Ciclon tropical -Tropical cyclone

Vedere a unui ciclon tropical din spațiu
Uraganul Florence din 2018 văzut de la Stația Spațială Internațională . Ochiul , peretele ocular și benzile de ploaie din jur, caracteristici ciclonilor tropicali în sens restrâns, sunt clar vizibile în această vedere din spațiu.

Un ciclon tropical este un sistem de furtună care se rotește rapid , caracterizat printr-un centru de joasă presiune , o circulație atmosferică închisă la nivel scăzut , vânturi puternice și un aranjament în spirală de furtuni care produc ploi abundente și furtuni . În funcție de locația și puterea sa, un ciclon tropical este denumit prin diferite nume , inclusiv uragan ( / ˈ h ʌr ɪ k ən , - k n / ), taifun ( / t ˈ f n / ), furtună tropicală , furtună ciclonică , depresiune tropicală sau pur și simplu ciclon . Un uragan este un ciclon tropical puternic care are loc în Oceanul Atlantic sau în nord-estul Oceanului Pacific , iar un taifun are loc în nord-vestul Oceanului Pacific. În Oceanul Indian , Pacificul de Sud sau (rar) Atlanticul de Sud, furtunile comparabile sunt denumite „cicloni tropicali”, iar astfel de furtuni din Oceanul Indian pot fi numite și „furtuni ciclonice severe”.

„Tropical” se referă la originea geografică a acestor sisteme, care se formează aproape exclusiv peste mările tropicale . „Ciclon” se referă la vânturile lor care se mișcă în cerc, învârtindu-se în jurul ochiului lor central limpede , cu vânturile lor de suprafață suflând în sens invers acelor de ceasornic în emisfera nordică și în sensul acelor de ceasornic în emisfera sudică . Direcția opusă a circulației se datorează efectului Coriolis . Ciclonii tropicali se formează de obicei peste corpuri mari de apă relativ caldă. Ei își obțin energia prin evaporarea apei de la suprafața oceanului , care în cele din urmă se condensează în nori și ploaie atunci când aerul umed se ridică și se răcește până la saturație . Această sursă de energie diferă de cea a furtunilor ciclonice de latitudini medii , cum ar fi furtunile de vânt din nord-est și din Europa , care sunt alimentate în principal de contrastele de temperatură orizontale . Ciclonii tropicali au, de obicei, între 100 și 2.000 km (62 și 1.243 mi) în diametru. În fiecare an, ciclonii tropicali afectează diferite regiuni ale globului, inclusiv Coasta Golfului Americii de Nord , Australia , India și Bangladesh .

Vânturile puternice de rotație ale unui ciclon tropical sunt rezultatul conservării momentului unghiular transmis de rotația Pământului pe măsură ce aerul curge spre interior, spre axa de rotație. Ca rezultat, ele se formează rar la 5° față de ecuator . Ciclonii tropicali sunt foarte rari în Atlanticul de Sud (deși există exemple ocazionale ) din cauza forfecării puternice a vântului și a zonei de convergență intertropicale slabe . În schimb, jetul african din est și zonele de instabilitate atmosferică dau naștere ciclonilor în Oceanul Atlantic și Marea Caraibelor , în timp ce ciclonii din apropierea Australiei își datorează geneza musonului asiatic și a bazinului cald din Pacificul de Vest .

Sursa primară de energie pentru aceste furtuni sunt apele calde ale oceanelor. Prin urmare, aceste furtuni sunt de obicei cele mai puternice atunci când sunt deasupra sau lângă apă și slăbesc destul de rapid pe uscat. Acest lucru face ca regiunile de coastă să fie deosebit de vulnerabile la ciclonii tropicali, în comparație cu regiunile interioare. Daunele de coastă pot fi cauzate de vânturi puternice și ploi, valuri înalte (din cauza vântului), furtuni (din cauza vântului și schimbărilor severe de presiune) și potențialul de generare a tornadelor . Ciclonii tropicali atrag aer dintr-o zonă mare și concentrează conținutul de apă din acel aer (din umiditatea atmosferică și umiditatea evaporată din apă) în precipitații pe o zonă mult mai mică. Această completare a aerului purtător de umiditate după ploaie poate provoca ploi extrem de abundente de mai multe ore sau de mai multe zile până la 40 km (25 mile) de coastă, cu mult peste cantitatea de apă pe care atmosfera locală o deține la un moment dat. Acest lucru, la rândul său, poate duce la inundații ale râului , inundații de pe uscat și o copleșire generală a structurilor locale de control al apei pe o zonă mare. Deși efectele lor asupra populațiilor umane pot fi devastatoare, ciclonii tropicali pot juca un rol în ameliorarea condițiilor de secetă , deși această afirmație este contestată. De asemenea, transportă căldura și energia departe de tropice și o transportă către latitudinile temperate, care joacă un rol important în reglarea climei globale.

fundal

Un ciclon tropical este termenul generic pentru un sistem de joasă presiune la scară sinoptică , cu miez cald, non-frontal, deasupra apelor tropicale sau subtropicale din întreaga lume. Sistemele au, în general, un centru bine definit, care este înconjurat de convecție atmosferică profundă și de o circulație închisă a vântului la suprafață.

