Table of Contents

Что такое ураган?

Ураган — также называемый тропическим циклоном в Атлантике и восточной части Тихого океана — это быстро вращающаяся штормовая система с центром низкого давления, замкнутой атмосферной циркуляцией низкого уровня, сильными ветрами и спиральным расположением гроз. Эти штормы черпают свою энергию из теплой океанской воды и выделяют ее через конденсацию, производя разрушительные ветры, проливные дожди и штормовые нагоны. Ураганы классифицируются по шкале Саффира-Симпсона, которая варьируется от 1 категории (минимальный ущерб) до 5 категории (катастрофическое разрушение). Понимание их формирования и воздействия помогает сообществам готовиться, реагировать и восстанавливаться.

Основные ингредиенты для формирования ураганов

Ураганы не просто появляются из ниоткуда; они требуют определенного набора условий окружающей среды. Метеорологи определили несколько ключевых ингредиентов, которые должны присутствовать для развития тропического циклона:

Теплая океанская вода

Основным топливом для урагана является теплая поверхностные воды. Температура поверхности моря должна составлять не менее 26,5 °C (80 °F) на глубину около 50 метров. Это тепло испаряет большое количество водяного пара в атмосферу, обеспечивая скрытую тепловую энергию, которая питает конвекцию шторма. Без достаточно теплой воды шторм не может усилиться или даже поддерживать себя.

Атмосферная нестабильность

Теплая, влажная воздушная масса, нестабильная, позволяет воздуху свободно подниматься. По мере того, как воздух поднимается, он охлаждается, конденсируется водяной пар и высвобождается скрытое тепло. Этот процесс создает положительную обратную связь: больше поднимающегося воздуха приводит к большему конденсации, которая выделяет больше тепла, что, в свою очередь, питает более сильные восходящие потоки. Нестабильность — это то, что превращает грозовую грозу в организованную систему.

Низкий вертикальный сдвиг ветра

Сдвиг ветра — изменение скорости ветра или направления с высотой — может разорвать развивающийся шторм. Ураганы нуждаются в низком сдвига ветра (обычно разница менее 10 м/с между поверхностью и верхней тропосферой), чтобы отток шторма мог правильно отражаться, и циркуляция могла оставаться вертикально выровненной. Высокий сдвиг наклоняет ядро шторма, ослабляя или разрушая его.

Существующее ранее беспокойство

Ураганы редко образуются из ничего. Обычно они начинаются с уже существующих погодных возмущений, таких как тропическая волна (удлиненная область низкого давления, движущаяся на запад от побережья Африки), остатки холодного фронта или даже кластер гроз, который становится организованным. Это возмущение обеспечивает начальный спин и область сходимости, необходимую для консолидации системы.

Достаточная сила Кориолиса

Сила Кориолиса, возникающая в результате вращения Земли, необходима для создания вращения урагана. Эта сила ничтожна вблизи экватора, поэтому ураганы обычно образуются между 5° и 20° широты в обоих полушариях. Без эффекта Кориолиса центр низкого давления не развивал бы характерный циклонический спин.

Жизненный цикл урагана

Как только ингредиенты объединяются, тропический циклон проходит через несколько различных стадий. Синоптики отслеживают эти стадии, чтобы своевременно выдавать предупреждения.

Тропическая смута

Это самая ранняя стадия — дезорганизованная область гроз с намеком на вращение. Закрытой циркуляции пока нет, но система показывает потенциал для развития. Спутниковые снимки выявляют кластер глубокой конвекции.

Тропическая депрессия

Когда возмущение развивает закрытый центр низкого давления и устойчивые ветры 38 миль в час (62 км/ч) или менее, оно становится тропической депрессией. В этот момент синоптики присваивают ему число (например, Тропическая депрессия Пять). Система теперь организована достаточно, чтобы ее можно было с уверенностью отслеживать.

Тропический шторм

Устойчивые ветры увеличиваются до 39-73 миль в час (63-118 км/ч). Буря получает название из заранее определенного списка. Характерные полосы спиральных облаков становятся более очевидными, а центральное давление падает дальше. Тропические штормы все еще могут нанести значительный ущерб, особенно от сильных дождей и наводнений.

Ураган

Когда устойчивые ветры достигают 74 миль в час (119 км / ч) или выше, система классифицируется как ураган. Глаз может формироваться по мере усиления шторма. Ураганы далее классифицируются по шкале Саффира-Симпсона (1-5) на основе максимальной устойчивой скорости ветра. Структура шторма становится высокоорганизованной, с четко определенной стенкой и дождевыми полосами.

