия человеческой деятельности на погодные условия.

Учёные проанализировали летние грозы на востоке США с 1995 по 2009 год, воспользовавшись данными Центра прогнозирования бурь Национального управления океанических и атмосферных исследований. Выяснилось, что посреди недели частота смерчей и града на 20% превышает средний показатель, а по выходным — падает на 20% ниже среднего.

Результаты статистически значимы, неслучайны и соответствуют наблюдениям за другими видами бурь.

Затем исследователи проанализировали данные мониторинга качества воздуха, проводимого Управлением по защите окружающей среды США, и заметили, что летнее антропогенное загрязнение атмосферы в восточной части США достигает пика в середине недели. Оно и понятно: утром люди газуют на работу, вечером — с неё.

Авторы полагают, что между двумя графиками есть связь. Дело в том, что влага собирается на загрязняющих частицах, и этот эффект способствует образованию облаков. Компьютерные модели свидетельствуют о том, что такие капли поднимаются до более холодных слоёв, становясь всё более массивными, и превращаются в градины.

Связь с торнадо несколько сложнее. Крупные градины, которые образовались не без участия аэрозолей, имеют меньшую площадь поверхности по сравнению со относительно маленькими «гидрометеорами» той же массы, то есть частицами конденсированной воды или льда. Градины испаряются медленнее, а потому почти не высасывают тепло из воздуха. Это облегчает тёплому воздуху формирование так называемых сверхячеек, то есть облаков того типа, которые обычно приносят торнадо и град.

Связь между загрязнением и бурями в западной части США не проглядывается, поскольку воздух там слишком сухой, а облачные массы расположены излишне высоко — там, где чересчур холодно, отмечает соавтор исследования Даниэль Розенфельд из Еврейского университета (Израиль).

По его словам, такая связь — ещё одна веская причина бороться с загрязнением воздуха.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Geophysical Research — Atmospheres.

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

Ученые Новосибирского государственного университета разработали проект, направленный на создание автоматизированной оценки параметров разрушительной волны цунами в заданной части береговой зоны, сообщает Минобрнауки РФ.

Как отмечается в пресс-релизе министерства, "конечной целью проекта является повышение безопасности прибрежных территорий, более надежное прогнозирование катастрофических волн-наводнений цунами". Такая система защиты даст в дальнейшем возможность быстро проводить мероприятия по обеспечению безопасности населения, говорится в сообщении.

"Технология будет реализована в виде высокоэффективных программных приложений по определению параметров источника в очаге цунами, а надежность будет достигнута путем комплексного анализа данных наблюдений глубоководных датчиков, – отмечается в пресс-релизе. – При этом быстродействие будет достигаться за счет предложения экономичных алгоритмов обработки, метода предварительных вычислений и оптимизации расчетных программ".

В Минобрнауки указывают, что "в результате выполнения этого проекта будут созданы основные элементы технологии обработки данных записей глубоководных мареографов, позволяющие повысить надежность предсказания параметров волны цунами в береговой зоне".

Проект разрабатывается в рамках федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России", отмечается в пресс-релизе.

Кстати, ранее я уже писал о том, что американские ученые продвинулись в понимании причин возникновения аномальных волн высотой до 18 м (по некоторым данным — до 30 м), которые представляют серьезную угрозу для кораблей и морских платформ.

Связанные записи

• Энергия волн
• Цунами оставляют заметные следы в ионосфере
• Физики смоделировали работу океанических волн
• Ученые научились предсказывать аномально высокие волны
• Отчего возникают волны?

Начинающийся в Атлантическом океане сезон ураганов обещает быть очень активным. Об этом сообщили специалисты Национального управления по проблемам океанов и атмосферы США (NOAA).

По данным экспертов, в нынешнем году в Атлантике могут зародиться от 14 до 23 тропических штормов. Причем, по меньшей мере, 14 из них перерастут в ураганы. Более того, указывают специалисты, от трех до семи ураганов будут не менее чем третьей и более категории опасности, передает ИТАР-ТАСС. Они могут усилиться до такой степени, что скорость ветра в них составит около 200 км/ч. Вероятность того, что такой ураган обрушится на побережье США, составляет 69%.

"Мы призываем всех быть готовыми к любому повороту событий в самое ближайшее время", – заявил представитель Национального управления океанических и атмосферных исследований.

Атмосферное явление классифицируется как шторм и получает собственное имя, если скорость ветра в его эпицентре достигает 63 км в час. При скорости ветра 118 км в час и более шторм становится ураганом.

Согласно устоявшейся традиции, на год в Национальном центре по наблюдению за ураганами в Майами (штат Флорида) подготавливается список из 21 имени, расположенных в порядке латинского алфавита. В настоящее время названия для ураганов расписаны до 2014 года.

Наблюдение за ураганами в США ведется с 1851 года, и до 2005 года только однажды, в 1933 году, количество ураганов и штормов составило 21. Обычно их бывает меньше: 18-19 в период с 1 июня по 30 ноября.

Однако в 2005 году над Атлантикой зародилось 26 штормов, 14 из которых переросли в ураганы, что стало абсолютным рекордом, а "лишние" штормы пришлось называть буквами греческого алфавита.

Читайте также о том, почему ураганам дают имена, а также о том, где зарождаются ураганы.

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

Ликвидаторы аварии в Мексиканском заливе могут ускоряться сколько угодно. Все равно катастрофа как минимум на несколько лет изменила состав воды в заливе. О последствиях Infox.ru рассказали биологи Московского государственного университета и обнинские метеорологи.

