Планета Земля. Познакомьтесь с миром, который мы называем домом

В присутствии мощного струйного течения, с сильными ветрами в верхних частях тропосферы, возникает сдвиг скорости ветра в вертикальном направлении. Если ветер также меняет свой курс – допустим, он был южным у поверхности и стал западным на некоторой высоте, – то появится вертикальный сдвиг ветра по его направлению. Эти два типа сдвига заставляют восходящий поток вращаться, создавая вращающуюся грозу – сверхъячейку. Они порождают подавляющее большинство сильных (EF-2 и EF-3) и очень сильных (EF-4 и EF-5) торнадо.

Третье условие, которое обычно требуется для возникновения гроз из сверхъячеек, – наличие «шапки». Это область в средних слоях атмосферы, куда вторгается сухой устойчивый воздушный поток. Такая шапка в течение всего дня не дает воздуху подниматься очень высоко; только вечером, когда нагрев от солнечного излучения создает достаточную нестабильность, восходящий поток теплого воздуха прорывается через эту шапку. В результате возникает одна большая сверхъячейка вместо множества мелких, раскинутых в разных местах гроз.

Рис. 6.5. Торнадо гораздо меньше по размерам, чем ураганы, но их сильные ветры наносят значительный ущерб.

Такие условия часто встречаются на Среднем Западе США. Мексиканский залив является источником теплого влажного воздуха на низких высотах; его плотность мала, и когда он проскальзывает под холодным сухим воздухом, имеющим высокую плотность, текущим на юг от Канады, в атмосфере часто возникают очень нестабильные условия. Добавим к этому то, что на западе на средних высотах вторгается сухой и стабильный воздух из пустынных районов, а мощное струйное течение наверху создает большой сдвиг ветра, – становится ясно, что могут возникнуть десятки или даже сотни торнадо. На протяжении четырех дней в 2011 году, 25–28 апреля, в США случились 355 торнадо, в том числе 4 с максимальной мощностью (EF-5). Они пронеслись по 21 штату США и Канаде, в результате чего погибли 324 человека.

Основная доля всех торнадо в мире происходит в США. Но и другие страны от них тоже страдают. В Бангладеше случается в среднем три торнадо в год, многие из них отличаются бурным, неистовым характером. Самым вредоносным торнадо в мире стал лютый ураган, поразивший Бангладеш 26 апреля 1989 года – в результате него погибло более 1300 человек.

Тропические циклоны

Ураганы, тайфуны, тропические штормы и тропические депрессии – это примеры тропических циклонов. Они образуются только над теплой водой океана, с температурой не менее 26 °C. В отличие от штормов, бушующих над сушей, тропические циклоны получают энергию исключительно из скрытой теплоты, выделяющейся при конденсации водяного пара.

Для образования тропических циклонов, как и в случае с торнадо, необходим определенный набор условий. Главное из них – вода в океане должна быть теплой. Кроме того, вертикальный сдвиг ветра должен быть очень малым: другими словами, разница в скорости ветра у поверхности и в верхней части тропосферы должна составлять менее 10 метров в секунду. Если разница в скорости будет достаточной, ядро развивающегося тропического циклона из-за большого сдвига накренится и растянется, в результате чего растеряет тепло и влагу.

Наиболее распространенным источником сдвига ветра являются сильные ветры на больших высотах, связанные со струйным течением, или участки низкого давления в верхних слоях атмосферы. Зимой и весной субтропическое струйное течение располагается ближе к экватору, поэтому ураганы и тайфуны в эти сезоны редко возникают в Карибском море или в западной части Тихого океана, хотя вода в океане достаточно теплая круглый год. Для возникновения тропических циклонов также нужно, чтобы в достаточно большом слое атмосферы была высокая влажность. Сухой воздух из Африки или Северной Америки часто разрушает ураган в процессе его формирования.

И наконец, тропический циклон что-то должно «закручивать». В Атлантическом океане это делают хаотичные области низкого давления – так называемые африканские восточные волны. Они возникают у побережья Африки и движутся на запад – к Карибскому морю. Дополнительную скорость ураганы получают за счет вращения Земли. Так как эффект Кориолиса равен нулю на экваторе и максимален на полюсах, тропические циклоны обычно не могут образовываться на широтах вблизи экватора ниже 5 градусов.

Но если уж они возникли, то имеют тенденцию увеличиваться по мере движения к полюсу благодаря тому, что вращение по вертикали возрастает из-за эффекта Кориолиса.

Тайфун или ураган?

Тропический циклон начинается с тропической депрессии – упорядоченного вращающегося шторма со скоростью ветра менее 63 километров в час. При увеличении скорости ветра шторм получает имя и переводится в разряд тропического циклона. Когда скорость ветра достигает 119 километров в час, вокруг центра урагана формируется кольцо сильных гроз – так называемый глаз бури. Внутри, в центре тропического циклона – область прояснения и относительно тихой погоды с опускающимся воздухом.