Погодные паттерны. тропический циклон (ураган)

Правила поведения в чрезвычайных природных условиях

Правильные и продуманные действия при урагане способны спасти жизнь как самому человеку, так и его близким. После того как метеорологи обнаруживают ураган и просчитывают его траекторию, эта информация обязательно сообщается населению

Обычно подается стандартный сигнал «Внимание!» по всем каналам телевидения, радиовещания и передается необходимая общественная информация

Подготовительный этап включает в себя следующие действия:

остаются включенными источники информации, чтобы не упустить важные моменты;
ученики в обязательном порядке должны быть отпущены домой;
если ураган уже начинает бушевать, то учащиеся укрываются в подвальных помещениях;
необходимо подготовить запасы воды, питания и медикаментов примерно на 3 дня;
фонари, лампы, свечи, портативные печи обязательно должны быть в наличии;
стекла оклеиваются крестообразно или в форме звезды;
витрины защищаются большими щитами;
балконы очищаются от предметов и хлама, которые может снести ветер;
подоконники должны быть пусты;
в деревнях скот загоняется в укрепленный хлев, оснащенный запасом еды и воды; летние постройки крепятся, насколько возможно;
окна с наветренной стороны плотно закрываются, а с противоположной, наоборот, остаются открытыми.

Какие действия при урагане надо произвести, услышав о его приближении? Во-первых, выключить электроприборы и газовые печи, зафиксировать краны. Во-вторых, взять с собой чемодан с самыми необходимыми вещами и документами. Далее запасы продуктов, медикаментов, воды перенести в надежное убежище и укрыться там вместе с семьей. Если такого убежища нет, то в доме надо спрятаться под надежной мебелью, в нишах, дверных проемах. Ни в коем случае нельзя подходить к окнам, которые предварительно надо зашторить.

В том случае, если стихия застала на открытой местности, убежищем может служить любой овраг или углубление. Отличным укрытием могут стать мосты, вернее места под ними. Надо держаться подальше от рекламных щитов, оторванных проводов, узких проходов (опасность толпы), низин, так как существует возможность затопления. До урагана обязательно нужно договориться с близкими о месте встречи в случае разных непредвиденных обстоятельств.

После завершения стихии:

не стоит зажигать спички, так как не исключена утечка газа;
нельзя использовать неочищенную воду, поскольку, возможно, она сильно загрязнена;
следует узнать, не нужна ли вашим соседям первая медицинская помощь.

Ураганы в России случаются нечасто, но всё же знать данные правила необходимо, потому что природные катаклизмы, в связи с климатическими переменами, склонны менять свою локализацию.

Чувствительная атмосфера

Современные исследования ураганов опираются на предположение, сделанное мною 30 лет назад, когда еще студентом я изучал теорию хаоса. На первый взгляд, хаотические системы ведут себя произвольно. На самом деле их поведение подчиняется определенным правилам и сильно зависит от первоначальных условий. Поэтому с виду незначительные, случайные возмущения могут привести к серьезным непредсказуемым последствиям. Например, небольшие колебания температуры воды в океане, смещение крупных воздушных потоков и даже изменение формы дождевых облаков, кружащихся вокруг центра урагана, могут повлиять на его силу и направление движения.

Высокая восприимчивость атмосферы к незначительным воздействиям и ошибки, накапливающиеся при моделировании погоды, затрудняют долгосрочное прогнозирование. Возникает вопрос: если атмосфера столь чувствительна, то нельзя ли как-нибудь повлиять на циклон, чтобы он не достиг населенных районов или хотя бы ослаб?

Раньше я и мечтать не мог о воплощении своих идей, но за последнее десятилетие математическое моделирование и дистанционное зондирование шагнули далеко вперед, так что настала пора заняться крупномасштабным управлением погодой. При финансовой поддержке Института передовых идей NASA мы с коллегами из национальной научно-конструкторской консалтинговой фирмы «Исследования атмосферы и окружающей среды» (Atmospheric and Environmental Research, AER) приступили к компьютерному моделированию ураганов, чтобы разработать перспективные методы воздействия на них.

