Глава 2 погода в тропических циклонах

Давление в центре циклона в период максимального развития составляет в среднем 950—960 гПа, т.е. сравнимо с давлением в глубоких циклонах внетропических широт ( рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 Изменение давления на о. Мадагаскар в феврале—марте 1959 г.[10].

При про­хождении тропических циклонов: 1 — жестокого, 2 — умеренного, 3 — слабого.

В одном случае наблюдалось рекордное падение до 855 гПа, такого давления во внетропических широтах не бывает. Вследствие малой площади и большой глубины циклона барические градиенты и скорости ветра в нем очень велики: максимальные градиенты доходят до 20 гПа на градус широты, а в отдельных случаях и гораздо больше. Скорости ветра у поверхности Земли в среднем циклоне составляют 40—50 м/с. Скорость до 60—80 м/с — явление нередкое, но, судя по разрушениям, скорости ветра могут быть и больше: отдельные порывы доходят до 100 м/с. Эта область больших градиентов и штормовых ветров резко отграничена от окружающего района с размытым барическим полем и слабыми ветрами.

В начале образования тропического циклона циклоническая циркуляция захватывает нижнюю половину тропосферы, но в зрелом тропическом циклоне она простирается и в верхнюю половину. В тайфуне «Сара» в марте 1956 г. циклоническая циркуляция наблюдалась до 12 км. В среднем касательная составляющая скорости ветра в радиусе 2,5—3° широты от центра циклона почти не меняется с высотой от Земли до 300 гПа. Выше она ослабевает, и на поверхности 150 гПа движение становится антициклоническим. Облачность в зрелом тропическом циклоне представляет собой почти сплошное гигантское грозовое облако, в которое втягиваются спиральные гряды облаков. В самом центре циклона обычно находится небольшая зона (десятки километров в диаметре), свободная от мощных облаков и со слабыми ветрами, — так называемый глаз бури. Вокруг глаза бури амфитеатром расположена стена кучево-дождевых облаков, из которых выпадают сильные дожди, а грозовые явления достигают большой интенсивности (рисунок 2.2). В одном тайфуне облака вокруг «глаза» возвышались до 14 км. Сильные восходящие движения, господствующие в большей части тропического циклона, в «глазе» уступают место нисходящему движению воздуха, удаляющему его от конденсации [10].

Рисунок 2.2 Схематический вертикальный разрез через тропический циклон (ураган) «Аллен» 5.08.1980 г.[10].

Средняя скорость ветра в ТЦ составляет 30—40 м/с, однако над океанами Северного полушария она значительно больше (35—40 м/с), чем у ТЦ над океанами Южного полушария (30—35 м/с). Это свидетельствует про то, что ТЦ в Северном полушарии более глубокие— атмосферное давление в них ниже, чем в циклонах Южного полушария [5].

Максимальные скорости ветра у поверхности земли в области тропического циклона могут достигать 80—100 м/с. Скорость ветра вблизи центра циклона очень небольшая и, как правило, находится в пределах 0—5м/с. С удалением от центра скорость увеличивается, достигая на некотором расстоянии максимальных значений. Далее к периферии циклона скорость ветра снова уменьшается. Наиболее резкое возрастание скорости ветра наблюдается на границе глаза бури.

В движущемся тропическом циклоне в зрелой стадии в поле скорости ветра обычно наблюдается асимметрия. Самые сильные ветры возникают в правых квадрантах циклонов относительно направления их движения[10].

Температура воздуха в тропическом циклоне вообще повышена, по сравнению с окружающей атмосферой, в связи с выделением огромного количества скрытого тепла при конденсации. Распределение температуры равномерно и симметрично относительно центра, а вертикальная стратификация очень неустойчива. В глазе бури, однако, наблюдаются еще более высокие температуры, связанные с нисходящими движениями воздуха, и устойчивая стратификация атмосферы.

Матвеев Л.Т. предполагает, что основным фактором прогревания центральной части ТЦ является большой приток явного тепла от поверхности океана к атмосфере. Вследствие сильного волнения водной поверхности площадь ее соприкосновения с атмосферой увеличивается в несколько раз по сравнению со штилевой поверхностью. Увеличивается при этом и толщина верхнего квазиоднородного слоя океана, участвующего в контактном теплообмене с атмосферой. При этом тепла, поступающего в атмосферу при ее взаимодействии с поверхностью 50-метрового слоя океана на 0.2⁰С, достаточно для повышения температуры воздуха в тропосфере на 4-5⁰С. Поскольку это тепло поступает в приводном слое, в тропосфере возникают конвективные токи и тропосфера прогревается[3].

При своем продвижении тропический циклон вызывает сильнейшее волнение в море, угрожающее катастрофой мелким судам, а то и большим. Плоские берега, вблизи которых он проходит, иногда затапливаются гигантскими (до 10—15 м высотой) волнами.

Выходя на сушу, тропический циклон может привести к опустошению многочисленных селений и целых городов ураганными ветрами и наводнениями, как это было, например, с Майами (Флорида) в 1923 г. и как часто случается в Южной Японии. Тайфун «Вера» в 1959 г. со скоростями ветра до 90 м/с оставил без крова более полутора миллионов жителей Японии. Только один тропический циклон, отнюдь не исключительной силы («Одри»), захватив прибрежную зону Техаса и Луизианы 27 ноября 1957 г., причинил убытки в 150—200 млн долларов и унес около 400 человеческих жизней.

Иногда (раз в 10 лет) ущерб от одного тропического циклона в США достигает миллиарда долларов; а тропический циклон «Агнес» в 1974 г. вызвал такие ливни, что ущерб достиг двух миллиардов долларов.

В начале октября 1963 г. ураган «Флора» менял свое направление движения как раз над Кубой и задержался над островом на несколько суток. Восточные провинции Кубы были опустошены, свыше 3000 человек погибли главным образом в результате наводнения. Общие убытки на всех островах, попавших под влияние «Флоры», составили 0,5 млрд долларов.

В Индии 1 января 1876 г. погибло 250 тыс. человек.

Переходя в умеренные широты, тропический циклон изменяет направление перемещения, расширяется по площади; градиенты давления в нем становятся меньше и скорость ветра уменьшается. Внедрение в его область полярного фронта приводит к появлению в нем температурного контраста между тропическим воздухом и вновь вошедшим в область циклона полярным воздухом. Циклон более или менее принимает характер внетропического циклона и в таком виде может проникать далеко в высокие широты (вплоть до Исландии и Камчатки).

Прослеживание тропических циклонов и предупреждение о них представляет важную задачу для службы погоды на Дальнем Востоке (особенно на Филиппинских островах), в США и других районах, подверженных тропическим циклонам. Неоценимое значение для прогноза тропических циклонов имеют метеорологические спутники Земли. Они позволяют держать под наблюдением очаги возникновения циклонов, которые лежат на океанах, и следить за их движением над океанами. Большие успехи в прогнозе циклонов достигнуты в последние десятилетия, когда для прослеживания их стали применять также радиолокацию. Для оперативных и исследовательских целей производится также регулярная самолетная разведка тропических циклонов. Начиная с 1943 г. самолеты неоднократно проникали в самые жестокие ураганы и тайфуны. Этим героическим полетам мы обязаны многими сведениями о строении циклонов[10].