Ураганы — грозное природное явление, способное сметать всё на своём пути. Недавние исследования показывают, что из-за изменения климата эти мощные штормы становятся ещё более устрашающими. Вот почему так важно понимать их структуру и вовремя прогнозировать.

Разбираемся, что такое ураганы, как они появляются, какой вред могут причинить людям и что делают метеорологи, чтобы вовремя предсказать явления.

Анатомия урагана

Ураганы, также известные как тропические циклоны, — сложные атмосферные явления, которые возникают над тёплыми тропическими участками океанов. Спутники штормовых систем — интенсивные ветры и обильные осадки.

Как образуются ураганы

1. Тропические возмущения: появление урагана начинается с прогрева большой массы океанической воды до 26,5 °C вглубь примерно на 50 м. Образуется область пониженного давления, где активизируются грозы. Появляется тропическое возмущение, которое начинает двигаться с востока на запад через насыщенные влагой тропические воздушные массы.

2. Тропическая депрессия: когда давление продолжает падать и ветры начинают более активно перетекать из зон высокого давления в зоны более низкого, тропическое возмущение превращается в тропическую депрессию с устойчивыми ветрами, способными достигать скорости в 63–118 км/ч. Начинает формироваться замкнутая циркуляция, параллельно вращение вовлекает внутрь родившегося вихря массы воздуха извне. Устремляющийся внутрь депрессии воздух поднимается вместе с испарившейся влагой океана наверх, формируя облака, усиливая грозы и подпитку вихря тепловой энергией.

3. Тропический шторм: когда устойчивый ветер достигает скорости 63–118 км/ч, его классифицируют как тропический шторм и дают определённое имя. У шторма есть чёткая структура: спиральные дождевые полосы формируются вокруг очерченного центра — глаза урагана.

4. Ураган: при скорости ветра от 119 км/ч начинается полноценный ураган с чётким ядром в центре.

Научные данные о силе ураганов

Ураганы получают энергию из тёплых океанских вод и влажного воздуха. Нагретый влажный воздух поднимается от поверхности воды, охлаждается на больших высотах и конденсируется. Из-за этого выделяется тепло, которое подпитывает восходящие потоки шторма и усиливает ураган.

Вращение Земли вызывает эффект Кориолиса, который придаёт штормовой системе спиралевидный характер. Этот эффект отвечает за движение ураганов против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном.

Кроме того, низкое атмосферное давление в центре урагана притягивает окружающий воздух. Разница в давлении между ядром и периферией приводит к сильным ветрам, поскольку воздух движется к центру — из области высокого давления в область низкого — и поднимается наверх.

Изменение климата и интенсивность ураганов

Недавние исследования показали тревожную тенденцию в поведении ураганов, связанную с изменением климата. Так, ураганы начинают быстрее усиливаться в течение короткого периода — обычно за 24 часа. Например, ураган «Майкл» в 2018 году перешёл от шторма 2-й категории до шторма 5-й категории менее чем за 36 часов до того, как обрушился на Флориду.

Хотя таких явлений в целом не стало больше, есть данные, которые свидетельствуют о резком учащении крупных ураганов (3-й категории и выше). Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в 2020 году, показало, что за последние 40 лет доля ураганов 4-й и 5-й категорий возросла.

Повышение температуры поверхности океанов даёт ураганам больше энергии — это приводит к увеличению максимальной устойчивой скорости ветра. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), при каждом повышении температуры поверхности Мирового океана на 1 °C потенциальная скорость ураганов может увеличиваться на 5%.

Кроме того, тёплый воздух способен удерживать больше влаги — из-за этого во время ураганов может выпадать больше осадков. Исследования показали, что число таких осадков может расти примерно на 7% на каждый 1 °C глобального потепления, согласно соотношению Клаузиуса-Клапейрона.

Некоторые исследования показывают, что если ураганы движутся медленнее — это может вызвать потопы: ведь в одном районе проливается больше дождей. Яркий пример — ураган «Харви» 2017 года, который обрушился на Техас и привёл к катастрофическим наводнениям.

Интересные факты об ураганах

Ураганы — удивительное явление. Самым крупным тропическим циклоном за всю историю наблюдений был тайфун Тип в 1979 году, диаметр которого составил ~2220 км — это почти половина континентальной части Соединенных Штатов!

