Что сильнее смерч или торнадо
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Сморю сейчас в словаре и вижу «Смерч (синонимы – торнадо) – это очень сильный вращающийся вихрь».
Действительно, смерч и торнадо внешне очень похожи, однако физические механизмы явлений различаются.
Смерч чаще всего возникает при вторжении холодного воздуха на более тёплую поверхность суши или воды и не всегда связан с грозовым облаком. Он образуется у земной поверхности, постепенно поднимаясь вверх в виде столба.
Торнадо же всегда связано с грозовыми облаками, причём с очень мощными и крупными, которые называются суперячейками. В таких облаках неминуемо возникает вращение воздуха – из-за сильнейших восходящих движений, охватывающих переднюю часть облака. Когда воздушные течения сходятся к одной точке, всегда формируется вращение – подобно воронке в сливном отверстии раковины. Вихревое движение в грозовом облаке постепенно передается нижним слоям воздуха – так зарождается торнадо. И в отличие от смерча, торнадо опускается из облака вниз, в виде хобота. В большинстве случаев торнадо оказывается мощнее смерча.
Структура торнадо обычно выглядит так. Мощнейшие восходящие токи на периферии вихря – причём, скорость вертикальных движений достигает 40 м/с! Именно поэтому торнадо, как пылесос, втягивает в себя не только пыль и мусор, но животных, людей и даже автомобили! В самой сердцевине вихря нередко наблюдаются нисходящие движения воздуха. Скорость ветра в зоне торнадо часто достигает 100 м/с. Так получается из-за огромного перепада давления, который достигает 1 мм ртутного столба на 100 метров. Самое низкое давление оказывается в центре торнадо. Именно поэтому, когда вихрь проходит через закрытое здание, из него неминуемо вылетают окна и двери, а иногда выдавливаются даже стены! Давление внутри дома не успевает выровняться с наружным, и здание буквально лопается.
Торнадо может возникнуть практически в любом уголке планеты, кроме горных и полярных районов. В абсолютных лидерах, конечно, Великие равнины в США: в среднем, около 30 случаев в год. Часто торнадо бывают на юге Бразилии и Китая. В других регионах, в том числе в большинстве областей России, условия для возникновения торнадо формируются 1-2 раза в год.
В истории метеонаблюдений они отмечались и на юге нашей страны, и на Северо-Западе, на Урале, и даже в Сибири. И все жё для холодной России – это редкое явление. Исключением является только Черноморское побережье. В Москве и Подмосковье торнадо наблюдаются примерно один раз в 20 лет. Самым мощным был вихрь 29 июня 1904 года, он подробно описан у Владимира Гиляровского в очерках «Ураган» и «Русское слово». Жертвами стихии стали десятки человек.
Есть мнение, что к концу 21 века повторяемость сильных гроз и торнадо в России увеличится, хотя обыденным явлением, как в США, они вряд ли станут.
В чем разница между торнадо и смерчем
Часто в средствах массовой информации можно увидеть такие термины как «смерч» и «торнадо». Но в чем разница между смерчем и торнадо, многие люди не знают.
Смерч – что это такое?
Смерч – это природное явление, которое образуется в результате проникновения потоков холодного воздуха в теплые слои атмосферы (верхнюю часть суши или водной поверхности). Случается достаточно редко и обычно в определенных регионах земли, таких как Карибский бассейн, Тихий океан и т.д. При разнице температур существенно повышается давление, которое и придает смерчу вид интенсивно вращающегося столба воздушных масс, поднимающихся от земли к небу.
Наиболее мощные вихревые потоки находятся по краям смерча, и пока температурный режим не придет в норму, он не прекратится. Во время своего перемещения он будет поднимать, и засасывать в центр вихревого потока с поверхности земли все предметы, находящиеся на его пути, включая здания, сооружения и автомобили.
Торнадо – что это такое?
Торнадо спускается вниз, формируясь из грозовых облаков и головокружительных потоков холодных воздушных масс. В таких облаках происходит сильное вращение воздуха, которое часто называют «суперячейками». Опускаясь на поверхность суши, они образуют торнадо. Бывают намного чаще, чем смерчи. При этом торнадо могут появиться в любой части земли, за исключением горных районов и полярного круга. Очень часто они возникают в странах Америки (примерно 30 раз в год), в Бразилии и Китае. На территории России бывают не чаще 1-2 раз в год.
Что опаснее торнадо или смерч?
Обычному человеку тяжело увидеть разницу между этими двумя смертоносными природными явлениями. В основном скорость торнадо намного меньше (примерно 180 км/ч), чем скорость смерча, поэтому оно считается менее разрушительным и опасным. Кроме этого торнадо длится намного меньше, чем смерч.
