Тропические штормы и ураганы являются одними из самых мощных и разрушительных природных явлений на Земле. Ежегодно эти массивные циклонические системы угрожают прибрежным и иногда внутренним сообществам экстремальными ветрами, проливными дождями и смертоносными штормовыми нагонами. Понимание динамики их формирования, структуры и поведения имеет важное значение не только для метеорологов, но и для руководителей чрезвычайных ситуаций, политиков и широкой общественности. Более глубокое понимание этих штормов позволяет лучше подготовиться, более точные прогнозы и, в конечном итоге, сохранить жизнь и имущество. В этой статье представлен всеобъемлющий обзор тропических штормов и ураганов, исследуя их генезис, жизненный цикл, классификацию, воздействия и стратегии, используемые для смягчения их последствий.

Что такое тропические штормы и ураганы?

Тропические штормы и ураганы являются специфическими категориями в более широком классе погодных систем, известных как тропические циклоны . Тропический циклон - это быстро вращающаяся штормовая система, характеризующаяся центром низкого давления, замкнутой атмосферной циркуляцией низкого уровня, сильными ветрами и спиральным расположением гроз, которые производят сильный дождь. Термин «тропический» относится к их происхождению - они образуются почти исключительно над теплыми океанскими водами в тропических и субтропических регионах. Классификация этих штормов зависит от их устойчивой скорости ветра: тропический шторм имеет устойчивые ветры между 39 и 73 миль в час (63-118 км / ч), в то время как ураган (называемый тайфуном в западной части Тихого океана и циклоном в Индийском океане) имеет устойчивые ветры 74 миль в час (119 км / ч) или выше.

Формирование тропических штормов

Рождение тропического шторма — сложный процесс, требующий точного сочетания условий окружающей среды.Хотя не каждое возмущение становится ураганом, для формирования тропического циклона повсеместно необходимы следующие ингредиенты:

  • Теплая океанская вода:] Температура поверхности моря должна составлять не менее 26,5 °C (80 °F) на глубине около 50 метров. Эта теплая вода обеспечивает тепло и влагу, которые питают конвекцию шторма.
  • Атмосферная нестабильность:] Теплый, влажный воздух вблизи поверхности должен быть в состоянии свободно подниматься. По мере его подъема он охлаждается, конденсируется и выделяет скрытое тепло, которое нагревает воздух дальше и снижает давление на поверхности.
  • Низкий вертикальный сдвиг ветра: Сдвиг ветра — изменение скорости ветра или направления с высотой — должен быть минимальным. Сильный сдвиг разрывает развивающуюся конвекцию, предотвращая организацию шторма.
  • Предсуществующие возмущения:] Большинство тропических циклонов происходят от ранее существовавших погодных возмущений, таких как восточная волна, муссонное корыто или остатки холодного фронта.
  • Эффект Кориолиса: Вращение Земли придаёт системе спин. Этот эффект слаб вблизи экватора, поэтому тропические циклоны обычно образуют от экватора не менее 5° широты. Сила Кориолиса заставляет шторм вращаться циклонично (против часовой стрелки в Северном полушарии, по часовой стрелке в Южном полушарии).

Как только эти условия будут выполнены, кластер гроз может начать организовываться. Низкое давление в центре углубляется дальше, поскольку более теплый, влажный воздух втягивается внутрь, и вращение системы становится более определенным. Эта фаза часто инициируется тропическим возмущением — дискретной областью гроз с минимальной циркуляцией ветра.

Стадии развития тропического циклона

Жизнь тропического циклона проходит через несколько четко определенных этапов, каждый из которых характеризуется увеличением организации и интенсивности.Метеорологи отслеживают эти этапы с помощью спутниковых снимков, разведывательных самолетов и наземных наблюдений.

1. Тропическое беспокойство

Тропическое возмущение — это скопление гроз, которое сохраняется в течение 24 часов и более над тропическими водами. Оно не имеет замкнутой поверхностной циркуляции, но может вызывать порывистые ветры и сильный дождь. Многие возмущения рассеиваются, но немногие, при благоприятных условиях, развивают более организованную структуру.

2.Тропическая депрессия

Когда грозы возмущения начинают вращаться вокруг определенного центра низкого давления, а устойчивые ветры достигают 38 миль в час (61 км / ч) или менее, система классифицируется как тропическая депрессия . На этой стадии шторм развивает замкнутую циркуляцию поверхности. Национальный центр ураганов (NHC) присваивает число каждой депрессии для целей отслеживания.

3 Тропический шторм

По мере усиления депрессии, ее устойчивые ветры увеличиваются до 39-73 миль в час (63-118 км / ч). В этот момент он обозначен как тропический шторм и получил название из согласованного списка. Структура шторма становится более симметричной, с дождевыми полосами, обернутыми вокруг центра. Тропические штормы все еще могут производить значительные осадки и наводнения, даже если они никогда не достигают силы урагана.

4 Ураган.