Нефтяные компании рассматривают загрязнение нефтью и нефтепродуктами как нормальное следствие добычи. И какие-то деньги на очистку территории в бюджет закладывают. Впрочем, даже если бы схемы очистки были эффективными (а не просто перевезти землю с места на место или, например, залить ПАВами), все разлившиеся углеводороды нефтяные компании собрать не могли бы. И не смогут никогда. А вообще загрязнение углеводородами стало привычным явлением, на борьбу с которым направляются дополнительные силы и финансирование только в случае масштабного бедствия.

Взрыв на платформе Deepwater Horizon компании Transocean, который произошел 20 апреля 2010 года, привел к колоссальной утечке сырой нефти. К 13 мая в океан вылилось по меньшей мере 16 тысяч тонн. Конечно, компания British Petroleum занимается ликвидацией последствий. Но, несмотря на все приложенные усилия, основная нагрузка по восстановлению экологического баланса «ложится на плечи» водных организмов и прибрежных растений.

О последствиях углеводородного загрязнения корреспонденту Infox.ru рассказали российские специалисты.

Эхо нездоровых привычек

Как установили в 2006 году ученые биологического факультета МГУ имени Ломоносова — д.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химии биомембран Сергей Котелевцев, и профессор, замдиректора международного биотехнологического центра МГУ Анатолий Садчиков, только в России из-за аварий и утечек ежегодно в общей сложности теряется до 25 млн тонн нефти. От углеводородного загрязнения страдают почвы, грунтовые воды, животные и растения. Морские экосистемы относятся к категории наиболее уязвимых к углеводородному загрязнению. Причем сильнее всего загрязняют океан даже не аварии, а плановая добыча и перевозка. По подсчетам специалистов, до 20% площади Мирового океана покрыто тоненькой нефтяной пленкой. Она мешает движению, питанию и дыханию мелких животных. Волны и водные токи перемешивают нефть, фракционируют ее и создают эмульсию – так происходит вертикальное загрязнение, углеводороды включается в пищевые цепи.

Сломанные часы

Многие зоопланктонные организмы погибают при концентрации нефти 0,1 мл/л, фитопланктон – при концентрации 0,001мл/л. Остальные сильно слабеют. А организмы, не способные выполнять свои биологические функции, не только не помогают биоценозу, но, напротив, «тянут его на дно». «Даже сублетальные (несмертельные) концентрации токсических веществ могут нарушить сложнейший экологический механизм, который обеспечивает равновесие. Поэтому, оценивая ущерб по мертвым особям, мы закрываем глаза на последствия, которые могут проявиться позже, через некоторое время. Один из ярких примеров аналитической недальновидности – исчезновение коралловых рифов, вызванное снижением активности растительноядных животных», — напомнил Infox.ru сотрудник биологического факультета МГУ доктор биологических наук Сергей Остроумов.

Нефтяное загрязнение отрицательно влияет на всю экосистему. В первую очередь изменяется видовой состав. Затем меняются «функциональные приоритеты». Например, загрязняющие воду синтетические поверхносто-активные вещества (ПАВы) и другие соединения могут угнетать фильтрационную активность моллюсков. Из-за взвеси, которая накапливается в толще воды, растения «недополучают» солнечный свет и в меньшей мере производят кислород. Из-за недостатка кислорода у нефтеокисляющих бактерий могут нарушиться процессы, позволяющие утилизировать углеводороды. Так один «сломанный зубец» в часовом механизме нарушает работу остальных «колесиков». «Даже невидимые изменения способны поставить под вопрос или снизить возможность экосистемы восстановить равновесие», — говорит Остроумов.

Хотя в природе нефть и ее продукты биодеградируют, этот процесс затягивается на долгие годы. Участники биоценоза способны утилизировать практически все органические соединения – от метана до тяжелых фракций, но с разной скоростью. Микроорганизмы окисляют токсические соединения, превращая их в безопасную субстанцию. Тяжелые фракции оседают на дно, где их «захоранивают» в грунт бентосные организмы. Прибитая к берегу нефть попадает в заросли прибрежных растений — макрофитов. Они в определенной степени выполняют функцию биофильтров или заградительных сооружений. Причем, как было показано в опытах, бактерии быстрее и эффективнее разлагают нефтепродукты в присутствии макрофитов. Так в слаженной биологической системе все организмы принимаются восстанавливать «свой дом».

«В сложнейший механизм восстановления вовлечены почти все участники биоценоза. В случае некоторых ранее происходивших аварий с нефтяными разливами экосистема восстанавливалась за три-четыре года. На самом деле этот процесс может затянуться на более длительный период — вплоть до столетий. Из-за выпадения из сложной системы биоремедиации (восстановления) одного из «часовых колесиков» в негодность приходит весь механизм, либо его действие значительно тормозится», — говорит Сергей Остроумов. Так что обещание исполнительного директора ВР Тони Хейворда устранить последствия аварии в Мексиканском заливе за два-три месяца не должны восприниматься буквально, подчеркнул эколог. Ощущаться экологические отголоски нефтяного разлива будут еще очень долго. Например, у загрязненной углеводородами воды проявляются мутагенные и канцерогенные свойства. Поэтому промысловые животные и растения погибают или утрачивают ценные вкусовые качества.