Большинство метеорологов считают эти явления идентичными и не делают между ними различий. Многие специалисты говорят, что ответ кроется в происхождении названий. Так, например слово «торнадо» в переводе с испанского означает «вращать», «кружить», американцы называют его «твистером», европейцы «тромбом». В древней Руси слово «смерч» означало «облако» и ним называли небольшие вертикальные изогнутые вихри, которые образовывались под облаками. Но по своей сути это одинаковые явления природы, которые связаны с температурными изменениями и образованием потоков воздушных масс на определенных участках суши.
Что такое смерч: определение, причины возникновения и отличия от торнадо
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Природа прекрасна во всех своих проявлениях. Но иногда их завораживающая грозная красота оборачивается для человека разрушениями и бедствиями.
Поговорим сегодня о том, что такое смерч, как он возникает, и почему смерчи «прописались» в Северной Америке, а в других местностях встречаются гораздо реже.
Смерч – это …
Для начала определимся с терминологией. Слово «смерч» имеет корни в древнерусском языке, оно произошло от слова «мерк», что означает «мрак».
Смерч – это локальное атмосферное природное явление, воздушный вихрь, образующийся при столкновении холодных и теплых воздушных масс.
Внутри смерча, как и внутри вихря торнадо, образуется аномально низкое атмосферное давление.
Разница давления снаружи и внутри образует своеобразную воронку, которая «засасывает» в себя все, что встречается на пути. Сила всасывания зависит от размеров воронки.
Это может быть небольшой смерч, который поднимает ввысь уличный мусор и пыль. А может быть вихрь, выворачивающий с корнями деревья и уносящий автомобили, животных, людей.
В России над Москвой в 1904 году пронесся смерч, который «высосал» воду из Москвы-реки, обнажив ее дно. А в 1989 году в Бангладеш смерч стал причиной гибели более 1300 человек.
Цвет смерча зависит от времени суток, от особенностей и цвета поднятого ввысь почвенного слоя.
Чем отличается от торнадо?
В научной и околонаучной литературе мнения о том, является ли слова «смерч» и «торнадо» синонимами – расходятся.
Одни авторы утверждают, что это одно и то же явление, имеющее разные названия в зависимости от региона, где возникает. Так, в Америке данное природное явление именуется торнадо (от исп. «tornar», что значит «крутить»), в Европе – тромб (от итальянского «tromba», что значит «труба»).
Теперь о другой точке зрения, которой придерживаются исследователи, разделяющие смерч и торнадо на два разных природных явления вследствие отличающихся механизмов их формирования. Итак, чем смерч отличается от торнадо:
Разновидности смерчей
Люди ведут наблюдение за смерчами на протяжении всей истории существования человечества. Классификация довольна разнообразна, они бывают:
География возникновения смерчей
Смерчи могут образовываться повсюду, где есть возможность столкновения холодных и теплых воздушных фронтов. Для формирования вихря разрушительной силы необходимо также наличие свободного пространства, где он бы мог набрать силу.
Так, в горах мощный он попросту не может образоваться, потому что вихри «натыкаются» на естественные преграды.
Поэтому смерчи различной силы и продолжительности можно встретить повсюду, кроме арктических широт. Но самые разрушительные по силе вихри формируются в Северной Америке. Это связано с особенностями ее географического расположения.
Каковы причины образования смерчей в Северной Америке? Континент вытянут с юга на север, с запада и востока омывается океанами. Холодные воздушные массы Тихого океана задерживаются на западе горным массивом. С востока беспрепятственно поступает влажный теплый воздух.
Поэтому получается этакий слоистый пирог: снизу – теплый воздух, который, как известно, поднимается вверх, а сверху – холодный, который опускается вниз после того, как перевалит горные хребты. Сталкиваясь, воздушные фронты перемешиваются, создавая нестабильность атмосферы. Это, в свою очередь, является благоприятной средой для формирования мощнейших гроз, торнадо и смерчей.
Наиболее оптимальные условия для этого – в штатах, расположенных вблизи Мексиканского залива.
В России для формирования особо сильных смерчей нет условий, хотя из всякого правила есть и исключения (вспомним про осушение Москвы-реки смерчем в 1904 году).
По данным многочисленных исследований учеными была составлена карта зон, в которых наиболее вероятно образование смерчей на территории РФ:
Защита населения от смерчей, ураганов, торнадо
Разрушительные природные явления – это ЧС (чрезвычайные ситуации). В каждой из стран, где природа диктует человеку свои порядки, существуют специальные структуры для предупреждения населения о возможных природных катаклизмах.
В России этим занимается РСЧС (Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций) и ее постоянно действующий орган – МЧС (министерство чрезвычайных ситуаций).
Мероприятия по защите населения подразделяются на два вида в зависимости от момента наступления ЧС:
Задача населения, т.е. нас с вами – выполнять рекомендации спасательных служб, помогать в трудной ситуации детям и пожилым людям.
