Циклоны средних широт, тропические циклоны. Что такое тайфун? Образование и опасность урагана

Разрушительные природные явления завораживают своей красотой и опасностью. Это, пожалуй, самое завораживающее и страшное зрелище, которое может видеть человек. Сегодня мы рассмотрим, что такое тайфун и в чем его опасность.

Происхождение слова

Достоверно неизвестно, откуда взялся красивый термин «тайфун». По одной из версий, название произошло от имени бога Древней Греции - мифического чудища Тифона, повелителя ураганов. Согласно другой версии, название произошло от китайского слова «дай фэн» или "дай фын", что означает сильный ветер. Вообще, этот термин считается местным названием, так как используется лишь на территории Китая и Японии. В восточной области Тихого океана и в Атлантике подобное разрушительное явление природы называют ураганами, а жители Индостана - попросту циклонами.

Интересно, что изначально тайфунам давали только женские имена, следуя алфавиту, но когда они закончились, в ход пошли мужские.

Что представляет собой тайфун?

Что такое тайфун? Это разновидность атмосферных циклонов, характерных для западной части Тихого океана. Считается самым опасным явлением природы на Земле, так как тайфуны наивысшей опасности способны разрушить прибережный город почти до основания.

Зачастую тайфуны возникают в конце лета, когда температура воды на поверхности океана поднимается, хотя случаются и зимой. Ниже рассмотрим, как образуется тайфун.

Огромные массы теплого воздуха поднимаются вверх, а за счет вращения Земли преобразуются в воронку. Это воронка смещается в сторону области с самым низким атмосферным давлением. Если ветер вокруг центра воронки достигает ураганной силы (то есть более 33 м/с), значит, циклон превратился в тайфун.

Примечательно, что внутри самого тайфуна образуется так называемый глаз, который имеет симметричную форму и окружен стеной из влаги и ветра. При этом в самом «глазу» погода остается спокойной и ясной.

Размеры тайфуна просто огромны и порой достигают 1000 км в ширину и 15 км в высоту. Влажный воздух внутри тайфуна образует дождевые облака, которые могут часами лить на суше и часто приводят к наводнениям. Ученые до сих пор задаются вопросом, почему тайфун несет в себе такое большое количество влаги.

Вот что такое тайфун, если любоваться им из космоса - страшное и завораживающее зрелище.

Причины образования тайфуна

Увы, механизм образования тайфуна до сих пор полностью не ясен ученым, ведь доставить к месту его появления необходимую аппаратуру практически невозможно. Известно лишь, что появлению урагана предшествует выпадение большого количества влаги. Также ученые пока не могут объяснить, почему одни тайфуны несут в себе большее количество влаги, чем другие.

Где и когда?

Тайфуны чаще всего возникают в тропических широтах. Реже - в умеренных. Тропический циклон характерен для западной части Тихого океана. Специалисты выделяют несколько вариантов зарождения тайфуна:

1. Циклон двигается восточнее Филиппин на северо-запад, задевая Тайвань, Японию и доходя до Берингова пролива.
2. Тайфун начинает свое движение у берегов Центральной Америки.

Корея, Китай, Индия, Мексика и даже российское Приморье, Курильские острова и Камчатка… Тайфуны везде несут в себе разрушительную силу.

Сезон циклонов начинается с июня и заканчивается в октябре. Хотя порой тайфуны возникают даже зимой.

Самые разрушительные тайфуны в истории

В среднем, тропические циклоны возникают около 30 раз в год, но не каждый из них уничтожает все живое вокруг. Однако истории известны случаи, когда ураганы приносили не меньше, а то и больше вреда, чем землетрясения.

Так, в 1953 стихией был почти полностью разрушен японский город Нагоя; в 1970 в Индии погибло около 200 000 человек; в 1973 году тайфун, возникший у Японских островов, дошел до российского Приморья. Маршалловы и Японские острова пострадали от тайфуна совсем недавно. Были разрушены тысячи домов, дамб, погибло около 1500 человек.

К счастью, подобные стихийные бедствия обычно наносят гораздо меньше урона городам.

Опасность тайфуна

Итак, мы рассмотрели, что такое тайфун. Чем же он опасен? К счастью, добравшись до суши, ураган достаточно быстро лишается своей силы, так как теряет основной источник питания - воду. Однако при этом он может двигаться с неимоверной скоростью и успеть нанести огромной ущерб жителям прибрежных районов.