Буря из-за стакана нефти

Авария в Мексиканском заливе приведет и к еще одному важному для людей последствию. Залив, словно магнитом, притягивает к себе ураганы. Здесь они приобретают особую силу и разрушительную мощь, с которой человек справиться не способен. Владимир Пудов из НПО «Тайфун» (г. Обнинск) подсчитал, что очередное нефтяное пятно только усилит «привлекательность» региона для разрушительных торнадо и ураганов. Как рассказал ученый в интервью Infox.ru, рожденные в Атлантике (в основном в Карибском бассейне) циклоны значительно «взрослеют», попав в Мексиканский залив. Они вбирают в себя испарения с перегретого поверхностного слоя океана, становясь все мощнее и мощнее. И чем сильнее нагрет этот слой, тем более мощный ураган может обрушиться в итоге на берег. И единственный способ океана не отдать урагану слишком много энергии — охладиться заранее, испаряя воду с поверхности до прихода стихии. Происходит это так: теряя воду, тонкий поверхностный слой становится более соленым. Соленый слой, как более тяжелый, опускается вниз, перемешивая воду. Механизм называется вертикальное перемешивание.

«Нефтяная пленка уменьшает испарение с поверхности океана. В результате вода еще сильнее перегревается. При усилении ветра, например, при подходе шторма, пленка разрывается. Водяной пар – источник энергии для ураганов – вырывается наружу, и шторм интенсифицируется до стадии мощного урагана», — прояснил корреспонденту Infox.ru механизм экстраусиления кандидат физико-математических наук Владимир Пудов.

Как пояснил ученый, нефтяная пленка толщиной всего лишь в 1 молекулу сплетает «сети», которые уменьшают испарение воды с поверхности на 20%. Пленка толщиной в 50 микрон снижает уровень испарения до 60%. Ее невозможно заметить или поймать, но она, несомненно, уменьшит вертикальное перемешивание. Если вода не испаряется, то концентрация соли долгое время остается более или менее постоянной. «Перегретый», но не «отягощенный» слой океанической воды вниз не уходит. Так и формируются участки с аномально теплой водой. В некоторых местах глубина слоя с температурой 30°С может достигать 100 метров. Понятно, что такой резервуар аккумулированной солнечной энергии способен значительно подпитать силы урагана.

Загрязнение акватории Мексиканского залива может не только изменить погоду на юге США. А если источник загрязнения не ликвидировать, он может изменить динамику вод — течения. В частности, авария на Deepwater Horizon может даже повлиять на Гольфстрим, теплые воды которого, постепенно охлаждаясь к северу, заглубляются. Но если температура Гольфстрима повысится, то течение начнет уходит на глубину в более северных широтах. Так что загрязнение в Мексиканском заливе может повлиять на глобальную динамику вод не только Атлантики, но других океанов, что, безусловно, повлияет на погодный режим во многих частях Земли.

«В лучшем случае над Мексиканским заливом изменится режим образования облаков и выпадения осадков. В худшем можно ожидать новых, рекордных по количеству и силе, ураганов», — говорит ученый.

Связанные записи

• Утечка нефти в Мексиканском заливе остановлена
• Разлитую в Мексиканском заливе нефть начали жечь
• Разливы нефти губят селедочную икру
• Разлив нефти в Мексиканском заливе грозит исторической экокатастрофой
• Прогноз последствий аварии на нефтяной платформе Deepwater Horizon на год вперёд

Бриз — это местный ветер. Его скорость небольшая — до 4 м/с. Бриз дует с суточной периодичностью на побережье морей, больших озёр и некоторых крупных рек. Этот ветер меняет своё направление дважды в сутки, что вызвано неравномерным нагреванием поверхности суши и водоёма.

Дневной, или морской бриз, движется с водной поверхности на сушу, а ночной, или береговой бриз — с остывшего побережья к водоёму. Бриз происходит от того, что днем земля больше нагрета, а ночью — море. Обычно бризы распространяются на несколько десятков километров по обе стороны от береговой линии и на высоту нескольких сотен метров. Наиболее часто бризы наблюдаются в тропиках.

Бриз чаще бывает летом, когда разница температур между сушей и водоёмом достигает наибольших значений. На Украине, например, бризы наблюдаются на побережье водохранилищ, Чёрного и Азовского морей.

Связанные записи

• Нет связанных записей.

В атмосфере нередко формируются образования, воздух и содержащаяся в нём влага и твёрдые вещества вращаются циклонически в Северном полушарии и антициклонически — в Южном, т.е. в сторону, противоположную движению часовой стрелки в первом случае, и по её движению – во втором. К ним относятся циклоны тропические и средних широт, торнадо, тайфуны, тромбо, ураганы, смерчи и т. д. Природа этих образований во многом общая. Назовём их циклоническими образованиями. Тропические циклоны обычно в диаметре меньше, чем средних широт и составляют 100-300 км, но скорости движения воздуха в них большие, достигающие 50-100м/с. Циклонические образования с большими скоростями движения воздуха в районе субтропической зоны западной части Атлантического океана около Северной и Южной Америки получили название торнадо или ураганы, аналогичные около Европы — тромбо, около юго-западной части Тихого океана — тайфуны.

Тропические циклоны образуются в восточной части океанов на широтах 5-200 и распространяются в западном направлении вплоть до западных границ океанов, а затем в северном полушарии движутся на север, в южном — на юг. Здесь они нередко превращаются в торнадо или тайфуны. Выходя на материк, они довольно быстро разрушаются, но успевают нанести значительный ущерб природе и людям. Подобные вращательные движения воздуха меньших размеров над морем или океаном получили название смерчей.

