Тропический циклон - это не просто буря, а буря, при которой ветер дует с такой силой, что опрокидывает каменные дома, вырывает с корнем не только вековые дубы, но даже траву, с легкостью выбрасывает на берег океанские корабли, словно это пустые корзины. Тропический циклон - чудовище, которое невозможно задержать. Опасность усугубляется еще и тем, что очень трудно предугадать путь, по которому циклон пройдет.
Каждый год двадцать - тридцать тропических циклонов зарождаются в экваториальном поясе над теплыми водами океана.
В северном полушарии они зарождаются в июле - октябре, а в южном - в январе - феврале.
В разных районах земного шара их называют по-разному у берегов американского континента - ураганом, в странах Дальнего Востока - тайфуном, на Филиппинах - бахио, в Австралии - вилли-вилли.
Каждый циклон имеет еще свое собственное имя Агнесса, Вера, Ванда, Флора, Луиза, Петси. Ученые условились все циклоны, возникающие на протяжении года в разных районах земного шара, называть в алфавитном порядке женскими именами.
Зародившись в зоне экваториального штиля, циклоны (в северном полушарии) начинают свое движение на запад, потом постепенно поворачивают к северо-западу. В более северных широтах (25 - 30°) меняют свое направление на северное и даже на северо-восточное. В южном полушарии отклонение происходит на юго-запад, а потом на юг, и юго-восток.
В некоторых районах (например, в западной части Карибского моря, в Мексиканском и Бенгальском заливах, в Южно-Китайском море) циклоны начинают свое движение сразу на север.
Траектории, по которым движутся циклоны, порой имеют удивительно причудливую форму. Например, ураган Флора (октябрь 1963 года), сделал над Кубой двойную петлю, а потом изменил свое направление почти под прямым углом. Ураган Лаура (ноябрь 1971 года), пройдя по сложной кривой, возвратился и погас вблизи места своего рождения.
Тропический циклон нередко проходит тысячи километров и при этом передвигается с довольно умеренной скоростью 15 - 20 километров в час, в то время, как скорость ветра внутри него достигает 115 - 350, и более километров в час.
Наиболее бурным, интенсивным циклон бывает первые 6 - 9 дней своей жизни, потом он или затухает совсем, или выходит из экваториальной зоны в умеренную климатическую зону на широту 25 - 30е, при этом увеличивается его диаметр и уменьшается скорость ветра.
Тропический циклоп страшен ветром, который достигает порой просто невероятной силы и скорости, сверх обильными дождями, и огромными разрушительными волнами, которые океан обрушивает на берег.
В ветровой зоне циклона, вокруг его центра - «глаза» ветры движутся по спирали к середине и вверх со скоростью 115 - 350 километров в час, в северном полушарии - против, а в южном - по часовой стрелке.
Что такое ветер, дующий с такой скоростью, представить почти невозможно. Воздух становится плотным, как будто «железным», наносит удары, почти, как снаряд. Известно, например, что во время одного из ураганов порыв ветра подхватил доску толщиной в два с половиной сантиметра и пробил ею насквозь ствол пальмы диаметром в 40 сантиметров. Говорят, что индейцы-карибы во время урагана бросаются на землю не только для того, чтобы их не унесло могучим ветром, но, и, чтобы спастись от удушья; они зарывают лицо в землю, чтобы найти в почве воздух для дыхания.
По скорости ветра среди циклонов последних лет рекорд держит Камилия - 320 километров в час. Этот ураган возник в Мексиканском заливе (август 1970 года), он обрушился на южный берег США в штатах Миссисипи, Алабама, Теннесси.
Высший предел шкалы Бофорта, по которой сейчас принято определять волнение моря в баллах, предусматривает скорость ветра в 100 узлов, то есть шторм 12 баллов - самая сильная, самая чудовищная буря.
Чтобы учитывать силу тайфунного ветра, к установленной шкале Бофорта пришлось прибавить еще 5 баллов. При 17-балльном шторме сила ветра до 250 узлов, то есть 460 километров в час.
При этом надо еще учитывать, что энергия всякой движущейся массы возрастает пропорционально квадрату ее скорости. Ветер, дующий со скоростью 200 километров в час, не в два, а в четыре раза мощнее, чем ветер, который дует со скоростью 100 километров в час. А. тот, у которого скорость 300 километров в час, уже в девять раз сильнее, чем ветер в 100 километров в час.
Сила и обилие ливня при тропическом циклоне тоже чудовищны. Автор этих строк был свидетелем разрушительных, опустошающих ливней, которые принес на Кубу уже несколько ослабевший и’ потерявший свою силу ураган Флора (октябрь 1963 года), за 4 дня в зоне действия циклона выпало 2 100 миллиметров осадков.
Были сломаны и обрушены телефонные линии и линии электропередачи, затоплены села и города, промышленные предприятия, снесены многие мосты, размыты насыпи автомобильных и железных дорог, на тысячах гектаров уничтожены посевы риса, сахарного тростника, смыты плодородные почвы. Реки Кауто, Буэй, Баямо и Яра в нижнем течении соединились, образовав поток воды шириной в 40 километров, который унес в море много крупного рогатого скота, свиней, домашней птицы.