Ветер огромной силы подхватывает людей и машины, срывает крыши домов и деревья, а порой и смывает в океан многоэтажные здания. Тайфуны порой не оставляют камня на камне от некогда крупных прибережных городов. Так, в Китае в августе 2017 года было впервые за 5 лет объявлено: на Гонконг надвигается тайфун наивысшей, 10-бальной опасности. Подобные предупреждения метеорологов почти полностью парализуют жизнь города - закрываются учебные заведения, аэропорты, не работает наземный транспорт.

Заключение

Сегодня мы рассмотрели, что такое тайфун. Описание его, несмотря на обилие информации, - дело нелегкое, учитывая все тонкости его образования, в которые может вникнуть не каждый. Впрочем, даже для ученых тайфуны частично остаются загадкой... Как и многое другое на Земле.

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.

Китайцы называют это природное явление «кольцом железных ветров», а южноамериканцы и европейцы - тайфуном. Воздух в этом случае не является неосязаемым и текучим, поскольку это уже довольно твердая материя, наносящая удары, подобно военным снарядам! Итак, в этой статье мы узнаем, что такое тайфун и как он образуется.

Глазами очевидцев

Всякий человек, имевший неосторожность неудачно нырнуть в воду, прыгнув с огромной высоты, знает, что даже столь жидкая материя, как вода, может оказаться настолько твердой, что причиняет существенную боль телу. Вот и тайфун работает по тому же принципу: воздух во время этого тропического циклона становится твердым, словно стена.

Что такое тайфун? В хрониках, описывающих случаи столкновения людей с этими тропическими циклонами, есть история, наиболее точно его характеризующая. Один опытный капитан торгового судна описал эту стихию следующими словами: «Тайфун - это не ветер, это стена. Он сделан из железа». Оно и понятно: ветер, дующий со скоростью 200 км/ч, будет в 4 раза мощнее воздушных потоков, скорость движения которых - 100 км/ч. Почему? Всему виной энергия движущей массы, возрастающая пропорционально квадрату своей скорости.

Многие люди не понаслышке знают, что такое тайфун. Очевидцы с ужасом описывают обстановку, царящую внутри этого циклона. По их словам, вокруг воздух становится совершенно невидимым, а над землей проходит своеобразная коса. «Это не непогода, это - настоящее народное бедствие!» - замечают выжившие очевидцы буйства природной стихии. По их словам, мощный «железный» ветер вырывает с корнями не только огромные деревья, но и траву.

Что такое тайфун? Определение

В переводе с китайского языка «тайфун» - это «сильный ветер», а в переводе с греческого - «тифон» (мистическое чудовище, олицетворяющее ветра, ураганы и бури). Данная стихия - разновидность тропического циклона, типичная для севера-запада Тихого океана. Наибольшее снижение давления воздуха на поверхности наблюдается в центральной части тайфуна.

Где они возникают, эти циклоны?

Согласно отчетам сейсмологов и метеорологов, зона наибольшей активности этих тропических циклонов, на которую приходится, к сожалению, треть от общего числа тех или иных стихий на нашей планете, находится между побережьем Восточной Азии (на западе), экватором (на юге) и линией перемены даты (на востоке). Сейсмологи вычислили, что большая часть всех тайфунов формируется именно с мая по ноябрь. Тем не менее в последние годы это возникает хаотично и независимо от сезона.

Ученые вспоминают, что особенно разрушительным был сезон тайфунов, который пришелся на 1991 год. Тогда у побережья Японии буйствовало сразу несколько циклонов. Эта стихия время от времени напрямую затрагивает и границы нашей страны. Например, к побережью Дальнего Востока тайфуны отбрасывает после того, как их основной удар был принят Японией, Кореей и В зоне риска находятся Курильские острова, Камчатка, Сахалин и Приморский край.

Основания для возникновения стихии

Итак, выше мы узнали, что такое тайфун (определение для детей - большой вихреобразный ветер), теперь давайте разберемся, как он рождается. Основанием для возникновения этого тропического циклона является довольно сильное волнение на море. сопутствующее выпадение большого количества осадков. Именно это время характеризуется сменой муссонов в восточных и южных морях Азии (от Аравии до Японии).