Рассеяние

Ураганы ослабевают, когда они перемещаются по более прохладной воде, сталкиваются с сильным сдвига ветра или совершают выпадение на сушу. Над сушей шторм теряет источник влаги и трение усиливается, в результате чего циркуляция распадается. Однако остатки урагана все еще могут производить сильные дожди и затоплять хорошо внутри страны.

Анатомия урагана

Полностью развитый ураган имеет отчетливую структуру, которую можно увидеть со спутника и радара. Понимание этой анатомии помогает объяснить, где происходят самые опасные условия.

Глаз

Глаз является спокойным центром урагана, обычно 20–40 миль (30–65 км) в диаметре. Небо часто чистое или частично облачное, ветры легкие, а давление воздуха самое низкое. Глаз окружен стенкой глаза и является областью тонущего воздуха, которая подавляет образование облаков.

Глазной вал

Глазная стенка представляет собой кольцо из возвышающихся гроз, непосредственно окружающих глаз. Именно здесь происходят сильнейшие ветры шторма, самые сильные дожди и наиболее интенсивная конвекция. Глазная стенка может испытывать «циклы замены глазной стенки», когда новая внутренняя стенка формируется и задыхается от старой, вызывая колебания интенсивности.

Дождевые ленты

Спиралью наружу от глазной стенки выступают изогнутые полосы облаков и осадков, называемые дождевыми полосами. Они могут простираться на сотни миль от центра и производить сильный дождь, порывистые ветры и даже торнадо. Дождевые полосы часто являются тем местом, где внешняя циркуляция шторма взаимодействует с окружающей средой.

Слой оттока

Высоко в тропосфере воздух, который поднялся в стенке, вытесняется наружу антициклоническим оттоком. Этот отток очищает путь для большего количества поднимающегося воздуха под ним и помогает поддерживать циркуляцию шторма. Отток также может создавать циркуляционные облака, которые распространяются далеко впереди шторма.

Категории ураганов и разрушительный потенциал

Шкала урагана Саффир-Симпсон ранжирует ураганы от 1 до 5 на основе устойчивой скорости ветра.Однако ветер является лишь одним из компонентов разрушительной силы урагана.

Category Wind Speed (mph) Damage
1 74–95 Minimal — some roof damage, tree branches snapped, power outages possible
2 96–110 Moderate — major roof and siding damage, shallow‑rooted trees uprooted, near‑total power loss
3 111–129 Devastating — well‑built homes may have major damage, many trees uprooted, electricity and water unavailable for days or weeks
4 130–156 Catastrophic — severe damage to homes, most trees snapped or uprooted, power outages lasting months, area uninhabitable for weeks
5 157+ Catastrophic — high percentage of framed homes destroyed, total roof failure and wall collapse, widespread long‑term power loss

Важно отметить, что масштаб не учитывает штормовой нагоны, наводнения осадками или торнадо. Ураган категории 2 с большим ветровым полем может вызвать штормовой нагон, сравнимый с категорией 4, если география благоприятна. Всегда следуйте официальным предупреждениям, а не только категории.

Последствия ураганов

Последствия ураганов имеют далеко идущие последствия и могут ощущаться в течение многих лет после того, как шторм пройдет. Три основные опасности - штормовой нагон, повреждение от ветра и внутреннее наводнение.

Буря набирает обороты

Штормовой нагон — это аномальный подъем воды, вызванный штормовыми ветрами, толкающими воду к берегу. Часто это самая опасная угроза, на которую приходится около половины всех связанных с ураганом смертей. Высота нагона зависит от интенсивности шторма, скорости движения вперед, угла подхода и формы береговой линии. 20-футовый нагой может затопить прибрежные сообщества на многие мили внутри страны. Самый смертоносный ураган в истории США (ураган 1900 года в Галвестоне) убил около 8000 человек в основном от нагона.

Ветровой ущерб

Устойчивые ветры 74 миль в час или выше могут вызвать структурные повреждения, разбить окна и сорвать крыши со зданий. Обломки становятся воздушными и могут вызвать травмы или дополнительные повреждения. Повреждение ветра наиболее серьезное в глазной стенке и правом переднем квадранте шторма (относительно движения шторма), где скорости ветра самые высокие, а ветры на суше.

Наводнение в глубине страны от сильного дождя

Ураганы несут огромное количество водяного пара. Когда они задерживаются или медленно движутся, общее количество осадков может превышать 20–30 дюймов за короткий период. Внутренние наводнения являются основной причиной гибели от ураганов в современную эпоху, поскольку многие люди недооценивают расстояние, которое шторм может пройти от побережья. Пресноводные наводнения могут привести к переполнению рек, вызвать оползни и смыть дороги и мосты.

