Как формируется око урагана?

Око циклона — самое спокойное место и одновременно признак большой опасности. Внутри ока ветры спокойны, и не идет дождь. Небо над ним обычно голубое. Но попасть в око шторма — большая беда, так как вокруг «закручиваются» самые мощные ветры шторма. Когда око формируется, циклон становится более организованным и мощным. Это ключевой шаг на пути к становлению его полноценным ураганом.

Итак, метеорологи внимательно следят за оком циклона. Эти странные спокойные места сообщают бесценную информацию о том, какое разрушение нанесет шторм. И все же, несмотря на интенсивное исследование феномена, об оке циклона известно очень мало. Исследование, опубликованное в 2006 году, предлагает сотни объяснений формирования ока циклона, многие из которых открыто противоречат друг другу.

Но новая работа физика, прикладного математика и инженера, опубликованная 12 января в журнале Physical Review Fluids, поможет сузить поле поиска.

Проблема моделирования и понимании ока, пишет автор, в том, что внутренняя структура ураганов (и других циклонов) управляется рядом борющихся сил и феноменов, такими как турбулентность и разные слои воздуха.

Исследователи создали самую сложную модель атмосферного циклона, расширив предыдущую, опубликованную ими в 2017 году.

«Надо быть очень осторожным в попытках смоделировать око циклона, — пишут ученые. — Некоторых существенных характеристик атмосферных вихрей не достает в настоящей модели. Это вертикальная стратификация, пространственно разнообразная и анизотропная вихревая вязкость (странные внутренние силы, управляющие тем, как воздух испытывает колебания), а также выделение скрытой теплоты из-за конденсации водяного пара».

И все же их модель — разумный упрощенный аналог тропических штормов, которые появляются в условиях реального мира.

Чтобы око сформировалось в модели, исследователи обнаружили, что должны соблюдаться четыре граничные условия:

  1. Число Экмана — мера локальной атмосферной вязкости относительно силы Кориолиса, которую вызывает вращение планеты, — не может быть слишком высоким. Другими словами, в системе не может доминировать трение между воздушными течениями, противопоставленными силе вращающейся Земли.
  2. Число Рейнольдса, которое измеряет отношение внутренних сил к атмосферной вязкости, не может быть слишком низким. То есть, движение шторма должно быть более важным управляющим фактором нежели сцепляемость ветров друг с другом.
  3. Число Россби не может быть слишком большим...
  4. ... и слишком маленьким. Число Россби измеряет отношение между движущими силами системы и силами Кориолиса. Поэтому, чтобы око циклона сформировалось, и те, и другие должны быть значительными.

В этой упрощенной модели око циклона формируется, когда внутреннее трение шторма, его скорость и скорость вращения Земли достигают баланса.

Надо отметить, говорят исследователи, что результаты не полностью отвечают на вопрос, почему формируется око урагана. Исследование указывает путь к ответу на некоторые фундаментальные вопросы об ураганах. А именно почему они формируются таким образом, и как метеорологи могут лучше предсказывать поведение шторма?

Источник: ГИСМЕТЕО

^ Наверх