Попадание в книги: Как работают ураганы | Fanoftech

Выдержки из Глядя вверх: настоящие приключения погодного ботаника, преследующего шторм Мэтью Капуччи. Издательство Pegasus Books. Copyright © 2022 Мэтью Капуччи. Все права защищены.

Ураганы — тепловые двигатели. Они черпают свою ярость из теплых океанских вод в тропиках, где температура поверхности моря обычно колеблется от середины до восьмидесяти градусов в период с июля по октябрь. Ураганы и тропические штормы попадают под зонтик тропических циклонов. Они могут быть катастрофическими, но у них есть цель — по оценкам некоторых ученых, они ответственны за 10 процентов ежегодного переноса тепла Земли от экватора к полюсу.

Ураганы отличаются от систем средних широт. Так называемые внетропические или нетропические штормы зависят от колебаний температуры и плотности воздуха, чтобы сформироваться и питаться от меняющихся ветров. Ураганам требуется спокойная обстановка с легкими ветрами на верхних уровнях и почти однородным температурным полем. Как бы иронично это ни звучало, самые страшные ураганы на планете рождаются из-за обилия спокойствия.

Первый ингредиент — это тропическая волна или сгусток грозы. В начале сезона ураганов тропические волны могут закручиваться в хвосте холодных фронтов, идущих от восточного побережья. В разгар сезона ураганов в августе и сентябре они обычно материализуются у побережья Африки в Главном регионе развития Атлантики. К октябрю и ноябрю подлые доморощенные угрозы могут тайно слипаться в Мексиканском заливе или Карибском бассейне.

Каждая отдельная грозовая ячейка внутри тропической волны имеет восходящий и нисходящий потоки. Нисходящий поток холодного воздуха, вырывающегося из одной клетки, может задушить соседнюю клетку, что приведет к ее гибели. Чтобы грозы сосуществовали в непосредственной близости, они должны организоваться. Наиболее эффективный способ сделать это — ориентироваться вокруг общего центра, когда восходящие и нисходящие потоки отдельных ячеек работают в тандеме.

Когда формируется центр, вокруг него начинает материализоваться прерывистая полоса гроз. Теплый влажный воздух поднимается внутри этих штормов быстрее всего по мере приближения к низкоуровневому центру более широкой системы. Это приводит к падению атмосферного давления, поскольку воздух откачивается, а масса удаляется. Оттуда система начинает дышать.

Воздух движется от высокого давления к низкому давлению. Это всасывает воздух внутрь к центру. Из-за силы Кориолиса, являющейся результатом вращения Земли, порции воздуха движутся по криволинейной траектории в центр зарождающегося циклона. Вот что заставляет систему вращаться.

Ураганы вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке к югу от экватора. Хотя самые горячие океанские воды в мире находятся на экваторе, там никогда не может образоваться ураган. Это потому, что сила Кориолиса равна нулю на экваторе; нечего было бы закручивать бурю.

По мере того, как воздушные карманы снаружи зарождающегося тропического циклона закручиваются в вихрь, они расширяются по мере снижения атмосферного давления. Это выделяет тепло в атмосферу, вызывая облака и дождь. Обычно это приводит к падению температуры воздушной посылки, но поскольку она находится в контакте с поджаренными океанскими водами, она поддерживает постоянную температуру; он нагревается с той же скоростью, с какой теряет температуру окружающей среды. Пока шторм над открытой водой и температура поверхности моря достаточно умеренная, он может продолжать извлекать океанское тепло.

Скорость осадков в тропических циклонах может превышать четыре дюйма в час благодаря высокой эффективности осадков. Поскольку вся атмосферная колонна насыщена, мало испарений, чтобы разъедать дождевую каплю на пути вниз. В результате пресноводные наводнения во внутренних водах являются основной причиной гибели людей в результате тропических циклонов.

Самые сильные ветры обнаруживаются в середине тропического шторма или урагана в глазу. Здесь находится наибольший градиент давления или изменение давления воздуха с расстоянием. Чем круче уклон, тем сильнее ветер. Это потому, что воздух устремляется вниз по градиенту. Подумайте о катании на лыжах — вы поедете быстрее, если будет более крутой склон.

