В 2024 году число взаимосвязанных стихийных бедствий, таких как ураганы (тайфуны), наводнения и оползни, достигло такого масштаба, что впервые в истории была выплачена страховка Красного Креста. Международная федерация обществ Красного Креста и Красного Полумесяца (МФКК) подтвердила, что выплаты затронули 1,5 млн. пострадавших.
Осенью 2024 года сотни человеческих жизней унесли тайфуны «Яги» во Вьетнаме (зародившийся 9 сентября); ураган «Хелен» в США (27 сентября); ураган «Милтон» во Флориде (5 октября). Тайфун Яги, обрушившийся на Азию, стал ключевым событием, которое активировало первый в мире страховой полис для сектора гуманитарной помощи. Полис вступил в силу, когда совокупные затраты на ликвидацию последствий стихийных бедствий превысили пороговое значение в 33 млн швейцарских франков ($37,84 млн.).
Глобальная циркуляция атмосферы
Тропосфера подвержена интенсивному перемешиванию, то есть воздух в ней постоянно перемещается, иначе говоря, здесь дуют ветры, многообразие которых мы рассмотрим ниже с различной степенью детальности. Учитывая, что число разновидностей ветров измеряется сотнями, мы расскажем о тех из них, которые имеют планетарное значение и представляют наиболее опасные стихийные бедствия.
Причина образования ветров — неравномерность в нагревании различных участков земной поверхности, которая транслируется в разность давления. Важную роль при этом играет влажность воздуха. Схема глобальной циркуляции в общих чертах определяется температурной разностью между нагретым экватором и холодными полюсами. Теплый влажный, то есть легкий воздух в районе экватора поднимается вверх, остывая и сбрасывая влагу. Опускается он остывшим и сухим севернее 30° с.ш. и южнее 30° ю.ш. Здесь господствуют устойчивые антициклоны и расположены планетарные пояса пустынь. Эта низкоширотная воздушная петля называется ячейкой Гадлея. Над экватором за счёт интенсивного поднятия возможен прорыв тропосферного воздуха в стратосферу и вынос туда паров воды. В более высоких широтах тропопауза является планетарным фильтром, сепарирующая газы по степени их проницаемости, — пары воды через тропопаузу здесь не проходят, в то время как водород и метан легко преодолевают этот барьер.
БУДЬТЕ В КУРСЕ
- 20.11.24 Ликбез по природным катастрофам: строение, состав и происхождение атмосферы
- 16.11.24 Ликбез по ураганам: внетропические ураганы и смерчи
- 20.05.23 Блеф Монреальского протокола дезавуировали российские учёные
- 28.02.23 Ликбез по землетрясениям. Часть 4. Прогноз землетрясений и защита от них
В зоне замыкания ячейки Гадлея воздушные массы отклоняются за счёт сил Кариолиса к востоку. Так возникают пассаты, самые устойчивые ветры планеты, северо-восточные в Северном полушарии и юго-восточные в — Южном. Вблизи экватора они сходятся во внутритропической зоне конвергенции (ВЗК), что приводит к усилению грозовой активности. В Северном полушарии пассаты охватывают 11% всей поверхности океанов, а в Южном — 20%; при этом устойчивость их направления в некоторых районах океанов достигает 90% за год. Скорости пассатов обычно умеренные (5-8 м/сек, иногда до 15 м/сек). Мощность их (по высоте) составляет несколько километров, возрастая в направлении от субтропиков к экватору.
От зоны высокого давления 30-х градусов свой дальнейший путь к полюсам, воздушные массы продолжают в ячейке Ферреля, которая перемещает их примерно до 60-х градусов, где образуются области пониженного давления. Здесь увлажненный (легкий) воздух вновь поднимется вверх и под тропопаузой возвращается к тропикам.
В средних широтах обоих полушарий горизонтальное перемещение основной массы воздуха происходит в циклонах и антициклонах. Здесь на всех уровнях тропосферы преобладают западные ветры, хотя их господство не столь очевидно, как в пассатной системе ветров восточных румбов.
