Именно поэтому метеорологам приходится внимательно следить за «глазами» ураганов. Эти странные явления дают бесценную информацию о том, насколько сильными и разрушительными будут ураганы и какие регионы пострадают от них больше всего. И все же, несмотря на интенсивное внимание как к самым ураганам, так и к тайнам их «глаз», исследователям сложно понять, как они формируются. В статье, опубликованной в 2006 году, было дано около сотни объяснений того, как образуются «глаза» ураганов, но многие из них явно противоречат друг другу, поэтому финальную точку в этом вопросе все еще предстоит поставить.
Сложности моделирования процесса образования «глаза» урагана
Авторы статьи пишут, что выяснить природу образования «глаза» и смоделировать его очень сложно, так как внутренняя структура ураганов и других циклонов зависит от нескольких сил и явлений, и при этом все они очень сложные и плохо изученные. Ученым все еще не удается понять, как взаимодействуют эти сложные системы.
Несмотря на то что внешне все «глаза» ураганов похожи, ученые даже не смогли определить, действительно ли одни и те же механизмы отвечают за разные классы атмосферных вихрей. Учитывая отсутствие этого фундаментального понимания, невозможно с уверенностью определить правила формирования этих «глаз».
Модель атмосферного циклона
Несмотря на все сложности работы, исследователям удалось создать, по их словам, самую сложную модель атмосферного циклона, которую они описали в статье, опубликованной в Journal of Fluid Mechanics в январе 2017 года.
В статье 2018 года ученые писали, что моделирование «глаза» циклона требует особой осторожности. Также они подчеркнули, что при создании их модели не были учтены такие существенные характеристики атмосферных вихрей, как вертикальная стратификация температуры воздуха, изменяющаяся анизотропная вязкость вихря, а также скрытое тепловыделение из-за конденсации водяного пара.
Тем не менее ученые называют свою модель разумным, но упрощенным аналогом тропического шторма, который может формироваться в реальных условиях.
При каких условиях формируется «глаз» урагана?
Благодаря своей модели исследователи обнаружили, что «глаз» урагана не может сформироваться без соблюдения четырех граничных условий. Вот они:
- Число Экмана (равно отношению внутреннего трения в жидкости к силе Кориолиса, вызванной вращением планеты) не должно быть слишком высоким.
- Число Рейнольдса, которое измеряет отношение сил инерции (движения) к атмосферной вязкости, не может быть слишком низким.
- Число Россби не может быть слишком высоким.
- Но также оно не должно быть очень низким. Число Россби измеряет взаимосвязь между силой движения циклона и силой Кориолиса.
Важным моментом здесь является то, что глаз циклона образуется при правильном балансе внутреннего трения шторма, его скорости и силы вращения Земли, которая действует на шторм (по крайней мере, в этой упрощенной модели, созданной учеными).
Исследователи подчеркивают, что полученные ими результаты не в полной мере позволяют ответить на вопрос, почему в ураганах формируются «глаза», поскольку в созданной ими модели не были учтены слишком многие факторы. Кроме того, существует вероятность, что в реальности ураганы формируются совсем не так, как в случае моделирования. Также их модель не охватывает другие формы атмосферных циклонов, к примеру торнадо.
Перспективы нового исследования
Так есть ли польза от этого исследования? Ученые пишут, что оно позволяет определить, в каком направлении двигаться дальше, чтобы изучить образование «глаз» циклонов, поскольку отвечает на некоторые основные вопросы об ураганах. А именно: почему они формируются именно так, а не иначе, и что позволит метеорологам лучше прогнозировать поведение штормов?
Ежедневно мы узнаем все больше печальных новостей о том, как мощный ураган «Харви», свирепствующий на территории Мексиканского залива, вызывает все больше разрушений и уносит всевозрастающее число человеческих жизней. Ураганы, тайфуны — все это практически незнакомо жителям средней полосы, а потому мы решили рассказать вам о том, что же на самом деле представляет собой это стихийное бедствие.