Во время урагана на Ямайке (в 1906 году) за 4 дня выпало осадков еще больше - 2 430 миллиметров. Тайфун, который пронесся над островом Тайванем (август 1911 года), дал за сутки 1 030 миллиметров дождя. (Напомним, что среднее количество осадков, выпадающих, например, в Москве, - около 600 миллиметров в год.)
Подсчитано, что в 1899 году ураган обрушил на маленький (всего 160 на 55 километров) остров Пуэрто-Рико более двух с половиной миллиардов тонн воды! Ущерб, вызываемый такими ливнями, невозможно подсчитать!
Проходя над океаном, циклон вызывает огромные волны высотой в 10 - 15 метров и даже еще больше. Во время урагана 1922 года на мыс Доброй Надежды обрушились волны высотой до 30 метров! Эти волны - самое страшное, самое смертоносное оружие тропического циклона. Накатываясь на берег, они крушат все на своем пути города, леса, поля, смывают, уничтожают все живое.
В 1876 году на побережье Бенгальского залива обрушилась волна, прокатилась на несколько километров в глубь континента, покрыв землю слоем воды в 12 - 13 метров. Сотни людей погибли, тысячи, десятки тысяч остались без крова, без урожая. Вот далеко не полный перечень бед, приносимых тропическими циклонами.
Единственное доступное средство защиты от них заключается пока в том, чтобы, как можно раньше узнать о надвигающейся катастрофе, послать сигналы тревоги, заранее предупредить об ураганных ветрах, о ливневых дождях, о штормовых приливах и гигантских волнах, идущих к берегу.
ПОЧЕМУ ВОЗНИКАЮТ ЦИКЛОНЫ
До сих пор нет общепризнанной теории, объясняющей происхождение тропических циклонов.
Долгие годы господствовала теория конвекции, согласно которой ураганы - эти гигантские атмосферные вихри - зарождаются летом над просторами океана, в зоне экваториального штиля, где встречаются полярные и тропические потоки воздуха. Если движение этих потоков нарушается, то появляются первые признаки слабой поперечной циркуляции воздуха, потом возникает местная циркуляция, скорость ветра усиливается, при скорости 115 километров в час под действием силы Кориолиса, образуется циклон, который и начинает передвигаться по определенной траектории.
В 1935 году появилась так называемая теория восточной волны, которая объясняет образование циклонов теми же основными факторами, но связывает их еще с движе35
пнем волны влажного воздуха с востока на запад, вызванной вращением Земли.
В 1954 году доктор Марио Родригес Рамирес, директор Гаванского метеорологического института, пришел к выводу, что циклон возникает между тремя громадными вихрями антициклонов, зародившихся при определенных критических условиях неравномерного нагрева Земли в полярных и экваториальных поясах.
Вихри антициклонов имеют направление ветра от центра к окраине, нагнетают воздух в пространство между антициклонами, там образуется циклон (рисунок на стр. 35).
Продвигаясь по спирали к центру циклона, массы воздуха увеличивают скорость, которая достигает максимума на определенном расстоянии от оси циклона. Одновременно массы влажного воздуха поднимаются вверх и, конденсируясь, образуют тучи и дождь. Источником кинетической энергии циклона, по мнению доктора Рамиреса, служит энергия антициклонов, а интенсивность его зависит от расстояний между антициклонами и от тангенциальной скорости воздуха, выходящего из них.
Эта теория интересна уже тем, что она базируется не на локальных исследованиях отдельных циклонов, а на детальном изучении состояния атмосферы на расстоянии тысяч километров от циклона. При изучении урагана Флора (октябрь 1963 года) было отмечено, что он лежит между тремя антициклонами.
СОВРЕМЕННАЯ
ТРОПИЧЕСКАЯ ЦИКЛОНОЛОГИЯ
Хотя наша страна лежит вне зоны интенсивного действия тропических циклонов, советские ученые проводят комплекс важных метеорологических наблюдений, служащих немалым вкладом в тропическую циклонологию.
Система спутников типа «Метеор», летающих вокруг Земли на высотах 600 - 700 километров, сложный комплекс наземных станций, плавучие станции, принимающие и обрабатывающие результаты измерений и наблюдений, дают возможность следить за образованием и движением тропических циклонов и штормов, возникающих в океанах, вовремя предупреждать о появившейся опасности. Так, например, были оповещены и этим спасены тысячи жителей штатов Луизиана и Миссисипи (США) о приближении урагана Камилия в 1969 году.
На изучение тропических циклонов брошена самая современная техника. Самолеты и метеоспутники, оснащенные сложными регистрирующими приборами, совершают полеты над ураганами, собирая необходимую информацию. Аналитические и вычислительные модели дают возможность воспроизвести и проанализировать поведение тропических циклонов.