Памятка о поведении при урагане и смерчах:
Привожу также ссылку на более подробную памятку от МЧС. Прочитайте, вдруг именно эти 3 минуты, потраченные на чтение, помогут спасти вас или ваших близких от беды.
Автор статьи: Елена Копейкина
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (2)
У нас же хотят вроде сделать обязательное страхование жилья от разного рода стихий. Вот страховщики заработают, будут страховать от возможных землетрясений, наводнений, смерчей с торнадо, где их отродясь не было. Смотрел научную передачу о торнадо, наши учёные вроде установили, что забор с сеткой рабицей, если он встретится на пути смерча или торнадо, здорово ослабляет их, так что, берите на вооружение, если живёте в частном доме.
Смерчи
(тромбы, торнадо)
Циркуляция атмосферы включает в себя и смерчи.
Смерч – атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря, в верхней части имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаком.
Внешний вид и основные характеристики смерчей
Смерч выглядит устрашающе. Из очень темной, почти черной тучи опускается к земной поверхности сужающийся книзу хобот; он представляет собой вихрь. Вместе с тучей этот хобот-вихрь движется со скоростью поезда вдоль земной поверхности, случайным образом меняя направление движения.
Можно рассматривать смерч как часть грозового облака, быстро вращающуюся вокруг вертикальной оси. Впрочем, эта часть облака весьма специфична. Она не только быстро вращается, но и при этом, подобно сверхмощной вытяжной трубе, втягивает в себя и поднимает вверх воду, песок, камни, а также различные предметы, нередко тяжелые. Поэтому такой удивительной части грозового облака дают отдельное название – смерч. А все остальное облако, откуда опустился смерч, называют материнским облаком, подчеркивая тем самым происхождение смерча.
Термин «смерч» происходит от русского слова «сумрак» – ведь смерчи рождаются из грозовых облаков мрачного вида, создающих при своем появлении сумерки.
Если смерч возникает над морем, его называют водяным смерчем (или просто смерчем).
Смерчи над сушей называют тромбами (от французского tromb, означающего «труба»).
В Северной Америке тромбы принято называть торнадо (от испанского tornados, означающего «вращающийся»).
водяным смерчем
(или просто смерчем)
Тромбы
В метеорологии для смерчей используют название маломасштабные вихри
Тем самым подчеркивается локальный характер смерчей, их отличие от
вихрей среднего масштаба – тропических циклонов, диаметр которых составляет 300-500 км,
вихрей крупного масштаба – внетропических циклонов и антициклонов диаметром 1000-3000 км.
Диаметр вихря, образуемого водяным смерчем, составляет 30-200 м, а образуемого тромбом – 100 м-1 км.
Внешний вид смерчей может быть различным. Часто смерч напоминает свисающий из материнского облака хобот. Но можно видеть конус, широкую вверху и узкую у поверхности воронку, которая может принимать форму бокала. Смерч бывает похож на простую колонну, которая может слегка расширяться вверху и внизу и даже превращаться в подобие песочных часов.
Смерч характеризуется двумя скоростями – скоростью его перемещения вдоль земной поверхности и скоростью вращения частиц воздуха, участвующих в вихревом движении.
Первая соответствует скорости перемещения материнского облака. Она изменяется от нуля (когда смерч на какое-то время зависает неподвижно) до 150 км/ч (40 м/с). В среднем она составляет 20-50 км/ч (5-15 м/с).
Вторая скорость (скорость вихревого движения) значительно больше – от 50 м/с до 200 м/с.
Смерчи очень недолговечны
Водяные смерчи существуют обычно несколько минут. Тромбы (торнадо) могут существовать до нескольких десятков минут и даже нескольких часов. Смерчи, как правило, имеют хорошо наблюдаемую боковую стенку. За ней (внутри смерча) давление значительно ниже, чем снаружи. Оно опускается до 800 гПа и даже до 600 гПа. Логичен вопрос: как измеряют давление внутри смерча? Сразу заметим, что бесполезно пытаться поместить туда измерительный прибор. И дело не в том, что практически невозможно угадать ту точку земной поверхности, над которой пройдет неожиданно опустившийся из грозового облака смерч. Даже если бы это удалось, ураганные вихри внутри смерча тут же уничтожили бы измерительный прибор. Смерч наблюдают и изучают его последствия, т. е. характер и степень произведенных им разрушений. И уже на этом основании делают более или менее достоверные выводы о динамике вихрей внутри смерча.
Смерчи наблюдаются во многих странах – в США, Австралии, Новой Зеландии, Японии, Индии, Аргентине, а также в Южной Африке и Европе. Они появляются во время грозы или перед грозой в жаркие весенние или летние дни. В течение года на земном шаре возникает около 1500-2000 смерчей. Примерно половина из них приходится на территорию США.