Принятая гипотеза формирования циклонических образований

Считается, что возникновение циклонов и пополнение их энергией происходит в результате подъёма больших масс тёплого воздуха и скрытой теплоты конденсации. Считается, что в районах образования тропических циклонов вода теплее атмосферы. В этом случае воздух нагревается от океана и поднимается вверх. В результате влага конденсируется и выпадает в виде дождей, давление в центре циклона падает, что и приводит к возникновению вращательных движений воздуха, влаги, твердых веществ, заключенных в циклоне [Грей, 1985, Иванов, 1985, Наливкин, 1969, Gray, 1975].

Эта общепринятая гипотеза формирования циклонических образований возникла без анализа натурной информации, путём логических умозаключений и представлений её авторов о физике развития подобных процессов. Естественно предположить: если воздух в образовании поднимается, что происходит в циклонических образованиях, то он должен быть легче, чем воздух на его периферии. Так и считается: воздух поднимается, влага конденсируется, давление падает, возникают вращательные движения циклонического образования.

Некоторые исследователи видят слабые стороны этой гипотезы. Так, они считают, что локальные перепады температуры и давления в тропиках не настолько велики, чтобы только эти факторы могли сыграть решающую роль в возникновении циклона, столь значительно ускорить воздушные потоки [Юсупалиев, и др., 2001]. До сих пор остаётся неясным, какие физические процессы протекают на начальных стадиях развития тропического циклона, каким образом усиливается исходное возмущение, как возникает система крупномасштабной вертикальной циркуляции, подводящая энергию в динамическую систему тропического циклона [Моисеев и др., 1983]. Приверженцы этой гипотезы никак не объясняют закономерностей потоков тепла из океана в атмосферу, а просто предполагают их наличие.

Мы же видим очевидный следующий недостаток этой гипотезы. Так, чтобы воздух нагревался от океана недостаточно, чтобы океан был теплее. Необходим поток тёплых вод с глубины к поверхности океана, а следовательно, и подъём воды. Вместе с тем, в тропической зоне океана вода на глубине всегда холоднее, чем у поверхности, и такого тёплого потока не существуeт. Поэтому, можно считать, что принятая гипотеза формирования циклонов в этом случае не может реализоваться.

Мы провели анализ этих явлений и предлагаем иную гипотезу формирования и развития циклонических образований, на наш взгляд, правильнее объясняющую их природу. Активную роль в формировании и пополнении энергией циклонических образований играют волны Россби Мирового океана.

Формирование циклонических образований (гипотеза автора)

Как отмечалось, тропические циклоны и торнадо движутся по экваториальным и зонам западных пограничных течений, в которых волны Россби имеют наибольшие величины амплитуд колебаний скорости, а, следовательно, и наибольшую кинетическую энергию. Подъём в этих волнах глубинной воды на поверхность океана в тропических и субтропических зонах приводит к созданию на поверхности океана значительных отрицательных аномалий воды овальной формы, с температурой в центре ниже температуры вод, их окружающих, "температурных пятен". В экваториальной зоне Тихого океана аномалии температуры имеют такие параметры: ~ 2 – 3° C, диаметр ~ 500 км.

Сам факт движения тропических циклонов и торнадо по зонам экваториальных и западных пограничных течений, а также анализ развития таких процессов, как апвеллинг – даунвеллинг, Эль-Ниньо – Ла-Нинья, пассатов и навёл нас на мысль, что циклонические образования как-то должны быть связаны физически с активностью волн Россби, а точнее должны ими порождаться, чему впоследствии мы нашли объяснение.

На рис. 1а зафиксированы колебания скорости течения волн Россби с периодом ~ 19 суток. Эти колебания формируют вертикальные движения воды и, соответственно, колебания температуры воды у поверхности океана (рис. 1б), которые и образуют температурные аномалии. Большим амплитудам колебаний скорости течений волн Россби соответствуют большие колебания температуры воды и, соответственно, аномалии температуры на поверхности океана с большой температурой, а малым – а малой температурой. Первые наблюдаются в основном летом, а вторые – зимой. Этим и объясняется частое появление циклонов летом и практическое отсутствие их зимой.

Аномалии холодной воды охлаждают атмосферный воздух, создавая отрицательные аномалии овальной формы, близкой круговой, холодного воздуха в центре и более тёплого на периферии. В результате и давление внутри аномалии оказывается ниже, чем на периферии от неё. Как следствие этого возникают усилия, обусловленные градиентом давления, которые движут массы воздуха и содержащейся в нём влаги и твёрдых веществ в центр аномалии, F_д. На массы воздуха действует сила Кориолиса F_k, которая отклоняет их вправо в Северном полушарии и влево – в Южном.

Таким образом, массы будут двигаться в центр аномалии по спирали. Чтобы циклоническое движение возникло, сила Кориолиса должна быть отлична от нуля. Так как F_k =2mωu Sinφ, где m – масса тела, ω – угловая частота вращения Земли, φ – широта места, u – модуль скорости движения тела (воздуха, влаги, твёрдых веществ). На экваторе F_k = 0, и поэтому циклонические образования там не возникают. В связи с движением масс по окружности образуется центробежная сила F_ц, стремящаяся оттолкнуть массы от центра аномалии. В целом на массы будет действовать сила стремящаяся сместить их по радиусу, F_r = F_д – F_ц и сила Кориолиса. Скорость вращения масс воздуха, влаги и твёрдых веществ в образовании и подачи их в центр циклона будет зависеть от градиента силы F_r. Чаще всего в аномалии F_д > F_ц. Сила F_ц достигает существенной величины при больших угловых скоростях вращения масс.

