книги из ГПНТБ / Мамедов, Э. С. Тайфуны

или на сушу энергетические запасы в тропическом циклоне резко уменьшаются как за счет уменьшения поступления водяного пара, так и за счет увеличения сил турбулентного трения над сушей.

По данным метеорологических спутников было выявлено, что глаз бури в ранних стадиях развития циклона находится на пери­ ферии облачного массива. По мере превращения тропического циклона в тайфун (ураган) глаз бури сдвигается к центру циклона. Чем глубже тропический циклон, тем темнее становится глаз бури на спутниковых фотографиях облачности. В процессе заполнения тропического циклона центр барического образовании смещается

ккраю облачного массива.

Внижних слоях тайфуна можно различить три циркуляцион­

ные зоны:

1) центральная зона — глаз бури, где скорость ветра невелика, но полный штиль наблюдается редко;

2)область максимальных ветров, скорость которых может до­ стигать 100 м/с;

3)от внешней границы возмущения до границы области макси­

мальных ветров.

В нижнем трехкилометровом слое атмосферы наблюдается вток воздуха к центру циклона, обусловленный силами трения. В этом слое происходит преобразование потенциальной энергии в кине­ тическую.

Слой атмосферы 3—8 км характеризуется в основном циклони­ ческим движением по касательной к изогипсе и сходимостью линий тока в тыловой части вихря. Выше 8 км до верхней границы тайфу­ на (12—16 км )— слой растекания. Скорость ветра в этом слое уменьшается, а циркуляция воздуха часто становится антициклонической.

По мере продвижения тропических циклонов в умеренные широ­ ты они постепенно утрачивают свои специфические свойства. При втягивании полярного фронта в систему тропического циклона появляется температурная асимметрия, сопровождающаяся накло­ ном вертикальной оси и расширением циклона по площади.

Затухание тропических циклонов происходит при перемещении на более холодную водную поверхность и при переходе на сушу.

5.Основные пути

аскорости перемещения тропических циклонов

Тропические циклоны в северном полушарии с момента их воз­ никновения смещаются в западном и северо-западном направле­ нии. Достигнув определенной точки, вблизи тропиков Рака и Козе­ рога, они испытывают поворот и далее движутся к северу и северовостоку (рис. 4).

Тайфуны, возникающие на западе Тихого океана, вблизи Филип­ пинских островов, поворачивают к северу и северо-востоку, иногда

20

щаются вдоль юго-западного побережья США. Тропические цикло­ ны южной части Тихого океана от места своего зарождения снача­ ла следуют на юго-запад, а затем на юг и юго-восток.

Ураганы Атлантического океана смещаются через Карибское море на юго-восток США и затем по материку Северной Америки к северо-востоку.

Часть циклонов проходит вдоль восточного побережья США или по средней части Атлантического океана к северу, изредка достигая даже Европы, Исландии и Гренландии.

Вначале ураган, как правило, перемещается на запад по эква­ ториальной периферии субтропических антициклонов, затем возрас­ тает составляющая движения в сторону полюса.

На западной периферии субтропического антициклона ураган достигает точки поворота, где составляющая движения к западу сменяется составляющей к востоку. В тех случаях, когда движение на запад сохраняется, вестиндские ураганы достигают восточного побережья США.

Циклоны, возникающие над Аравийским морем, смещаются на юг Аравийского полуострова, в Пакистан и на северо-запад Индии; циклоны Бенгальского залива — на Индию, Бангладеш

иБирму.

Вначале лета (июнь) и в конце осени (октябрь) пути тайфунов

лежат южнее Японии. Точка поворота располагается примерно на широте 16—18°.

С июля до октября тайфуны проникают в более северные широ­ ты. Их пути лежат над Японией, Японским и Восточно-Китайским морями, над Кореей и Китаем. Точка поворота находится вблизи тропиков.

В низких широтах скорость движения тропических циклонов невелика, в среднем она составляет около 20 км/ч. Вблизи точки поворота скорость движения еще меньше; после поворота на участ­ ке траектории, направленной к северо-востоку (северное полуша­ рие), она возрастает до тех же значений, что и у внетропических циклонов (до 30—50 км/ч).