Стадии развития и траектории движения

1. Тропическая депрессия. При таком варианте циклона его скорость достигает от 17 до 20 метров в секунду. Эта система не обладает глазом урагана и обычно не имеет спиральной организации, как у довольно мощного тропического циклона.
2. Тропический шторм (умеренный и сильный). В центральной части циклонов скорость движения составляет до 35 метров в секунду. Такие развиваются в вид выразительной спирали, но глаз всё равно не образуется.
3. Ураган (Тайфун). При этих двух вариантах скорость превысит 39 м/с. Тропические циклоны такой мощности обычно развиваются с выраженным глазом в центре, который виден на снимках со спутника, в виде небольшого круглого пятна, которое свободно от облаков.

Тропический циклон

Тропический циклон, образующийся в южном полушарии

Тропический циклон, который образовывается на юге полушария, работает почти так же, как и на севере. Но их направления меняются на противоположные. Оркан — это глубокий вихрь циклона, который имеет большую интенсивность и малый диаметр. Он образуется в южном полушарии.

Ника

6

Увлекаюсь походами и путешествиями, фото и видеосъемкой. Хожу в походы с детства. Всей семьей ходили и ездили — то на море, то на речку, на озеро, в лес. Было время, когда в лесу мы проводили по целому месяцу. Жили в палатках, готовили на костре. Наверное, поэтому и сейчас меня тянет в лес и, вообще, на природу. Путешествую регулярно. Примерно три путешествия за год по 10-15 дней и множество 2-х и 3-х дневных походов.
Комментарии: 0Публикации: 666Регистрация: 23-10-2018

Мировая статистика

Статистика ураганов в мире говорит о том, что за последние 200 лет эта стихия стала причиной гибели почти 2 млн. человек. Убытки достигли сотен миллиардов долларов. В таблице представлены самые разрушительные стихии, которые прошли в США

В 2013–2014 годах на Америку обрушились два мощных урагана – Сэнди и Nor’easter. Последний родился из мощного зимнего шторма на море.

Самый разрушительный ураган в США за последние 25 лет – Катрина. В результате него было затоплено 80% территории Нового Орлеана. Ураган унес жизни почти 2 тыс. жителей города. Ему была присвоена пятая категория. Скорость ветра была выше 280 км/ч. «Катрина» захватил 4 штата. Ущерб от стихии составил 125 млрд. долларов.

Какая статистика ураганов на Кубе? На эту страну стихия ежегодно обрушивается несколько раз. Сезон для ураганов здесь с конца июля до конца ноября. Самые разрушительные стихии в мире за последние 10 лет

1. Мэтью (бушевал в октябре 2016 года одновременно на Кубе и в Доминикане, скорость ветра была 220 км/с, около тысячи человек погибло, 350 тыс. людей потеряли жилье и остались без средств к существованию).
2. Наргис (охватил Мьянму в 2008 году, нанес сокрушительный удар по экономике и без того одной из самых беднейших в мире стран).
3. Айк (обрушился на США в 2008 году, скорость ветра составила 135 км/ч, пострадал штат Техас, состоялась массовая эвакуация жителей).

Митч

Октябрь 1998 года остался в памяти жителей островов Атлантики и Центральной Америки в связи с пронесшимся ураганом, скорость которого достигала 320 километров в час.

Страшнейший ураган в истории унес жизни более 20 тысяч жителей трех Центральноамериканских государств. Мощные селево-грязевые потоки сносили целые поселки, увлекая за собой машины и архитектурные конструкции.

Стихия породила мощное цунами с высотой волн в 6 метров, которые, накатив на побережье, вызвали мощное наводнение. Во время стихии очевидцы наблюдали и образовавшиеся торнадо, которые несли не меньшую опасность.

5

Строение циклона

Циклон состоит из области пониженности давлений. Он образовывается из-за пары воздушных потоков с различной температурой. Центральная часть циклона обладает минимальным атмосферным показателем: давление достаточно низкое, а края высокие.