Стоит отметить, что любые ветра приходят на Землю из Космоса, в частности, из-за повышенной Пока одни из них несут людям пользу (прохладу, влагу), другие сеют катастрофические разрушения По мнению большинства метеорологов, благоприятные условия для зарождения тайфунов на тропическом фронте возникают во время нагревания поверхности морской воды до температуры 30 градусов по Цельсию.

Как зарождается тропический циклон?

Что такое тайфун с точки зрения его зарождения? Это, конечно же, постепенно развивающийся ураган. Да, вы не ослышались, именно ураган! При нагревании водной поверхности происходит усиленное испарение влаги, которое, в свою очередь, поглощает тепловую энергию. В это время теплый воздух соприкасается с верхними охлажденными воздушными массами, царящими в атмосфере. Все это провоцирует возникновение туч, превращающихся в дождь. Осадки, в свою очередь, вынуждены отдавать большое количество тепловой энергии в окружающую атмосферу.

Все вышеперечисленные атмосферные явления приводят к сильной тяге вверх и всасыванию все новых масс влажного воздуха с водной поверхности. Если вышеописанный цикл повторяется, то его интенсивность увеличивается в разы, что приводит к своеобразному гигантскому воздушному насосу. Это и есть мощный механизм урагана. Воедино соединяются две стихии - ветер и вода. В это время они приобретают страшную и разрушительную силу.

Тайфун - это недоураган?

Ученым не совсем понятно, что такое тайфун. Для детей он характеризуется как сильный вихреобразный ветер/ураган. Но для ученых определить грань между этими двумя циклонами в настоящее время не представляется возможным. Почему? Дело в том, что метеорологам до сих пор непонятны условия, при которых ураганы возникают в Тихом океане, а ведь именно тихоокеанский циклон принято называть тайфуном.

Как правило, эта стихия проносится по суше узкой полосой и обладает по-настоящему разрушительной силой. Тропический циклон уносит десятки и сотни человеческих жизней, не говоря об огромных материальных убытках. Тайфуны в шутку называют недоураганами. Безусловно, что-то общее у них имеется: в первых, как и во вторых, движутся вокруг центра, который, в свою очередь, служит и центром с наименьшим атмосферным давлением.

Траектория движения и скорость

Что такое тайфун (фото представлены в статье) с точки зрения траектории его движения? Как мы уже заметили выше, это хаотичный циклон. Заметим, что его траектория движения никогда не была и не будет прямолинейной. Скорость у него тоже переменчива. Иногда тайфун движется стремительно, а иногда проходит всего лишь несколько миль в час. Иногда этот недоураган просто останавливается на полпути. Ученые говорят: это связано с тем, что циклон не достигает больших высот в атмосфере.

В море...

Что такое тайфун в море? Мореплаватели называют центр этого мощнейшего тропического циклона «глазом». Почему? Чем ближе к его центру, тем сильнее его ветер. Это провоцирует мощное волнение морских вод. Волны распространяются во всех направлениях, изменяя их все чаще и чаще. Нередко в центре циклона ветер может внезапно стихнуть, а облака - рассеяться, однако море не утихает. Редко какие судна могут без ущерба пересечь «глаз тайфуна». Обычно моряки стараются избегать его центральной части.

Тайфуны и ураганы – природные явления свойственные южным тропическим широтам. В принципе особой разницы между ними нет, так как основное различие сводится к самому названию. Так у берегов Южной Америки формируются ураганы, тогда как в Индийском океане и Японском море – тайфуны.
Скорость ветра при урагане достигает 100 метров в секунду, ветер подымает огромные волны, сила которых достигает такой мощи, что всего за несколько минут волна разрушает береговую линию на 15 метров вперед. Высокие волны, обрушиваются не только на прибрежные селения и города, но и на находящиеся в море корабли, шансов спастись у которых иногда и вовсе не бывает.

Смертельно красивый ураган

Ураган и тайфун формируется из вихревого потока тогда, когда температура морской воды достигает 27-30 градусов, что обычно случается в конце лета начале осени. Именно в это время года опаснее всего выходить в дальние плавания, в особенности, если в маршруте следования имеется одно из южных морей. Опытные капитаны в это время отваживаются пуститься в путь только при большой необходимости и внимательно следят за сводками погоды.

