Тропические циклоны. траектории их движения
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 называютураганами,что также означает «сильный ветер» (по-индейски), в Индии это циклоны,а в Австралии — вилли-виллии 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 — 10мб 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—5км 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.