АТМОСФЕРНЫЕ КАТАСТРОФЫ
Причины
Выравнивание перепадов давления в атмосфере осуществляется
путем возникновения ветров. Ветры дуют из областей высокого давления в
области низкого давления. Сила ветра зависит от барического градиента: чем
больше разность атмосферного давления и чем ближе находятся
взаимодействующие области, тем быстрее происходит выравнивание перепада
давления и тем выше скорость ветра.
Направление ветра зависит от взаиморасположения области более высокого и
низкого давления, от вращения Земли и трения.
Порывы ветра могут вызвать значительные повреждения. Вихри и ураганы
разрушают дома, сносят мосты и другие конструкции, угрожают жизни людей,
вызывают лесоповалы.
В начале прошлого века адмирал Бофорт разработал шкалу для определения
силы ветра в баллах. Этой шкалой пользуются до сих пор. Ветер начинает
вызывать повреждения при скорости около 20 м/с. Скорость ветра исчисляют
как в метрах в секунду, так и в километрах в секунду. Умножив первое
значение на вычисленный коэффициент 3,6, получим второе значение (при
обратном действии этот же коэффициент выступает в роли делителя).
Центральноевропейский рекорд по скорости ветра держит чехословацкая
метеостанция на озере Скальнато плесо (78,6 м/с). Зарегистрировано это
значение с помощью прибора, которым измеряют скорость ветра, так
называемого анемографа. Человек удерживается на ногах при скорости ветра до
36 м/с. Наши метеорологи, ведущие исследования в обсерватории на Скальном
озере, утверждают, что при скорости ветра 44 м/с никто не отваживается
покинуть помещение. Как только давление ветра, которое равняется квадрату
скорости, превысит массу человека, силы ему изменяют, ветер его
подхватывает и несет.
воздушные массы и циклоны Земная атмосфера неоднородна, это
демонстрирует как карта, так и ее вертикальный разрез. Атмосфера разделена
на так называемые воздушные массы. Воздушная масса, по определению
метеорологов,— это некоторая часть тропосферы (то есть слоя атмосферы до
высоты 11 км)41, которая в противоположность окружающей атмосфере является
однородной. В горизонтальном направлении воздушная масса простирается на
несколько тысяч километров.
Атмосферный фронт — это раздел между двумя воздушными массами. Метеорологи
более определяют атмосферный фронт как пересечения поверхности раздела
между двумя воздушными массами с земной поверхности. Под этими
поверхностями раздела, или, как говорят, атмосферными фронтами, на самом
подразумеваются довольно узкие наклонные переходные слои, в которых
происходит воздействие двух разнородных воздушных масс. Различают три
основных типа атмосферных фронтов: теплый, который возникает, когда
скорость перемещения теплого воздуха выше, чем скорость воздуха холодного;
холодный фронт, который возникает, когда быстрее перемещается холодный
воздух и, словно клин, подтекает под теплую воздушную массу; фронт
окклюзии, который не представляет четкой границы и в котором возникают
циклоны. Циклон — это вихревое движение воздуха против часовой стрелки.
Механизм их возникновения не вполне ясен, чаще всего его объясняют в рамках
так называемой волновой теории. Согласно этой теории атмосферный фронт
испытывает волнообразные искривления, что приводит к завихрениям такого
рода. Отклонение ветра против часовой стрелки вызывается силой земного
вращения (так называемой силой Кориолиса). В наших широтах диаметр таких
циклонов равняется 3—4 тыс. Скорость поступательного движения циклонов
составляет около 60 км/ч. Циклоны
представляют характерные объекты метеорологических снимков, сделанных с
помощью метеоспутников.
Опасности
Губительная сила циклонов, тайфунов, ураганов и хуриканов заключается в
первую очередь в колоссальной скорости ветра, который воздействует на сушу
и вызывает волнение на море. Разрушительное действие циклонов связано с
турбулентным, вихревым перемещением воздушных частиц. Разрушения при
циклонах связаны и с низким давлением в их центре глазе. Губительно
действуют также чрезвычайно обильные ливневые дожди, которые вызывают
наводнения.
Согласно определениям скорость ветра в тропических циклонах должна
превышать 34 м/с. Однако большинство из них характеризуется скоростью
значительно выше 50 м/с, зарегистрированы скорости и более 100 м/с (то есть
больше 360 км/ч). Перепад давления между краевыми' и внутренней частью
циклона может достигать 50 мбар. Уже одно это способно привести к повышению
уровня моря. Совершенно исключительно и количество атмосферных осадков:
зарегистрированы случаи, когда в сутки их выпадало более 200 мм. Однако
бывают и исключения: некоторые циклоны могут быть сухими. Влияние
тропических циклонов иногда сказывается не только в верхних слоях •
тропосферы (до 11 км), но и выше (до 15 км).
Рассмотрим структуру тропического циклона (рис. 22). Диаметр его
внутренней части— глаза, где царит спокойствие и небо ясно, чаще всего
колеблется между 10 и 20 км. Глаз окружен так называемой стеной, где ветры
достигают максимальной скорости. Схема показывает, что в стене
осуществляются не только вихревые, но и восходящие перемещения воздуха.
Часть воздуха в окраинных зонах циклона втягивается внутрь, другая часть
выпускается.