Характерной чертой, по которой еще в древности моряки определяли надвигающийся ураган, являлось наступление полного штиля, затишья при котором внезапно стихают все звуки, нет ветра, паруса и флаги висят беспомощными тряпками, а море становится гладким и недвижимым, благодаря чему видимость увеличивается в десятки раз.

Явление это носит название « Глаз бури» , оно может возникать как при ясной погоде, так и после небольшого шторма. Радоваться такому затишью не стоит, капитан, владеющий знаниями по истории морских катастроф, причиной которых был ураган, должен на всех парах устремиться к ближайшему берегу, либо попытаться достичь края урагана, определить который несложно по заметному изменению цвета неба и колебаниям морских волн.

Находиться в центре тайфуна, или урагана крайне опасно, выжить в этом случае практически невозможно, даже, несмотря на то, что современные технологии позволяют определить образование циклона и его дальнейшее развитие за много дней и часов до наступления непогоды. Начиная с 1900 года и по наши дни, в мире случилось более 30 ураганов и тайфунов, причем самые мощные атмосферные явления подобного рода наблюдались в середине прошлого века и совсем недавно, всего 11 лет назад в 2004 году, когда мощнейшие ураганы Чарли, Френсис, Жанна, Исабель и Иван обрушились на прибрежные города Соединенных Штатов и Гаити. В это же время непревзойденный по силе тайфун стал причиной гибели тысяч отдыхающих на побережье Таиланда и Индонезии.

Помимо свойственной урагану мощи имеется у него и еще одна характеристика – имя, вот уже более 40 лет все ураганы и тайфуны принято назвать женскими и даже мужскими именами, что заметно упрощает их классификацию метеорологами и одновременно носит некоторый расслабляющий психологический эффект. Так от урагана Катрина погибло несколько сот тысяч человек, но его красивое имя смягчило эту потерю, во всяком случае, для всех, кто наблюдал за разрушительными последствиями стихии по телевизору.

Надвигающийся ураган хорошо виден из космоса, но несмотря на это успеть к нему подготовится крайне сложно, так как определить силу этого атмосферного явления окончательно не способен ни один прибор, потому и тайфуны, и ураганы представляют собой опаснейшее явление на суше и на море, они гибельны как для больших лайнеров, так и для маленьких яхт, они несут смерть.

Вихревое движение жидкостей и газов широко распространено в природе. Вихри на воде и в воздухе видел каждый. Однако даже полноценное определение этого движения трудно дать для неспециалиста, а неизученных особенностей в нём столько, что хватит ещё не одному поколению учёных. Метеорологи, занимаясь прогнозом погоды, постоянно имеют дело с гигантскими атмосферными вихрями.

Атмосферный вихрь – это атмосферное образование с вращательным движением около некоторого центра. Если к центру давление воздуха уменьшается, то такой вихрь называется циклоном. Циклоны умеренных широт являются главными виновниками нашей плохой погоды. Но самый грозный и опасный класс атмосферных вихрей – тропические циклоны. В разных регионах тропической зоны эти вихри называют по-разному. «Ареалы обитания», а также их местные названия показаны на рис. 1. Нашей стране угрожают только тайфуны – тропические циклоны Тихого океана, поэтому наши метеорологи часто все тропические циклоны называют тайфунами. В этой статье мы также будем придерживаться этой терминологии. Эффектнее всего тайфуны выглядят на спутниковых снимках.

Рис. 1. «Ареалы обитания» тропических циклонов и их местные названия

Ввиду того, что каждый отдельный тайфун потенциально очень опасен, метеорологи внимательно следят за ними с момента зарождения, обмениваясь полученной информацией. При таком обмене важно кратко и точно обозначить объект, поэтому ещё во время Великой Отечественной войны американские военные синоптики стали называть тайфуны короткими женскими именами в алфавитном порядке. Но тропических циклонов на Земле каждый год бывает более сотни, причём только около 60% из них именно тайфуны. Возникают они почти весь год – летом, осенью и зимой (в соотношении примерно 20: 10: 1), – поэтому возникли дополнительные требования к удобству хранения и каталогизации информации. Сейчас идентификация тропических циклонов каждого региона ведётся по строгим правилам с использованием стандартных списков имён, принятых Всемирной метеорологической организацией.