Такое распределение усилий приводит к тому, что воздух с содержащимися в нём влагой и твердыми частицами устремляется в центр аномалии и там выталкивается вверх. Именно выталкивается, но не поднимается, как это считается в принятых гипотезах образования циклонов. Подъём воздуха вызывает конденсацию влаги и, соответственно, падение давления в центре аномалии, образование облачности над ней, выпадение осадков. Это приводит к уменьшению температуры воздуха аномалии и ещё большему падению давления в её центре. Возникает своего рода связь процессов, взаимно усиливающих друг друга: падение давления в центре аномалии усиливает подачу в нее воздуха и, соответственно, его подъём, что в свою очередь приводит к ещё большему падению давления и, соответственно, увеличению поступления масс воздуха, влаги и твёрдых частиц в аномалию. В свою очередь это приводит к сильному увеличению скоростей движения воздуха (ветра) в аномалии. Так образует циклон.

Итак, мы имеем дело со связью процессов, взаимно усиливающих друг друга. Если процесс протекает без усиления, в вынужденном режиме, то, как правило, скорость ветра небольшая и составляет 5-10 м/с, но в отдельных случаях может достигать и 25 м/с. Так, скорость ветров – пассатов составляет 5 – 10 м/с при различиях температуры поверхностных вод океана 3-4° С на 300 – 500 км. В прибрежных апвеллингах Каспийского моря и в открытой части Черного моря ветры могут достигать 25 м/с при различиях температуры воды ~ 15° С на 50 – 100 км. При "работе" связи процессов, взаимно усиливающих друг друга в тропических циклонах, торнадо, смерчах скорость в них ветра может достигать существенных величин, свыше 100-200 м/с.

Подпитка циклона энергией

Мы уже отмечали, что волны Россби вдоль экватора распространяются на запад. Они формируют на поверхности океана отрицательные по температуре аномалии воды в диаметре ~ 500 км, которые поддерживаются отрицательным потоком тепла и массы воды поступающей с глубины океана. Расстояние между центрами аномалий равно длине волны, ~ 1500 км. Когда циклон находится над аномалией, то он подпитывается энергией. Но когда циклон оказывается между аномалиями, он теряет энергию, поскольку здесь отсутствуют вертикальные потоки воды и, соответственно, отрицательные потоки тепла.

Эту зону он проскакивает по инерции, но с небольшой потерей энергии. Далее в очередной аномалии он получает дополнительную порцию энергии и так продолжается на всём пути движения циклона, переходящего нередко в торнадо. Разумеется, могут возникать условия, когда циклон не встретит аномалий или они будут малыми, и он может со временем разрушиться.

Формирование торнадо

После того, как тропический циклон достигнет западных границ океана, он движется на север. За счёт увеличения Кориолисовой силы увеличиваются угловая и линейная скорость движения воздуха в циклоне, давление в нём падает. Перепады давления внутри и вне циклонического образования достигают величин более 300 мб, в то время как в циклонах средних широт эта величина составляет ~ 30 мб. Скорости ветра превышают 100 м/с. Область подъёма воздуха и содержащихся в нём твёрдых частиц и влаги сужается. Она получила название хобота или трубы циклонического образования. Массы воздуха, влаги и твёрдых веществ поступают с периферии циклонического образования в его центр, в трубу.

Такие образования с трубой получили название торнадо, тромбо, тайфун, смерч (см. рис. 2, 3).

При больших угловых скоростях вращения воздуха в центре торнадо возникают условия: F_д ~ F_ц. Сила F_д стаскивает массы воздуха, влаги и твёрдых частиц с периферии торнадо на стенки трубы, сила F_ц – с внутренней области трубы на ее стенки. В этих условиях влага и твердые вещества в трубе отсутствуют и воздух прозрачен. Такое состояние торнадо получило название "глаз бури". На стенках трубы результирующая сила, действующая на частицы, практически равна нулю, а внутри трубы она мала. Также мала угловая и линейная скорость вращения воздуха в центре торнадо. Это и объясняет отсутствие ветра внутри трубы. Но такое состояние торнадо, с "глазом бури" наблюдается не во всех случаях, а только тогда, когда угловая скорость вращения веществ достигает значительной величины, т.е. в сильных торнадо.

Торнадо, как и тропический циклон, на всём пути следования над океаном подпитывается энергией температурных аномалий воды, создаваемых волнами Россби. На суше такой механизм подкачки энергии отсутствует и поэтому торнадо относительно быстро разрушается.

Ясно, что для прогноза состояния торнадо по пути его следования над океаном необходимо знать термодинамическое состояние поверхностных и глубинных вод. Такую информацию дают съёмки из космоса.

Тропические циклоны и торнадо обычно образуются летом и осенью, в это время в Тихом океане формируется Ла-Нинья. Почему? В экваториальной зоне океанов именно в это время волны Россби достигают наибольшей амплитуды и создают аномалии температуры значительной величины, энергией которых и питается циклон [Бондаренко, 2006]. Пока не известно, как ведут себя амплитуды волн Россби в субтропической части океанов, поэтому нельзя утверждать, что аналогичное происходит так и там. Но хорошо известно, что глубокие аномалии в этой зоне появляются летом, когда поверхностные воды нагреты сильнее, нежели зимой. В этих условиях возникают температурные аномалии воды и воздуха с большими перепадами температуры, чем и объясняется образование сильных торнадо в основном летом и осенью.