Торнадо

Ураганы могут порождать торнадо, особенно во внешних ливневых полосах. Эти торнадо обычно слабее (EF0-EF2), но все еще могут нанести значительный ущерб в течение короткого времени. Они, как правило, происходят в правом переднем квадранте шторма после выпадения на сушу. Большинство торнадо, связанных с ураганами, являются кратковременными и трудно прогнозируемыми.

Долгосрочные экологические и экономические последствия

Помимо непосредственного разрушения, ураганы имеют долгосрочные последствия. Прибрежная эрозия может изменить береговые линии на годы. Вторжение соленой воды может загрязнить запасы пресной воды и повредить плодородие почвы. Экономический ущерб включает в себя имущественный ущерб, потерянный доход от бизнеса, более высокие страховые взносы и затраты на восстановление инфраструктуры. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) оценивает, что средний сезон ураганов вызывает десятки миллиардов долларов ущерба только в Соединенных Штатах. Сезон ураганов 2017 года, который включал ураганы Харви, Ирма и Мария, стоил более 265 миллиардов долларов.

Изменение климата и ураганы

Научные исследования установили связь между потеплением климата и поведением ураганов. В то время как общее число ураганов может не увеличиваться, доля, которая становится основной (категория 3 или выше), растет. Более теплые температуры океана обеспечивают больше энергии для бурь, чтобы быстро усиливаться. Кроме того, более теплая атмосфера может удерживать больше влаги, что приводит к более тяжелым осадкам. Исследования также предполагают, что изменение климата вызывает ураганы задерживаться чаще, увеличивая риск экстремальных наводнений. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) пришла к выводу, что, вероятно, глобальная доля тропических циклонов категории 4-5 увеличилась за последние четыре десятилетия. Повышение уровня моря еще больше усиливает охват штормового нагона, делая даже умеренные ураганы более опасными для прибрежных общин.

Ураганы в истории

Несколько ураганов оставили неизгладимый след в истории, либо из-за их интенсивности, количества погибших, либо из-за социального воздействия.

Ураган Галвестон (1900)

Шторм 4 категории, обрушившийся на Галвестон, штат Техас, с предполагаемым штормовым нагоном в 15 футов. Без современных систем оповещения погибло более 6000 человек. Эта катастрофа привела к строительству Галвестонского морского забора и изменила подход США к готовности к ураганам.

Ураган Катрина (2005)

Один из самых смертоносных и дорогостоящих ураганов в истории США. Катрина достигла 5-й категории над Мексиканским заливом, но ослабла до 3-й категории при высадке на берег недалеко от Нового Орлеана. Неудача системы леви вызвала катастрофическое наводнение, в результате которого погибло более 1800 человек и ущерб составил 125 миллиардов долларов. Она выявила критические недостатки в реагировании на чрезвычайные ситуации и инфраструктуре.

Ураган Сэнди (2012)

Хотя на выходе на сушу в Нью-Джерси Сэнди был только 1-й категории, он имел огромное поле ветра и вызвал рекордный штормовой нагон в Нью-Йорке и Нью-Джерси. Шторм убил 233 человека и нанес ущерб в 65 миллиардов долларов. Сэнди подчеркнул уязвимость густонаселенных прибрежных районов и стимулировал улучшение защиты от наводнений и строительных норм.

Ураган Харви (2017)

Харви задержался на юго-востоке Техаса на несколько дней, сбросив более 60 дюймов осадков в некоторых районах — самое большое количество осадков от тропического циклона в истории США. В результате наводнения пострадали более 200 000 домов. Шторм показал растущую важность прогнозирования осадков и риск медленно движущихся штормов в условиях потепления климата.

Глобальное распределение тропических циклонов

Ураганы (тропические циклоны) происходят в нескольких бассейнах по всему миру, каждый со своими собственными конвенциями именования и климатологией.

  • Атлантический бассейн: Включает в себя Северную Атлантику, Карибское море и Мексиканский залив. Сезон длится с 1 июня по 30 ноября.
  • Восточно-Тихоокеанский бассейн: к востоку от 140° Вт, также проходит с 15 мая по 30 ноября. Этот бассейн часто производит больше штормов, чем Атлантика, но многие остаются в море.
  • Западно-Тихоокеанский бассейн:] Самый активный бассейн в мире. Тропические циклоны здесь называются тайфунами. Сезон круглый год, но пики летом и ранней осенью.
  • Индийский океан: И Северный Индийский океан (апрель-декабрь), и Южный Индийский океан (ноябрь-апрель) производят циклоны.
  • Южный Тихий океан: Циклоны происходят с ноября по апрель, затрагивая острова и восточную Австралию.