В полярных областях происходит радиационное выхолаживание приземного воздуха и повышение давления, которое определяет перемещение приземных воздушных масс в средние широты к зоне пониженных давлений. На этом пути воздух нагревается, увлажняется и в районе 60-х градусов поднимается к тропопаузе. Под ней он возвращается к полюсам, где охлаждаясь, опускается, замыкая полярную ячейку. Приземные воздушные потоки отклоняются силой Кориолиса, приобретая (не всегда отчетливо выраженную) восточную составляющую [5].
Тепловой контраст над сопряжёнными участками акваторий и суши обязан высокой теплоёмкости воды, которая медленнее нагревается и медленнее остывает при сезонном изменении температуры. Этот механизм образования ветров универсален и действует в масштабах любого маленького озерка или речки, где в летнюю пору возникают утренние и вечерние бризы.
В региональном масштабе на уровне сопряжённости материк-океан этот тепловой контраст разрешается муссонами (от арабского «маусим» — время года). Эти устойчивые сезонные переносы воздуха у земной поверхности и в нижней части тропосферы характеризуются резкими изменениями направления от зимы к лету и от лета к зиме, проявляющимися над обширными районами Земли. В каждом из сезонов одно направление ветра заметно преобладает над другими, а при смене сезона меняется на 120-180°. Муссоны вызывают резкую смену погоды (сухой малооблачной на влажную дождливую или наоборот). Например, над Индией отмечается летний (влажный) юго-западный муссон и зимний (сухой) северо-восточный муссон. Муссоны развиты в экваториальной Африке, странах Южной и Юго-Восточной Азии и в Южном полушарии вплоть до северных частей Мадагаскара и Австралии [9].
Циклоны — гигантские атмосферные вихри с убывающим к центру давлением воздуха и циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном. Скорости ветра в глубоких циклонах с большими барическими градиентами могут доходить до штормовых и ураганных.
Тропические циклоны возникают в океанах в тропических широтах. Основным источником энергии циклона является освобождение тепла при конденсации водяных паров. Сравнение ураганов и атомных взрывов показало, что энергия обычной летней грозы равносильна энергии 13 атомных бомб, применённых в Нагасаки. Энергия среднего урагана равна 500000 атомных бомб. Атомный взрыв в Бикини поднял в воздух 10 млн тонн воды, а во время урагана на Пуэрто-Рико, за несколько часов, обрушилось 2500 млн тонн дождя, то есть в 250 раз больше, чем в Бикини. Тепло, освобождаемое большим ураганом, равно теплу, возникающему при сгорании 2-3 млн т угля. За один день такой ураган расходует энергию, равную энергии взрыва 13 тыс. мегатонных ядерных бомб [3].
Средняя ширина тропических ураганов — несколько сот километров, высота 6-8 км, до 12-15 км. Центральная часть — «глаз бури», обладает наиболее низким давлением, слабыми ветрами и слабой облачностью. Она окружена кольцом стен циклона, состоящих из плотных облаков с ураганными скоростями вращения. Стены более или менее резко сменяются периферической частью, где ветры постепенно ослабевают до полного штиля.
Тропические циклоны, которые называются тропическими штормами при скорости ветра 17-33 м/с и тропическими ураганами, если скорость выше, являются самыми грозными атмосферными возмущениями. Транспортирующая и разрушительная сила ураганов громадна. В основном, она создается ветром огромной скорости, несущим большие массы воды, грязи и песка. Главнейшие же разрушения вызываются ураганными волнами и приливами [5,9].
Флоридский ураган 1935 г., напоминавший по форме и скорости вращения (400-500 км/ч) гигантский смерч, нес песок с такой скоростью, что с людей, застигнутых на открытом пляже, сдиралась вся одежда и кожа. Большое бревно, длиной 5-6 м, неслось по воздуху горизонтально и, ударив в двухэтажный дощатый дом, прошло насквозь.