Что такое ураган
У термина «ураган» есть два основных значения. Во‑первых, ураган — это шторм, то есть очень сильный ветер, скорость которого превышает 30 м/с. Часто такие штормы сопровождаются сильными волнениями на море или океане. Однако нас интересует второе, более узкое и привычное значение, согласно которому ураган — это погодная система низкого давления. Она возникает над нагретыми участками открытой воды достаточного размера и сопровождается мощными грозами, ливнями и штормами. Из космоса ураган похож на огромную воронку из облаков: он получает энергию от того, что теплый влажный воздух поднимается вверх, после чего влага конденсируется в форме водяного пара и выпадает дождем, а ставший сухим теплый воздух при этом опускается вниз. Ураганы также называют «циклонами с теплым ядром», поскольку принцип действия полярных и внетропических циклонов совершенно иной.
Штормовой ветер во время тайфуна заставляет море обрушивать на береговую линию волны огромного размера
Само слово «ураган» происходит от имени майянского бога ветра — Хуракана. Существует и еще одно популярное название урагана — «тропический циклон ». А вот в Японии и на Дальнем Востоке ураганы называют тайфунами . Они возникают и поддерживают свою силу только над поверхностью крупных водоемов, и если ветер снесет ураган на сушу, тот быстро исчерпает себя. Поэтому сильнее всего от стихии страдают именно прибрежные районы, но ливневые дожди, порожденные ураганами, часто вызывают обширные наводнения даже на расстоянии 40 км от берега. Несмотря на то, что тропические циклоны часто наносят огромный ущерб инфраструктуре, абсолютным злом их назвать нельзя. Во‑первых, именно благодаря ураганам в некоторых районах Земли прекращается засуха и возобновляется растительный ландшафт. Во‑вторых, тропические циклоны переносят большое количество энергии от экваториальных широт в направлении умеренных, что делает их важной составляющей глобальных процессов циркуляции атмосферы. Это приводит к уменьшению температуры на различных участках поверхности планеты, так что она избегает перегрева и сохраняет стабильно-умеренный климат.
Из чего состоит ураган: глаз бури
Схема строения урагана: красными стрелками показаны потоки теплого воздуха, синими — постепенно остывающего
Глаз бури (или просто «глаз») — центральная часть циклона, в которой теплый воздух опускается вниз. Как правило, он сохраняет правильную круглую форму, а его диаметр может достигать от 3 до 370 км, но в среднем размеры глаза составляют 30−60 км. С ним связан интересный «эффект стадиона»: у крупных циклонов верхняя часть глаза заметно шире нижней, что при наблюдении изнутри ив самом деле напоминает по форме трибуны стадиона.
У крупных циклонов глаз обычно чистый и небо в нем ясное; у мелких он может быть частично или полностью затянут тучами, что характеризуется значительной грозовой активностью.
Стена глаза
Стену глаза бури можно увидеть или изнутри урагана, или на фотографиях космических спутников
Фактически, глаз — это отверстие, которое формирует кольцо плотных грозовых кучевых облаков. Здесь облака достигают наибольшей высоты, но максимальная скорость ветров достигается не на вершине стены, а на небольшой высоте над поверхностью воды или суши. Помните ролики из Сети, где сильнейший ветер отрывает от земли небольшие постройки и сдувает автомобили? Именно такой разрушительной силой обладает стена урагана, проходящая над населенным районом.
Сильные циклоны (категории 3+) за все время своего существования несколько раз меняют стену. При этом старая стена сужается до 10−25 км, и ей на смену приходит новая, большего диаметра. Смена стены — хороший знак: во время каждой такой процедуры циклон слабеет, но стоит иметь в виду, что после окончательного формирования новой стены он быстро наберет прежнюю силу.
Внешняя зона
Широкое полотно урагана состоит из так называемых дождевых полос — линий плотных грозовых кучевых туч, которые медленно расходятся от центра циклона. Стена и внешняя зона — это область, в которой влажный воздух поднимается наверх сквозь циркуляционные ячейки, но все они меньше центральной.
