Ураганы

АТМОСФЕРНЫЕ КАТАСТРОФЫ

Причины

Выравнивание перепадов давления в атмосфере осуществляется путем возникновения ветров. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Сила ветра зависит от барического градиента: чем больше разность атмосферного давления и чем ближе находятся взаимодействующие области, тем быстрее происходит выравнивание перепада давления и тем выше скорость ветра.

Направление ветра зависит от взаиморасполо¬жения области более высокого и низкого давления, от вращения Земли и трения.

Порывы ветра могут вызвать значительные повреждения. Вихри и ураганы разрушают дома, сносят мосты и другие конструкции, угрожают жизни людей, вызывают лесоповалы.

В начале прошлого века адмирал Бофорт разработал шкалу для определения силы ветра в баллах. Этой шкалой пользуются до сих пор. Ветер начинает вызывать повреждения при скорости около 20 м/с. Скорость ветра исчисля¬ют как в метрах в секунду, так и в километрах в секунду. Умножив первое значение на вы¬численный коэффициент 3,6, получим второе значение (при обратном действии этот же коэффициент выступает в роли делителя).

Центральноевропейский рекорд по скорости ветра держит чехословацкая метеостанция на озере Скальнато плесо (78,6 м/с). Зарегистри¬ровано это значение с помощью прибора, которым измеряют скорость ветра, так называе¬мого анемографа. Человек удерживается на ногах при скорости ветра до 36 м/с. Наши метеорологи, ведущие исследования в обсерва¬тории на Скальном озере, утверждают, что при скорости ветра 44 м/с никто не отваживается покинуть помещение. Как только давление ветра, которое равняется квадрату скорости, превысит массу человека, силы ему изменяют, ветер его подхватывает и несет.

ВОЗДУШНЫЕ массы и циклоны Земная атмосфера неоднородна, это демонстрирует как карта, так и ее вертикальный разрез. Атмосфера разделена на так называе¬мые воздушные массы. Воздушная масса, по определению метеорологов,— это некоторая часть тропосферы (то есть слоя атмосферы до высоты 11 км)41, которая в противоположность окружающей атмосфере является однородной. В горизонтальном направлении воздушная мас¬са простирается на несколько тысяч километ¬ров.

Атмосферный фронт — это раздел между двумя воздушными массами. Метеорологи более определяют атмосферный фронт как пересечения поверхности раздела между двумя воздушными массами с земной поверхности. Под этими поверхностями раздела, или, как говорят, атмосферными фронтами, на самом подразумеваются довольно узкие наклонные переходные слои, в которых происходит воздействие двух разнородных воздушных масс. Различают три основных типа атмосферных фронтов: теплый, который возникает, когда скорость перемещения теплого воздуха выше, чем скорость воздуха холодного; холодный фронт, который возникает, когда быстрее перемещается холодный воздух и, словно клин, подтекает под теплую воздушную массу; фронт окклюзии, который не представляет четкой границы и в котором возникают циклоны. Циклон — это вихревое движение воздуха против часовой стрелки. Механизм их возникновения не вполне ясен, чаще всего его объясняют в рамках так называемой волновой теории. Согласно этой теории атмосферный фронт испытывает волнообразные искривления, что приводит к завихрениям такого рода. Отклонение ветра против часовой стрелки вызывается силой земного вращения (так называемой силой Кориолиса). В наших широтах диаметр таких циклонов равняется 3—4 тыс. Скорость поступательного движения циклонов составляет около 60 км/ч. Циклоны

представляют характерные объекты метеорологических снимков, сделанных с помощью метеоспутников.

Опасности

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

Согласно определениям скорость ветра в тропических циклонах должна превышать 34 м/с. Однако большинство из них характеризуется скоростью значительно выше 50 м/с, зарегистрированы скорости и более 100 м/с (то есть больше 360 км/ч). Перепад давления между краевыми' и внутренней частью циклона может достигать 50 мбар. Уже одно это способно привести к повышению уровня моря. Совершенно исключительно и количество атмо¬сферных осадков: зарегистрированы случаи, когда в сутки их выпадало более 200 мм. Однако бывают и исключения: некоторые циклоны могут быть сухими. Влияние тропических циклонов иногда сказывается не только в верхних слоях • тропосферы (до 11 км), но и выше (до 15 км).

Рассмотрим структуру тропического циклона (рис. 22). Диаметр его внутренней части— глаза, где царит спокойствие и небо ясно, чаще всего колеблется между 10 и 20 км. Глаз окружен так называемой стеной, где ветры достигают максимальной скорости. Схема пока¬зывает, что в стене осуществляются не только вихревые, но и восходящие перемещения возду¬ха. Часть воздуха в окраинных зонах циклона втягивается внутрь, другая часть выпускается.

