Тарасов Л.В. - Ветры и грозы в атмосфере Земли (1109048), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При тайфуне воздух, извечный источник жизни, ее постоянная поддержка и пиша, внезапно становится врагом. Мирная кормилица превращается в безумную фурию. Как если бы мать, перестав укачивать ребенка, вдруг швыряет его на землю и топчет ногами... И действительно, пушечный выстрел — это, пожалуй, единственное подходящее сравнение для такого ветран. Второе оружие тайфуна — мощные дожди, продолжительные ливни. Очевидцы отмечают, что в условиях привычного для нас климата трудно представить себе ливни, сопровождающие тайфуны и ураганы.
Они сравнивают их с небом, которое низвергается на землю. Для сравнения заметим, что среднее годовое количество осадков в Европе и Северной Америке составляет около 1000 мм. А вот во время урагана 1906 г. на Ямайке всего лишь за четверо суток выпало 2400 мм воды. Ливни, сопровождающие тайфуны, вызывают грандиозные наводнения, порождают мощные водные потоки, которые сносят мосты и дома, приводят к появлению гигантских оползней.
Ьб. троничееиие циклоны рнаййуны и ураганы) 89 Третье оружие тайфуна — иилормовые лриаивы. В центре тайфуна возникают морские волны высотой более 10 м, Приближаясь к берегу, подобные волны сокрушают все, что окажется на их пути. Попадая в устье реки, такая волна нагоняет в речную долину огромные массы воды. Она становится подобной движущемуся внутри орудийного ствола снаряду. На рис.
1.40 представлена фотография побережья острова Тайвань в тот момент, когда на него обрушился мощный тайфун. Это произошло 28 июля 2008 г. На рис. 1.41 можно видеть последствия тайфуна — выброшенное на мелководье в пригороде японского города Хакодате большое океанское судно водоизмещением 4000 т (так отметился в Японии тайфун «Мария» в 1954 г.). Рис. 1АО Рис. 1.41 90 Глава 1. Циркуляция воздушних масс в атмосфере Как видим, тропический циклон существенно отличается от обычного. При обычном циклоне (его называют внетропическим циклоном) портится погода, идут дожди, усиливается ветер — только и всего. Тогда как тропический циклон чреват огромными разрушениями, сопровождается многочисленными человеческими жертвами.
А между тем физическая природа обоих циклонов — обычного и тропического — по сути одна и та псе. Различие состоит в том, что приповерхностное атмосферное давление в центре тропического циклона на 70 — 100 гПа (50 — 75 мм рт. ст.) ниясе давления в центре обычного циклона. Нередко атмосферное давление в центре тропического циклона оказывается равным 900 — 920 гПа; оно может опускаться до 870 — 880 гПа. Снигкение давления всего на одну десятую атмосферы существенно изменяет картину циклонического вихря! Рис.
1.42 Правда, со стороны это изменение не очень заметно. На рис. 1.42 приведена фотография тропического циклона, наблюдаемого из космоса. Мы видим характерные для всех циклонов в Северном полушарии (в том числе обычных циклонов) раскручивающуюся в направлении по часовой стрелке спираль, образованную несущимися с большой скоростью облаками.
Можно указать два отличия внешнего вида тропического циклона от обычных циклонов. Во-первых, в центре !.6. Тропические циклоны (тайфуны и ураганы) тропического циклона наблюдается четкое темное пятно диаметром до нескольких десятков километров — так называемый глаз тайфуна (у обычного тайфуна его нет). Во-вторых, диаметр тропических циклонов составляет несколько сотен километров, тогда как у обычных циклонов он заметно больше — достигает нескольких тысяч километров. Ч и та тел ь. Вы сказали, что на фотографии показана раскручиваюшаяся по часовой стрелке спираль из облаков.
Но воздушные потоки в циклонах Северного полушария, как известно, скручиваются и притом по направлению против часовой стрелки. Я бы именно так трактовал то, что изображено на фотографии. Не раскручивание по часовой стрелке, а скручивание против часовой стрелки. А в то р. Действительно, в Северном полушарии циклоны закручиваются против часовой стрелки. Но это происходит вблизи земной поверхности. А в верхней тропосфере воздушные потоки раскручиваются и притом по часовой стрелке (вспомните рис. 1.28, в). Именно зги воздушные потоки (а отнюдь не приповерхностные) содержат богатую облачность, которая как раз и наблюдается из космоса.
Строение и физика тропического циклона Тропические циклоны зарождаются в низких широтах в результате взаимодействия дующих там ветров (пассатов) с мощными конвективными потоками воздуха, которые возникают над сильно нагретой (выше 26 'С) поверхностью океана. Предположим, что где-то над теплым океаном на некоторой параллели к северу от экватора (параллель 2 на рис. 1.43, а) сильно нагретый влажный воздух устремляется вверх, поэтому приповерхностное атмосферное давление внутри данной области резко падает— образуется довольно гвубокая зона депрессии (она показана на рисунке в виде небольшого круга). Тут же возникают силы, стремящиеся направить окружающие воздушные массы в зону депрессии. На рис. 1.43, а заштрихованы две воздушные массы — одна на параллели 1 (севернее зоны депрессии), а другая на параллели 3 (южнее зоны депрессии).