Что происходит, когда ураган достигает суши? Увеличение трения о поверхность вызывает концентрацию потоков воздуха и, как следствие, ливневые осади.
Впрочем, этими категориями ураган не ограничивается. За счет центробежного движения воздуха он формирует облачный покров даже на очень больших высотах. Облака эти имеют мало общего с плотным кучевым покровом стены и внешней зоны: легкие и перистые, они быстро движутся от центра циклона и постепенно исчезают. Именно они могут стать первым сигналом, предупреждающим о скором пришествии циклона.
Ураган «Харви»
Последствия урагана «Харви»: магистрали превратились в бассейны с грязной водой
Так чем выделяется среди своих собратьев «Харви », в настоящее время превращающий Техас в покрытую водой пустошь? Для начала, это сильнейший ураган в Мексиканском заливе после знаменитой «Катрины», обрушившейся на Соединенные Штаты в 2005 году. Первоначально ему была присвоена четвертая категория по шкале Саффира-Симпсона. Это так называемый «огромный ураган »: скорость ветра на его территории достигает 50−70 м/с, а затопляемая зона находится на высоте до 3 метров над уровнем моря, при этом наводнения распространяются на десять километров вглубь суши.
В последний день лета Национальная метеорологическая служба США сообщина, что «Харви» ослаб и перешел из состояния тропического шторма в состояние «тропической депрессии»: скорость ветра значительно упала, но обильные осадки до сих пор продолжаются. Остается надеяться, что в скором времени циклон и вовсе сойдет на нет: в настоящее время федеральные власти затрудняются назвать даже приблизительную оценку урона, который причинила стихия на всем своем пути.
Атмосфера нашей планеты не бывает спокойной, ее воздушные массы находятся в постоянном движении. Наивысшей силы воздушная стихия достигает в циклонах круговых вращениях ветра по направлению к центру. Штормы, ураганы это бешено вращающиеся гигантские вихри. Чаще всего они зарождаются над прогретыми участками тропических зон океанов, но могут возникнуть и в высоких широтах. Самые же скоростные вихри торнадо до сих пор во многом загадочны.
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. («Ураган» от имени индейского злого бога Хуракана). Для того чтобы воздух перемещался с такой скоростью, необходима большая разность атмосферного давления на малом расстоянии.
Аналогичные явления в западной части Тихого океана, к северу от экватора, именуют тайфунами (от китайского «тайфэн», что означает «большой ветер»), а в Бенгальском заливе просто циклонами.
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 3060 километров. Он бывает только у мощных тропических циклонов и хорошо виден из космоса. Движется тропический циклон к северу или к югу от экватора, в зависимости от места рождения. Над сушей быстро слабеет, разрушаясь из-за шероховатости земной поверхности и недостатка влаги. Но стоит ему выбраться к океану, и маховик может завертеться с новой силой. Мощный ураган способен стирать с лица Земли целые острова и менять береговую линию. Обрушившись на густонаселенные районы, он совершает колоссальные разрушения, а сопутствующие ливни и наводнения наносят еще один, не менее опасный удар. Так, от последствий циклона, обрушившегося на государство Бангладеш в 1970 году, погибли более трехсот тысяч человек. Ураган «Катрина», возникший в Мексиканском заливе в 2005 году, убил почти две тысячи человек и нанес ущерб на сумму более 80 миллиардов долларов.В тропической зоне образуются сотни циклонов ежегодно, но не все они набирают ураганную силу. Национальный центр по ураганам во Флориде прогнозирует 11 сильных вихрей на грядущий сезон. Для них уже припасены собственные имена. Традицию именования ураганов заложили еще в XVI веке испанцы, владевшие Латинской Америкой. Они называли их именами святых. Потом в моду вошли женские имена, с 1970-х годов мужские. Идею подхватили метеослужбы по всему миру, кроме Южной Азии.