Циклон

Характеристику циклона можно определить по времени его прохождения над определенной территорией. В этом случае можно узнать стадию его формирования. На сегодняшний день их имеется четыре:

1. Характеризуется началом формирования вихрей из потоков воздуха. На данной стадии происходят углубления, такой процесс длится примерно 7 дней.
2. Тропические циклоны в стадии молодости могут двигаться в различных направлениях, а также переместиться небольшой воздушной массой на небольшие расстояния. В центре происходят падения давления, а вокруг него формируется плотное кольцо, радиус которого 50 километров.
3. Для стадии зрелости характерны прекращения падений давления. Тут скорость потока ветра может достичь предела максимума и прекратить дальше расти. Радиус штормового ветра размещен его правой стороне. Такая стадия длится несколько часов, но бывали случаи, что они длились несколько дней.
4. Когда циклон переходит на местность суши, то начинает образовываться затухание. В такой период может наблюдаться сразу два направления тропического циклона, а может и начаться затухание, которое переходит в более-менее легкий тропический вихрь.

Стадии развития

Развиваясь, штормовой циклон проходит 4 стадии:

1. Формирование. Сопровождается сменой погоды, порывистыми ветрами разной направленности. Скорость ветра возле формирующегося центра циклона не превышает 100 морских миль (7 баллов по шкале Бофорта).
2. Молодая стадия. Давление продолжает падать. Вокруг циклонального центра образуются ураганные потоки. Проявляется область со штилевой и ясной погодой.
3. Зрелая стадия. Давление прекращает падать. Ветры усиливаются. Занимаемая ураганом площадь достигает максимально возможной величины.
4. Разрушение. Начинается, когда циклон заворачивает к востоку от полярного направления. Штилевой центр расплывается. Ураган превращается во фронтальный циклон, рассеивается. Аналогичный процесс отмечается, когда он достигает суши, перестает получать влагу, а трение о земную поверхность заставляет воздушные массы замедляться.

Шторм

По интенсивности тропические циклоны делятся на 4 типа:

• возмущение;
• депрессия (с выраженным движением воздушных масс в приземном слое при скорости до 15 м/с);
• шторм (скорость воздушного потока 15-35 м/с);
• ураган (скорость выше 35 м/с).

Кто встанет у штурвала?

Если в будущем метеорологи научатся управлять ураганами, то скорее всего возникнут серьезные политические проблемы. Несмотря на то что с 1970-х гг. Конвенцией ООН запрещено использовать погоду в качестве оружия, некоторые страны могут не устоять перед искушением.

Впрочем, наши методы еще предстоит опробовать на безобидных по сравнению с ураганами атмосферных явлениях. Прежде всего следует опробовать экспериментальные возмущения для усиления осадков на сравнительно небольшой территории, контролируемой измерительными приборами. Если понимание физики облаков, их цифровое моделирование, методика сравнительного анализа и компьютерные технологии будут развиваться нынешними темпами, то наш скромный опыт может быть претворен в жизнь. Кто знает, быть может, уже через 10-20 лет многие страны займутся крупномасштабным управлением погодой с использованием подогрева атмосферы из космоса.

Первый блин комом

Так как ураганы получают большую часть энергии из тепла, освобождающегося при конденсации водяных паров над океаном и образовании дождевых облаков, первые попытки укрощения непокорных гигантов сводились к искусственному созданию облаков. В начале 60-х гг. XX в. этот метод был опробован в ходе экспериментов, проведенных научно-консультативной комиссией Project Stormfury, учрежденной правительством США.

Ученые пробовали замедлить развитие ураганов, увеличивая количество осадков в первой полосе дождей, которая начинается сразу за стеной глаза бури — скоплением облаков и сильных ветров, окружающих центр урагана. Для создания искусственных облаков с самолета сбрасывали йодистое серебро. Метеорологи надеялись, что распыляемые частицы станут центрами кристаллизации переохлажденного водяного пара, поднявшегося в холодные слои атмосферы. Предполагалось, что облака будут формироваться быстрее, поглощая при этом тепло и влагу с поверхности океана и замещая стену глаза бури. Это привело бы к расширению центральной спокойной зоны и ослаблению урагана.

Сегодня создание искусственных облаков уже не считается эффективным методом, т.к. выяснилось, что содержание переохлажденного водяного пара в воздушных массах бурь незначительно.

