Тропические циклоны
Общие сведения. Тропические циклоны наиболее мощные, обладающие огромной разрушительной силой и энергией явления природы. Циклон за сутки выделяет энергию равную 5·1016 кДж, что эквивалентно 500 тысячам атомных бомб, сброшенных американцами в августе 1945 года на японские города Хиросима и Нагасаки.
Во время урагана в сентябре 1932 года в районе Пуэрто-Рико выпало 2,5·109 т осадков. Мощнейший ураган "Сэнди" обрушился на западное побережье Северной Америки в октябре 2012 года.
Обладая огромной энергией, тропические циклоны, проходя над островами и прибрежными районами, вызывают катастрофические разрушениями и гибель большого количества людей. Такие разрушения вызывают ураганные ветры скорость которых достигает до100м/с, штормовые волны и катастрофические наводнения, связанные с сильными ливнями и нагонами воды, достигают в узких заливах, бухтах, устьях рек высоты 8 – 10 м.
Тропические циклоны, достигшие максимальной интенсивности, имеют свое местное название – тайфун, ураган, вили-велли (Австралия), вили-вау (Океания), багио (Филиппины) и др.
Циклоны, достигшие ураганной силы, называют женскими именами, а с 1977 года и мужскими.
В Тихом океане, кроме имени, для каждого циклона указывают год возникновения и порядковый номер (Например: 7809 – 1978 г. № 9 Zn).
Районы возникновения и траектории движения. Тропические циклоны наиболее часто образуются в широтных зонах от 10° до 20° по обе стороны от экватора. Наибольшее число циклонов возникает в северной части тропической зоны Тихого океана (около 30 циклонов в год) и Атлантического океана (около 10 циклонов в год). В Индийском океане чаще всего они возникают в Бенгальском заливе, Аравийском море и в районах Маскаренских островов и восточнее острова Мадагаскара.
Тропические циклоны образуются практически в любое время года. Максимум повторяемости их зарождения приходится на август – сентябрь в северных частях Тихого и Атлантического океанов, на май и ноябрь в Бенгальском заливе и Аравийском море и на январь в юго-западной части Тихого океана.
Тропические циклоны, зарождаясь на южных перифериях Азорского антициклона в Атлантическом океане и Гонолульского антициклона в Тихом океане, перемещаются в западном направлении, и по мере приближения к восточным берегам Северной Америки и Азии, поворачивают к северо-западу, северу, и затем, утратив свою энергию, к северо-востоку, уже как обычные циклоны.
Когда тропические циклоны выходят вглубь материка на 100 – 200 км, интенсивность их существенно уменьшается. Скорость их движения составляет около 20 км/ч. Время существования таких циклонов 2 ÷ 18 суток. Траектория тайфунов и ураганов представляет собой гигантскую параболу с вершиной в районе широты 20°, где циклон достигает стадии зрелости. В этой стадии давление в центре достигает минимальных значений 950 – 960 гПа, с абсолютным минимумом 875 гПа, максимальной скорости ветра и интенсивности ливней.
Достигнув стадии зрелости, циклон начинает заполняться и увеличивать скорость перемещения до 30 – 40 км/ч.
Строение и погодные условии в тропических циклонах. Размеры тропических циклонов по вертикали достигают 8–15 км. Горизонтальные размеры невелики по сравнению с циклонами умеренных широт и составляют 80 ÷ 1000 км.
Перепад давлений между центром и окраинами тропического циклона составляет
14÷17гПа/100 км, максимальное значение может составлять60гПа/100 км.
Максимальная скорость ветра в тропическом циклоне составляет 90м/с, а полученная по косвенным оценкам – 110м/с (рис. 3.14). Скорость ветра в тропическом циклоне по горизонтали распределена неравномерно.
Рис. 3.14. График изменения скорости ветра в тропическом циклоне
В центральной части циклона (диаметром 20÷50 км), называемой «глазом бури», скорость ветра невелика и ветер неустойчив по направлению (см. рис. 3.15). В центре циклона наблюдается облачность верхнего яруса или безоблачная погода, может также наблюдаться стоячая волна высотой до 10 м. «Глаз бури» занимает не более 1% от всей площади циклона.
Движение воздуха в тропических циклонах происходит также как и в циклонах умеренных широт.
Возникающие, под влиянием сходимости потоков, упорядоченные восходящие потоки во влажно-неустойчивом воздухе, способствуют формированию в этих циклонах кучево-дождевых и других форм облаков, которые стеной опоясывают "Глаз бури". Ширина этой стены облаков (см. рис. 3.15) составляет несколько сотен километров и совпадает с поясом катастрофических скоростей ветра. По высоте облака простираются от 300 – 500 м до 12 – 15 км.
| Cb |
| Fn |
| Cb |
| Fn |
| Ci |
| Т Р О П О П А У З А |
| Н(км) |
| L(км) |
| -300 -40 0 40 300 |
| Сs |
| Сs |
| 0.3 |
| 10.0 |
| а |
Рис.3.15. Вертикальный разрез тропического циклона
Ливневые осадки, выпадающие из этих облаков, чрезвычайно интенсивны. За время прохождения циклона через пункт наблюдения выпадает в среднем до 500 мм, а в исключительных случаях до 2500 мм осадков.