И вот обе эти массы устремляются к зоне депрессии. Они бы вскоре заполнили зону, если бы не было вращения земного шара вокруг своей оси. Но оно происходит. При этом окружная скорость на параллели ! оказывается больше, чем на параллели 2, но меньше, 92 Глава Г Циркуляция воздушных масс в атмосфере чем на параллели 3.
Двигаясь вместе с земным шаром по своей параллели, зона депрессии за некоторое время смещается к востоку на расстояние А (рис. 1.43, б). За это время стремяшаяся к зоне депрессии северная воздушная масса не успевает сместиться к востоку на расстояние 1. и поэтому начинает заворачивать вправо. Южная воздушная масса, напротив, опереакает в своем смещении к востоку зону депрессии и потому начинает заворачивать влево.
Итак, вследствие различия окружных скоростей на параллелях 1, 2, 3 обе рассматриваемые массы воздуха, устремившиеся к зоне депрессии, «промахнуЭквв'оо лисье. По-прежнему стремясь заполнить зону депрессии, они вынуждены теперь двигаться вокруг этой зоны, причем, как легко видеть, в направлении против часовой стрелки (рис. 1.43, в и г).
Отметим, что рис. 1.43 можно рассматривать как некое развитие рис. !.30, относившегося к обычному циклону в Северном полушарии. Просто теперь зона депрессии глубже (понижение давления у поверхности более значительно), а потому стремящиеся к ней воздушные массы приобретают большую Экватор г скорость, благодаря чему им так и не удаетРис. 1.43 ся (в отличие от обычного циклона) запол- нить зону депрессии. Обратим внимание: возникшее вихревое движение воздуха вокруг центра зоны депрессии есть двизкение окрулкаюигих воздушных масс под действием сил, направленных к центру зоны. Они обусловлены различием атмосферного давления в центре зоны и на ее периферии.
Можно сказать, что воздушные массы, совершая вихревое движение все время «падают» в зону депрессии — и все время промахиваются мимо нее. Подобно, например, Луне, которая все время «падает» на Землю и промахивается, а потому вынуждена двигаться вокруг Земли по круговой орбите. Если бы скорость движения Луны по каким-то причинам стала уменьшаться, то Луна начала бы двигаться по скручиваюшейся спирали и в конце концов в самом деле 1.6. Тропические циклоны (тайфуны и ураганы) 93 упала бы на Землю. Точно так же, если бы скорость ветров, устремляющихся к зоне депрессии циклона, уменьшилась, то вихревые воздушные массы, двигаясь по скручивающейся спирапи, заполнили бы зону депрессии.
Именно это и происходит в случае обычных циклонов (когда скорость ветров не слишком велика). Итак, огромные скорости воздушных масс в тропическом циклоне (достигающие 80 — 100 м/с) вынуждают эти массы не скручиваться к центру зоны, а циркулировать вокруг него по окружности. Огромные массы воздуха, измеряемые триллионами тонн, кружатся вокруг центра тропического циклона, оставляя в покое относительно небольшую область в центре — тот самый глаз тайфуна. Конечно, это кружение не бесконечно (в отличие от кружения Луны вокруг Земли).
Когда тропический циклон, растратив запасы кинетической энергии, постепенно затухает, он превращается сначала в обычный циклон, а затем и вовсе исчезает. С помощью рис. 1.43 можно объяснить, почему в Северном полушарии воздушные массы циркулируют вблизи земной поверхности в направлении против часовой стрелки. Легко сообразить, что в Южном полушарии они должны циркулировать по часовой стрелке. Это соответствует известному правилу Бейс-Баллота. Рассматривая общий случай ветра, вращающегося вокруг зоны низкого давления, нидерландский метеоролог Христофор Бейсс-Баллот (18!7 — 1890) писал: «Если в Северном полушарии вы встанете спиной к ветру, зона депрессии будет слева от вас, а в Южном полушарии — наоборот».
Стремясь заполнить зону депрессии, воздушные массы устраивают карусель вокруг ее центра. Можно сказать, что заполнению зоны депрессии препятствуют центробежные силы инерции, действующие на движущиеся частицы воздуха. Каждая частица, подобно камню в праще, стремится прочь от центра такой карусели. Эти центробежные силы инерции как бы отсасывают воздух и еще более понижают давление в зоне депрессии. Напомним, что основной причиной понижения давления (обусловившей образование зоны депрессии) являются восходнщие воздушные потоки, т. е. конвекция.
Она происходит благодаря нагреванию поверхности вод океана в тропическом поясе и усиливается вследствие выделения тепла при конденсации водяного пара и образовании огромной массы облаков в процессе подъема воздушных масс. Понятно, что восходящие воздушные потоки необходимо принимать во внимание, рассматривая в целом картину тропического 94 Глава Г 1(иркуляиия ааздушиьи масс а атмосфере циклона.
Одновременно с кружением масс воздуха вокруг центра депрессии происходит их подъем от земной поверхности к верхней тропосфере, так что фактически движение частиц воздуха происходит не по окружности, а по восходящей винтовой линии (спиральной кривой, располагающейся на поверхности круглого цилиндра). Эта винтовая линия показана на рис. 1.44, схематически изображающем картину линий тока в тропическом циклоне Северного полушария.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
