глаз урагана что это такое
Что такое ураган и почему «Харви» так опасен: ярость природы
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.
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.
Тайна «глаза» урагана, которую по сей день не могут разгадать ученые
Именно поэтому метеорологам приходится внимательно следить за «глазами» ураганов. Эти странные явления дают бесценную информацию о том, насколько сильными и разрушительными будут ураганы и какие регионы пострадают от них больше всего. И все же, несмотря на интенсивное внимание как к самым ураганам, так и к тайнам их «глаз», исследователям сложно понять, как они формируются. В статье, опубликованной в 2006 году, было дано около сотни объяснений того, как образуются «глаза» ураганов, но многие из них явно противоречат друг другу, поэтому финальную точку в этом вопросе все еще предстоит поставить.
Однако новая статья, опубликованная 12 января в журнале Physical Review Fluids, проливает немного света на этот вопрос.
Сложности моделирования процесса образования «глаза» урагана
Авторы статьи пишут, что выяснить природу образования «глаза» и смоделировать его очень сложно, так как внутренняя структура ураганов и других циклонов зависит от нескольких сил и явлений, и при этом все они очень сложные и плохо изученные. Ученым все еще не удается понять, как взаимодействуют эти сложные системы.
Несмотря на то что внешне все «глаза» ураганов похожи, ученые даже не смогли определить, действительно ли одни и те же механизмы отвечают за разные классы атмосферных вихрей. Учитывая отсутствие этого фундаментального понимания, невозможно с уверенностью определить правила формирования этих «глаз».
Модель атмосферного циклона
Несмотря на все сложности работы, исследователям удалось создать, по их словам, самую сложную модель атмосферного циклона, которую они описали в статье, опубликованной в Journal of Fluid Mechanics в январе 2017 года.
В статье 2018 года ученые писали, что моделирование «глаза» циклона требует особой осторожности. Также они подчеркнули, что при создании их модели не были учтены такие существенные характеристики атмосферных вихрей, как вертикальная стратификация температуры воздуха, изменяющаяся анизотропная вязкость вихря, а также скрытое тепловыделение из-за конденсации водяного пара.
Тем не менее ученые называют свою модель разумным, но упрощенным аналогом тропического шторма, который может формироваться в реальных условиях.
При каких условиях формируется «глаз» урагана?
Благодаря своей модели исследователи обнаружили, что «глаз» урагана не может сформироваться без соблюдения четырех граничных условий. Вот они:
Важным моментом здесь является то, что глаз циклона образуется при правильном балансе внутреннего трения шторма, его скорости и силы вращения Земли, которая действует на шторм (по крайней мере, в этой упрощенной модели, созданной учеными).
Исследователи подчеркивают, что полученные ими результаты не в полной мере позволяют ответить на вопрос, почему в ураганах формируются «глаза», поскольку в созданной ими модели не были учтены слишком многие факторы. Кроме того, существует вероятность, что в реальности ураганы формируются совсем не так, как в случае моделирования. Также их модель не охватывает другие формы атмосферных циклонов, к примеру торнадо.
Перспективы нового исследования
Так есть ли польза от этого исследования? Ученые пишут, что оно позволяет определить, в каком направлении двигаться дальше, чтобы изучить образование «глаз» циклонов, поскольку отвечает на некоторые основные вопросы об ураганах. А именно: почему они формируются именно так, а не иначе, и что позволит метеорологам лучше прогнозировать поведение штормов?
Глаз бури
Из Википедии — свободной энциклопедии
Глаз бури, также глаз урагана, або офо, бычий глаз — область прояснения и относительно тихой погоды в центре тропического циклона.
Типичный глаз бури имеет диаметр от 20 до 30 км, в редких случаях — до 60 км. В этом пространстве воздух имеет бо́льшую температуру и меньшую влажность, нежели в окружающей его области ветра и дождевых облаков. В результате возникает устойчивая температурная стратификация.
Стена ветра и ливня служит изолятором для очень сухого и более тёплого воздуха, опускающегося в центр циклона из верхних слоёв. По периферии глаза бури часть этого воздуха смешивается с воздухом из облаков и благодаря испарению капель охлаждается, тем самым образуя мощный нисходящий вдоль внутренней стороны облаков каскад относительно холодного воздуха.
В это же время в облаках воздух стремительно поднимается.
Это построение и образует кинематическую и термодинамическую основу тропического циклона.
Кроме того, вблизи оси вращения уменьшается горизонтальная линейная скорость ветра, что для наблюдателя, при попадании в центр циклона, производит впечатление прекратившейся бури, по контрасту с окружающим пространством.