Атлантику сильно штормит
В высоких и полярных широтах существуют сходные вихревые явления, только механизм их образования другой. Внетропический циклон получает энергию от мощного атмосферного фронта, где холодный полярный воздух сходится с теплым. Раскручивание такой системы также происходит из-за вращения Земли. Диаметр внетропических циклонов больше, чем тропических, но энергия меньше.
Когда скорость ветра во внетропическом циклоне достигает 20 24 м/с (девять баллов по шкале Бофорта), ему присваивают категорию шторма. Более сильные ветры редки. Если все-таки ураган образуется, например, над Северной Атлантикой, то он бушует в океане, иногда захватывая побережье Европы. В последние годы, однако, стали случаться исключения. В декабре 1999 года сильнейший ураган «Лотар», произошедший именно от североатлантического циклона, продвинулся в центр материка, до Швейцарии . «Кирилл», на несколько дней парализовавший жизнь европейцев в январе 2007 года, охватил еще большую территорию. Скорость ветра в нем порой доходила до 62 м/с.
В последнее десятилетие внетропические циклоны чаще переходят в категорию штормов и ураганов, а еще у них изменились траектории. Если раньше атмосферные депрессии, зародившиеся над Северной Атлантикой, устремлялись через Великобританию и Скандинавский полуостров к Северному Ледовитому океану, то сейчас они стали уходить на восток и юг, принося мощные ветры и обильные осадки в центр Европы и даже Россию. Эти факты говорят о том, что вероятность возникновения сильных штормов повышается и нам следует быть готовыми к стихиям, подобным «Кириллу».
Смерч разрушил жилой квартал в местечке Квирла в Восточной Германии ночью 2 октября 2006 года
Люди и ураганы: война миров
Кинетическая энергия одного мощного урагана огромна 1,5 х 10 12 ватт, это половина генерирующей мощности всех электростанций в мире. Некоторые разработчики давно мечтают направить ее в полезное русло, но информация об этом на уровне слухов. Якобы существуют секретные лаборатории, разрабатывающие метеорологическое оружие и даже испытывающие его. Одно из немногих официальных подтверждений того, что в этом направлении ведется работа, доклад Weather as a Force Multiplier: Owning the Weather in 2025, размещенный некоторое время назад на сайте ВВС США . В нем есть глава об управлении погодой в военных целях. В числе основных ударных возможностей метеорологического оружия направленные штормы. Американские военные знают их «боевую мощь» не понаслышке: в 1992 году ураган «Эндрю» уничтожил базу Homestead на полуострове Флорида. Впрочем, идею направленных штормов следует рассматривать, скорее, как фантастику, нежели как проект. Пока ураганы не поддаются управлению со стороны людей.
Для противостояния природной стихии предлагали массу способов, в том числе экзотических отгонять их от берега с помощью гигантских вентиляторов или разрывать водородной бомбой. В эксперименте Stormfury, проводимом американскими учеными в 19601980 годах, в районе урагана распыляли иодид серебра. Предполагалось, что это вещество способствует замораживанию переохлажденной воды, в результате чего выделяется тепло, и в районе глаза урагана усиливаются дожди и ветры, разрушая структуру всего вихря. На деле же оказалось, что в тропических циклонах слишком мало переохлажденной воды, и эффект от распыления минимален. Скорее всего, помогут превентивные меры, такие как изменение параметров конкретной атмосферной депрессии, из которой рождается ураган. Например, охлаждение поверхности океана криогенными материалами или айсбергами, распыление сажи над водой для поглощения солнечной радиации (чтобы вода не нагревалась). Ведь должен же быть некий пусковой механизм, внезапно закручивающий ветер в бешеную спираль. Именно в нем кроется ключ к управлению стихией и возможность точно предсказывать место и время рождения урагана. Только специалисты никак не могут его обнаружить, а потому попытки предотвратить усиление вихря не приводят к успеху.