Все тропические циклоны и особенно тайфуны (обычно самые большие из них) страшны, если они выходят на населённое побережье. Обратимся к рис. 2, где схематично показано, как обычно движется тайфун в Северном полушарии. От места возникновения он перемещается на запад, постепенно отклоняясь к северу. Угол поворота бывает разным, поэтому тайфун может с примерно равной вероятностью либо пройти вдоль побережья и устремиться на северо-восток, чтобы в умеренных широтах превратиться в обычный циклон (рис. 2 а ), либо выйти на побережье (рис. 2 б ), и там, превратив всю свою мощь в разрушения, затухнуть, либо уйти в океан и постепенно исчезнуть там. Именно прогноз траектории тайфуна и представляет особую важность и сложность.

Рис. 2. Схема движения тайфуна в Северном полушарии

Ветер – это первый опасный фактор. На рис. 2, а короткими стрелочками показан ветер в движущемся тайфуне. Там, где они сгущаются, скорость ветра возрастает. Он так силён, что метеорологические приборы ломаются, и максимальные скорости ветра в большинстве случаев определены именно по характеру разрушений. Только в центральной части – «глазе» – ветер вдруг стихает. Но эта часть обычно очень мала по сравнению с диаметром самого тайфуна.

Волнение – это второй опасный фактор. На рис. 2, б показаны три зоны волнения океана в тайфуне. Поскольку энергия волн черпается из энергии ветра, то волнение затухает в зоне I, откуда тайфун уходит и где ветер ослабевает. Там направление перемещения циклона противоположно направлению ветра, вращающегося вокруг центра против часовой стрелки (в Северном полушарии). В зоне II, которая смещается вместе с тайфуном, ветер силён, а волны могут разгоняться, далеко опережая сам тайфун. Самые высокие и опасные волны в зоне III, где ветер наиболее силён из-за сложения скоростей вращательного и поступательного движений. Именно правая тыловая четверть тайфуна наиболее опасна для моряков.

Третий фактор угрозы тайфуна, помимо ветра и волн, – это ливневые дожди с грозой и градом. Вследствие того, что передняя часть перемещающегося циклона оказывается всегда теплее, чем тыловая, которую сам циклон и охлаждает, ливни, грозы и град сильнее всего именно там. Зона ливней для тайфуна, перемещающегося слева направо, схематически показана на рис. 2, г . Этот рисунок сам по себе интересен, т.к. построен японскими метеорологами по уникальным гидрометеорологическим наблюдениям, сделанным японскими военными моряками в 1935 г., когда одна из эскадр японского флота попала в тайфун и понесла большие потери в людях и кораблях. Более 20 лет эти материалы были военной тайной и ещё долгое время после оставались единственными массовыми наблюдениями за погодой внутри тайфуна.

Опираясь на сказанное, можно представить себе, что случается, когда тайфун выходит на побережье. Для большей наглядности нужно обратиться к рис. 2, в , на котором условно изображена зона затопления волнами. За несколько часов до прихода тайфуна к берегу добегают волны из зоны II, вызывая сгонно-нагонные изменения уровня воды, показанные штриховой линией.

Затем приходят мощные кучевые облака, и начинаются ливни с грозой и градом. Они продолжаются всё время, пока тайфун движется над районом. Передняя зона ливней уже уходит в глубь побережья и вызывает там паводковые волны в текущих к берегу океана реках. Но на смену ей на побережье приходят волны из зоны III, ещё более сильные грозы и ливни как из ведра, которые могут продолжаться, пока тропический циклон не уйдёт, т.е. несколько часов и даже суток. При этом дует очень сильный ветер. В это время по рекам, впадающим в океан в этом районе, проходят паводковые волны. Берег оказывается атакованным водой не только со стороны океана, но и со стороны рек. А если в это время наступает ещё и прилив, то возникают катастрофические наводнения.

Особенно ужасные события происходят, если выход тайфуна приходится на низкий равнинный берег. Такие географические условия характерны для Бангладеш, страны, на 90% представляющей собой болотистую равнину в дельте двух многоводных рек – Ганга и Брахмапутры. Перепады уровня воды в их низовьях только за счёт дождей доходят до 10–12 м. Тропический циклон 1970 г. погубил в Бангладеш более 300 000 человек.