Очень важно определить, что именно дает такую огромную силу ветрам в урагане, каким образом можно изменить давление и температуру внутри урагана.
Зрелый, полностью развитой тропический циклон может иметь в поперечнике от 400 до 700 километров. Диаметр «глаза» - от 8 до 80 километров.
Центральная зона, или «глаз», циклона - это сердечник вихря. Это зона низкого давления и относительного безветрия. Температура воздуха в центре циклона, как правило, на 10 - 15 градусов выше, чем на периферии. Воздух очень влажный, но дождя нет. Небо нередко бывает совсем чистым.
Вокруг зоны относительного спокойствия плотной стеной громоздятся башни облаков, уходящие вверх на 12 - 15 километров. Эти облачные стены переходят в закрученные по спирали полосы облаков, насыщенные ливнями.
Циклон можно сравнить с гигантским насосом, который, проходя над океаном, засасывает насыщенный влагой воздух, вращая, поднимает его на большую высоту; там воздух быстро охлаждается, содержащийся в нем водяной пар конденсируется, превращается в капли дождя, при этом высвобождается скрытая теплота, которая и служит источником громадной энергии урагана. В процессе конденсации за сутки высвобождаются квинтиллионы (число с 18 нулями) калорий скрытого тепла. К счастью, всего лишь 2 - 4 процента этой колоссальной тепловой энергии превращается в энергию движения. Но и это создает бешеные, разрушительные ветры
Невозможно противостоять огромным силам, развивающимся в урагане. Но может быть, можно заставить ураган действовать против самого себя?
В урагане атмосферное давление на периферии высокое, а в центре низкое. Как вода стекает под уклон, так и воздух устремляется вовнутрь циклона из областей высокого давления в области низкого. Чем больше была разность давлений, тем сильнее будут ветры. Конвергирующие потоки воздуха поднимаются восходящим вращающимся столбом ветров вокруг «глаза бури». При конденсации содержащейся в этом воздухе влаги освобождается тепловая энергия, она нагревает воздух в центральной части урагана. Столб нагретого воздуха противостоит воздуху с более низкой температурой на периферии урагана. Создается большой перепад давления, он поддерживает постоянный ветер. Получается, что до тех пор, пока существует теплый влажный воздух, устремляющийся в центральную часть урагана, а теплый океан непрерывно нагревает и увлажняет этот воздух, ураган потенциально способен поддерживать свое существование до бесконечности. Практически же циклон сохраняет высокую интенсивность от пяти до двадцати дней, если он все это время находится над теплыми водами океана. Над холодными водами или над сушей ураганы быстро распадаются.
Здесь уже видны кое-какие потенциальные слабости тропического циклона. Например, если бы удалось замедлить приток теплого воздуха в центральную часть урагана, то удалось бы ослабить интенсивность бури. Если было бы можно, каким-нибудь способом понизить градиенты давления и температуры в центре циклона и на его периферии, удалось бы ослабить ураган.
Американские ученые пишут о некоторых таких проектах.
Если внутри урагана уменьшить испарение с поверхности океана (например, покрыть океан тонкой химической пленкой), это должно резко (процентов на 50) уменьшить силу бури. Но где найти пленку, которая удержалась бы на бушующих волнах океана при бешеных порывах ветра?
Другое предложение охладить воды океана до того, как ураган разыгрался. (Это можно сделать, если поднять более холодную воду с глубин океана, или привезти в зону урагана айсберг.) Но для этого надо заранее знать время, место зарождения и точный путь урагана, а такая информация нам пока еще недоступна.
Еще один план. Он основан на изменении механизма распределения тепла в урагане.
Облака в верхней зоне урагана содержат переохлажденную воду, - такую, которая остается жидкой даже при температуре ниже точки замерзания. Для того, чтобы она превратилась в лед, нужны «ядра», или «центры», замерзания. В восходящих воздушных потоках ураганов таких «центров»
не хватает. Если в формирующиеся облака искусственно ввести некоторое количество «центров» замерзания (разбрасывать с самолетов кристаллы), то переохлажденные капли воды превратятся в лед. Фазовое превращение жидкой воды в лед вызовет освобождение скрытой теплоты плавления. Образование тепла в той области урагана, которая лежит вне зоны максимального восходящего движения, может вызвать ослабление ветров урагана, их энергия будет распределяться на большей площади.
Немало, конечно, еще предстоит изучить, исследовать с самых разных сторон, проверить на практике, предусмотреть все возможные последствия вмешательства человека в необузданные силы стихии. Однако многие ученые считают, что задача укрощения тропических циклонов, по-видимому, поддается решению.
ЛИТЕРАТУРА
Джентри С. Бедствие приходит из тропиков. Natural History, X? 10, 1973.
Иванов Н. И. Атмосферное увлажнение тропических и сопредельных стран земного шара. М-Л, 1958.
Молэн И Охотники за тайфунами. Перевод с англ., «Мир» 1967.