Из Канзаса в страну ОзВ атмосфере существуют небольшие вихри смерчи. Они возникают в грозовых облаках и тянутся по направлению к воде или суше. Смерчи возникают почти везде на Земле, но чаще всего, около 75% случаев, их появление отмечают в США. Американцы называют их «торнадо» или «твистерами», имея в виду бешеное вращение и сложную траекторию. В Европе то же явление известно под именем «тромб».
Фактов о торнадо предостаточно изучать их начали в конце XIX века. (Мини-торнадо можно организовать даже у себя дома, поместив вентилятор над горячей ванной). Тем не менее стройной теории их происхождения до сих пор нет. Согласно наиболее распространенному представлению, смерчи зарождаются на высоте первых километров при встрече идущего снизу теплого воздуха с холодным горизонтальным ветром. Это объясняет, к примеру, почему смерчей нет в очень холодных местах, таких как Антарктида, где воздух у поверхности не бывает теплым. Для разгона вихря до высокой скорости необходимо также, чтобы внутри него резко упало атмосферное давление. Смерчи часто сопровождают тропические циклоны. Такая пара ураган с торнадо производит особенно сильные разрушения. Случается несколько торнадо подряд. Так, в апреле 1974 года в США и Канаде появились 148 торнадо в течение 18 часов. Погибли более трехсот человек.
Обычно смерч по форме напоминает хобот слона, свисающий из грозового облака. Иногда он похож на воронку или столб. Захватив с поверхности воду, песок или другие материалы, смерч становится видимым. Ширина среднего по величине смерча составляет несколько сот метров, скорость движения 1020 м/с. Он живет несколько часов и проходит путь в десятки километров. Сильный вихрь засасывает, подобно гигантскому пылесосу, все, что попадается на пути, и разбрасывает на десятки километров по округе. Сохранилось множество забавных историй о выпадении чудесных дождей, к примеру, из фруктов или медуз. В 1940 году в деревне Мещеры Горьковской области с неба падали серебряные монеты, которые смерч «одолжил» из неглубокого клада. Однажды в Швеции вихрь, внезапно налетевший на стадион прямо в разгар матча по хоккею с мячом, поднял вратаря одной из команд вместе с воротами и аккуратно переставил их на несколько метров, не причинив никакого вреда. Хотя за мгновения до этого он переломал, как спички, телеграфные столбы и разнес в щепки несколько деревянных построек.
Энергия торнадо меньше энергии ураганов, но скорость ветра в нем гораздо выше и может достигать 140 м/c. Для сравнения: тропические циклоны наивысшей, пятой, категории по принятой в США шкале ураганов СаффираСимпсона начинаются со скорости ветра 70 м/c. Палка, порядочно раскрученная смерчем, может пронзить ствол дерева, а бревно протаранить дом. Разрушительной силы достигают лишь 2% смерчей, и все же их среднегодовой ущерб для экономики пострадавших стран очень велик.
А что же глобальное потепление?
Исследователи отмечают, что в Атлантике периоды активности ураганов и смерчей чередуются с относительным затишьем. Количество атмосферных вихрей, в частности мощных ураганов (в среднем по 3,5 в год), увеличивалось в 19401960 годы и с 1995 года по настоящее время. Сила нынешних ветров и океанских штормов изумляет даже бывалых моряков. Одни ученые считают последнюю вспышку атмосферной активности долговременной и увязывают с глобальным потеплением. Другие отстаивают ее связь с циклами солнечной активности. Обе версии не находят пока подтверждения, напротив, в масштабе планеты увеличение числа тропических циклонов не замечено.
Однако вопрос о том, как изменится активность ураганов по мере роста среднегодовой температуры планеты, остается открытым. Поэтому точные прогнозы тропических циклонов актуальны, как никогда. Для них задействованы самые современные средства: космические спутники, самолеты, начиненные электроникой буи, радиолокаторы, суперкомпьютеры. Информации много: все ураганы регистрируют, отслеживают и оповещают людей о возможной опасности. Своевременные оповещение и эвакуация это единственные на сегодня действенные способы борьбы со стихией.