В США существует так называемая аллея торнадо – полоса наиболее частых смерчей, проходящая через штаты Техас, Оклахома, Канзас, Миссури. Она начинается от побережья Мексиканского залива и проходит к северу и северо-востоку между Скалистыми и Аппалачскими горными хребтами. Влажный и теплый летний муссон с залива встречается здесь с прохладными воздушными массами, дующими от Скалистых и Аппалачских гор.
При прохождении достаточно мощного смерча возникает полоса серьезных разрушений на местности шириной до 100-200 м. На своем пути смерч вырывает с корнями деревья, разрушает дома, мосты, металлические опоры линий электропередачи. Он поднимает на десятки и сотни метров тяжелые объекты (людей, животных, автомобили, крыши домов) и отбрасывает их в сторону или переносит на некоторое расстояние, которое тем больше, чем легче объект. Песок, камни и относительно мелкие предметы втягиваются смерчем внутрь облака и выпадают затем оттуда, после того как смерч истощит свою энергию. Смерч может полностью высосать пруд или небольшое озеро, оголить на время дно реки.
Все это указывает на то, что область внутри смерча является зоной глубокой депрессии и характеризуется мощными вихревыми движениями, направленными по винтовой линии от земной поверхности к материнскому облаку. То, что область внутри смерча имеет значительно более низкое давление по сравнению с давлением вне этой области, подтверждается характером разрушений домов, задетых смерчем. Они взрываются изнутри. В момент прохождения смерча давление воздуха внутри дома внезапно оказывается существенно больше, чем снаружи (т.е. давление внутри смерча). Возникновение резкого перепада давлений разрывает дом (иначе говоря, взрывает его изнутри). Но одного лишь низкого давления в смерче недостаточно, чтобы он мог действовать подобно мощной вытяжной трубе. Сам по себе перепад давлений не смог бы поднять воду по трубе смерча выше 10 м (напомним известный опыт Торричелли). Для подъема воды (и не только ее) на высоту материнского облака необходимо мощное восходящее вихревое движение воздушной массы внутри трубы смерча.
Как можно судить об огромной скорости вихря внутри смерча? В настоящее время предпринимаются попытки локационных измерений этих скоростей. Они подтверждают значения скорости порядка 100 м/с. Но еще до этих исследований было установлено, что скорости могут быть в полтора-два раза больше. Эти данные получили специалисты по сопротивлению материалов, изучавшие изгибы и разрушения различных предметов, «обработанных» смерчем.
Следует обратить внимание на то, что область произведенных смерчем разрушений нередко оказывается четко отграниченной. Известен случай, когда налетевший смерч поднял в воздух корову, а женщина, доившая ее, так и осталась сидеть на месте и возле нее стояло ведро с молоком. Подобных удивительных случаев наблюдалось немало. Из двух находящихся рядом объектов один уносится смерчем, а другой остается совершенно невредимым. Это означает, что вихри в смерче весьма четко локализованы. Вне стенки смерча, снаружи, они отсутствуют. Таковы обычные смерчи, их называют гладкими смерчами. Заметно реже появляются расплывчатые смерчи, обладающие нерезкими, расплывчатыми очертаниями. Ограничимся лишь упоминанием о них.
Но оставим разрушения, производимые смерчами, и познакомимся с наблюдениями самих смерчей, сделанными очевидцами. Сохранилось описание смерча, появившегося на окраине Москвы в июне 1904 г.:
«Огромная грозовая туча надвинулась, и наступили сумерки. На нижней поверхности тучи беспорядочно двигались небольшие светлые облака. Постепенно в этих беспорядочных движениях стало проявляться вращение значительной массы облака вокруг общего центра. С земли поднялась пыль и вместе с травой и листьями, крутясь, устремилась вверх, к этому центру. Вдруг из тучи свесилась серая остроконечная воронка, которая быстро увеличилась в размерах и отвисла к земле. Еще немного, и окончание воронки соединилось с концом столба пыли, поднимавшегося с земли навстречу воронке. Образовалась колонна смерча, протянувшаяся от тучи до земли. В воздух полетели обломки строений и сломанные деревья. Начался сильный дождь».
Заслуживают внимания свидетельства редких случайных наблюдателей, над головой которых прошел, не касаясь земли, хобот смерча. В штате Канзас в США в 1930 г. невольно оказался таким наблюдателем один из фермеров. Вот как он писал позднее:
«Конец воронки повис прямо над моей головой. Из конца воронки шел гудящий звук. Я взглянул вверх и к своему удивлению увидел само сердце смерча. В его середине была полость диаметром 30-70 м, которая шла кверху на расстояние около километра. Стены полости были образованы вращающимися облаками, а сама она была освещена блеском молний, перескакивающих с одной части стены на другую. Полость казалась пустой…»
А вот свидетельство другого наблюдателя, случайно оказавшегося под воронкой смерча (штат Техас, 1951 г.):
«Воронка прошла в шести метрах над моей головой. Ширина внутренней полости была около 150 м, толщина стенки — всего 3 м. Стенка быстро вращалась. Вращение было видно до самого верха и, очевидно, уходило в тучу. Когда смерч прошел надо мной и, опустившись, коснулся дома соседа, он в одно мгновение смахнул его».