Когда максимально устойчивые ветры превышают 39 миль в час, система обозначается как тропический шторм. Только когда скорость ветра превышает 74 мили в час, он считается ураганом. Сильные ураганы имеют скорость ветра 111 миль в час или выше и соответствуют категории 3 по силе. Категория 5 включает экстремальные ветры, превышающие 157 миль в час.

Поскольку ветры возникают из-за того, что воздух устремляется внутрь, чтобы заполнить пустоту или дефицит воздуха, самые сильные ураганы обычно бывают с самым низким давлением воздуха. Самые сильные ураганы и тайфуны могут иметь минимальное центральное барометрическое давление около 90 процентов от давления окружающего воздуха вне шторма. Это означает, что отсутствует 10 процентов массы атмосферы.

Представьте, что вы помешиваете чашку кофе чайной ложкой. Вы знаете этот провал посреди водоворота? Чем глубже провал или дефицит жидкости, тем быстрее должна вращаться жидкость. Ураганы такие же. Но что мешает заполнить этот провал? Глаза ураганов находятся в циклострофическом равновесии.

Это означает, что идеальный стазис сил делает практически невозможным «заполнить» шторм в устойчивом состоянии. Из-за малого радиуса кривизны частицы воздуха, вращающиеся вокруг глаза, испытывают на себе невероятную центробежную силу, направленную наружу, которая в точности равна силе градиента давления, направленной внутрь. Это оставляет им возможность отслеживать непрерывные круги.

Если вы когда-либо испытывали изменение высоты, например, летая на самолете или даже поднимаясь на вершину небоскреба, вы, вероятно, замечали, что ваши уши лопаются. Это потому, что они приспосабливались к падению давления воздуха с высотой. Теперь представьте, что весь воздух ниже этой высоты исчез. Это эквивалентно атмосферному давлению в глазу крупного урагана. Несоответствие атмосферного давления — вот почему ураган, по словам эльфа Бадди, «отстой». Очень отстой».

Иногда ураганы проходят циклы замены глазных стенок, которые влекут за собой сморщивание глазных стенок и их врастание в глаз, в то время как вокруг них формируется и сжимается новая глазная стенка, занимая место своих предшественников. Обычно это приводит к двойному максимуму ветра вблизи центра шторма, а также к короткому плато в усилении.

Помимо чистящих ветров, обнаруживаемых внутри глазной стенки, торнадо, вихри масштаба торнадо, мини-вихри и другие малоизученные мелкомасштабные ветровые явления могут хлестать вокруг глаза и приводить к полосам экстремальных повреждений. Мини-вихрь может иметь ширину всего пару ярдов, но вихрь со скоростью 70 миль в час, движущийся при фоновом ветре со скоростью 100 миль в час, может привести к разрушению узкой дорожки со скоростью 170 миль в час. Их существование было впервые выдвинуто после прохождения урагана Эндрю категории 5 через южную Флориду в 1992 году, и современные усилия по изучению глаз урагана с использованием мобильных доплеровских радаров пролили свет на их существование. В глазу урагана воздух опускается и нагревается, высыхая и создавая недостаток облачного покрова. Нередко можно увидеть проясняющееся небо или даже солнечный свет. Воздух горячий и неподвижный, оазис покоя, окутанный кольцом ада.

Существует такой разрыв между хриплым ветром глазной стены и мертвой тишиной глаза, что атмосфера изо всех сил пытается перейти. Глаза ураганов часто заполнены мезовихрями или более мелкими водоворотами диаметром в несколько миль, которые помогают направлять и рассеивать угловой момент в глазу. Иногда четыре или пять мезовихрей могут втиснуться в глаз, искажая глазную стенку в форме клевера. Это приводит к периоду экстраординарного хлыста на внутреннем крае стенки глаза, когда чередующиеся расщелины пагубного ветра и штиля акцентируют появление глаза.