Тайфун представляет собой самоорганизующуюся структуру в движущемся атмосферном потоке. Физика его очень сложна и далеко ещё не полностью изучена. «На пальцах» можно объяснить только самые основные особенности строения и образования этого вихря. Главное, чтобы в средней части тропосферы образовалась более тёплая, чем обычно, область. Этому особенно благоприятствует конвекция над огромными пятнами воды, имеющими температуру на 1–2 °С выше окружающей. Такие пятна иногда возникают и долго сохраняются в океане.

Поскольку в тёплом воздухе давление с высотой падает более медленно, чем в соседних районах, над тёплым ядром в верхней тропосфере образуется область повышенного давления, а под ним, у поверхности Земли (океана), давление оказывается пониженным. Под влиянием силы градиента давления в верхних слоях начинается отток воздуха от центра к периферии, а это приводит к потере массы воздуха в атмосферном столбе, и, в свою очередь, вызывает ещё большее понижение давления у поверхности под тёплой областью. Так у поверхности океана возникает сила барического градиента, направленная к центру области прогрева.

На вращающейся Земле силу барического градиента стремится уравновесить сила Кориолиса, и под действием этих сил около области пониженного давления возникает криволинейное движение воздуха по концентрическим траекториям, направленное (в Северном полушарии) против часовой стрелки. В таком движении возникает центробежная сила, возрастающая к центру. Баланс этих трёх сил возможен только на определённом расстоянии от центра. На этом расстоянии и формируется зона сильнейших круговых ветров. Более близкие к центру воздушные частицы отбрасываются центробежной силой к этой зоне изнутри. Более далёкие от центра, расположенные там, где центробежные силы меньше, чем сила градиента давления, подталкиваются к зоне сильных ветров.

Поскольку зона равновесия становится областью, куда стремится воздух с обеих сторон, втянутый туда поток начинает подниматься и охлаждаться. Водяной пар, содержащийся в притянутом воздухе, конденсируется и образует кольцо кучево-дождевой облачности и осадков вокруг центра тропического циклона. Так возникает стена облаков, окружающая глаз тайфуна. Скрытая теплота конденсации создаёт дополнительный нагрев, необходимый для дальнейшего понижения давления в нижних слоях тропосферы. В области центра, по краям которой воздух втягивается в стену, возникают компенсационные нисходящие токи, также способствующие дополнительному нагреву и дальнейшему падению давления. Давление по области глаза выравнивается, сила барического градиента уменьшается, и ветер стихает. Так формируется глаз тайфуна.

Воздух, втягиваемый в стену глаза от периферийной части тайфуна, собирает с поверхности океана испаряющуюся воду и приносит её к зонам подъёма, где она отдаёт тепло в процессе подъёма и конденсации. Так возникает почти неисчерпаемый источник энергии тайфуна. После конденсации воздух, поднявшийся в стене, оказывается высоко над центральными областями тайфуна, в области высокого давления. Оттуда он растекается по верхним слоям атмосферы, унося избыточное тепло.

Важнейшие стадии эволюции тайфуна – от начала до максимального развития – показаны на рис. 3: вертикальные разрезы облачности (слева), изобары приземного давления (в средней части) и изобары на высоте верхней части тайфуна (справа). Это очень упрощённое описание можно дополнить, используя многочисленные материалы, помещаемые в интернете, которые несложно найти на русском и особенно на английском языках.

Рис. 3. Развитие тайфуна, начиная от его зарождения (стадия I, верхний ряд рисунков) до максимума (стадия IV, нижний ряд): вертикальные разрезы облачности (левая колонка), изобары приземного давления (средняя колонка), изобары в верхней части циклона (правая колонка)

На уровне, доступном школьникам, трудно сделать хорошие количественные оценки параметров тайфунов. Как показал акад. Г.С.Голицын, даже определение запасов энергии в них требует высочайшей квалификации. Тем не менее некоторые интересные расчёты можно сделать, представив небольшой тайфун в виде вращающегося цилиндра радиусом основания R = 3 10 5 м и высотой h = 12 км. Полезно отметить, что площадь основания такого цилиндра S 0 = 3 10 11 м 2 , а боковой поверхности S b = 3 10 10 м 2 , т.е. он напоминает блин. Эта форма характерна для всех крупномасштабных атмосферных вихрей.