Смерчи в России: реальная угроза?
В самом начале книги «Удивительный волшебник из страны Оз» мощный шумный вихрь уносит Элли вместе с ее домиком и несколько раз поворачивает дом вокруг своей оси. В оригинале у Лаймена Фрэнка Баума используется слово cyclone (а в русском переводе — «ураган»), но закрутка, подъемная сила, характерный шум и внезапность указывают на то, что Элли унес не циклон, а торнадо. Действительно, штат Канзас, как и его соседи, находится в так называемой аллее торнадо — регионе, где ежегодно образуется несколько сотен смерчей. А всего в США в год возникает около 1300 смерчей (в отдельные годы — более 1500) [1]. Но это в русском языке они все «смерчи»; в английском это — tornado, landspout, waterspout, gustnado и их ближайшие братья dustdevil и steam devil.
Какие бывают смерчи?
Все эти вихри представляют собой вращающуюся колонну воздуха (воронку). Наиболее безобидные из них, несмотря на «дьявольское» название, — dustdevil и steam devil — пыльные или паровые вихри (а в арабском языке — «джинны»). Образуются они над очень перегретой поверхностью (когда температура поверхности гораздо выше температуры воздуха) — например, над очень темной пашней весной в солнечный день, над поверхностью пустыни или над озером с горячими источниками. Такие вихри скоротечны (живут секунды и, реже, минуты) и невелики (размер составляет метры). Чаще всего такие «джинны» не приводят к серьезным последствиям, хотя торговые палатки на рынке или солнечные зонтики на пляже разбросать могут. А вот на климат планет пыльные вихри влияние оказывают, поднимая в атмосферу пыль и песок. И если на Земле их вклад не так заметен, то на Марсе он решающий [2].
Пыльные вихри часто называют по ошибке смерчами, но всё же настоящим смерчем является вращающаяся колонна воздуха, которая связывает землю и облако. Есть две разновидности: обычные смерчи и смерчи по типу торнадо.
Смерч и торнадо: в чем различия?
Обычные смерчи чем-то напоминают своих «дьявольских» пыльных собратьев и растут снизу, от поверхности земли. Они появляются под типичными кучево-дождевыми облаками. Прогрев поверхности и конвергенция ветра (то есть стечение его в одну узкую область) приводят к подъему теплого воздуха и росту облаков от кучевых до кучево-дождевых. Капли в облаках укрупняются, и в какой-то момент вертикальный подъем становится слабее силы притяжения: капли устремляются вниз — идет дождь, который гасит конвекцию. Часть капель испаряется, на что тратится тепло, опускающийся воздух становится более холодным — поэтому дождь, как правило, сопровождается понижением температуры. Под облаком на смену конвергенции приходит дивергенция (растекание воздуха), часто выражающаяся в шквалах на так называемых фронтах порывистости — резком усилении ветра при его растекании из-под облака. Скорее всего, такое резкое кратковременное усиление ветра перед ливнем многие испытывали на себе.
А когда же формируются смерчи? Чаще всего — на стадии роста облака: при определенных условиях, когда конвергенция слишком сильна, а ветер слегка меняет направление с высотой, воздух поднимается в достаточно узкой области и приобретает закрутку. Так формируются смерчи по типу landspout над сушей и waterspout над водой. Последние — частые гости на Черноморском побережье России. Иногда смерчи формируются и на стадии разрушения, на фронте порывистости — это так называемые gustnado. Оба типа смерчей достаточно слабые и короткоживущие — время их жизни составляет считаные минуты. Да и диаметр таких смерчей обычно не превышает нескольких десятков метров.
В отличие от обычных смерчей, торнадо растут сверху, из облака. Но не из любого, а из так называемого суперъячейкового. Формируется оно из кучево-дождевого облака при сильном сдвиге ветра — т. е. при изменении силы и направления ветра с высотой. Сдвиг ветра наклоняет растущее облако, в результате зона подъема теплого воздуха и зона осадков разносятся в пространстве и облако само себя не гасит. Если воздух внизу особенно теплый и влажный, такое облако может разрастись до нескольких десятков километров. Сдвиг ветра определяет закрутку как поднимающегося воздуха в зоне конвекции, так и опускающегося — в зоне осадков.