При переходе на материк скорость движения тропических цик­ лонов, как правило, резко уменьшается. Тропические циклоны обычно задерживаются горными хребтами вблизи побережья или отклоняются от них.

В первых трех стадиях (тропическая депрессия, тропически;"! шторм, ураган) тропические циклоны северного полушария пе­ ремещаются, как правило, в западном и северо-западном на­ правлении по юго-западной периферии субтропического анти­ циклона.

21

Встадии трансформации тропического циклона в полярно­ фронтовой циклон (на широте 20—30°) тропические циклоны меня­ ют направление движения на северное и затем на северо-восточное

ивосточное.

Всвязи с переходом на полярный фронт тропические циклоны попадают в зону юго-западных высотных потоков.

Оформление высотной барической ложбины к северо-западу от центра приземного циклона (тайфуна) обычно служит указанием на возможность поворота циклона к северо-востоку. Точка поворо­ та в Атлантическом океане лежит в среднем на широте 28°, в Тихом

океане — на широте около 20°. Чем ближе к экватору возник цик­ лон, тем южнее будет его точка поворота.

В период максимальной повторяемости тропических циклонов районы их возникновения и точки поворота лежат значительно севернее среднего многолетнего положения.

Средняя продолжительность существования тайфунов составля­ ет около 7 суток, а атлантических ураганов около 9 суток (в авгус­ те 12 суток). Наибольшая продолжительность жизни атлантиче-' ских ураганов достигает 27—35 суток, а тайфунов северо-западной части Тихого океана — 18 суток.

Движение тропических циклонов по «неправильным путям». По мере накопления фактических данных о движении тропических циклонов метеорологи, а также мореплаватели заметили, что тра­ ектории циклонов не всегда имеют правильную геометрическую форму (прямую, параболу, гиперболу). Очень часто на фоне пра­ вильной траектории циклона появляются «искажения» [выпукло­ сти, вогнутости, петли, смещение к юго-западу или юго-востоку (для циклонов северного полушария)].

Наибольшую опасность для мореплавателей представляют тро­ пические циклоны, смещающиеся не по «стандартным» траектори­ ям. «Топтание» циклона на месте, петляние, резкое изменение на­ правления смещения циклона создают определенные трудности в мореплавании, уклонении судна от опасной зоны тайфуна.

Причиной движения тропических циклонов по «неправильным» путям является неустойчивость деформационного поля, образован­ ного полярной ложбиной, восточной волной и областями высокого давления. Хорошим показателем смещения циклона по неправиль­ ной траектории является движение гиперболической точки дефор­ мационного поля. Она как бы повторяет траекторию перемещения тропического циклона.

Большое влияние на характер траектории движения циклона оказывает неоднородность подстилающей поверхности (наличие островов, рифов), а также неоднородность температуры поверх­ ностного слоя воды (чередование очагов тепла и холода).

Имея прогностические карты барических полей за несколько последовательных сроков, можно определить траекторию движения гиперболической точки деформационного барического поля (по по­ верхности 700 или 500 мб), а тем самым и траекторию перемещения тропического циклона.

23

6. Погода в тропическом циклоне

Давление воздуха. В центральной части циклона давление воз­ духа колеблется в широких пределах (от 873 до 990 мб). Градиен­ ты давления в тропических циклонах очень большие (до 1 мб на 1 км). Особенно сильное падение давления отмечается при подходе к центральной части циклона (глазу бури), после прохождения которой давление с такой же скоростью растет.

Из-за большой величины барического градиента все изобары (через 5 мб) в области тропического циклона технически невоз­ можно провести. Обычно положение центра циклона на карте от­ мечается жирной точкой, а величина давления в центре проставля­ ется за пределами циклона.

Если давление в центре циклона неизвестно, то его можно определить с помощью одной из следующих эмпирических формул:

где ро — давление в центре циклона в мб; V — скорость ветра в ка­ кой-нибудь точке циклона в м/с; г — расстояние от этой точки до центра циклона, выраженное в градусах меридиана (1 град.—

( 1.2)

(1.3)

(1.4)

где Rot радиус зоны оплошной облачности в градусах мери­ диана.