Вот история «жизни» урагана Флора, дающая представление о развитии этого феномена. 26 сентября 1963 г. спутник «Тайрос-7» сфотографировал в центре Атлантического океана скопление облаков, намечавшее образование урагана, но спиральных полос ещё не было. Не было их и 27 сентября. 28 и 29 сентября наблюдения не удалось произвести, но 30 сентября ураган начал свои разрушения. В 2 часа дня он обрушился на о. Тобаго, вызвав первые разрушения и гибель 17 человек. 1 и 2 октября Флора шла над морем, постепенно усиливаясь. Разведочный самолёт установил скорость ветра 260 км/ч. Ураган достиг страшной силы и в 7 час вечера обрушился на западную оконечность Гаити. Сила ветра была ужасна, так как скорость его порывами превышала 300 км/ч. Разрушения горной страны были почти полные. Молниеносные наводнения сносили части городов, другие города гибли под оползнями. Высокая трёхметровая штормовая волна разрушала всё на побережье. Посевы были полностью уничтожены. Число жертв было не менее 5000, убытки — свыше миллиона долларов.
На следующий день, не ослабевая, Флора обрушилась на восточную часть Кубы. Своеобразная синоптическая обстановка заставила ураган четыре дня свирепствовать над островом. Ураганные ветры ломали деревья, разрушали строения, уничтожали посадки. Ливни смывали всё, что можно, и затопляли громадные пространства. Погибло 1750 человек, убытки достигли 500 млн долларов.
8 октября Флора наконец покинула Кубу и пересекла Багамские острова. И здесь её сила была громадна: её называли самым ужасным ураганом на памяти населения. 9-11 октября Флора шла над океаном, 12 октября она достигла широты Ньюфаундленда и преобразовалась во внетропический ураган. 13 октября в середине Атлантического океана Флора распалась [3].
У всех на памяти удар урагана «Катрин» по американскому городу Новый Орлеан, расположенному в устье р.Миссисипи вблизи её впадения в Мексиканский залив. Ущерб, причинённый городу (сумма страховых выплат) составил 40 млрд долларов. На протяжении долгих дней вся планета могла наблюдать практическую беспомощность самой богатой и технически оснащённой страны миры (США) перед лицом тропического урагана.
По данным ЮНЕСКО, с 1947 по 1960 гг. от тропических циклонов и связанных с ними наводнений, погибли почти З млн чел.
Ураганы Бенгальского залива. Нет другой области на земном шаре, где бы ураганы сопровождались таким количеством жертв. Все ураганы зарождаются в Бенгальском заливе и выходят на сушу, преобладающая часть их пересекает берег Индостанского полуострова между Мадрасом и Калькуттой. Здесь деятельность ураганных волн весьма значительна, и побережье испытывает от них большие изменения. Когда наступление штормовой волны в Бенгальском заливе совпадает с приливом, ураганные волны достигают громадных размеров, их высота превышает 12 метров.
В декабре 1789 г. здесь во время высокого прилива надвинулся ураган, и жители города Коринга (Индия) с ужасом увидели три невероятные волны, надвигавшиеся на город. Первая, уничтожая всё на своём пути, затопила город на глубину 1–2 м; вторая перекрыла весь город и проникла далеко на равнину за городом; третья волна уничтожила всё, что оставалось. Город и 20000 жителей исчезли с лица земли. Все суда, стоявшие на якоре, были заброшены далеко на равнину, а моряки погибли. Волны, отступая, оставили груды песка и ила. Подобная волна повторилась здесь в 1839 г., и город был покинут [3].
Сопряжённость ураган-наводнение определяется способностью урагана засасывать океанскую воду и вызывать локальный подъём её уровня на несколько метров. При подходе к мелководью высота волны резко возрастает, и она с огромной скоростью заливает низменные побережья. Самый жуткий случай - гибель 300000 человек в Бангладеш 12-13 ноября 1970 г. (В это время страна ещё носила название Восточный Пакистан).