Циклоны средних широт

Это образования без трубы. В средних широтах циклон, как правило, не переходит в торнадо, поскольку выполняются условия F_r ~ F_k, т.е. движение масс – геострофическое. В этих условиях вектор скорости движения масс воздуха, влаги и твёрдых частиц направлен по окружности циклона и все эти массы только слабо поступают в его центр. Поэтому циклон не сжимается и не превращается в торнадо.

Нам удалось проследить образование циклона над Чёрным морем. Волны Россби нередко создают отрицательные температурные аномалии поверхностных вод в центральных районах западной и восточной его частях. Они и образуют над морем циклоны. Нередко температура в аномалиях достигает ~ 10 – 15° С, в то время, как над остальным морем температура воды ~ 23° C. Эти аномалии и создают циклоны, иногда с большими скоростями ветра. На рис.4 приведено распределение температуры воды Чёрного моря. На фоне относительно тёплого моря с температурой поверхностных вод до ~ 23° С в западной его части выделяется аномалия воды до ~ 10° С. Различия весьма существенны, что и сформировало циклон (рис.5). Этот пример формирования циклона свидетельствует о возможности реализации предложенной нами гипотезы формиро-вания циклонических образований.

Нередко к Чёрному морю со стороны Средиземного моря приходит циклон, который значительно усиливается над Чёрным морем. Скорее всего, так в ноябре 1854 г. образовалась знаменитая Балаклавская буря, потопившая Английский флот. Аналогичные, изображённым на рис. 4 температурные аномалии воды образуются и в Мексиканском заливе [Каменкович, Кошляков, Монин, 1982], которые часто усиливают Торнадо движущийся в сторону США. Для обоснования наших выводов приведём здесь дословно выдержку из одного сайта Интернета, который озаглавлен "Атмосферные процессы в Карибском море": "Ресурс представляет динамическое изображение тропического урагана Dean (торнадо), одного из наиболее мощных в 2007 году. Наибольшую силу ураган набирает над водной поверхностью, а при прохождении над сушей происходит его "размывание" и "ослабление".

Смерчи

Это циклонические образования небольших размеров. Как и торнадо, они имеют трубу, образуются над океаном или морем, на поверхности, которых возникают температурные аномалии небольших по площади размеров. Автору монографии приходилось многократно наблюдать смерчи в восточной части Чёрного моря, где большая активность волн Россби на фоне очень тёплого моря приводит к образованию многочисленных и глубоких температурных аномалий поверхностных вод. Развитию смерчей в этой части моря также способствует очень влажный воздух.

Выводы

Циклонические образования формируются температурными аномалиями поверхностных вод с отрицательной температурой: в центре аномалии температура воды ниже, на периферии – выше. Аномалии формируются волнами Россби Мирового океана, в которых происходит подъём холодной воды с глубины океана к его поверхности. При этом температура воздуха в рассматриваемых эпизодах обычно бывает выше температуры воды. Впрочем, выполнение этого условия не обязательно, циклоны могут быть образованы, когда температура воздуха над океаном или морем ниже температуры воды. Главное условие образования циклона: наличие отрицательной аномалии воды и разности температур вода – воздух. В этих условиях и создаётся отрицательная аномалия воздуха. Чем больше разность температур атмосфера – вода океана, тем активнее развивается циклон. Если температура воды аномалии равна температуре воздуха, то циклон не образуется, а существующий циклон в этих условиях не развивается. Далее всё происходит так, как было описано.

Не будем слишком категоричны в выводах. Мы сейчас не располагаем достаточной натурной информацией, чтобы убедительно опровергнуть прежнюю гипотезу формирования циклонических образований и обосновать нашу. Предложенная вниманию читателя информация, демонстрирующая образование циклона над Чёрным морем или поведение циклона в Карибском море позволяет только предположить, что так может быть. Но не категорично заявить: так и только так. Для этого нужно провести глубокий анализ поведения температурного поля поверхностных вод океана, температуры атмосферы, поля давления в моменты образования и развития циклонов. Лучше это сделать по информации тропической зоны океанов, т.е. там где в основном и формируются тропические циклоны. Но в настоящее время мы не располагаем подобной информацией по причине её отсутствия. Из изложенного ясно, что существует также необходимость изучения волн Россби Мирового океана. А пока будем только учитывать наличие нашей гипотезы альтернативной существующей.

Литература

• Бондаренко А.Л. Эль-Ниньо – Ла-Нинья: механизм формирования // Природа. №5. 2006. С. 39 – 47.
• Грей В.М. Генезис и интенсификация тропических циклонов // Сб. Интенсивные атмосферные вихри. 1985. М.: Мир.
• Иванов В.Н. Зарождение и развитие тропических циклонов // C.: Тропическая метеорология. Труды III Международного симпозиума. 1985. Л. Гидрометеоиздат.
• Каменкович В.М., Кошляков М.М., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 264с.
• Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Шукуров А.В. Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере// Доклады Академии наук СССР. 1983. Т.273. №3.
• Наливкин Д.В. Ураганы, бури, смерчи. 1969. Л.: Наука.
• Юсупалиев У., Анисимов Е.П., Маслов А.К., Шутеев С.А. К вопросу формирования геометрических характеристик смерча. Часть II // Прикладная физика. 2001. №1.
• Gray W. M. Tropical cyclone genesis // Atmos. Sci. Paper, Colo. St. Univer. 1975. №234.