Din punct de vedere istoric, ciclonii tropicali au avut loc în întreaga lume de mii de ani, unul dintre cei mai timpurii cicloni tropicali înregistrate fiind estimat că a avut loc în Australia de Vest în jurul anului 4000 î.Hr. Cu toate acestea, înainte ca imaginile prin satelit să devină disponibile în cursul secolului al XX-lea, nu exista nicio modalitate de a detecta un ciclon tropical decât dacă acesta a impactat pământul sau o navă l-a întâlnit întâmplător.

În vremurile moderne, în medie, în jur de 80 până la 90 de cicloni tropicali numiți se formează în fiecare an în întreaga lume, dintre care peste jumătate dezvoltă vânturi cu forță de uragan de 65  kn (120 km/h; 75 mph) sau mai mult. În întreaga lume, se consideră, în general, că un ciclon tropical s-a format odată ce au fost observate vânturi medii de suprafață de peste 35 kn (65 km/h; 40 mph). Se presupune în acest stadiu că un ciclon tropical a devenit auto-susținut și poate continua să se intensifice fără niciun ajutor din partea mediului său.

Un articol de revizuire a studiului publicat în 2021 în Nature Geoscience a concluzionat că aria geografică a ciclonilor tropicali se va extinde probabil spre pol ca răspuns la încălzirea climatică a circulației Hadley .

Intensitate

Intensitatea ciclonului tropical se bazează pe viteza și presiunea vântului; relațiile dintre vânturi și presiune sunt adesea folosite pentru a determina intensitatea unei furtuni. Scalele ciclonilor tropicali, cum ar fi Scara Vântului Uraganului Saffir-Simpson și scara Australiei (Biroul de Meteorologie) folosesc doar viteza vântului pentru a determina categoria unei furtuni. Cea mai intensă furtună înregistrată este Typhoon Tip din nord-vestul Oceanului Pacific în 1979, care a atins o presiune minimă de 870  hPa (26  inHg ) și viteze maxime susținute ale vântului de 165 kn (85 m/s; 306 km/h; 190 mph). ). Cea mai mare viteză maximă susținută a vântului înregistrată vreodată a fost de 185 kn (95 m/s; 343 km/h; 213 mph) în uraganul Patricia în 2015 - cel mai intens ciclon înregistrat vreodată în emisfera vestică .

Factori care influențează intensitatea

Temperaturile calde ale suprafeței mării sunt necesare pentru ca ciclonii tropicali să se formeze și să se întărească. Intervalul de temperatură minim acceptat în mod obișnuit pentru ca acest lucru să se întâmple este de 26–27 °C (79–81 °F), cu toate acestea, studii multiple au propus un minim mai scăzut de 25,5 °C (77,9 °F). Temperaturile mai ridicate ale suprafeței mării au ca rezultat rate de intensificare mai rapide și uneori chiar intensificare rapidă . Conținutul ridicat de căldură oceanică , cunoscut și sub numele de potențial de căldură al ciclonului tropical , permite furtunilor să atingă o intensitate mai mare. Majoritatea ciclonilor tropicali care se confruntă cu o intensificare rapidă traversează regiuni cu conținut ridicat de căldură oceanică, mai degrabă decât valori mai mici. Valorile ridicate ale conținutului de căldură oceanică pot ajuta la compensarea răcirii oceanice cauzate de trecerea unui ciclon tropical, limitând efectul pe care această răcire îl are asupra furtunii. Sistemele cu mișcare mai rapidă sunt capabile să se intensifice la intensități mai mari cu valori mai scăzute ale conținutului de căldură oceanică. Sistemele cu mișcare mai lentă necesită valori mai mari ale conținutului de căldură oceanică pentru a obține aceeași intensitate.