Иннокентий Сенин
Глаз бури
Глаз бури , або офо , бычий глаз - область прояснения и относительно тихой погоды в центре тропического циклона .
Типичный глаз бури имеет диаметр от 20 до 30 км, в редких случаях - до 60 км. В этом пространстве воздух имеет бо́льшую температуру и меньшую влажность, нежели в окружающей его области ветра и дождевых облаков. В результате возникает устойчивая температурная стратификация .
Стена ветра и ливня служит изолятором для очень сухого и более тёплого воздуха, опускающегося в центр циклона из верхних слоёв. По периферии глаза бури часть этого воздуха смешивается с воздухом из облаков и благодаря испарению капель охлаждается, тем самым образуя мощный нисходящий вдоль внутренней стороны облаков каскад относительно холодного воздуха.
В это же время в облаках воздух стремительно поднимается.
Это построение и образует кинематическую и термодинамическую основу тропического циклона.
Кроме того, вблизи оси вращения уменьшается горизонтальная линейная скорость ветра, что для наблюдателя, при попадании в центр циклона, производит впечатление прекратившейся бури, по контрасту с окружающим пространством.
Другие значения
- В переносном смысле - затишье, снижение уровня опасности в самом центре бурного события, приключения.
- Глаз бури (фильм)
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Глаз бури" в других словарях:
При прохождении тропического циклона через какое нибудь место по мере приближения центра сила ветра возрастает и на некотором расстоянии от него достигает наибольшей величины. Затем ветер резко ослабевает, и в самом центре циклона наблюдается… … Морской словарь
глаз бури - Область в центре тропического циклона с диаметром от 16 до 24 км и с ясным или почти ясным небом, слабыми ветрами и самым низким атмосферным давлением. → Рис. 340, с. 759 … Словарь по географии
ГЛАЗ БУРИ - або офо, иллюминатор, бычий глаз область прояснения и тихой погоды в центре тропического циклона. Диаметр Г. б. 20 30 км (иногда до 60 км). Облака окружают глаз в виде громадного облачного амфитеатра. Воздух в Г. б. теплее и суше, чем в… … Словарь ветров
Область в центре тропич. циклона поперечником в 20 30 км (иногда до 60 км) с ясным или почти ясным небом и слабыми ветрами (иногда с полным штилем). Ограничивающая Г. б. область циклона характеризуется ливневыми осадками и сильнейшим волнением… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Глаз часть тела, орган зрения человека и многих животных. Глаз человека часть тела, орган зрения человека. Содержание 1 Фильмы 2 Устройства 3 Явление … Википедия
Бычий глаз: Бычий глаз (минерал) название минерала (кварца), отличается от тигрового глаза более красным оттенком окраса. Бычий глаз, окулус (лат. oculus), ойл де бёф (фр. Œil de bœuf) архитектурный элемент, как правило, круглое… … Википедия
Тайфун - (Taifeng) Природное явление тайфун, причины возникновения тайфуна Информация о природном явлении тайфун, причины возникновения и развития тайфунов и ураганов, самые известные тайфуны Содержание — разновидность тропического вихревой бури,… … Энциклопедия инвестора
У этого термина существуют и другие значения, см. Изабель. Изабель Категория 5 Ураган (SSHS) … Википедия
Основная статья: Гаргульи (мультсериал) Мультсериал «Гаргульи» условно делится на две части: оригинальные «Гаргульи» (65 серий, 1 сезон 13 серий, 2 сезон 52 серии) и «Гаргульи. Хроники Голиафа» (13 серий), созданные без Грега Уайзмена. Описание… … Википедия
Книги
- Глаз бури , Финн Сиверт Нильсен. "Глаз бури" - это книга о русской идентичности и советском государстве. Она была написана в 1986 году Финном Сивертом Нильсеном - норвежским социальным антропологом. Воснову книги легли…