Huragan Harvey na przełomie sierpnia i września przyniósł najwyższe w historii pomiarów opady w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych, które doprowadziły do katastrofalnych powodzi w Teksasie, zalane zostało m.in. największe miasto stanu Houston. Minęło raptem 10 dni i najsilniejszy w historii wód otwartego Atlantyku huragan Irma po zdewastowaniu wielu wysp na Karaibach uderzył we Florydę, doprowadzając do katastrofalnych zniszczeń. Bardzo możliwe, że oba ostatnie huragany okażą się dwiema najkosztowniejszymi katastrofami naturalnymi w historii USA.

Przeczytaj, jak „działają” huragany, jak sieją zniszczenie i jak wpływa na nie zmiana klimatu – 

Żródło; www.naukaoklimacie.pl

 

„Zasada działania”

Cyklony tropikalne, zwane też huraganami (na Atlantyku i wschodnim Pacyfiku) i tajfunami (na zachodnim Pacyfiku), to tworzące się nad wodami strefy równikowej i zwrotnikowej rozległe układy niskiego ciśnienia, którym towarzyszy wiatr o prędkości przekraczającej 120 km/h.

Aby mógł powstać cyklon tropikalny, powinny być jednocześnie spełnione następujące warunki:

– Temperatura wody w warstwie powierzchniowej oceanu o grubości co najmniej 50 m powinna przekraczać 27°C. Ocean stanowi wtedy zbiornik energii dostatecznie pojemny dla zasilania maszyny termodynamicznej, którą jest cyklon.

– Rozkład temperatury i wilgotności w atmosferze powinien być odpowiedni dla rozwoju intensywnych, wypiętrzonych chmur burzowych. Konwekcja chmurowa, rozwijająca się przez cała grubość troposfery, jest „maszyną parową” przekształcającą dostarczaną przez ocean energię cieplną w energię kinetyczną ruchu powietrza.

– Odległość od równika obszaru w którym rozwija się konwekcja powinna wynosić co najmniej 500 km. Na równiku pozioma składowa siły Coriolisa jest mała, dopiero dalej od równika unoszenie i opadanie wywołuje wirowanie układu może ona uporządkować powietrze napływające nad powierzchnią morza do obszaru konwekcji (miejsca gdzie zaczyna wznosić się do góry) w charakterystyczną spiralę.

– Zmienność prędkości wiatru z wysokością w całej troposferze powinna być niewielka. Pozwala to na „zorganizowanie się” chmur konwekcyjnych w układ cykloniczny obejmujący niemal całą grubość troposfery, tak jak zapoczątkowuje to spiralny napływ powietrza przy powierzchni oceanu.

Ilustracja przedstawia mapę świata z naniesionymi cienkimi, ozawijanymi kreskami w rejonach międzyzwrotnikowych na obu półkulach..

Trasy cyklonów w latach 1851-2006. Cyklony tropikalne najczęściej rozwijają się na przełomie lata i jesieni, co jest związane z najwyższą temperaturą powierzchni wód w tym okresie oraz odsunięciem się polarnych prądów strumieniowych w kierunku biegunów. Na przykład na Atlantyku 96% huraganów o sile wiatru przekraczającej 50 m/s (180 km/h) pojawia się między sierpniem a październikiem (źródło: Wikipedia, na podstawie danych NOAA).

Gdy warunki te są spełnione i nad oceanem pojawi się choćby delikatnie zaznaczony obszar obniżonego ciśnienia, może się on rozwinąć w cyklon tropikalny według następującego scenariusza:

Intensywne parowanie z powierzchni ciepłego oceanu dostarcza atmosferze energii w postaci ciepła utajonego (czyli energii, którą para wodna wydzieli do otoczenia w chwili gdy się skropli). Cieple wilgotne powietrze wznosi się i ochładza, aż osiągnie poziom kondensacji. Para wodna skrapla się, tworząc chmury i wydzielając jednocześnie ciepło, które napędza ruchy wstępujące.