Ураганы Тихого океана (развиты преимущественно в его западной части). Здесь их называют тайфунами (от китайского «тай фын» — большой ветер).
Наибольших размеров штормовые волны во время тайфунов достигают у западного побережья Тихого океана. Максимальной высоты (14 м) волна достигала 30 июня 1905 г. на Маршалловых островах. Самое большое число жертв (300000 человек) унес тайфун 1881 г. на побережье Северного Вьетнама, в районе Хайфона. Напомним, что печальный этот рекорд был повторен в ноябре 1970 г. в Бенгальском заливе.
Впервые имена людей для названия атмосферных явлений стал использовать в начале XX века австралийский метеоролог Клемент Рагг. Он называл их именами парламентариев, которые отказывались голосовать за предоставление кредитов на метеоисследования. Во время Второй мировой войны американские военные синоптики стали именовать ураганы именами своих жён и тёщ, намекая на их буйный нрав. После войны национальная метеослужба США составила специальный алфавитный список коротких и простых женских имен и упорядочила саму процедуру их присвоения. Так, первый ураган года стали называть женским именем, начинающимся с первой буквы алфавита, второй — со второй и т. д. Эта система была распространена на тропические циклоны других регионов (кроме Индийского океана). В 1950 году была разработана первая система именования на основе военной фонетической азбуки, но в 1953 году вернулись к использованию женских имён. Международная система названий для ураганов и штормов была утверждена в 1955 году. В списки попали английские, испанские и французские, но только женские имена, однако с 1979 года стали использоваться и мужские [6].
Один из первых «мужских» тайфунов — «Ирвинг» едва не погубил наш маленький геологический отряд на Курильские островах, застав нас врасплох на перевале Кругозорный на хребте Вернадского на о.Парамушир 21 августа 1979 г. Навсегда осталось в памяти ощущение неминуемой и близкой гибели, разрешившееся всё-таки чудом спасения. Отметим, что дело происходило на Северных Курилах, куда добираются редкие и изрядно ослабленные тайфуны, трудно вообразить их мощь в низких широтах. Тремя днями ранее, 18 августа 1979 г. Ирвинг «хозяйничал» в Уссурийске, где местами выпало до 200 мм осадков, что привело к паводкам на реках. Стихия снесла мосты, размыла дороги, учинила разгром в городах и посёлках.
Маршруты ураганов и циклонов и места их зарождения. Условия образования циклонов хорошо изучены. В Мировом океане выявлены семь областей их зарождения, все они расположены в некотором удалении в обе стороны от экватора, где периодически на достаточно больших площадях (4-8 х106 км2) вода прогревается на глубину в несколько десятков метров выше критической (26,8 С°). Это основные, эмпирически выявленные условия зарождения тайфунов [2]. Всего за год на планете возникает в среднем около 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами. Счёт ведётся с 1851 г. Самым ураганным считался 1933 год, когда синоптики зафиксировали появление 21 тропического урагана. В 1887 и 1995 гг. их было 20. Рекордным стал 2005 г. — 28 тропических циклонов, 15 из которых стали ураганами!
В Тихом океане с 1884 по 1983 гг. наблюдалось 2193 тайфуна, из них почти половина (937) сериальных [2]. Этот факт привлекает особое внимание. Сериальными называются 2–4 тайфуна, которые возникают через день-два друг за другом в одном и том же месте океана. Но теоретически это событие невероятно, так как зародившийся тайфун сильно охлаждает океанскую воду. Значит, что-то вновь разогревает воду в той же точке океана. Нами было выяснено, что места зарождения сериальных тайфунов располагаются над активными геологическими структурами, расположенными на дне океана в зоне пересечения крупных разломных структур или в рифтовых структурах срединно-океанических хребтов [7]. Примером могут служить тайфуны Эмми н Фрэнсис, зародившиеся над осевой частью Срединно-Атлантического хребта (САХ) в зоне пересечения последнего трансформным разломом Зелёного Мыса.