Ветер. Максимальные скорости ветра у поверхности земли в об­ ласти тропического циклона могут достигать 80—100 м/с. Скорость ветра вблизи центра циклона очень небольшая и, как правило, на­ ходится в пределах 0—5 м/с. С удалением от центра скорость уве­ личивается, достигая на некотором расстоянии максимальных зна­ чений (рис. 5). Далее к периферии циклона скорость ветра снова уменьшается. Наиболее резкое возрастание скорости ветра наблю­ дается 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 на­

правления их движения.

С высотой скорость ветра в тропическом циклоне убывает; до высоты поверхности 500 мб скорость ветра убывает весьма незна­ чительно, выше этого уровня она уменьшается намного быстрее.

24

На уровне 200 мб скорость ветра примерно в два раза меньше, чем на уровне 500 мб.

Радиус штормового ветра в тропических циклонах может варьировать в довольно широких пределах (от 50 до 500 км). Для определения скорости ветра в тропическом циклоне можно исполь­

Учитывая, что радиус максимального ветра в тропических цик­ лонах имеет небольшие значения и что параметр Кориолиса в об­ ласти их зарождения обычно мал, формулу (1.6) приближенно можно записать в виде

г~~—~—

где р — в мб, р — в кг/м3, Vm— в м/с.

Втабл. 4 приведена зависимость максимальной скорости ветра

втропическом циклоне от перепада давления между центром

25

тропического циклона и его периферией. Данные, приводимые в табл. 4, получены с помощью формулы (1.7).

Температура воздуха. В тропическом циклоне температура воз­ духа распределяется почти симметрично относительно eFO центра. Вне глаза бури температура примерно одинакова, внутри его — значительно выше. В зоне интенсивного выпадения осадков она несколько ниже, чем в окружающих районах. Зона увеличенных градиентов температуры обычно наблюдается на границе области, окружающей глаз бури.

На поверхности 850 мб температура воздуха в центре циклона выше окружающей примерно на 2—3°С, 700 мб — на 5—6° С,

500мб — на 7—8° и на 300 мб — на 9—10° С.

Впроцессе углубления тропического циклона в его области про­

исходит заметное повышение температуры. Наибольшее повыше­ ние температуры наблюдается в слое 700—200 мб с максимумом на уровне 700 мб. Таким образом, на изменение давления в центре циклона наибольшее влияние оказывает изменение температуры воздуха в средних и верхних слоях тропосферы.

Изменение температуры на высоте поверхностей 300 или 100 мб вносит вклад в изменение приземного давления, в 5 раз больший, чем на более низких уровнях атмосферы (900—700 мб).

В период трансформации тропического циклона во внетропический циклон в его области появляются значительные контрасты температуры воздуха в результате втягивания в систему циклона полярного фронта.

В тайфуне нет отчетливо выраженных линий разрыва в поле метеорологических элементов. Температура приводного слоя воз­ духа в тайфуне постепенно понижается от его периферии к центру. Разность температур воздуха во внешней и центральной частях тайфуна составляет в среднем около 2° С (табл. 5). Температура поверхностного слоя воды повышается по мере приближения цент­ ра тайфуна. Наибольшие разности между температурами воздуха и воды наблюдаются в центральных районах тайфуна. Вертикаль­ ные градиенты температуры в тайфуне имеют значения 0,5— 0,7°С/100 м. Их величина несколько меньше в центре тайфуна. В зоне тропического фронта вертикальный градиент температуры, как правило, больше или равен 0,6°С/100 м.

Тайфун при своем движении оказывает влияние на температуру поверхностного слоя океана. Во время прохождения тайфуна охла­ ждение водной поверхности может достигать 5°С, основной причи­ ной чего является вертикальное турбулентное перемешивание воды, вызванное волнением.

Угол между направлением ветра и изобарой в среднем равен 30°. В северо-восточном квадрате тайфуна величина этого угла при­ мерно равна 35—40°, а в юго-западном квадрате 20—25°.