Powietrze wznosi się do góry, wskutek czego spada ciśnienie przy powierzchni oceanu. Na jego miejsce napływają kolejne porcje powietrza, które ogrzało się i nawilżyło, przepływając nad ciepłym oceanem. Napływające powietrze jest odchylane przez siłę Coriolisa, w wyniku czego zaczyna tworzyć się ruch wirowy, przeciwny do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej a zgodny na południowej.

Rysunek przedstawia dwie kolorowe mapki Ameryki Środkowej, na lewej widać nieregularne plamy, na prawej - wyraźną spiralę.

Ewolucja huraganu Harvey widoczna na zdjęciach satelitarnych NASA. Zdjęcia pochodzą z przelotów satelity Aqua 23 sierpnia (po lewej) i 25 sierpnia (po prawej) 2017. Skala kolorystyczna odpowiada tzw. temperaturze emisyjnej (w kelwinach), czyli temperaturze ustalonej na podstawie ilości promieniowania emitowanego przez fotografowane obiekty. Widoczne na zdjęciu obszary temperatur poniżej 273 K (czyli poniżej 0°C) to chmury. Można zauważyć, jak ciągu 36 godzin układ chmur sygnalizujący obecność niżu zorganizował się w postaci spirali. Obrazy zamieszczamy dzięki uprzejmości NASA/JPL-Caltech.

Rosnąca prędkość wiatru powoduje zafalowanie powierzchni oceanu. Woda z powierzchni miesza się z wodą poniżej. Jeśli ciepła warstwa oceanu jest zbyt cienka, temperatura powierzchni morza spada i spada dopływ energii do układu. Jeśli ciepła warstwa jest gruba, mieszanie napędza działanie układu, bo ochłodzone parowaniem warstwy powierzchniowe zastępowane są w procesie mieszania ciepła woda z głębokości kilkunastu czy kilkudziesięciu metrów. Im więcej ciepłej wody napotka przed sobą cyklon tropikalny, tym więcej energii może pobrać i tym silniejszy się staje.

Jeśli korzystne warunki utrzymują się, niż pogłębia się. Nowe porcje ciepłego i wilgotnego powietrza zasysane są do środka układu, gdzie przyspieszają i zaczynają wznosić się ruchem wirowym na wysokość kilkunastu kilometrów, wydzielając energie przemiany fazowej (ciepło kondensacji) pozbywając się przy tym prawie całej wody.

Wychłodzone powietrze rozrzucane jest przez cyklon na odległość setek kilometrów, a uformowane z niego chmury Cirrus widoczne są doskonale z kosmosu tworząc piękny, doskonale widoczny na zdjęciach satelitarnych obraz. Warto zwrócić uwagę, że kierunek ramion spirali chmur Cirrus powietrza wypływającego na zewnątrz cyklonu na wysokości tropopauzy jest odwrotny do kierunku rotacji powietrza w samym cyklonie.

Animacja zdjęć satelitarnych przestawia rejon Ameryki Środkowej, z przesuwającą się wielką spiralą huraganu Harvey.

Ewolucja i przemieszczanie się huraganu Harvey, 25 sierpnia 2017. 
Animację udostępniamy dzięki uprzejmości NASA’s Earth Observatory.

W środku układu wytwarza się tzw. oko cyklonu – bezchmurny obszar ze stosunkowo słabymi wiatrami i silnymi ruchami zstępującymi. Po przemieszczeniu nad chłodniejsze wody bądź ląd, gdzie układ nie otrzymuje dostatecznej ilości energii, cyklon tropikalny słabnie i zanika.

Żródło: www.naukaoklimacie.pl, Marcin Popkiewicz i prof. Szymon P. Malinowski, Opublikowano: 2017-09-10 12:38, aktualizacja: 2017-09-11 10:30.