Ещё такие штормы служат источниками энергии: интенсивный ураган может выделять тепловую энергию, эквивалентной энергии от взрыва ядерной бомбы мощностью 10 мегатонн.

Эпицентр урагана диаметром от 8 до 65 км представляет собой резкий контраст с окружающим хаосом. Несмотря на более спокойную обстановку внутри эпицентра и скорости ветра не более 30–60 км/ч, глаз урагана окружён стеной, где дуют самые сильные ветры и откуда выпадают обильные осадки.

Названия тропических штормов и ураганов приводят в соответствии с заранее составленным списком, который ведёт Всемирная метеорологическая организация. Если этого списка не хватает, создают дополнительный.

Экономические последствия ураганов могут быть ошеломительными. Ураган «Катрина» (2005 год) остаётся одним из самых дорогостоящих в истории США. Ущерб оценили в 125 млрд долларов (с поправкой на 2021 год). Также явление привело к гибели более 1800 человек.

Прогнозирование и мониторинг ураганов

Технический прогресс значительно улучшил прогнозирование ураганов.

Геостационарные спутники (например, GOES-16) обеспечивают непрерывный мониторинг тропических циклонов и предоставляют чёткие изображения с высоким разрешением. Они помогают метеорологам отслеживать развитие и перемещение штормов. Специальные самолёты (известные как «охотники за ураганами») летают прямо в районы штормов и даже внутрь урагана, чтобы собирать важные данные о скорости ветра, давлении, температуре и влажности в режиме реального времени.

Сложные численные модели прогнозирования погоды от ведущих метеорологических центров мира — GFS от Национального центра экологического прогнозирования США и ECMWF от Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды — используют огромные объёмы данных для прогнозирования траекторий ураганов и их интенсивности. Комплексное прогнозирование помогает оценить возможные результаты.

Сеть океанских буев и поплавков Argo собирает данные о температуре поверхности моря, степени солёности и течениях — это тоже важные данные для прогнозных моделей.

Воздействие ураганов

Ураганы наносят людям огромный ущерб. Исследования, опубликованные в American Journal of Epidemiology, показали рост числа сердечно-сосудистых заболеваний среди населения, которое пострадало от ураганов. Стресс и физические нагрузки, связанные с эвакуацией и реакцией на стихийные бедствия, только усугубляют риски.

Ураганы могут воздействовать и психологически. Выжившие часто испытывают посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), тревогу, депрессию и другие проблемы. Чтобы восстановиться, людям нужно обращаться к психиатрам, психологам и психотерапевтам.

В числе последствий — и экономические потрясения, затрагивающие местные предприятия, сельское хозяйство, инфраструктуру и даже глобальные цепочки поставок. Например, ураган «Харви» нарушил добычу нефти и газа в Мексиканском заливе и привёл к колебаниям на мировых энергетических рынках.

Сильные ураганы могут привести к миграции населения. После урагана «Мария» в 2017 году около 130 000 человек покинули Пуэрто-Рико и перебрались на материковую часть Соединенных Штатов. Это негативно сказалось на демографии и экономике обоих регионов.

Заглядывая в будущее

Поскольку наш климат продолжает меняться, понимание и прогнозирование ураганов становится важнее день ото дня. Повышение устойчивости к мощным штормам включает множество стратегий. Так, необходимы постоянные исследования связей между изменением климата и поведением ураганов — это поможет принимать важные политические решения и разрабатывать стратегии адаптации.

Инвестиции в устойчивую инфраструктуру (высотные здания, штормовые ограждения, усовершенствованные дренажные системы) могут уменьшить физический ущерб от ураганов. Укрепление систем раннего предупреждения гарантирует, что население вовремя получит нужную информацию, сможет подготовиться и эвакуироваться.

Очень важны информационные кампании, вовлечение местных жителей и помощь людям — например, учения по ликвидации последствий стихийных бедствий, комплекты аварийной помощи и планы эвакуации. Чтобы снизить уязвимость к ураганам, правительства должны учитывать климатические прогнозы в городском планировании, строительных нормах и распределении ресурсов.

Вывод: постоянные инвестиции в науку о климате, улучшение инфраструктуры и обеспечение готовности населения — решающие факторы, которые помогут смягчить последствия колоссальных штормов.