Строение циклона

Тропический циклон формируется в области с высоким показателем температуры водной поверхности (от 26°C). Разница между температурой воды и воздуха превышает 2°C, что провоцирует усиленное испарение. Влага концентрируется в воздушном пространстве, в атмосферных слоях накапливается тепло, воздух устремляется вертикально вверх. Нагретый увлажненный воздух, поднявшийся в атмосферу, из-за вращения планеты вихреобразно закручивается. Образовавшийся вихрь обладает колоссальным запасом энергии.

В разных регионах тропические вихри называются неодинаково:

• тайфуны на востоке и юго-востоке Азии;
• ураганы в Америке.

Циклоны характеризуются правильной формой, в диаметре составляют около 300 км. Спирально устремленные ветры сходятся в центральной зоне, называемой глазом, где давление максимально низкое, температура воздуха выше, чем за пределами вихря. В северных широтах закручивание ветров отмечается против часовой стрелки, в южных – по часовой.

Вид из космоса

В строении циклона выделяются 3 части:

1. Внешняя с радиальной шириной 40-50 км, меньшей скоростью ветров.
2. Внутренняя с увеличивающейся скоростью воздушных масс.
3. Центральная с диаметром 40-60 км, штилевым состоянием воздуха, нисходящими воздушными массами, ясной погодой. Циклональный центр окружен плотной стеной грозовых облаков, сопровождающихся сильнейшими ветрами и обильными осадками. Территории, захваченные облачной стеной, страдают от наибольших разрушений.

Характеристика тропического циклона – что это?

Циклоны представляют собой огромные атмосферные вихри с довольно маленькими давлениями воздуха. В них воздушная масса начинает перемешиваться против часовой стрелки северной стороне и наоборот на южной. Многие рассказывают о том, что циклоны – это такие явления, которые наблюдаются на многих планетах, в том числе и на Земле. Они начинают возникать из-за вращений небесных тел. Такие явления обладают огромной мощной силой и несут за собой сильные ветра, много осадков, гроз и других явлений.

Тропический ураган

В природе также существуют понятия антициклонов. Несложно додуматься о том, что эти явления считаются противоположными циклонам. Для них характерны движения воздушной массы против часовой стрелки на юге и наоборот в северном полушарии. Антициклон способен создавать стабилизацию погодных условий. На территории после них обычно создается спокойная погода.

Так что же за понятия такие циклон и антициклон? Это явления, которые возникают в верхнем слое атмосферы, а также несут за собой различные погодные условия. То, что их объединяет это возникновение над определенным территориальным местом. Например, антициклон часто возникает над ледовой территорией. И чем больше такая местность, тем сильнее он будет.

На протяжении долгих лет ученые определяли, что это за явления, какие его значения и на что он способствует повлиять. Ключевым понятием этих атмосферных явлений считаются воздушные массы и фронты. Не стоит забывать о том, что тропические циклоны обладают огромной энергией и способны на многое.

Типичный трек, вертекс, опасный и безопасный сектора тропического циклона (урагана) .

На рисунке изображен типичный трек тропического циклона. В любой момент двигающийся на запад ураган может без каких-либо предупреждений и объяснений совершить разворот (вертекс) и, взяв курс на северо-восток, покинуть зону торговых ветров, обрекая себя на голодную смерть над поверхностью холодной воды. (В некоторых случаях тропический циклон может уйти  достаточно далеко на север, подпитываясь энергией тепла Гольфстрима, который является продолжением экваториального теплого течения.) Если ураган не покончил жизнь самоубийством (то есть вертексом), то он продолжает свой путь на запад-северо-запад и в конце концов врезается в сушу, выплескивая всю накопленную за путешествие энергию на подвернувшиеся строения и деревья. Северная половина тропического циклона называется опасной, потому что в этом секторе к скорости циркуляции добавляется скорость продвижения самого тропического циклона. Скорость ветра в этом секторе не бывает ниже 60 узлов (если ниже, это уже не ураган). Самый опасный сектор — это западная четверть опасной половины. Находящееся в этой четверти яхта стремительно засасывается в око тропического циклона. К тому же, если вы находитесь в северной половине, есть вероятность, что ураган может навестить вас еще разок после вертекса. Так сказать, контрольный заход.