Благодаря применению ИСЗ в последние годы хорошо изучены и маршруты тайфунов. После зарождения они под влиянием пассатов движутся на запад, но затем действие сил Кариолиса разворачивает их к северо-востоку и востоку. Такой параболической траекторией движения обладает около половины (47%) тайфунов. Другая большая группа (21%) проходит, как бы половину такой траектории, перемещаясь с юго-востока на северо-запад. По 7% тайфунов движутся с востока на запад и с юго-запада на северо-восток. 4% идут с юга на север, а ещё 14% не укладываются в какие-либо закономерности [1].
Первый вывод из вышесказанного, — траектории движения тайфунов в принципе структурированы и в первом приближении совпадают с азимутами основных разломных структур сети планетарной трещиноватости, в составе которой ведущую роль играют ортогональные и диагональные элементы. Выявляется явное предпочтение (почти 70%) северо-западного диагонального направления, в котором перемещаются тайфуны первой (половина пути) и второй вышеперечисленных групп.
В траектории циклонов есть критические точки или точки поворота. Подойдя к такой точке, циклон замедляет скорость, останавливается, иногда стоит на месте несколько дней, а затем продолжает движение, резко изменив направление. Вблизи критической точки тайфун может описывать петли, возвращаться к ней. Выбор дальнейшего маршрута непредсказуем.
Мы предполагаем, что пути продвижения тайфунов могут определяться в значительной мере направлением дегазирующих разломных структур, вдоль и над которыми происходит разрушение озонового слоя, прогрев воды и воздуха, за счёт чего снижается давление и данное направление оказывается для тайфуна наиболее предпочтительным [7].
Циклоны и озоновый слой. Сезон активного циклоногенеза в тропических и субтропических частях Тихого океана совпадает с минимальными значениями общего содержания озона (ОСО) [4], что подтверждает эмпирическое заключение классика мирового озоноведения Д. Добсона, сделанное им ещё в 1929 г. — минимум озона всегда находится перед теплым фронтом или перед циклоном. Это положение подтверждено также исследованием связи между общим содержанием озона и количеством циклонов в районе Скалистых гор в США [8]. В исследованном районе за 5 лет с 1971 по 1975 гг. возникло 480 циклонов и столько же минимумов ОСО. При этом минимумы возникали за 2-3 суток до образования циклонов, маршруты последних пролегали вслед за перемещением минимумов озона и проходили по разломным зонам. В зонах пересечения разломных зон и минимумы ОСО и циклоны меняли своё направление под углом 90°, т.е. разломные узлы контролируют положение «точек раздумья» циклона.
Владимир Сывороткин
Литература
1. Байбаков С.Н., Мартынов А.И. С орбиты спутника в глаз тайфуна. — М.: Наука, 1976. — 176 с.
2. Добрышман Е.М. Некоторые статистические характеристики и особенности тайфунов // Метеорология и гидрология. — 1994. — №11. — С.83-99.
3. Наливкин Д.В. Ураганы, бури и смерчи. — Л.: Наука, 1969.
4. Нерушев А.Ф. Воздействие тропических циклонов на озоносферу // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 1995.-Т.31. — №1. — С. 46-52.
5. Пери А.Х., Уолкер Дж.М. Система океан-атмосфера. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 195 с.
6. Самые «именитые» ураганы. — NEWSru.com: // История вопроса // Пятница, 21 октября 2005 г.
7. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы, — М.: ООО «Геоинформцентр», 2002. — 250 с.
8. Уранова Л.А. Распределение общего содержания озона при возникновении циклонов над Северной Америкой (США) // Атмосферный озон. — М.: Наука, 1983. — С.122-128.
9. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. — М.: Изд-во МГУ, 1994. — 520 с.
Комментарии читателей (0):