В результате в зоне поднимающегося теплого воздуха формируется мезоциклон: вращающаяся (в Северном полушарии — против часовой стрелки) часть облака диаметром 3–10 км. Особенно мощные мезоциклоны, способные привести к торнадо, «любят» большую влажность и сильный сдвиг ветра в нижней тропосфере, а также низкое атмосферное давление. Вокруг мезоциклона по большему радиусу опускается холодный воздух. Мезоциклон работает как мощный пылесос: конвекция в суперъячейке настолько сильна, что она пытается втянуть обратно и этот опускающийся холодный воздух, если только он не слишком холодный (с температурой на 5–10 градусов ниже окружения), а значит — и тяжелый. А если разница составляет лишь несколько градусов, то образуется сильная конвергенция, которая помогает мезоциклону «прорасти» вниз и сформировать смерч по типу торнадо [3].
В отличие от обычных смерчей, смерчи-торнадо достигают размера в сотни метров, а иногда и больше — до 4 км в США и до 2 км в России. В США самый широкий смерч был зарегистрирован 31 мая 2013 года в районе Эль-Рино. А в России двухкилометровую полосу вываленного леса оставил смерч 26 июня 2008 года в Верхнетоемском районе Архангельской области [4]. Торнадо могут жить больше часа и проходить вместе с материнским облаком путь более 100 км.
Скорость ветра внутри смерча
В обычном смерче скорость ветра редко превышает 50 м/с. Другое дело торнадо, в котором ветер может разгоняться до 100 м/с и даже больше. Правда, реальную скорость ветра внутри сильного торнадо напрямую измерить невозможно. Анемометры — приборы для контактных измерений скорости ветра — имеют предел, да и просто ломаются внутри сильных смерчей.
Методы видеограмметрии позволяют восстановить скорость на внешней стене смерча — для этого нужна съемка с высоким разрешением и хорошо видимые обломки, которые могут служить ориентиром. Доплеровские радары, которые измеряют скорость по смещению частоты возвратного сигнала относительно излученного, позволяют восстановить поле ветра, но не у поверхности Земли, поскольку сигнал излучается под определенным углом. И чем дальше торнадо от радара, тем на большей высоте будет определена скорость ветра.
В последнее время американские ученые активно используют установки по типу doppler on wheels — мощные укрепленные грузовики с радарами на борту. Данный метод соединил подходы ученых и охотников за смерчами (storm chasers): такие мобильные установки позволяют подъехать максимально близко к суперъячейке и торнадо (помогает и густая сеть американских дорог), а специальные сваи удерживают грузовик неподвижным даже при очень сильном ветре. Максимальная измеренная скорость ветра в смерче с помощью радара составила 144 м/с [5].
Мобильный доплеровский радиолокатор Doppler-on-Wheel. tornadoalleymovie.com
Оценка интенсивности смерча
Очевидно, что такой ветер наносит серьезный ущерб. Именно на степени ущерба, а не на скорости ветра основана шкала интенсивности смерчей, предложенная американским метеорологом Теодором Фудзитой (Theodore Fujita). Выделяется шесть градаций интенсивности смерча — от нулевой до пятой, определяемых по степени разрушений построек и характеру повреждения деревьев [6]. Сейчас используется улучшенная шкала Фудзиты, предлагаются различные варианты международных шкал [7].
Смерч-торнадо третьей категории по шкале Фудзиты, прошедший 15 июля 2014 года в Алтайском крае (Петропавловский район, село Зеленый Дол)
Обычно смерчу присваивается максимальная интенсивность, отмеченная на его пути. Наибольшие разрушения отмечаются в области, где суммируется направление движения материнского облака и вращение смерча (в Северном полушарии — в правой части смерчевого трека, если смотреть по ходу движения). Причем внутри большого торнадо иногда формируются отдельные жгутики (suction vortices), в которых ветер еще сильнее, и тогда надо складывать уже три вектора.
Наибольшую угрозу для человека внутри смерча представляют вращающиеся обломки — различные доски, ветки, гравий, куски стен, — а совсем не опасность улететь, как часто представляется. Кстати, именно обломки и поднятая пыль делают торнадо видимым для наблюдателя. Играет роль и падение давления внутри смерча — по отдельным данным наблюдений с помощью специальных, хорошо защищенных от ветра барометров, оно составляет до 40 мм рт. ст. [8].
Ветер и падение давления «на двоих» дают смерчу хорошую подъемную силу. Именно отсюда берут начало истории про золотые монеты, рыб и лягушек, падающих с неба. Например, проходя через небольшой пруд, смерч может полностью его осушить, поднять в воздух всех его обитателей и высыпать через несколько километров. Но он способен поднимать и предметы тяжелее лягушек. Можно найти как безобидные описания подъемной силы смерча: «с чердака одного из домов смерчем был унесен ящик с салом весом до 8 пудов», так и по-настоящему страшные. Например, смерч, прошедший через Ростов Великий 24 августа 1953 года, сбросил с железнодорожных путей два 16-тонных вагона, груженных кирпичами и известью, и на 10 м перенес железную раму весом в тонну; с крыш было содрано железо и местами скручено в жгуты; серьезно был поврежден Ростовский кремль — почти все купола оказались разрушены [9].