Trecerea unui ciclon tropical peste ocean face ca straturile superioare ale oceanului să se răcească substanțial, un proces cunoscut sub numele de upwelling , care poate influența negativ dezvoltarea ulterioară a ciclonului. Această răcire este cauzată în primul rând de amestecarea condusă de vânt de apă rece din adâncurile oceanului cu apele calde de suprafață. Acest efect are ca rezultat un proces de feedback negativ care poate inhiba dezvoltarea ulterioară sau poate duce la slăbire. Răcirea suplimentară poate veni sub formă de apă rece din picăturile de ploaie care cad (acest lucru se datorează faptului că atmosfera este mai rece la altitudini mai mari). Acoperirea norilor poate juca, de asemenea, un rol în răcirea oceanului, prin protejarea suprafeței oceanului de lumina directă a soarelui înainte și puțin după trecerea furtunii. Toate aceste efecte se pot combina pentru a produce o scădere dramatică a temperaturii suprafeței mării pe o suprafață mare în doar câteva zile. În schimb, amestecul mării poate duce la inserarea căldurii în ape mai adânci, cu efecte potențiale asupra climei globale .

Forfecarea verticală a vântului afectează negativ intensificarea ciclonilor tropicali prin deplasarea umidității și căldurii din centrul unui sistem. Nivelurile scăzute de forfecare verticală a vântului sunt cele mai optime pentru întărire, în timp ce forfecarea vântului mai puternică induce slăbirea. Aerul uscat antrenat în miezul unui ciclon tropical are un efect negativ asupra dezvoltării și intensității acestuia prin diminuarea convecției atmosferice și introducerea asimetriilor în structura furtunii. Debitul de ieșire simetric și puternic duce la o rată de intensificare mai rapidă decât cea observată în alte sisteme prin atenuarea forfecarea vântului local. Slăbirea fluxului de ieșire este asociată cu slăbirea benzilor de ploaie în cadrul unui ciclon tropical.

Dimensiunea ciclonilor tropicali joacă un rol în cât de repede se intensifică. Ciclonii tropicali mai mici sunt mai predispuși la intensificare rapidă decât cei mai mari. Efectul Fujiwhara , care implică interacțiunea între doi cicloni tropicali, se poate slăbi și, în cele din urmă, poate duce la disiparea celui mai slab dintre doi cicloni tropicali prin reducerea organizării convecției sistemului și prin forfecarea orizontală a vântului. Ciclonii tropicali slăbesc în mod obișnuit atunci când sunt situati peste o masă terestră, deoarece condițiile sunt adesea nefavorabile ca urmare a lipsei forței oceanice. Efectul Oceanului Brown poate permite unui ciclon tropical să-și mențină sau să-și crească intensitatea după aterizarea , în cazurile în care au existat precipitații abundente, prin degajarea de căldură latentă din solul saturat. Ridicarea orografică poate determina o creștere semnificativă a intensității convecției unui ciclon tropical atunci când ochiul său se mișcă peste un munte, rupând stratul limită care îl reținea. Curenții cu jet pot spori și pot inhiba intensitatea ciclonilor tropicali, influențând fluxul furtunii, precum și forfecarea verticală a vântului.

Formare

O diagramă schematică a unui ciclon tropical
Diagrama unui ciclon tropical în emisfera nordică

Ciclonii tropicali tind să se dezvolte în timpul verii, dar au fost observați aproape în fiecare lună în majoritatea bazinelor ciclonilor tropicali . Ciclonii tropicali de pe ambele părți ale Ecuatorului își au, în general, originile în Zona de Convergență Intertropicală , unde vânturile bat fie din nord-est, fie din sud-est. În această zonă largă de joasă presiune, aerul este încălzit peste oceanul tropical cald și se ridică în parcele discrete, ceea ce provoacă formarea de averse cu tunet. Aceste averse se risipesc destul de repede; cu toate acestea, se pot grupa în grupuri mari de furtuni. Acest lucru creează un flux de aer cald, umed, în creștere rapidă, care începe să se rotească ciclonic pe măsură ce interacționează cu rotația pământului.

Sunt necesari mai mulți factori pentru ca aceste furtuni să se dezvolte în continuare, inclusiv temperaturi de la suprafața mării de aproximativ 27 °C (81 °F) și forfecarea verticală scăzută a vântului care înconjoară sistemul, instabilitatea atmosferică, umiditatea ridicată la nivelurile inferioare și medii ale troposferei , suficient. Coriolis forțează să dezvolte un centru de joasă presiune , o focalizare preexistentă la nivel scăzut sau perturbare. Există o limită a intensității ciclonului tropical care este strâns legată de temperaturile apei de-a lungul drumului său. și divergență de nivel superior. O medie de 86 de cicloni tropicali de intensitate a furtunii tropicale se formează anual în întreaga lume. Dintre aceștia, 47 ating o putere mai mare de 119 km/h (74 mph), iar 20 devin cicloni tropicali intensi (cel puțin intensitatea de Categoria 3 pe scara Saffir-Simpson ).