научная статья по теме НЕОБЫЧНЫЕ СТРУКТУРЫ В ГЛАЗЕ УРАГАНА Энергетика
Цена:
Авторы работы:
Научный журнал:
Год выхода:
Текст научной статьи на тему «НЕОБЫЧНЫЕ СТРУКТУРЫ В ГЛАЗЕ УРАГАНА»
НЕОБЫЧНЫЕ СТРУКТУРЫ В ГПЯЗЕ УРвГвНв
Кандидат физико-математических наук А.Э. ПОХИЛ
Вот одно из ярких описаний «глаза» урагана2: «В геометрическом центре глаза бури слоисто-кучевые облака вздымались кверху в виде купола высотой 8 миль. Слабая турбулентность
1 Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1973. 615 с.
2 Simpson R.H. // Bul. Amer. Meteor. Soc. 33. 1952. Р. 286.
на вершине этого купола по своей интенсивности была сравнима с турбулентностью в обычных кучевых облаках над океаном. Стена облаков на западной границе глаза бури была либо вертикальной, либо даже с обратным наклоном и имела спокойную слоистообразную структуру. На восточной стороне, однако, облачность имела скорее кучевообразную форму, чем-то напоминавшую цветную капусту. Здесь «стена» поднималась с постепенным выпуклым наклоном к верхнему краю. Общий вид показывал, что ось симметрии в вертикальной плоскости имела наклон к востоку или северо-востоку».
Траектория урагана Изабель.
ческих ураганов Chesapeake-Potomac (1933 г.) и Hazel (1954 г.).
При наблюдении за перемещением ТЦ Изабель над океаном на снимках со стационарного спутника ООЕЭ-12 в видимой области спектра в микроволновом диапазоне были обнаружены необычные структуры в «глазе» урагана (рис. 2). Этот отрезок времени харак-
теризовался наиболее низким давлением (910-920 гПа) и наибольшими скоростями ветра (70-85 м/с) в ТЦ. Именно в это время ТЦ вышел на тёплое ядро воды с ТПО 30 °С.
После облётов ТЦ Симпсон (см. сноску 2) так описал глаза урагана: «Это было одно из самых эффектных зрелищ, которое может дать природа. Глаз бури представлял собой огромный облачный амфитеатр 40 миль в диаметре, стены которого поднимались подобно ярусам огромного оперного театра на высоту примерно 35 тыс. футов, где верхний край облаков плавно закруглялся на фоне голубого неба. Поверхность моря была скрыта покровом слоисто-кучевых облаков, находившихся под нами, если не считать двух круглых окон на восточной и западной сторонах глаза бури. Облака нижнего слоя располагались по циклонической спирали вокруг этих разрывов в облаках, имевших в ширину около 5 миль. Такое распределение облачности свидетельствует о возможности существования внутри глаза бури двух отдельных небольших вихревых циркуляционных систем».
Обычно образование вихревых структур (смерчей) происходит около границы «глаза» урагана, где имеют
Вид облачной системы урагана Изабель над океаном 12 сентября (спутниковый (СОЕБ-12) снимок, видимый диапазон частот).
место огромные градиенты скоростей и мощная турбулентность и встречаются восходящие и нисходящие потоки, а пульсации скорости достигают огромных величин. К примеру, измеренные за один и тот же период времени скорости, фиксируемые различными международными агентствами, имеют разброс до 50-60%. В тайфуне Иза-бель величина максимальной скорости изменялась в течение одного срока наблюдений на 20-30%, и это не ошибка измерений или неточность определения скоростей.
3 Гаврилов Н.М. Нелинейная генерация волновых движений в атмосфере квазигеострофи-ческими и вихревыми движениями // Метеорологические исследования. 1987. № 13; Гутман Л.Н. Теоретическая модель смерча // Изв. АН СССР, серия геофизическая. 1957. № 1;
Добрышман Е.М. Влияние возмущения поля давления на структуру поля ветра в центральной части тайфуна // Метеоpология и гидpоло-гия. 1994. № 11.
Эволюция вихрей в «глазе » урагана Изабель 12 сентября 2003 г. (с 12 ч 45 мин до 14 ч 11 мин).
1 на востоке. Если бы вихри располага-| лись над «глазом» в куполе облачности
2 (иногда наблюдается купол облачности 1 высотой до 3 км4), то в мом
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.