Южная половина тропического циклона называется условно безопасной в яхтинге. Скорость ветра здесь меньше, чем в опасной половине, да и направление ветра позволяет удрать от центра урагана на попутных ветрах.

Укрощение бури

Наша научная группа из AER провела компьютерное моделирование двух разрушительных ураганов, неистовствовавших в 1992 г. Когда один из них — Иники — прошел прямо над гавайским островом Кауаи, погибло несколько человек, был нанесен огромный материальный ущерб и целые лесные массивы сровнялись с землей. Месяцем ранее ураган Эндрю обрушился на Флориду южнее Майами и превратил в пустыню целый регион.

Если учесть несовершенство существующих методов прогнозирования, наш первый эксперимент моделирования имел неожиданный успех. Чтобы изменить путь Иники, мы прежде всего выбрали место в ста километрах западнее острова, в котором должен оказаться ураган через шесть часов. Затем составили данные возможных наблюдений и загрузили эту информацию в систему 4DVAR. Программа должна была рассчитать мельчайшие изменения основных параметров первоначального состояния урагана, которые модифицировали бы его маршрут нужным образом. В этом первичном эксперименте мы допускали выбор любых искусственно созданных возмущений.

Оказалось, что самые значительные преобразования коснулись первоначального состояния температуры и ветра. Типичные изменения температуры по всей сети координат составляли десятые доли градуса, но самые заметные изменения — увеличение на 2°С — оказались в нижнем слое к западу от центра циклона. Согласно расчетам, 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 урагана.

Хотя обе компьютерные версии урагана Иники — первоначальная и с внесенными возмущениями — казались идентичными по структуре, небольших изменений ключевых переменных было достаточно, чтобы ураган развернулся за шесть часов на запад, а потом двинулся прямо на север, оставив остров Кауаи нетронутым. Относительно малые искусственные преобразования начальной стадии циклона были обсчитаны системой нелинейных уравнений, описывающих его деятельность, и через шесть часов ураган пришел в назначенное место. Мы на верном пути! В последующем моделировании использовалась координатная сетка с более высокой разрешающей способностью, а систему 4DVAR мы запрограммировали на сведение к минимуму материального ущерба.

В одном из экспериментов мы усовершенствовали программу и рассчитали приращение температуры, которое могло бы обуздать ветер у берегов Флориды и снизить ущерб, нанесенный ураганом Эндрю. Компьютеру предстояло определить наименьшие возмущения в начальном температурном режиме, которые могли бы снизить силу штормового ветра в последние два часа шестичасового периода. Система 4DVAR определила, что лучший способ ограничить скорость ветра — провести большие преобразования начальной температуры около центра циклона, а именно: изменить ее на 2-3°С в нескольких местах. Меньшие изменения температуры воздуха (меньше 0,5°С) произошли на расстоянии от 800 до 1000 км от центра бури. Возмущения привели к образованию волнообразно чередующихся колец нагрева и охлаждения вокруг урагана. Несмотря на то что в начале процесса была изменена только температура, значения всех основных характеристик быстро отклонились от реально наблюдавшихся. В неизмененной модели ураганные ветры (более 90 км/ч) накрывали южную Флориду к концу шестичасового периода, чего не наблюдалось при внесении изменений.

Чтобы проверить надежность полученных результатов, мы провели такой же эксперимент на более сложной модели с большей разрешающей способностью. Результаты оказались схожи. Правда, через шесть часов на видоизмененной модели возобновились сильные ветры, поэтому понадобились дополнительные вмешательства, чтобы уберечь южную Флориду. Вероятно, чтобы держать под контролем ураган в течение определенного промежутка времени, необходимо запускать серию запланированных возмущений.

В каком секторе тропического циклона (урагана) мы окажемся?

Если, судя по всем признакам, мы видим приближение тропического циклона, для выработки тактики выживания нужно оценить, в какой сектор урагана мы попадаем.

Направление на центр тропического циклона можно оценить, пользуясь все тем же правилом Бэйс- Бэллота. Если предполагаемый пеленг на центр урагана оказался около 100°, то вы, скорее всего, находитесь аккуратно на пути следования центра тропического циклона. Если меньше 100° — то к югу от его пути, то есть вы в безопасной половине урагана. А вот если пеленг оказывается больше 100°, вы в большой опасности. Вы попадаете в опасный сектор тропического циклона.

