Тропические циклоны

Тропические циклоны — это интенсивные атмосферные вихри, формирующиеся над тёплыми водами океанов в тропических и субтропических широтах. Их отличительной чертой является низкое давление в центре, выраженная спиральная структура облачности, сильные ветры и обильные осадки. Диаметр циклона может достигать 300–1000 км, а скорость ветра — превышать 60 м/с в наиболее интенсивных фазах.

К числу тропических циклонов относятся: тропические депрессии, тропические штормы и ураганы (тайфуны, если речь о западной части Тихого океана). Различия между ними связаны с интенсивностью ветра.

Условия формирования

Формирование тропических циклонов возможно только при соблюдении определённых метеорологических условий:

  • Температура поверхности моря не ниже +26,5 °C на глубине не менее 50 м;
  • Высокая влажность в тропосфере, особенно в средних слоях (500–700 гПа);
  • Наличие начального возмущения — области пониженного давления или волны восточного пассата;
  • Малое вертикальное сдвиг ветра (разность вектора ветра между нижним и верхним слоями атмосферы не должна быть большой);
  • Отсутствие прямой близости к экватору — из-за слабости силы Кориолиса в районе 0–5° широты.

Физически все перечисленные факторы способствуют организации конвективной активности и сохранению вихревого движения.

Структура тропического циклона

Тропический циклон представляет собой симметричную структуру с ярко выраженными элементами:

Глаз циклона

Область диаметром 20–60 км в самом центре вихря, характеризующаяся наименьшим давлением и относительным штилем. Здесь наблюдается субсиденция (нисходящие движения воздуха), что ведёт к прояснению неба и снижению влажности.

Стена глаза

Наиболее опасная зона циклона. В этой узкой кольцевой области формируются максимальные восходящие потоки и наиболее интенсивные ливни. Именно здесь регистрируются максимальные скорости ветра.

Спиральные полосы осадков

От глаза циклон расходятся спиральные полосы облаков и осадков, где развиваются активные грозовые ячейки. Эти полосы могут распространяться на сотни километров от центра и сопровождаться сильными ливнями и шквалистыми ветрами.

Энергетика и механизмы поддержания

Основной источник энергии тропического циклона — тепло, выделяющееся при конденсации водяного пара в облаках. Этот процесс обусловлен:

  • Испарением влаги с поверхности океана;
  • Подъёмом тёплого влажного воздуха;
  • Конденсацией при охлаждении и высвобождении скрытой теплоты.

Циклон поддерживается по механизму положительной обратной связи: усиление ветра увеличивает испарение, что ведёт к усилению конвекции и снижению давления, а это, в свою очередь, снова усиливает ветер.

Теоретическая модель такого процесса представлена в концепции пограничного вихря с подогревом (WISHE — Wind-Induced Surface Heat Exchange).

Жизненный цикл

Жизненный цикл тропического циклона подразделяется на несколько стадий:

  1. Начальная стадия — появление тропической депрессии с выраженной циклональной циркуляцией и понижением давления.
  2. Фаза усиления — формирование организованной структуры с глазом и стеной глаза, переход в стадию тропического шторма и далее — урагана.
  3. Фаза зрелости — достигается максимум интенсивности; скорость ветра стабилизируется, давление в центре минимально.
  4. Фаза ослабления — переход циклона в умеренные широты, взаимодействие с фронтами, увеличение вертикального сдвига ветра, выход на сушу, потеря источника влаги.

Циклон может распадаться, либо трансформироваться в внетропический циклон, теряя симметричную структуру и тепловое ядро.

Классификация по шкале Саффира — Симпсона

Шкала делит ураганы на 5 категорий по скорости максимального устойчивого ветра:

  • Категория 1 — 33–42 м/с
  • Категория 2 — 43–49 м/с
  • Категория 3 — 50–58 м/с
  • Категория 4 — 59–69 м/с
  • Категория 5 — ≥70 м/с

Категории 3 и выше считаются мажорными ураганами, способными вызывать катастрофические разрушения.

Влияние на климат и погоду

Тропические циклоны вносят существенный вклад в перераспределение тепла и влаги в атмосфере. Они способствуют:

  • Теплообмену между океаном и атмосферой;
  • Увлажнению средних широт при перемещении в внетропические регионы;
  • Возникновению сильных ливней, наводнений и оползней;
  • Образованию торнадо в области внешних полос осадков.

Кроме того, циклоны играют роль в глобальной циркуляции атмосферы, воздействуя на струйные течения и планетарные волны.

Особенности взаимодействия с сушей

При выходе тропического циклона на сушу происходит:

  • Резкое ослабление вихря из-за утраты источника влаги;
  • Прекращение поступления тепла от поверхности;
  • Усиление трения, что замедляет циркуляцию;
  • Разрушения от ветра, ливней и штормовых нагонов (шторм-сердж).

Особую опасность представляют штормовые нагоны — подъём уровня моря в прибрежной зоне на 2–7 м, вызывающий затопления и разрушения.

Глобальное распределение

Тропические циклоны формируются в следующих океанских бассейнах:

  • Атлантический океан — ураганы (Hurricanes);
  • Северо-Западная часть Тихого океана — тайфуны (Typhoons);
  • Северо-Восточная часть Тихого океана;
  • Южная часть Тихого океана и Индийский океан — тропические циклоны (без специального названия).

Наибольшее количество интенсивных циклонов наблюдается в западной части Тихого океана. В южном полушарии активность ниже, но циклоны также представляют опасность для таких регионов, как Мадагаскар, Мозамбик и север Австралии.

Современные методы прогнозирования

Современные методы прогнозирования включают:

  • Численные модели атмосферы (GFS, ECMWF, HWRF и др.);
  • Спутниковые данные: температуры моря, облачная структура, водяной пар;
  • Радиозондирование и данные метеобуёв;
  • Доплеровские радары в прибрежных районах;
  • Специализированные воздушные миссии («охотники за ураганами»).

Прогноз траектории движения достиг высокой точности, но прогнозирование интенсивности по-прежнему остаётся сложной задачей.

Связь с изменением климата

По данным наблюдений и модельных расчётов, глобальное потепление может оказывать влияние на:

  • Частоту тропических циклонов (предположительно незначительное изменение);
  • Интенсивность — рост доли ураганов 4–5 категорий;
  • Количество осадков — увеличение вследствие большей влагоёмкости атмосферы;
  • Протяжённость сезона — возможное расширение географии формирования циклона к полюсам.

Изменения в частоте и интенсивности тропических циклонов требуют комплексного изучения в рамках метеорологии, океанографии и климатологии.

Оглавление