Как только устойчивые ветры достигают 74 миль в час (119 км / ч) или выше, тропический шторм становится ураганом . Шторм теперь имеет четко определенный глаз, стенку и спиральные дождевые полосы. Ураган может продолжать усиливаться, пока условия остаются благоприятными. Некоторые ураганы быстро усиливаются, процесс, известный как быстрая интенсификации , где скорость ветра увеличивается по крайней мере на 35 миль в час (56 км / ч) за 24 часа. Это явление представляет собой серьезную проблему прогнозирования.

Структура зрелого урагана

Полностью развитый ураган имеет четкую структуру, которая отличает его от более слабых тропических циклонов. Понимание этих особенностей помогает синоптикам прогнозировать поведение шторма и опасности.

  • Глаз — спокойный, ясный центр урагана, обычно 20—40 миль (30—65 км) в диаметре. Небо может быть ясным, ветры — светлыми, а давление здесь самое низкое. Однако глаз обманчив; он окружен самой сильной частью шторма.
  • Eyewall: Глазная стенка представляет собой кольцо из гроз, которые непосредственно окружают глаз. Именно здесь происходят сильнейшие ветры, сильнейший дождь и наиболее интенсивная конвекция. Глазная стенка иногда может быть заменена новой в процессе, называемом циклом замены глазной стенки, который может временно изменить силу шторма.
  • Дождевые полосы:] Спиральные полосы гроз вытягиваются наружу из стенки глаза. Эти дождевые полосы могут производить сильные дожди, торнадо и порывистые ветры вдали от центра шторма. Их спиральная форма вызвана вращением шторма и может растягиваться на сотни миль.

Классификация и шкалы интенсивности

Ураганы классифицируются в соответствии с шкалой ураганов Саффира-Симпсона, которая оценивает их от категории 1 до категории 5 на основе максимально устойчивых ветров. Шкала дает оценку потенциального ущерба от ветра, но не учитывает другие опасности, такие как штормовой нагон или наводнение.

  • Категория 1 (74-95 миль в час): Очень опасные ветры принесут некоторый ущерб. В первую очередь неприкрепленным мобильным домам, кустарникам и плохо построенным знакам.
  • Категория 2 (96-110 миль в час): Чрезвычайно опасные ветры нанесут значительный ущерб. Риск серьезных повреждений крыши и сайдинга; многие деревья вырваны или выкорчеваны; почти полная потеря мощности в течение нескольких дней или недель.
  • Категория 3 (111-129 миль в час): Разрушительные повреждения будут происходить. Хорошо построенные обрамленные дома могут понести серьезные повреждения или удаление настила крыши и кончиков двускатных конструкций. Многие деревья выкорчеваны; электричество и вода недоступны в течение нескольких дней или недель.
  • Категория 4 (130-156 миль в час): Катастрофические повреждения будут происходить. Серьезные повреждения хорошо построенных домов с потерей большей части конструкции крыши и / или внешних стен. Большинство деревьев лопнули или выкорчеваны; отключения электроэнергии длятся от нескольких недель до нескольких месяцев. Районы, непригодные для жизни в течение нескольких недель или месяцев.
  • Категория 5 (157 миль в час или выше): Катастрофический ущерб. Высокий процент обрамленных домов будет разрушен, с полным отказом крыши и обрушением стен. Падшие деревья и столбы электроснабжения изолируют жилые районы. Отключения электроэнергии длятся месяцами. Большая часть района будет непригодна для жизни.

Национальный центр ураганов (FLT:0) предоставляет официальные обновления классификации и прогнозы, которые имеют решающее значение для общественной безопасности. Понимание того, что шкала Саффира-Симпсона описывает только опасность ветра, важно; многие смертельные случаи в ураганах являются результатом воды, а не ветра.

Основные опасности тропических штормов и ураганов

Воздействие тропического циклона многогранно, затрагивая не только побережье, но и внутренние районы. Следующие опасности являются наиболее смертоносными и разрушительными.

Буря набирает обороты

Штормовой нагон — это аномальный подъем воды, генерируемый штормом, сверх и выше прогнозируемого астрономического прилива. Он вызван в первую очередь сильными береговыми ветрами, толкающими воду к побережью, в сочетании с низким давлением в центре шторма. Штормовой нагон может достигать высоты 20 футов или более в крупном урагане и несет ответственность за почти половину всех смертей, связанных с ураганом. Высота нагона зависит от интенсивности шторма, размера, скорости движения вперед, угла подхода и формы береговой линии. Низколежащие прибрежные районы особенно уязвимы. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) предоставляет карты риска штормового нагона , которые помогают направлять решения об эвакуации.

Высокий ветер

Устойчивые ураганные ветры могут нанести катастрофический структурный ущерб. Здания, мосты, линии электропередач и деревья могут быть разрушены. Летающий мусор становится серьезной угрозой, превращая повседневные объекты в снаряды. Повреждение ветра является наиболее серьезным в регионе глазной стенки, но ветры тропической штормовой силы могут простираться на сотни миль от центра. Мобильные дома, старые структуры и незакрепленные объекты особенно уязвимы. Современные строительные нормы улучшили устойчивость, но многие старые здания остаются в опасности.