Возможные действия в безопасном секторе тропического циклона (урагана).

Как видно из рисунка ,  идя в бакштаг правого галса в безопасном секторе урагана, яхта максимально быстро (почти под прямым углом) убегает с пути тропического циклона . Только открывайте максимальное количество парусов, которые можете унести. Промедление — смерти подобно!

Возможные действия в опасном секторе тропического циклона (урагана).

В опасном секторе урагана Вы перед лицом жесткой необходимости выбора:

• Попытаться прорваться в безопасный сектор тропического циклона, убегая на юг бакштагом правого галса. Для оценки своих шансов проскочить перед центром урагана используйте следующие данные: оценку своих курса и скорости, исходя из реальных погодных условий и ходовых качеств яхты, оценку скорости и курса продвижения тропического циклона (по умолчанию 290°, 20 узлов), а также исходные пеленг и расстояние до центра урагана (для оценки пеленга используйте правило Бэйс-Бэллота, расстояние считайте равным 200 милям в тот момент, как первые перистые облака пришли с востока). С помощью плоттера и измерителя можно построить ситуацию расхождения и понять, успеваете вы или нет проскочить перед оком тропического циклона в спасительный безопасный сектор.
• Если построения говорят, что шансов нет, а яхта обладает хорошими гоночными свойствами на острых курсах, лавируйтесь на север.

В противном случае, не теряя времени, начинайте готовить яхту к урагану:

Убрать все паруса, надежно закрепить или избавиться от всех тяжелых предметов снаружи и внутри яхты (яхта перевернется вверх дном не один раз в ходе предстоящей вечеринки), подумать о том, чтобы избавиться от мачты совсем или положить ее, надежно привязав к палубе, тщательно герметизировать все люки, иллюминаторы и щели. (С неба будет падать вода! Дождем назвать это будет сложно. Скорее это будет похоже на водопад.) Положить яхту в дрейф, используя плавучий якорь или его суррогаты. Не лишним будет наготовить много еды (бутербродов). Не то чтобы будут гости, просто вам будет не до приготовления пищи в ближайшие пару дней. Если у вас есть крепкие напитки, они могут понадобиться в большом количестве.

Можно также заранее разучить пару молитв на близком вам языке и в привлекательной вам традиции.

Если вы встретили приближение тропического циклона, находясь в опасном секторе, огромной силы ураганные ветра будут затягивать вас внутрь этой атмосферной воронки — все ближе и ближе к оку Циклона. Стена воды, падающей с неба, огораживает око. Если вы прорветесь через этот водопад, вас ждет хаотическое нагромождение гигантских стоячих волн, скопления плавучего мусора, собранного тропическим циклоном за все путешествие, и  бездонное чистое небо над головой, на котором даже днем, как со дна глубокого колодца, можно видеть яркие звезды. Улыбайтесь — небо смотрит на вас! И еще раз вернитесь к совету в начале описания: «Избегайте выходить в море в сезон ураганов там, где они бывают!»

Заключение.

Целью данной серии статей  не являлось создание всеобъемлющего и безупречного с точки зрения терминологии и математики научного труда. Мы лишь сделали попытку поделиться своим живым ощущением погодного процесса, основанного в том числе и на личном опыте сопоставления прогнозов и собственных наблюдений с реальным развитием ситуации. Необходимо понимать, что все многообразие проявлений погоды в яхтинге не может быть сведено ни к какому конечному набору строго прописанных сценариев. Надеемся, что рассмотренные в качестве примера паттерны немного помогли наполнить сухую теорию эмоциональными переживаниями сопричастности к живым процессам.

Понимание погоды скорее сродни чувственному ощущению другого человека, понять и отчасти предугадать поведение которого мы в состоянии потому, что природа наделила нас большим количеством сходств, нежели различий. Мы с тобой одной крови, дикая тварь из дикого леса! Человек плоть от плоти дитя планеты Земля, и ему по праву рождения дано понимать родню, как не дано ни одной вычислительной машине!