Облачность и осадки. Смена облаков при приближении тропи­ ческого циклона напоминает смену облаков при приближении теп­ лого фронта в умеренных широтах. Вначале появляются перистые облака, за ними перисто-слоистые и высоко-кучевые. Затем начи-

26

Таблица 5

Распределение средних значений температуры воды и воздуха, плотности воздуха и количества осадков в различных частях тайфуна (по данным Хоригути).

нают надвигаться мощные кучево-дождевые облака с ливневыми дождями, переходящие в темную стену грозовых облаков. В это время ураган приобретает полную силу: грозы сопровождаются очень сильными ливнями, а ветер достигает ураганной скорости. В связи с тем, что конвективная облачность представляет собой ячейки, между которыми наблюдается малооблачное пространство, сильные шквалы и заряды тропического ливня чередуются с перио­ дами сравнительного их затихания. Вертикальная мощность обла­ ков достигает 10—12 км, а иногда и больше, до тропопаузы

(14—16 км).

При приближении к глазу бури наступает внезапное ослабление ветра, иногда до полного штиля, резкое просветление неба и пре­ кращение дождя. В области глаза бури наблюдаются слоистые или высоко-кучевые облака с просветами голубого неба. После прохож­ дения центра циклона ветер меняет направление на противополож­ ное (по сравнению с передней частью). Спустя несколько часов ветры усиливаются до ураганных, вновь начинают выпадать мощ­ ные ливневые осадки, сопровождаемые грозами. При приближении к периферии циклона наблюдается уменьшение облачности и коли­ чества осадков и ослабление ветра.

По данным самолетных, радиолокационных и спутниковых наблюдений было обнаружено, что область тропического циклона не заполнена однородной массой облаков. Здесь обнаружены узкие, вытянутые полосы более плотной облачной массы в виде спиралей, сходящиеся к глазу бури. В промежутках между поло­ сами наблюдается менее плотная область. Вдоль полос уплотнен­ ной облачности и дождя иногда может возникать ложный глаз бури. Были случаи, когда отмечались 2—4 ложных глаза бури.

27

ГЛАВА II

ТАЙФУНЫ

1. Районы возникновения тайфунов, их повторяемость и продолжительность

существования

Климатологические данные о тайфунах имеют большое значение при составлении навигационных пособий, при планировании мор­ ских перевозок, выборе районов рыбного промысла, обслуживании судов рекомендованными курсами. Не менее важную роль играют эти данные и для научных исследований, связанных с разработкой методики прогноза перемещения, эволюции и повторяемости тай­ фунов.

Решение проблемы общей циркуляции атмосферы, численного моделирования отдельных звеньев и всей циркуляции в целом так­ же базируется и на этих данных.

Климатологией тайфунов занимались Аракава [1], Грэй [62], А. П. Барабашкина, Е. А. Лескова [3], Р. Ф. Бурлуцкий [5] и ряд других ученых [9, 15, 24].

Районы возникновения тайфунов, т. е. тропических циклонов,, в северо-западной части Тихого океана лежат в основном в зоне между 5 и 30° с. ш. и ПО и 145° в. д. (рис. 6). Значительно реже тайфуны образуются вблизи экватора между 1 и 5° с. ш. Практи­ чески они возникают над акваторией Тихого океана на любой дол­ готе— от берегов Азии до берегов Северной Америки, но наиболее часто зарождаются в зоне между 140 и 150° в. д.

Проведенные авторами исследования показывают, что ориента­ ция и размер зоны формирования тайфунов изменяются от месяца к месяцу. Южная граница формирования тайфунов остается почти неизменной. От мая к августу размер области формирования тай­ фунов увеличивается, а от августа к ноябрю — уменьшается

(рис. 7, 8).

Зоны формирования тайфунов имеют форму эллипса. Боль­ шая ось эллипса от мая к августу разворачивается против часовой стрелки — от северо-запада к юго-востоку; в августе она ориенти­ рована в широтном направлении, в период с августа по ноябрь

29