Наводнение в глубине страны от сильного дождя

Ураганы и тропические штормы являются плодовитыми производителями дождя. Медленно движущаяся система может сбросить более 30 дюймов дождя за короткий период, что приводит к катастрофическим внезапным наводнениям и затоплению рек. Внутренние наводнения стали второй ведущей причиной смертей, связанных с ураганами в Соединенных Штатах. Особенно восприимчивы городские районы с плохим дренажем, гористая местность и регионы, уже насыщенные предыдущими штормами. Наводнение может происходить хорошо внутри страны, иногда в сотнях миль от побережья, и может сохраняться в течение нескольких дней после того, как шторм проходит.

Торнадо

Ураганы часто порождают торнадо, как правило, во внешних ливневых полосах. Эти торнадо обычно слабее, чем те, которые производятся суперклетками на Великих равнинах, но они все еще могут нанести значительный ущерб и привести к гибели людей. Риск торнадо является самым высоким в правом переднем квадранте шторма (относительно его движения вперед). Сочетание проливных дождей и торнадо делает последствия урагана особенно опасными.

Экономические и социальные последствия

Экономические потери от крупного урагана могут достигать миллиардов долларов. Прямые расходы включают ущерб домам, предприятиям, инфраструктуре и культурам. Косвенные расходы от прерывания бизнеса, потери заработной платы и долгосрочные последствия для здоровья могут быть еще большими. Перемещение населения создает нагрузку на аварийные приюты и временные жилищные ресурсы. Уязвимые сообщества, включая жителей с низким доходом и тех, кто имеет ограниченное знание английского языка, часто несут непропорционально большую долю воздействия. Последствия для психического здоровья, такие как посттравматическое стрессовое расстройство и депрессия, могут сохраняться в течение многих лет после шторма. Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) координирует помощь при бедствиях, но восстановление является длительным и неравномерным процессом.

Стратегии готовности и реагирования

Учитывая огромную силу этих штормов, активная готовность является наиболее эффективным способом сокращения потерь жизни и имущества.

Индивидуальная и семейная готовность

У каждого домохозяйства в районах, подверженных ураганам, должен быть план. Это включает в себя знание маршрутов эвакуации, наличие аварийного комплекта с едой, водой, лекарствами, фонариками, батареями, важными документами, наличными и аптечкой. Важно иметь план связи, чтобы члены семьи могли оставаться на связи. Для тех, кому не нужно эвакуироваться, обеспечение безопасности окон и дверей, обрезка деревьев и внесение мебели на открытом воздухе может уменьшить повреждение от ветра. Оставаться в курсе через радио NOAA или надежные приложения имеет решающее значение во время шторма.

Готовность общества и правительства

Местные органы власти должны обеспечить соблюдение надежных строительных норм, которые учитывают сильные ветры и наводнения. Планирование землепользования должно ограничивать развитие в зонах высокого риска, таких как поймы и барьерные острова. Агентства по управлению чрезвычайными ситуациями проводят учения, поддерживают убежища и координируют свои действия с волонтерскими организациями, такими как Американский Красный Крест. Государственные образовательные кампании, особенно те, которые нацелены на уязвимые группы населения, имеют жизненно важное значение. Сайт Ready.gov предоставляет ресурсы для готовности к ураганам.

Эвакуация и укрытие

Когда ураган угрожает, чиновники могут заказать обязательную эвакуацию для прибрежных районов и подверженных наводнениям внутренних зон. Пути эвакуации должны быть хорошо обозначены, а полосы встречного потока могут быть активированы для ускорения транспортного потока. Те, кто не может эвакуироваться, должны переехать в назначенное общественное убежище. Убежища являются вариантами последнего курорта и могут быть неудобными, но они обеспечивают безопасность от ветра и воды. Особые приюты для людей с заболеваниями.

Устойчивость инфраструктуры

Долгосрочные инвестиции в инфраструктуру могут уменьшить ущерб от ураганов. Морские стены, дамбы и барьеры штормового нагона защищают некоторые прибрежные города. Возвышенные здания, защищённые от наводнений и проницаемые поверхности снижают риск наводнений. Энергетические компании закапывают линии под землей и затвердевают подстанции. Природные защитные сооружения, такие как мангровые заросли, дюны и водно-болотные угодья, также буферизируют от штормового нагона и должны быть сохранены или восстановлены. Инженерный корпус армии США предпринял крупные проекты, такие как Новая Орлеанская система снижения риска ураганного шторма, построенная после урагана Катрина.

Заключение

Тропические штормы и ураганы — это сложные природные системы, требующие уважения и тщательного изучения. От их генезиса над теплыми тропическими водами до их потенциала для катастрофического ущерба, эти штормы влияют на миллионы людей каждый год. Понимание динамики — как они формируются, усиливаются и куда они, вероятно, пойдут — является основой эффективного прогнозирования. Не менее важно признать конкретные опасности, которые они приносят: штормовой нагон, ветер, внутренние наводнения и торнадо. Готовность на всех уровнях, от отдельных семей до национальных агентств, является лучшей защитой. Объединяя научные знания с проактивным планированием, мы можем уменьшить потери этих мощных штормов точно на наших сообществах.

Для дальнейшего чтения и информации в режиме реального времени, обратитесь к Национальному центру ураганов и Ready.gov .