Причины возникновения тропических цикло¬нов весьма сложны. Что касается тропических циклонов Атлантического океана и Карибского моря, то было установлено, что они возникают тогда, когда поверхность моря нагревается выше 26°С. Площадь нагретой морской по¬верхности должна быть достаточно велика. Опасность возникает тогда, когда нагрев мор¬ской поверхности до 26, 8°С осуществляется на площади, превышающей 8,5 • 106 км2. Теплый и влажный воздух вовлекается в циркуляцию и обеспечивает процесс энергией.

Тропические циклоны зарождаются посто¬янно. Происходит это вблизи экватора, чаще всего в полосе между 5 и 10° северной или южной широты. На этой стадии еще отсутствует полная круговая циркуляция воздуха, глаз циклона еще не виден, скорость ветра не превышает 30 м/с, а давление не падает ниже 1000 мбар. Такое состояние сохраняется около 12 ч. затем циклон перемещается и созревает. Он еще мал — 50—60 км в диаметре, однако его барический градиент повышается, давление падает ниже 1000 мбар. Затем наступает стадия зрелости: захватываются дополнительные воз¬душные массы, вращательное движение охваты¬вает зону шириной в несколько сот километров. Образуется глаз, четко ограниченный стеной. Давление в области глаза падает ниже 950 мбар. Эта стадия длится 12—24 ч, в исклю¬чительных случаях и более недели. Затем циклон утрачивает симметрию, вращательное движение прекращается. Над сушей циклон не существует долго, так как для пополнения энергии ему необходим океан и теплый и влаж¬ный воздух. Если циклон не оказывается над сушей, он прекращает свое существование в высоких широтах над океаном.

Циклоны чаще всего перемещаются со скоростью 30—50 км/ч. В Атлантическом и Ти¬хом океанах они сначала движутся на запад, затем поворачивают на север и северо-восток. Над сушей их трассы становятся незаконо¬мерными: они поворачивают, возвращаются вспять и пересекают свою трассу. Такие цикло¬ны особенно опасны. Их называют блуждающи¬ми. К этому типу принадлежал и циклон Флора, который в 1963 году опустошил восточную часть Кубы. Циклоны восточноазиатские (тайфуны) сначала движутся прямо на запад, а вблизи суши повертывают на север. Циклоны Бенгаль¬ского залива движутся в северо-западном направлении прямо над сушей.

Энергия тропических циклонов колоссальна, точно вычислить ее трудно. Считается, что циклон средней силы выделяет приблизительно такое же количество энергии, сколько 500 000 атомных бомб. Океан и влажный воздух необходимы циклону в качестве поставщиков энергии. Пары поднимаются вверх, давление на высоте падает, пар конденсируется. Эта-то конденсация и есть главный источник энергии, поддерживающий жизнь циклона.

Распределение циклонов в пределах года неравномерно. Так, в Атлантическом океане, Карибском море, в частности, и Мексиканском заливе, больше всего циклонов возникает в сентябре и октябре. Циклоны в декабре, январе, феврале и марте представляют исключение. Южном полушарии, наоборот, циклоны наблюдаются в начале календарного года. Что касается тропических циклонов, то они проявлять свою губительную силу и в областях, расположенных за пределами тропических широт. Они никогда не возникают на экваторe (между 0 и 5° северной и южной поты), видимо, потому, что там Кориолисова сила слишком мала. В своем поступательном движении на север они могут достигать даже поты 45°. Случалось, что, пересекая Атлантику, они достигали Европы. На противоположной стороне земного шара, в западной части Тихого ОКЕАНА, циклоны доходили до 50° северной широты. Один из них достиг острова Сахалин и Камчатки.

О прохождении циклона над определенной территорией можно судить с помощью приборов, регистрируя изменения давления и скорости ветра. После прохождения стены циклона, где ветры самые сильные, давление резко падает, температура повышается. Ветер может совершенно стихнуть. Это положение сохраняется недолго - глаз перемещается и надвигается противоположная стена.

С тропическими циклонами были хорошо знакомы уже древние мореплаватели. Несколько раз был застигнут циклоном у американских берегов Христофор Колумб, в 1493 году более слабым у Азорских островов, на следующий год у острова Гаити более сильным. О циклоне 1502 года на острове Гаити известно, что он потопил 20 судов и погубил 50 человек. Английский инженер С. У. Рейд описал ураган на острове Барбадос в 1831 году, а 1847 году опубликовал инструкцию по прогнозу. В 1873 году было организовано три станции для наблюдения и предупреждения и о зарождении циклонов - две на Кубе (Гавана и Сант-Яго-де-Куба) и одна на острове Ямайка (Кингстоун). Первое