Об авторе

Альберт Леонидович Бондаренко, океанолог, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник Института водных проблем РАН. Область научных интересов: динамика вод Мирового океана, взаимодействие океана и атмосферы. Достижения: доказательство существенного влияния океанических волн Россби на формирование термодинамики океана и атмосферы, погоды и климата Земли.

N.B.

Уважаемые читатели! Если у вас появились вопросы, которые вы хотите задать Альберту Леонидовичу – вы можете написать их в комментариях ниже или отправить мне по электронной почте. Я их обязательно передам Альберту Леонидовичу и опубликую ответы на блоге. Спасибо!

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

Ураганам принято давать имена. Это делается для того, чтобы не путать их, особенно тогда, когда в одном и том же районе мира действуют несколько тропических циклонов, для того, чтобы не было недоразумений при прогнозировании погоды, в выпуске штормовых оповещений и предупреждений.

До появления первой системы присвоения имен ураганам, они получали свои названия бессистемно и случайно. Порой ураган называли именем святого, в день которого произошло бедствие. Так, например, свое имя получил ураган "Санта-Анна", который достиг города Пуэрто-Рико 26 июля 1825 года, в день св. Анны, а ураганы, разразившиеся над Пуэрто-Рико 13 сентября 1876 г. и 1928 г., были названы "Сан Фелипе". Название могло даваться по местности, которая пострадала от стихии больше всего. Иногда название определялось самой формой развития урагана. Так, например, получил свое имя ураган "Булавка" №4 в 1935 году, форма траектории которого напоминала упомянутый предмет.

Впервые женское имя дал урагану герой романа Джорджа Стюарта "Шторм", опубликованного издательством "Рэндом хауз" в 1941 г. Во время второй мировой войны у синоптиков ВМС и ВВС США, следивших за штормами на просторах Тихого океана, вошло в практику давать ураганам имена.

Известен оригинальный метод присвоения имен ураганам, придуманный австралийским метеорологом Клементом Раггом: он называл тайфуны именами членов парламента, которые отказывались голосовать за выделение кредитов на метеоисследования. В прогнозах Рагг сопровождал смещение циклона такими комментариями как "бесцельное плутание", "ужасное поведение", "переменчивость".

Широкое распространение имена циклонов получили во время Второй мировой войны. Метеорологи военно-воздушных и военно-морских сил США вели наблюдение за тайфунами в северо-западной части Тихого океана. Чтобы избежать путаницы, военные метеорологи называли тайфуны именами своих жен или подруг. После войны национальная метеослужба США составила алфавитный список женских имен. Основной идеей этого списка стало использование коротких, простых и легко запоминающихся имен.

Практика показала, что применение имен в письменной и устной речи гораздо удобнее прежнего метода, основанного на обозначении координат урагана. Использование коротких, легко запоминающихся имен резко уменьшает количество ошибок при передаче информации и обмене ею между рассеянными на большом пространстве станциями, базами и кораблями, особенно вероятных, когда в одно и то же время наблюдаются два или более урагана. Названия должны быть краткими, легко произноситься, быстро распознаваться и легко запоминаться.

Прежде чем принять окончательное решение, Бюро погоды США рассмотрело множество предложений. Предлагалось обозначать ураганы цифрами, буквами английского алфавита, греческими буквами, мужскими именами, фонетическим алфавитом, принятым в американской армии во время второй мировой войны, названиями животных, прилагательными качества и т. д. Списки были разные — от малоизвестных мифологических персонажей до имен знаменитых людей, географических названий и предметов широкого обихода.

К 1950 году появилась первая система в именах ураганов. Сначала выбрали фонетический армейский алфавит, а в 1953 году решили вернуться к женским именам. В 1960 г. были утверждены четыре набора женских имен, замененные в 1971 г. десятилетними списками. Для каждого года в десятилетии используется отдельный набор. Буквы Q, Х, У, Z были исключены из-за того, что с них начинается мало имен.

В последующем присвоение ураганам женских имен вошло в систему и было распространено на другие тропические циклоны — на тихоокеанские тайфуны, штормы Индийского океана, Тиморского моря и северо-западного побережья Австралии. Пришлось упорядочить и саму процедуру присвоения имен. Так, первый ураган года стали называть женским именем, начинающимся с первой буквы алфавита, второй – со второй и т. д.

Для тайфунов существовал список из 84 женских имен. В 1979 году Всемирная метеорологическая организация (ВМО) совместно с национальной метеослужбой США расширили этот список, включив также и мужские имена.

В настоящее время ВМО разделило всю планету на несколько регионов, страны которых на ежегодных совещаниях утверждают приемлемые названия. Обычно подбираются слова, характерные для языка, распространенного на территории.

Сегодня приняты шесть списков, состоящие из 21 имени каждый. По одному списку на год. Через шестилетний период перечни используются повторно, за исключением катаклизмов, принесших наиболее заметные разрушения (как, например, погубившая Новый Орлеан "Катрина"), навсегда закрепляются за своими хозяевами и не могут быть использованы вновь. По результатам 2007 года из списков выпали Дин, Феликс и Ноэль. Всего за период с 1953 года такой "чести" удостоены 70 названий.

Случается, что система дает сбой. Так в 2005 году 21 имени не хватило, а ураганы все продолжали появляться. На помощь пришел греческий алфавит, и мир познакомился с Альфой, Бетой и Гаммой.

