Энергия катастрофических атмосферных явлений
| Опасные явления | Е,Дж |
| Пылевые смерчи | 4·10 7 |
| Торнадо | 4·1010 |
| Шквалы | 4·1012 |
| Ураганы | 4·1016 |
| Циклоны | 4·1017 |
Опасные атмосферные вихри. В порядке уменьшения энергии и размеров к ним относятся циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Они зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха (циклоны и тайфуны – над океанами), быстро вращаются против часовой стрелки в Северном и по часовой стрелке в Южном полушариях, при этом смещаются вместе с окружающей воздушной массой. По пути в благоприятных условиях подпитки влагой они могут усиливаться, но раньше или позже теряют энергию и гаснут.
Циклон – общее название вихрей с пониженным давлением в центре. Это вихревое движение вызывается сочетанием двух сил:
- контрастом между низким давлением в центре или осью атмосферного давления и повышенным давлением вокруг него;
- силой Кариолиса, которая представляет собой стремление любого движущегося тела на Земле или на ее поверхности отклоняться в сторону из-за вращения Земли. В Северном полушарии отклонение идет вправо от направления движения, а в Южном – влево. Сочетание этих двух сил образует циклоническую модель.
Особенности систем низкого давления способствуют усилению разрушительных сил центра циклонов. На движущийся над земной поверхностью воздух оказывают влияние рельеф местности и встречающиеся на его пути предметы. Например, непосредственно на земной поверхности и близ нее существует сила трения, которая заставляет потоки воздуха завихряться внутрь к области низкого давления. Это создает циклонические формы. Они компенсируются воздушными потоками, поднимающимися вверх из центра области низкого давления. Эти восходящие потоки на высоте охлаждаются, что увеличивает влажность воздуха. Таким образом, в любом регионе низкого давления возникают облака и высокая влажность, являющиеся характерной чертой не только циклонов, но и вообще ураганов.
Циклоны могут иногда достигать в поперечнике 800 км и больше, хотя такие размеры являются редкими.
Циклоны обычно делят на две главных категории: среднеширотные и тропические (тайфуны).
Среднеширотные циклоны могут формироваться как над сушей, так и над водой. Иногда их связывают с волнами или возмущениями вдоль полярных фронтов, и они движутся с преобладающими ветрами с запада на восток.
Тропические циклоны встречаются над теплыми тропическими океанами, в стадии формирования обычно движутся на запад с потоком пассатов (ветры), а после окончания формирования изгибаются к полюсам. Тропический циклон, достигший необычной силы, называется ураганом, если он рождается в Атлантическом океане и примыкающим к нему морям; тайфуном – если в Тихом океане (или его морях); циклоном – если в регионе Индийского океана.
Факторами опасности при различных атмосферных вихрях являются, прежде всего, сильные ветры и интенсивные осадки.
Разрушительная способность ветра выражается в условных баллах и зависит от скорости:
| 0 баллов | – 18–32 м/с, слабые разрушения; |
| 1 балл | – 33–49 м/с, умеренные разрушения; |
| 2 балла | – 50–69 м/с, значительные разрушения; |
| 3 балла | – 70–92 м/с, сильные разрушения; |
| 4 балла | – 98–116 м/с, опустошительные разрушения. |
Более подробные оценки содержит шкала скорости ветра Бофорта, модифицированная для ураганов специалистами Национальной службы погоды США. Она приводится с некоторыми сокращениями второстепенных деталей и дополнениями о разрушительном потенциале:
0–7 баллов – менее 19 м/с (56 км/ч), от затишья досильного ветра;
8 баллов – 19–23 м/с (68–79 км/ч), буря, ломает тонкие ветки деревьев; опасна для судов, буровых вышек и сходных сооружений;
9 баллов – 23–26 м/с (79–95 км/ч), сильная буря, повреждения легких построек, кровли, труб;
10 баллов – 26–30 м/с (95–110 км/ч), полная буря, вырывает с корнем деревья; значительное повреждение легких построек;
11 баллов – 30–35 м/с (110–122 км/ч), шторм, массовое повреждение легких построек;
12 баллов – более 35 м/с ураган, детальное подразделение;
12.1. – 35–42 м/с (122–150 км/ч); сильный ветровал; значительное разрушение легких деревянных поселков; валятся телеграфные столбы;
12.2. – 42–49 м/с (150–175 км/ч); в легких деревянных поселках разрушается 50 % домов, в прочих постройках – повреждения крыш, окон, дверей; штормовой нагон воды на 1,6–2,4 м выше нормального уровня моря;
12.3. – 49–58 м/с (175–210 км/ч); полное разрушение легких деревянных поселков; в прочных постройках – большие повреждения; штормовой нагон – на 1,5-3,5 м выше нормального уровня моря; серьезное нагонное наводнение, повреждение зданий водой;
12.4. – 58–70 м/с (210–250 км/ч); полный ветровал деревьев; полное разрушение легких и сильное повреждение прочных построек; штормовой нагон – на 3,5-5,5 м выше нормального уровня моря; сильная абразия морского берега; сильные повреждения нижних этажей зданий водой;
12.5. – более 70 м/с (250 км/ч); многие прочные здания разрушаются ветром, при скорости 80–100 м/сек – также каменные, при скорости 110 м/с – практически все; штормовой нагон выше 5,5 м; интенсивные разрушения наводнением.
Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в урагане – более 80 м/с (280 км/ч), вычисленная по величине разрушений – до 110 м/с (400 км/ч). Наивысшая измеренная скорость ветра в смерче – 115 м/с (420 км/ч), рассчитанная по разрушениям – более 300 м/с (1000 км/ч). Для достижения столь высоких скоростей ветра необходимы особые местные условия, в частности для ураганов – прохождение над возвышенностями. Прочие характеристики воздушных вихрей будут рассмотрены особо.
Циклоны и бури