Как укрыться от торнадо? Если вихрь застал вас в чистом поле — посмотрите, куда он движется. Если справа налево (или слева направо) и к вам не приближается — то просто оставайтесь на месте. Крайне редко смерчи резко меняют направление движения, они продолжают смещаться вместе с материнским облаком — кстати, довольно быстро, со скоростью около 40–50 км/ч, так что пешком или на велосипеде его не обогнать. А вот если смерч как будто застыл на месте, при этом шум усиливается — это опасный знак: значит, он идет строго на вас. Учитывая, что наибольшей силой смерч обладает в своей правой части (где суммируются векторы движения облака и самого смерча), т. е. по левую руку для наблюдателя, — в этом случае стоит попробовать убегать направо.
Лучше спрятаться в доме и закрыть все окна, но и это не панацея: летающие обломки и перепад давления могут «вскрыть» загородный жилой дом, как консервную банку. Сначала обломки разбивают окна и нарушают герметичность дома, дальше сильный ветер и разность давления отрывают крышу, затем разрушают внешние стены. До последнего держатся внутренние стены, и именно внутренняя комната, если такая есть, может быть наилучшим убежищем во время прохождения смерча. Но надежнее всего пережидать стихию в специально оборудованном подвале, куда надо спуститься заранее, как только вы получили предупреждение о торнадо.
Прогнозирование смерчей
Первый прогноз торнадо был сделан еще в 1884 году военным метеорологом Джоном Парком Финли (John Park Finley), но его руководство посчитало, что паника, которую посеет это сообщение, опаснее самого явления. Был наложен запрет даже на само слово «торнадо» [10]. С запретом связано несколько анахронизмов, которые можно встретить в современных фильмах и книгах о США 1920–1930-х годов, например в фильме «Погоня за Бонни и Клайдом»: на 13-й минуте действия радиопередача прерывается экстренным сообщением и жена главного героя говорит: «А, это, скорее всего, очередное предупреждение о торнадо». Но никакого предупреждения тогда быть не могло — а торнадо вполне себе были! Запрет продержался почти 70 лет, до марта 1952 года, когда служба погоды выпустила первый прогноз торнадо. Решение было принято после того, как в 1948 году очередной смерч уничтожил 52 крупных военных самолета на военной базе в Оклахоме.
При прогнозе вероятности смерчей и других опасных конвективных явлений на несколько дней вперед часто используется ингредиентный подход [11]. Выделяют основные «ингредиенты» торнадо: а) теплый и влажный воздух внизу; б) неустойчивая стратификация (т. е. профиль температуры с высотой должен не гасить конвекцию, а поддерживать ее); в) затравочный подъем (например, орографический или на холодном фронте). Если сравнить торнадо с огнем в печи, то «а» — это дрова, «б» — тяга в трубе, «в» — спичка и бумага под дровами. Уже эти три ингредиента дадут мощную конвекцию, но для перехода в «долгоиграющий» вариант с мезоциклоном нужен четвертый ингредиент — сдвиг ветра. Все эти четыре составляющие могут быть выражены численно в виде так называемых индексов конвективной неустойчивости.
Наличие всех этих ингредиентов (а именно закритических значений индексов неустойчивости) в прогнозе указывает на высокий риск формирования опасных конвективных явлений в том или ином регионе. И поэтому для такого региона выпускается более детальный гидродинамический прогноз с высоким разрешением на несколько часов вперед, оценивается вероятность возникновения непосредственно торнадо.
Дальше для сверхкраткосрочного прогноза (наукастинга) используются радарные и спутниковые данные, которые позволяют уточнить конкретное место и время прохождения торнадо. В США заблаговременность прогноза такого события с высокой пространственной детализацией сейчас составляет около получаса [10]. Достаточно, чтобы успеть укрыться в подвале.
В России прогнозируются такие опасные конвективные явления, как сильные ливни, град и шквалистый ветер. Но не смерчи: по-прежнему считается, что в нашей стране они исключительно редки. На это указывала как самая первая работа по климатологии смерчей в Европе, выполненная немецким геофизиком Альфредом Вегенером еще в начале XX века, так и более поздние работы С. П. Хромова, А. И. Снитковского, А. А. Васильева. Однако последние работы российских ученых показывают, что смерчи в нашей стране случаются гораздо чаще, чем считалось раньше [4, 12, 13].