Ураган, буря, смерч
Ураган – это ветер разрушительной силы и значительной продолжительности. Ураган возникает внезапно в областях с резким перепадом атмосферного давления. Скорость урагана достигает 30 м/с и более. По своему пагубному воздействию ураган может сравниться с землетрясением. Это объясняется тем, что ураганы н ес у т в себе колоссальн у ю э нергию, ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течение одного часа, можно сравнить с энергией ядерного взрыва.
Ураган может захватить территорию в диаметре до нескольких сотен километров и способен перемещаться на тысячи километров. При этом ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на коммунально-энергетических сетях. Бывали случаи, когда ураганный ветер сбрасывал с рельсов поезда и валил фабричные трубы. Часто ураганы сопровождаются ливневыми дождями, которые вызывают наводнения.
Буря – разновидность урагана. Скорость ветра при буре не много меньше скорости урагана (до 25-30 м/с). Убытки и разрушения от бурь существенно меньше, чем от ураганов. Иногда сильную бурю называют штормом.
Смерч – э то сильный маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с, обладающий большой разрушительной силой (в США носит название торнадо).
Во внутренней полости смерча давление всегда пониженное, поэтому туда засасываются любые предметы, оказавшиеся на его пути. Средняя скорость движения смерча 50-60 км/ч, при его приближении слышится оглушительный гул.
Сильные смерчи проходят десятки километров и срывают крыши, вырывают с корнями деревья, поднимают на воздух автомобили, разбрасывают телеграфные столбы, разрушают дома. Оповещение об угрозе осуществляется путем подачи сигнала «Внимание всем» сиреной и последующей речевой информацией.
При получении штормового предупреждения необходимо немедленно приступить к проведению предупредительных работ:
• укрепить недостаточно прочные конструкции, закрыть двери, слуховые отверстия и чердачные помещения, окна обшить досками или закрыть щитами, а стекла заклеить полосками бумаги или ткани, или, если есть такая возможность, вынуть;
• для того чтобы уравновесить наружное и внутреннее давление в здании двери и окна с подветренной стороны целесообразно открыть и закрепить их в этом положении;
• с крыш, балконов, лоджий и подоконников необходимо убрать вещи, которые при падении могут нанести травмы людям. Предметы, находящиеся во дворах, необходимо закрепить или занести в помещение;
• целесообразно также позаботиться об аварийных светильниках – электрических фонарях, керосиновых лампах, свечах. Рекомендуется также создать запасы воды, пищи и медикаментов, особенно перевязочных материалов;
• погасить огонь в печах, проверить состояние электровыключателей, газовых и водопроводных кранов;
• занять заранее подготовленные места в зданиях и укрытиях (в случае см е рчей – только в подвальных помещениях и в подземных сооружениях). В помещении нужно выбрать наиболее безопасное место – в средней части дома, в коридорах, на первом этаже. Для защиты от ранений осколками стекла рекомендуется использовать встроенные шкафы, прочную мебель и матрацы.
Самым безопасным местом во время бури, урагана или смерча являются убежища, подвалы и погреба.
• находиться на мостах, а также в непосредственной близости от объектов, использующих в своем производстве ядовитые сильнодействующие и легковоспламеняющиеся вещества;
• укрываться под отдельно стоящими деревьями, столбами, близко подходить к опорам линий электропередач;
• находиться вблизи зданий, с которых порывами ветра сдувает черепицу, шифер и другие предметы;
• если ветер утих, не рекомендуется выходить на улицу сразу (через несколько минут порывы ветра могут возобновиться).
После получения сообщения о стабилизации обстановки выходить из дома следует осторожно, необходимо осмотреться – нет ли нависающих предметов и частей конструкций, оборванных электропроводов т.к. не исключена вероятность того, что они находятся под напряжением.
Без крайней необходимости не заходите в поврежден ные здания, но если такая необходимость возникла, то делать это нужно осторожно, убедившись в отсутствии значительных повреждений лестниц, перекрытий и стен, очагов пожара, разрывов электропроводов, нельзя пользоваться лифтами.
Огонь нельзя зажигать до тех пор, пока не будет уверенности, что обошлось без утечки газа. На улице держитесь подальше от зданий, столбов, высоких заборов и т.д.
Главное в этих условиях – не поддаваться панике, действовать грамотно, уверенно и разумно, не допускать самому и удерживать других от неразумных поступков, оказывать помощь пострадавшим.
Основными видами поражения людей при ураганах, бурях и смерчах являются закрытые травмы различных областей тела, ушибы, переломы, сотрясения головного мозга, ранения, сопровождающиеся кровотечением.