Метеорологи обычно используют в качестве параметра не высоту, а давление (в гектопаскалях), связанное с высотой законом гидростатики р = g h . Произведение средней плотности слоя атмосферы на высоту h представляет собой массу m атмосферного столба площадью сечения 1 м 2 . Давление на нижней границе тайфуна можно принять равным р 0 = 1000 гПа, а на верхней р h = 200 гПа (это соответствует высоте 12 км). Тогда масса единичного столба в тайфуне вычисляется по формуле m = (р 0 – р h )/g и равна примерно 8 10 3 кг/м 2 (не забывайте переводить давление в паскали и округлять результаты до целых единиц!). Теперь можно вычислить массу тайфуна M = S 0 m 2 10 15 кг.

Зная массу, можно вычислить момент инерции тайфуна I по отношению к вертикальной оси симметрии. Для цилиндра I = MR 2 /2 10 25 кг м 2 . По результатам наблюдений за радиусами областей с заданным значением скорости ветра в тайфуне можно оценить угловую скорость вращения воздуха = /R 5 10 –4 c –1 . Это примерно на порядок больше, чем значение вертикальной составляющей вектора угловой скорости вращения Земли в этих широтах 4 10 –5 c –1 . Таким образом, момент количества движения тайфуна I 5 10 21 кг м 2 /c.

Теперь можно оценить кинетическую энергию тайфуна E. Используя формулу для тела вращения, получим E = I 2 /2 10 18 Дж 10 12 кВт ч. Для сравнения полезно привести прогнозируемое значение энергопотребления всего мира в 2025 г.: 25 10 12 кВт ч.

Если принять полученную акад. Г.С.Голицыным оценку характерного времени восстановления запаса кинетической энергии в тайфуне (1 сутки, или 10 5 с), то мощность тайфуна можно принять равной 10 13 Вт. (Для сравнения: мощность одного агрегата Ленинградской АЭС равна 10 9 Вт.)

Можно оценить и источники энергии тайфуна – потоки явного и скрытого тепла от поверхности океана Q s и через боковую поверхность Q b . Первый источник оценим по охлаждению за сутки (T = 2 °C) верхнего слоя океана толщиной h s = 50 м. Учитывая теплоёмкость C в = 4 10 3 Дж кг/град и плотность воды в = 10 3 кг/м 3 , получим Q s = в C в h s T 4 10 8 Дж/м 2 за сутки. Это значит, что у основания выбранный тайфун имеет источник питания мощностью 4000 Вт/м 2 , т.е. получает за сутки примерно 10 20 Вт. Это больше, чем поступает на ту же площадь от Солнца.

Второй источник энергии тайфуна оценим, считая, что через боковую поверхность S b с радиальной скоростью r = sin 12 м/с ( = 50 м/с – скорость ветра, 15° – примерный угол втекания) поступает масса водяного пара. Пусть q – средняя плотность водяного пара в воздухе тайфуна, примерно равная 6 10 –3 кг/м 3 . Тогда поток массы приблизительно равен E b = S b q r 10 9 кг/с. Если этот пар сконденсируется, а дождь равномерно распределится по основанию цилиндра, то скорость выпадения дождя составит E b /(S 0 в) 20 мм/ч (1 мм слоя осадков – это 1 кг воды). Это сильный ливень. При конденсации пара выработается мощность LE b 10 15 Вт (L – скрытая теплота конденсации водяного пара), а за сутки тайфун получит энергию Q b = 10 20 Дж, т.е. примерно столько же, сколько и от поверхности, несмотря на то, что площадь основания значительно больше боковой поверхности. Это потому, что скорость испарения во много раз меньше скорости горизонтального переноса пара в воздухе. Если сравнить поступающую энергию с кинетической, то можно видеть, что КПД тайфуна как тепловой машины низок. Это также характерно для других атмосферных систем, в которых большие потоки энергии рассеяны, а механическая работа по сравнению c ними очень мала.