Тропические циклоны возникают только там, где температура воды на поверхности океана достигает 26°÷27°С и при высокой относительной влажности воздуха. Такие циклоны зарождаются только в тех случаях, когда наблюдается вторжение холодного воздуха в средней и верхней тропосфере с севера в низкие широты Индийского океана. Это способствует увеличению термической неустойчивости и возникновению интенсивных конвективных движений воздуха.
В процессе движения происходит заток холодного воздуха в область циклона преимущественно в средней и верхней тропосфере в виде струй. Под влиянием затока воздуха циклон углубляется и приобретает составляющую скорости движения, которая, накладываясь на скорость ведущего потока, приводит к очень сложному виду траектории.
Зарождению тропических циклонов способствуют следующие условия:
- наличие начального циклонического возмущения во внетропической зоне конвергенции;
- бароклинная неустойчивость, зависящая от горизонтального градиента температуры;
- достаточное для создания закручивающего эффекта значение силы Кориолиса;
- температура поверхности океана не менее 26°С;
- конвективная неустойчивость атмосферы, благоприятная для проникающей конвекции.
Тайфуны, выходящие на Японское море и Приморский край, нередко регенерируют под влиянием притока холода в тыловую часть его из более северных районов. Вследствие этого тайфуны сохраняют свою мощь в течение длительного времени и проникают далеко на север вплоть до Охотского моря и полуострова Камчатки.
«Глаз бури» является феноменальным и загадочным явлением тропического циклона. В этой части практически полностью отсутствует облачность и резко уменьшается скорость ветра от 40 – 50 м/с до
3 – 5 м/с. Волнение моря принимает хаотический характер. Волны большие и неупорядоченные, имеют большую крутизну (толчея). Высота волн более 4 м.
Традиционно принято считать, что для «глаза бури» характерны нисходящие движения воздуха. Однако такое заключение не соответствует тому, что в циклоне восходящие потоки сходятся к центральной части и не могут не вызвать восходящего движения воздуха, скорость которого максимальна как раз в центральной части.
Основной причиной резкого уменьшения облачности центральной части тропического циклона является повышение температуры воздуха, обусловленное переносом тепла от поверхности океана в атмосферу восходящим потоком. Перенос тепла возрастает в результате сильного волнения водной поверхности. Вследствие этого значительно увеличивается площадь соприкосновения холодного воздуха с хорошо прогретой водой. По этой причине перенос тепла от океана максимален в центральной части циклона, где значения вертикальных скоростей движения воздуха максимальны.
В тропическом циклоне, также как и в циклоне умеренных широт, вертикальная скорость с высотой изменяется и достигает максимума в средней тропосфере. Поэтому в этой части тропосферы максимален конвективный приток тепла.
Повышение температуры воздуха в центральной части циклона на несколько градусов (от 5° до 15°С) приводит к уменьшению водности в этой области и обусловливает испарение капель воды, т.е. рассеивание облаков.
Такова основная причина образования «глаза бури» в тропическом циклоне.
В основной части циклона, где формируется стена облаков, приток тепла от океана к атмосфере также играет некоторую роль. Однако в этой части температура поверхности океана ниже, чем в центральной части, и скорости восходящих потоков меньше. Поэтому приток тепла в этой части не столько значителен, чтобы существенно изменить водность кучево-дождевого облака, формирующегося в восходящем потоке.
Стадии развития. Тропические циклоны, как и циклоны умеренных широт проходит четыре стадии развития:
· Стадия формирования. В этой стадии давление в центре не менее 1000 гПа. Ветер умеренный. На этой стадии может быть 2 типа развития тропического циклона – медленный – несколько суток, и взрывной – в течение не более 12 ч.
· Стадия молодого циклона. Давление в центре менее 1000 гПа. Наблюдается ветер ураганной силы хотя бы в одной из частей этого циклона. На этой стадии, независимо от стадии развития, также возможны два типа развития:
- При первом типе после короткого периода ураганного ветра в одной из частей тропического циклона, он начинает заполняться, и затем длительное время существует в виде тропической депрессии.
- При втором типе развития циклон резко углубляется. Давление в центре резко уменьшается. Ураганные ветры образуют плотное кольцо облаков вокруг центра циклона. Из разрозненных шквальных облаков образуется стройная облачная система, состоящая из сходящихся у центра узких спиральных полос, которые охватывают еще небольшую область.
· Стадия зрелости. В этой стадии происходит прекращение падения давления в центре циклона. Скорость ветра больше не увеличивается, но зона ураганных ветров расширяется. Если на стадии молодого циклона ураганные ветры наблюдаются только в радиусе 30 – 50 км, то к концу стадии зрелости эта область составляет уже 300 – 350 км. Продолжительность этой стадии длится несколько дней.
· Стадия затухания Начало заполнения циклона означает переход его в стадию затухания. Чаще всего это происходит при перемещении циклона из зоны тропических широт и в зону западных ветров или при выходе на материк.
В зависимости от интенсивности тропические циклоны делятся на барические образования, приведенные в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Дата добавления: 2016-02-24; просмотров: 2340;