Хотя терминология отличается, наука одна и та же: все они являются системами с низким давлением, которые получают энергию из теплой океанской воды.

Готовность и ответ

Подготовленность может означать разницу между жизнью и смертью. Следующие стратегии рекомендуются агентствами по управлению чрезвычайными ситуациями, такими как FEMA и Красный Крест.

Знайте свой риск

Определите, живете ли вы в районе, подверженном ураганам, особенно вблизи побережья или в зонах наводнений. Проверьте зоны эвакуации и узнайте, какие маршруты нужно пройти. Страница ураганов Ready.gov предоставляет подробное руководство.

Разработать план действий в чрезвычайных ситуациях

Создайте план семейного общения, который включает в себя, где встретиться, как связаться с домашними животными и что делать с ними. Убедитесь, что все понимают разницу между часами урагана (возможно в течение 48 часов) и предупреждением (ожидается в течение 36 часов).

Собрать аварийный комплект

Запаситесь комплектом с припасами не менее 14 дней: не скоропортящаяся пища, вода (один галлон на человека в день), лекарства, предметы первой помощи, фонарики, батареи, наличные деньги, важные документы в водонепроницаемом контейнере и метеорологическое радио.

Защитите свою собственность

Установите ливневые ставни или закройте окна. Обрезка деревьев и безопасные свободные наружные предметы. Укрепите гаражные двери и крыши. Рассмотрите страхование от наводнений, поскольку стандартные политики домовладельцев не покрывают ущерб от наводнений. Для получения дополнительных советов см. Ресурсы безопасности ураганов NOAA .

Оставайтесь информированными

Во время сезона ураганов, следите за Национальным центром ураганов для прогнозов, рекомендаций и часов/предупреждений. Подпишитесь на местные аварийные оповещения, и иметь радио батарей для резервного копирования.

Эвакуация, если заказывали

Если местные власти призывают к эвакуации, немедленно уезжайте. Не ждите, пока шторм усилится. Заторы на дорогах и перекрытия дорог могут заманить вас в ловушку. Имейте полный бак газа и заранее определенный пункт назначения, например, дом друга внутри страны или общественное убежище.

Технологии отслеживания и прогнозирования ураганов

Современные технологии произвели революцию в прогнозировании ураганов, давая сообществам больше времени, чем когда-либо.

Спутники

Геостационарные спутники, такие как GOES-16 и GOES-17, обеспечивают непрерывную видимую и инфракрасную съемку развития шторма. Они позволяют синоптикам отслеживать положение, интенсивность и движение шторма 24/7. Спутники на полярной орбите предоставляют дополнительные данные о температуре океана и влажности атмосферы.

Самолет Hurricane Hunter

Запас ВВС США и NOAA летают на специально оборудованных самолетах (C-130 Hercules и Gulfstream IV) прямо в штормы. Они сбрасывают пакеты приборов (дропсонды) для измерения давления, температуры, влажности и скорости ветра по всей структуре шторма. Эти данные на месте повышают точность прогнозов интенсивности.

Доплеровский радар

Наземные доплеровские радиолокационные сети (WSR-88D) дают подробные представления о осадках и ветрах в шторме, когда он находится недалеко от побережья. Технология двойной поляризации помогает различать дождь, град и мусор, что имеет решающее значение для выявления торнадо и угроз наводнения.

Компьютерные модели

Цифровые модели прогнозирования погоды, такие как Глобальная система прогнозирования погоды (GFS) и Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), имитируют атмосферу и прогнозируют путь и интенсивность шторма. Для оценки вероятности данного трека используется множество немного отличающихся моделей. Национальная школа метеорологической службы JetStream обеспечивает введение в работу этих моделей.

Искусственный интеллект

Машинное обучение в настоящее время используется для улучшения прогнозов интенсивности, прогнозов быстрой интенсификации и оценок осадков. ИИ может анализировать обширные наборы данных со спутников и радаров для обнаружения шаблонов, слишком тонких для обычных алгоритмов. Технология все еще развивается, но показывает перспективы для снижения неопределенности.

Заключение

Ураганы - это сложные, мощные системы, которые требуют уважения и понимания. От их формирования над теплыми тропическими водами до катастрофических последствий штормового нагона, ветра и наводнений каждый шторм представляет уникальные проблемы. Достижения в области метеорологии и технологий значительно улучшили нашу способность прогнозировать и готовиться, но личная и общественная готовность остается наиболее эффективной защитой. Изучая науку, стоящую за ураганами, и предпринимая активные шаги, мы можем уменьшить потери жизни и имущества и построить более устойчивые прибрежные сообщества. Для текущих обновлений и информации о безопасности, проконсультируйтесь с Ready.gov и Национальный центр ураганов .