К числу наиболее пагубных природных катастроф относятся циклоны (в разных регионах их именуют ураганами или тайфунами). Как известно, они сопровождаются разрушительными ветрами, чрезвычайно интенсивными осадками и мгновенно наступающими наводнениями, что приводит к гибели людей и колоссальным убыткам. Ущерб, наносимый только США, оценивается примерно в 5 млрд долл. в год, и эта величина имеет тенденцию к росту - по мере того как в прибрежных районах растет численность населения и стоимость его имущества.
С точки зрения метеорологии тропический циклон - это атмосферная система с низким давлением, обычно формирующаяся над тропической или субтропической акваторией океана. Она обладает “организованной” конвекцией и четко определенной циклонической циркуляцией.
Если устойчивая скорость ветра превосходит 17 м/с, такое явление именуют тропическим штормом или тропическим циклоном, а при 33 м/с и более - ураганом (это название принято для Северной Атлантики, Индийского океана и северо-восточной части Тихого океана; в северо-западной части его называют тайфуном)
Подробный анализ таких явлений за весь XX в. в Атлантике и бассейне Карибского моря завершила группа специалистов, возглавляемая С.Б.Голденбергом (S.B.Goldenberg; Океанолого-метеорологическая лаборатория в Майами, США).
Динамика процессов, порождающих ураганы, пока еще недостаточно ясна, так как данные о его начальном периоде скудны, а взаимодействие разномасштабных факторов носит весьма сложный характер. Стоит возникнуть даже слабой циклонической циркуляции, как она может перерасти в полномерный ураган. Для этого необходимо, чтобы в приводном слое атмосферы воздушные массы образовали спираль, направленную к центру штормовой системы. Облака вблизи центра выстраиваются в спиральные полосы и порождают “глаз бури” с мощной вращающейся воронкой. По мере усиления ветра и падения давления возрастает испарение. Воздушные массы, поднимаясь кверху, начинают охлаждаться, а захваченные водяные пары конденсируются, выделяя латентное тепло. Разогрев центральной области бури приводит к ее интенсификации - дальнейшему усилению ветра на поверхности и активному испарению влаги. Такое самоподдерживание урагана продолжается до тех пор, пока тепловая энергия испарения не уравновесится охлаждением океана, связанным с перемешиванием его вод.
Наблюдения, проведенные несколько лет назад Л.Р.Шейдом (L.R.Schade; Массачусетсский технологический институт, Кембридж, США), показывают, что подобное взаимоотношение стихий может, с учетом температуры поверхностного слоя океана и состояния атмосферных масс, служить для определения верхнего предела скорости ветра и интенсивности урагана. Делу, однако, мешает недостаток информации об условиях, отвечающих за развитие ураганов.
Этот пробел теперь и пытаются заполнить Голденберг с коллегами, проводя эмпирическую оценку и анализируя существующие математические модели. В результате определены ключевые условия зарождения тропического шторма: он возникает над теми акваториями океана, где поверхностная температура достигает как минимум 26°С - при этом уже возможно хотя бы небольшое снабжение системы тепловой энергией. Кроме того, требуется, чтобы вертикальный ветровой сдвиг был незначительным, а также присутствовала крупномасштабная циклоническая циркуляция в нижней тропосфере. Вероятность образования урагана увеличивается при нестабильной стратификации воздушных паров по всей глубине атмосферы.
Хотя причины, по которым одни факторы усиливают ураган, а другие - нет, все еще неясны, многие из них могут теперь с известной точностью прогнозироваться на основе уже существующих математических моделей. Не изучена и причина того, почему одни тропические циклоны почти достигают своего теоретического максимального потенциала, а другие - нет. Известно, что наиболее мощные ураганы, во время которых скорость ветра превышает 50 м/с, составляют не более 20% всех выходящих на сушу; в среднем ежегодно 45 тропических циклонов достигают тех скоростей ветра, при которых их по праву можно называть ураганами. Из них около 30% случаются в северо-западной акватории Тихого океана.
Анализ, проведенный Голденбергом и его соавторами, указывает на существование долгосрочных (в масштабе многих десятилетий) изменений в частоте крупных ураганов над Карибским морем и собственно Атлантикой. Вслед за высоким уровнем циклонической активности, наблюдавшимся с 1920 по 1960 г., последовало его снижение с середины 60-х годов, завершившееся в начале 90-х, а затем - возврат к интенсификации. На эту динамику, осуществляющуюся в медленном темпе, накладываются значительные межгодовые вариации, нередко связанные с явлением Эль-Ниньо-Южная осцилляция в Тихом океане.
Все эти положения особенно важны при учете социальных и демографических процессов второй половины XX в.: заселенность прибрежных районов США изменилась настолько, что, если бы ураганы, случавшиеся в 1925 г., происходили в конце 90-х, они обошлись бы экономике не в несколько миллиардов долларов, как это было, а в 75 млрд долл. (даже с учетом инфляции). С другой стороны, число человеческих жертв в США начало постепенно снижаться благодаря совершенствованию систем предупреждения и методов спасения людей.
Science. 2001. V.293. №5529. P.440, 474 (США)
www.sciencemag.org/cgl/content/full/293/5529/440.