Можно ли управлять тайфуном? Люди постоянно стремятся направленно воздействовать на опасные явления природы и, в частности, на тропические циклоны. Например, предлагали подрывать их водородными бомбами. Но, даже не говоря об экологической недопустимости, подобные действия в конечном счёте могут быть абсолютно бессмысленными ввиду огромных энергетических запасов тропических циклонов.

Гораздо более интересными являются проекты тонких воздействий. К ним относятся рассеивание облаков, покрытие поверхности океана специальной тонкой биологически разлагающейся плёнкой для сокращения испарения, охлаждение поверхности океана айсбергами. Наконец, существуют проекты облучения эпицентра урагана микроволнами из космоса или рассеивания реагентов в ионосфере ракетами.

Однако, прежде чем приступить к управлению ураганами, необходимо научиться точно прогнозировать их маршрут и определять физические параметры, влияющие на поведение атмосферных вихрей. Пока мы ещё в самом начале пути, но успехи компьютерного моделирования реакции тайфунов на мельчайшие изменения их первоначального состояния оказались весьма обнадёживающими.

Так, Росс Хоффман с коллегами (фирма «Исследования атмосферы и окружающей среды», США) провёл компьютерное моделирование разрушительных ураганов, неистовствовавших в 1992 г. Когда один из них, «Иники», прошёл прямо над гавайским островом Кауаи, погибли несколько человек, был нанесён огромный материальный ущерб, и целые лесные массивы сровнялись с землёй.

Если учесть несовершенство существующих методов прогнозирования, первый эксперимент моделирования имел неожиданный успех. Чтобы изменить путь «Иники», учёные выбрали место, в котором должен был оказаться тайфун через определённое время. Затем составили изменённые данные возможных наблюдений в этом месте (в 100 км западнее острова) и загрузили эту информацию в компьютерную модель. Программа должна была рассчитать мельчайшие изменения основных параметров первоначального состояния урагана, которые модифицировали бы его маршрут нужным образом.

Оказалось, что самые значительные преобразования коснулись первоначальных значений температуры и ветра. Типичные изменения температуры по всей сети координат составили десятые доли градуса, но самые заметные (повышение на 2 °С) оказались в нижнем слое к западу от центра циклона. Согласно расчётам, изменения скорости ветра составили 3,2–4,8 км/ч. В некоторых местах скорость ветра изменилась на 32 км/ч в результате незначительной переориентации направления ветра вблизи центра тайфуна.

Хотя обе компьютерные версии урагана «Иники», первоначальная и с внесёнными возмущениями, казались идентичными по структуре, небольших изменений ключевых переменных было достаточно, чтобы виртуальный ураган развернулся за 6 ч на запад, а потом двинулся прямо на север, оставив остров Кауаи нетронутым. Относительно малые искусственные преобразования начальной стадии тайфуна были обсчитаны с помощью системы нелинейных уравнений, описывающих его деятельность, – через 6 ч ураган «пришёл» в назначенное место.

О тропических циклонах написано очень много. Существует несколько очень хороших научно-популярных книг; есть учебные, демонстрационные сайты в интернете. Желающие могут найти множество сведений, не упомянутых здесь.

Игорь Николаевич Русин – выпускник Ленинградского гидрометеорологического института 1968 г. (диплом с отличием). Занимался вопросами моделирования климата в проблемной лаборатории взаимодействия океана и атмосферы ЛГМИ. В 1974 г. защитил диссертацию на звание к.ф.-м.н. Вёл научно-исследовательскую работу по оценке последствий переброски вод северных рек на юг, читал курсы лекций «Современные методы метеорологических прогнозов», разработал курс «Гидродинамические методы динамических прогнозов». Автор шести учебников и монографий, а также программ, использовавшихся для решения задач прогноза погоды. В 2000 г. защитил диссертацию на соискание степени доктора географических наук. С 2002 г. – профессор по кафедре климатологии и мониторинга окружающей среды СПбГУ, читает курсы «Метеорология и климатология», «Динамическая метеорология», «Стихийные бедствия и природные катастрофы». Ученое звание – профессор по кафедре климатологии и мониторинга окружающей среды. Ведёт активную научную работу в областях динамической метеорологии и климатологии, связанных с исследованием горных районов и опасных явлений природы. В семье профессора три дочери и четыре внука. Хобби – на фото.