Далеко не всем нравится американская бесцеремонность. В северо-западной части Тихого океана для тайфунов припасены названия животных, цветов, деревьев и даже продуктов: Накри, Юфунг, Канмури, Копу. Японцы отказались давать смертоносным тайфунам женские имена, потому что женщин там считают существами нежными и тихими. В северо-западной части Тихого океана применяют названия цветов, деревьев и животных. А тропические циклоны севера Индийского океана остаются безымянными.

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

Атмосфера Земли похожа на океан, где вместо воды плещется воздух. Под воздействием солнечной радиации, рельефа и суточного вращения планеты в воздушном океане возникают неоднородности. Области пониженного давления называют циклонами, повышенного — антициклонами. Именно в циклонах зарождаются сильные ветры. Самые крупные из них достигают тысяч километров в диаметре и хорошо видны из космоса благодаря наполняющим их облакам. По своей сути это — вихри, где воздух движется по спирали от краев к центру, в область с низким давлением. Такие вихри, постоянно существующие в атмосфере, но рожденные именно в тропиках — в Атлантике и восточной части Тихого океана — и достигшие скорости ветра свыше 30 м/с, называют ураганами. Для того чтобы воздух перемещался с такой скоростью, необходима большая разность атмосферного давления на малом расстоянии.

Ураганы появляются над теплыми водами океанов между пятым и двадцатым градусами северной и южной широты. Обязательное условие для их образования — огромная масса прогретой воды. Установлено, что температура воды должна быть не ниже 26,5°C, глубина прогрева — по крайней мере пятьдесят метров. Более теплая, чем воздух, океанская вода начинает испаряться. Массы нагретого пара поднимаются вверх, образуя область пониженного давления и вовлекая в движение окружающий воздух. На определенной высоте нагретый пар достигает точки росы и конденсируется. Выделяющаяся при этом тепловая энергия подогревает воздух, побуждая его стремиться вверх, и таким образом питает новорожденный циклон. Вращательная составляющая скорости ветра закручивает его — в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном — по часовой. Вращение вовлекает в вихрь все большие массы воздуха извне. В итоге силуэт циклона обретает форму гигантской воронки, обращенной горлышком книзу. Ее края иногда поднимаются до верхних границ тропосферы. Внутри воронки образуется зона ясной тихой погоды с низким атмосферным давлением в окружении грозовых облаков. Это глаз урагана. Его обычный размер — 30-60 километров. Он бывает только у мощных тропических циклонов и хорошо виден из космоса.

Ураганы, обрушивающиеся на восточное побережье США, зарождаются над тропическими и субтропическими водами Северной Атлантики, Карибского моря и Мексиканского залива. По данным Национальной службы погоды, ураганы также образуются у западного побережья Мексики и центральной Америки, но они редко приближаются к побережью настолько, чтобы создавать угрозу западным штатам.

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

В образе Хуракана у киче слились старые представления Майя о богах ветра и грозы вместе с образом древнего божества Тескатлипоки, отсюда его имя. Бог имел три ипостаси: Какулха-Хуракан, Чипи-Какулха, Раша-Какулха, все связанные с молниями. Наиболее распространённые его эпитеты: "сердце неба", "сердце земли".

Интересно отметить, что во время испанского завоевания бог бури на Антильских островах назывался Хураканом. Отсюда это слово вошло в испанский, а затем и в другие европейские языки для обозначения бури, урагана. Таким образом, русское слово "ураган" восходит в конечном счете к языку киче.

В мифе он связан с созвездием Большой Медведицы.

Связанные записи

• Что такое ураган?
• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»

Вот как описывает ураган Роберт Х. Симпсон, директор Национального центра по изучению ураганов в г. Майами, штат Флорида: “Ураган — это гигантский тепловой насос, входное отверстие которого захватывает сотни миль тропических районов океана. Этот насос втягивает влажный, воздух с поверхности океана и направляет его к центру низкого давления. Воздух сходится у центра урагана и поднимается вверх. При этом влага в нем конденсируется, благодаря чему высвобождается скрытая теплота конденсации,— она-то и служит источником энергии, движущей ураган.

Подобно дыму в трубе, жидкокапельная вода и ледяные кристаллы поднимаются над центром урагана на высоту 12 — 16 км и растекаются там, охватывая огромное пространство. Эти "выхлопные продукты" заметны на спутниковых снимках в виде облачных образований, сверху похожих по форме на запятую”.

Совсем по-иному описывают ураган те, кто на себе испытал, что это такое: “Это бушующий ад бешеной пляски вздыбленных волн, завывающего как тысяча дьяволов ветра, проливного дождя и темноты — черной и непроницаемой”.

Ураган (франц. ouragan, от исп. huracan; слово заимствовано из языка карибских индейцев) — ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого свыше 30 м/сек (по Бофорта шкале 12 баллов). Ураганом называют также тропические циклоны, особенно возникающие в Карибском море.

В ураганах (тропических циклонах) ветер достигает 40 м/сек и дует вдоль гигантской спирали, в центре которой находится относительно спокойная область низкого давления, называемая “глазам бури”. Этот “глаз” может иметь в поперечнике 40 — 60 км и быть относительно малооблачным, тогда как вне его на 100 — 200 км тянутся спиральные зоны тяжелых облаков и ливневых осадков. Полностью сформировавшийся ураган может занимать поверхность океана площадью более 25 тыс. км².

Связанные записи

• Циклон «Ида» усилился до категории шторма
• Ураган «Билл» усилился до четвертой степени опасности
• Средневековые ураганы оказались мощнее современных
• Спутник увидел рождение урагана «Химена»
• Сила ураганов в Атлантике достигла тысячелетнего максимума