Причины возникновения тропических циклонов весьма сложны. Что касается
тропических циклонов Атлантического океана и Карибского моря, то было
установлено, что они возникают тогда, когда поверхность моря нагревается
выше 26°С. Площадь нагретой морской поверхности должна быть достаточно
велика. Опасность возникает тогда, когда нагрев морской поверхности до 26,
8°С осуществляется на площади, превышающей 8,5 • 106 км2. Теплый и влажный
воздух вовлекается в циркуляцию и обеспечивает процесс энергией.
Тропические циклоны зарождаются постоянно. Происходит это вблизи
экватора, чаще всего в полосе между 5 и 10° северной или южной широты. На
этой стадии еще отсутствует полная круговая циркуляция воздуха, глаз
циклона еще не виден, скорость ветра не превышает 30 м/с, а давление не
падает ниже 1000 мбар. Такое состояние сохраняется около 12 ч. затем
циклон перемещается и созревает. Он еще мал — 50—60 км в диаметре, однако
его барический градиент повышается, давление падает ниже 1000 мбар. Затем
наступает стадия зрелости: захватываются дополнительные воздушные массы,
вращательное движение охватывает зону шириной в несколько сот километров.
Образуется глаз, четко ограниченный стеной. Давление в области глаза
падает ниже 950 мбар. Эта стадия длится 12—24 ч, в исключительных случаях
и более недели. Затем циклон утрачивает симметрию, вращательное движение
прекращается. Над сушей циклон не существует долго, так как для пополнения
энергии ему необходим океан и теплый и влажный воздух. Если циклон не
оказывается над сушей, он прекращает свое существование в высоких широтах
над океаном.
Циклоны чаще всего перемещаются со скоростью 30—50 км/ч. В
Атлантическом и Тихом океанах они сначала движутся на запад, затем
поворачивают на север и северо-восток. Над сушей их трассы становятся
незакономерными: они поворачивают, возвращаются вспять и пересекают свою
трассу. Такие циклоны особенно опасны. Их называют блуждающими. К этому
типу принадлежал и циклон Флора, который в 1963 году опустошил восточную
часть Кубы. Циклоны восточноазиатские (тайфуны) сначала движутся прямо на
запад, а вблизи суши повертывают на север. Циклоны Бенгальского залива
движутся в северо-западном направлении прямо над сушей.
Энергия тропических циклонов колоссальна, точно вычислить ее трудно.
Считается, что циклон средней силы выделяет приблизительно такое же
количество энергии, сколько 500 000 атомных бомб. Океан и влажный
воздух необходимы циклону в качестве поставщиков энергии. Пары поднимаются
вверх, давление на высоте падает, пар конденсируется. Эта-то конденсация и
есть главный источник энергии, поддерживающий жизнь циклона.
Распределение циклонов в пределах года неравномерно. Так, в Атлантическом
океане, Карибском море, в частности, и Мексиканском заливе, больше всего
циклонов возникает в сентябре и октябре. Циклоны в декабре, январе, феврале
и марте представляют исключение. Южном полушарии, наоборот, циклоны
наблюдаются в начале календарного года. Что касается тропических циклонов,
то они проявлять свою губительную силу и в областях, расположенных за
пределами тропических широт. Они никогда не возникают на экваторe (между 0
и 5° северной и южной поты), видимо, потому, что там Кориолисова сила
слишком мала. В своем поступательном движении на север они могут достигать
даже поты 45°. Случалось, что, пересекая Атлантику, они достигали Европы.
На противоположной стороне земного шара, в западной части Тихого океана,
циклоны доходили до 50° северной широты. Один из них достиг острова Сахалин
и Камчатки.
О прохождении циклона над определенной территорией можно судить с помощью
приборов, регистрируя изменения давления и скорости ветра. После
прохождения стены циклона, где ветры самые сильные, давление резко падает,
температура повышается. Ветер может совершенно стихнуть. Это положение
сохраняется недолго - глаз перемещается и надвигается противоположная
стена.
С тропическими циклонами были хорошо знакомы уже древние мореплаватели.
Несколько раз был застигнут циклоном у американских берегов Христофор
Колумб, в 1493 году более слабым у Азорских островов, на следующий год у
острова Гаити более сильным. О циклоне 1502 года на острове Гаити известно,
что он потопил 20 судов и погубил 50 человек. Английский инженер С. У. Рейд
описал ураган на острове Барбадос в 1831 году, а 1847 году опубликовал
инструкцию по прогнозу. В 1873 году было организовано три станции для
наблюдения и предупреждения и о зарождении циклонов - две на Кубе (Гавана и
Сант-Яго-де-Куба) и одна на острове Ямайка (Кингстоун). Первое
предупреждение о надвигающемся циклоне было выдано 23 августа 1873 года. В
Соединенных Штатах централизованная служба была организована лишь в 1935
году. Постепенно число станций, расположенных вдоль побережья на
расстоянии 100 км друг от друга, было доведено до 77. В 1943 году
американский летчик Дж. Р. Дакворт пролетел через глаз циклона и получил
важные данные. С 1960 года ценными помощниками в этих исследованиях стали
метеорологические спутники Земли. На Кубе централизованная служба по
предупреждению о циклонах осуществляется Метеорологическим институтом в
Гаване. Исследованиями циклонов заняты 300 научных сотрудников, и в сезон
циклонов прогнозы выдаются 4 раза в сутки. Когда в океане зарождается
циклон, вычисляется его предполагая траектория и за 36 ч до его прихода
даётся предупреждение. Если предполагаемая трасса подтверждается, за 24 ч
Страницы: 1, 2