Смерчи в России
Смартфоны с камерами, мобильный Интернет и социальные сети подарили исследователям море новой информации о смерчах в густонаселенных районах [4, 13]. А в лесных областях помогли спутниковые данные о ветровалах: смерчевые ветровалы хорошо видны из космоса в виде узких областей, внутри которых деревья лежат против часовой стрелки, в отличие от шкваловых ветровалов, где деревья лежат по направлению ветра [12].
Спутниковый снимок ветровала, оставленного смерчем 7 июня 2009 года на юге республики Коми (Усть-Куломский район). Снимок с карт Bing
Согласно последним данным, в нашей стране формируется 100–300 смерчей в год (не включая водные), из них 10–50 — со скоростью ветра >50 м/с, 1–3 — со скоростью >70 м/с. Если водные смерчи наблюдаются в основном в конце лета и в начале осени, главным образом в первую половину дня, то сухопутные (особенно сильные) — «предпочитают» начало лета (июнь) и время в районе 5–6 вечера [4]. Особенно много смерчей на европейской территории России. В Московской области, например, в среднем за год формируется около 7,5 смерча (1,9 смерча со скоростью ветра >50 м/с) [13]. Часто смерчи проходят и непосредственно через населенные пункты, в том числе областные центры: Москву (1904), Нижний Новгород (1974), Иваново (1984), Владивосток (1997), Благовещенск (2011), Ханты-Мансийск (2012).
Смерчи в Московской области. На врезке — границы ветровала от Шереметьевского смерча 9 июня 1984 года, совмещенные с «Яндекс»-картами. Иллюстрация: А. Чернокульский и А. Шихов
Самые сильные смерчи в России отмечались в Москве в 1904 году, в Ивановской и Ярославской областях в 1984 году и в Курганской области в 2017 году. Некоторым даже присваивали имена. Так, смерч, прошедший в 1909 году через деревню Мишкино (сейчас в Курганской области), получил название «Горыныч». Про этот смерч, наряду с сухим описанием ущерба, есть интересный пассаж: «Одного интеллигента носило по воздуху, он спасся от возможной смерти, ухватившись за полуразрушенный дом и бесследно утеряв находившиеся при нем документы».
Но не всегда людям везет: например, из-за так называемой Ивановской вспышки смерчей 9 июня 1984 года погибли, по разным данным, от 69 до 400 человек. Вообще, смерчи любят формироваться такими «гроздьями»-вспышками (tornado outbreak). В России до трети всех смерчей возникает именно таким образом; больше всего их было зарегистрировано 2 августа 2017 года в Тверской и соседних областях: 52 смерча за один день [13]! Но они были достаточно слабыми, в отличие от Ивановской вспышки, которая стала одной из самых мощных в Европе; если бы она случилась в США, то была бы в числе 25% самых сильных вспышек торнадо в этой стране [14]. В тот день сформировалось от 8 до 13 смерчей, они ударили по Московской, Ярославской и Ивановской областям [14, 15]. Один из смерчей прошел через московский аэропорт Шереметьево, повредив три самолета и оставив к северу от него широкую просеку — она и теперь прослеживается на картах к северо-востоку от Перепечинского кладбища: здесь посреди леса как будто выросли большие поляны, сейчас они заняты различными СНТ («Мечта», «Энциклопедист», «Луч», «Рябинка», «Ветеран», «Нефтехимик» и так далее). В Ярославской области смерч шириной 1,7 км сильно повредил деревни Большое и Малое Сартово, смял рейсовый автобус. А в Ивановской — самый сильный смерч (4-й категории по шкале Фудзиты) пронесся по пригородам Иваново и ушел дальше на север, к Волге, проделав путь в 85 км [14].
Карта смерчей разной интенсивности в России и соседних странах с X века по 2016 год. На врезке: изменение числа смерчей (трехлетнее скользящее) в России с 1900 по 2018 годы, по данным очевидцев и спутниковых наблюдений. Источники: [4] и [13] Похожие крупные ветровалы — до 80 км в длину и до 2 км в ширину — смерчи оставляют в российских лесах вдали от населенных пунктов и в наши дни [12]. То есть нам пока просто везет, что многие разрушительные смерчи проходили мимо городов. Но вряд ли везение будет вечным. Более того, изменение климата может привести к учащению опасных конвективных событий, в том числе и смерчей. Рост числа самих смерчей, отмеченный учеными в последние годы, не показателен, так как зависит от увеличения объема информации. Более репрезентативна повторяемость дней с закритическими значениями индексов конвективной неустойчивости — она растет по данным наблюдений и будет расти и дальше согласно расчетам с климатическими моделями [16]. А значит, прогнозирование смерчей — очевидная необходимость самого ближайшего будущего.
Александр Чернокульский, канд. физ.-мат. наук,
ст. науч. сотр. Института физики атмосферы имени A. M. Обухова РАН
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.