Загрузить:    Word    PDF

Контекст 2: Условия для формирования тропических циклонов

Ключевые слова: сила Кориолиса, температура воды, сдвиг ветра, изменение климата, статистический анализ

Как и где формируются ураганы?

Обсудим детально ураганы в Мексиканском заливе. Они зарождаются в Африке, около экватора. В регионе формируются тропические циклоны, где соединяются пассаты с севера и юга. Они движутся на запад и появляются как небольшие зоны низкого давления над океаном.
Нельзя предсказать, сформируется ли в тропический циклон в этой зоне, и когда, так как ситуация очень неопределенная.

Факторы формирования:

a) вращение Земли (сила Кориолиса)
b) высокая температура воды
c) отсутствие сдвига ветра

a) сила Кориолиса

Вращение Земли влияет на образование завихрения штормов. Сила Кориолиса не позволяет ветру направляться к центру зоны низкого давления, воздух циркулирует только вокруг нее. Однако, сила Кориолиса слаба на экваторе. Поэтому, регионы широт между 10-35 ° особенно подвергнуты опасности штормов, так как здесь и температура воды и сила Кориолиса способствуют этому.

В северном полушарии сила Кориолиса отклоняет ветер направо и направляет воздушное движение против часовой стрелки вокруг центра низкого давления. В южном полушарии – в противоположном направлении.

2. Сила Кориолиса вызывает движение ветров против часовой стрелки вокруг центра низкой области давления.
 

b) Высокая температура воды

Температура поверхностных вод океана должна быть, по крайней мере, 27°C и достигать достаточной глубины, чтобы волны и потоки не охладили поверхность вихрями шторма. Шторм над водной поверхностью с температурой выше 27°C может достигнуть максимальной скорости 280 км/ч, в то время как шторм с температурой выше 34°C достигает скорости 380 км/ч. Так как температура воды зависит от времени года, тропические циклоны – сезонное явление.

4. Изменения температуры поверхностни воды в Мексиканском заливе во время прохождения урагана Катрина между 26-ого августа (подход к берегу: 29-ого августа) и 2-ого сентября 2005 года. Легко заметно, что ураган перемешивает воду, теплые верхние слои смешываются с более прохладной водой из более глубоких слоев.
Карта температур: NOAA, Atlantic Oceanographic and Met. Laboratory, анимация: Elmar Uherek
Нажмите для увеличения! (120 KB)

Траектория эпицентра Катрины (кружочки)
Увеличение интенсивности обозначена от синего до красного цвета.
Пожалуйста, щелкните по изображению для увеличения. (30 KB)

c) Слабый сдвиг ветра

Погодные условия должны способствовать вихрям в области низкого давления. Противоположные направления ветра на различных высотах, так называемые вертикальные сдвиги ветра, могут рассеить развивающийся ураган. Приблизительно с 1995 г., сдвиги ветра в Мексиканском заливе, однако, были ниже долговременного среднего значения, что предвещает формирование штормов.

Частота ураганов

Как сказано выше, частота образования ураганов в значительной степени зависит от температуры воды, а также от регионов со слабым сдвигом ветра. Температура поверхности воды изменяется по сезонам. В июне было превышено критическое значение 27°C во всем Мексиканском заливе. Этим были созданы все условия для урагана. Мультипликация показывает температуру поверхностных вод всех океанов в 2005 году. 

Средняя годовая температура поверхности океанов зависит от колебаний глобальных систем погоды последних десятилетий. За это время ученые обнаружили примеры более теплых и более прохладных периодов в Северной Атлантике, длящихся в течение приблизительно 25 лет и дольше. При регулярном измерении скоростей ветра, этими примерами были: 1945-1970 гг. – более теплый период, 1970-1995 гг. – более холодный, 1995-2020 гг., вероятно – более теплый. Активность ураганов в Мексиканском заливе намного сильнее в более теплые периоды.

8. График из годового обзора 2004 г. Munich Re geo risk research
 

Тропические циклоны и изменение климата

Много ученые, изучающие климат, беспокоются, что сильнейшие ураганы с высокими скоростями ветра и большим количеством дождя могут в будущем опустошить прибрежные регионы. Причина этого – увеличение температур воды и воздуха. Глобальное потепление приводит к нагреванию воздуха. Теплый воздух может накопить больше влажности и привести к более сильным осадкам. Более теплый воздух также нагревает воду. Штормы могут получить дополнительную силу от этой более теплой воды и достигнуть более высоких скоростей ветра. Эта тенденция подтверждена различными вычислениями. Однако, нет никаких определенных предсказаний тенденций частоты ураганов.

9. Потенциальная частота сильных ураганов в более теплых фазах (красный фон) и более прохладных фазах (синий фон) в Северной Атлантике. Потепление необязательно должно привести к большему количеству ураганов, то есть более высоким значениям на оси Y, но, наиболее вероятно, может привести к более сильным штормам, что обозначено более интенсивным красным цветом.
Графика: Элмар Ухерек

Имеет ли воздействие изменение климата сегодня?

Ураганы различной мощности появляются нерегулярно. Статистические данные с надежными измерениями скоростей ветра имеются уже приблизительно за 60 лет. В настоящее время мы наблюдаем увеличение ураганов в Северной Атлантике. Однако, это может происходить из-за колебаний между теплыми и холодными фазами, поэтому больших тропических циклонов можно ожидать с 1995 г. до, приблизительно, 2020 г. Из немногих статистических данных, имеющихся в настоящее время, мы не можем сделать заключения, что сегодняшнее появление мощных ураганов является следствием глобального потепления. Однако, ураганы такие, как Катрина, могут быть сигналом предупреждения, что изменение климата в течение теплых периодов второй половины этого столетия может сильно повлиять на мощность ураганов в следующие теплые периоды после прохладных фаз.