Ciclurile climatice precum ENSO și oscilația Madden-Julian modulează momentul și frecvența dezvoltării ciclonilor tropicali. Valurile Rossby pot ajuta la formarea unui nou ciclon tropical prin diseminarea energiei unei furtuni mature existente. Undele Kelvin pot contribui la formarea ciclonilor tropicali prin reglarea dezvoltării vestului . Formarea ciclonilor este de obicei redusă cu 3 zile înainte de creasta valului și crește în cele 3 zile de după.

Intensificare rapidă

Ocazional, ciclonii tropicali pot suferi un proces cunoscut sub numele de intensificare rapidă, o perioadă în care vânturile maxime susținute ale unui ciclon tropical cresc cu 30  kn (56 km/h; 35 mph) sau mai mult în 24 de ore. În mod similar, adâncirea rapidă a ciclonilor tropicali este definită ca o scădere minimă a presiunii la suprafața mării de 1,75 hPa (0,052 inHg) pe oră sau 42 hPa (1,2 inHg) într-o perioadă de 24 de ore; adâncirea explozivă are loc atunci când presiunea de suprafață scade cu 2,5 hPa (0,074 inHg) pe oră timp de cel puțin 12 ore sau 5 hPa (0,15 inHg) pe oră timp de cel puțin 6 ore. Pentru ca intensificarea rapidă să apară, trebuie să existe mai multe condiții. Temperaturile apei trebuie să fie extrem de ridicate (aproape sau peste 30 °C (86 °F)), iar apa la această temperatură trebuie să fie suficient de adâncă, astfel încât valurile să nu atingă apă mai rece la suprafață. Pe de altă parte, potențialul de căldură al ciclonului tropical este unul dintre astfel de parametrii oceanografici neconvenționali de subterană care influențează intensitatea ciclonului . Forfecarea vântului trebuie să fie scăzută; când forfecarea vântului este mare, convecția și circulația în ciclon vor fi perturbate. De obicei, un anticiclon în straturile superioare ale troposferei de deasupra furtunii trebuie să fie prezent, de asemenea, pentru ca presiuni de suprafață extrem de scăzute să se dezvolte, aerul trebuie să se ridice foarte rapid în peretele ocular al furtunii, iar un anticiclon de nivel superior ajută la canalizarea acesteia. aer departe de ciclon în mod eficient. Cu toate acestea, unii cicloni, cum ar fi uraganul Epsilon, s-au intensificat rapid, în ciuda condițiilor relativ nefavorabile.

Disiparea

Imagine din satelit a unui ciclon în care cei mai groși nori sunt deplasați de la vortexul central
Uraganul Paulette , din 2020 , este un exemplu de ciclon tropical forfecat , cu convecție profundă ușor îndepărtată din centrul sistemului.

Există mai multe moduri în care un ciclon tropical își poate slăbi, disipa sau pierde caracteristicile tropicale. Acestea includ atingerea pământului, deplasarea peste apă mai rece, întâlnirea cu aer uscat sau interacțiunea cu alte sisteme meteorologice; cu toate acestea, odată ce un sistem s-a disipat sau și-a pierdut caracteristicile tropicale, rămășițele sale ar putea regenera un ciclon tropical dacă condițiile de mediu devin favorabile.

Un ciclon tropical se poate disipa atunci când se deplasează peste ape semnificativ mai reci de 26,5 °C (79,7 °F). Acest lucru va priva furtuna de caracteristici tropicale precum un nucleu cald cu furtuni în apropierea centrului, astfel încât să devină o zonă de joasă presiune rămășiță . Sistemele rămase pot persista câteva zile înainte de a-și pierde identitatea. Acest mecanism de disipare este cel mai frecvent în estul Pacificului de Nord. Slăbirea sau disiparea poate apărea, de asemenea, dacă o furtună se confruntă cu forfecare verticală a vântului, ceea ce face ca convecția și motorul termic să se îndepărteze de centru; aceasta inceteaza in mod normal dezvoltarea unui ciclon tropical. În plus, interacțiunea sa cu centura principală a Westerlies , prin fuziunea cu o zonă frontală din apropiere, poate face ca ciclonii tropicali să evolueze în cicloni extratropicali . Această tranziție poate dura 1-3 zile.

În cazul în care un ciclon tropical ajunge la pământ sau trece peste o insulă, circulația sa ar putea începe să se întrerupă, mai ales dacă întâlnește un teren montan. Atunci când un sistem ajunge pe o masă de uscat mare, acesta este întrerupt de furnizarea sa de aer maritim cald umed și începe să atragă aer continental uscat. Acest lucru, combinat cu frecarea crescută asupra zonelor terestre, duce la slăbirea și disiparea ciclonului tropical. Pe un teren muntos, un sistem se poate slăbi rapid; cu toate acestea, pe zonele plate, poate rezista timp de două până la trei zile înainte ca circulația să se întrerupă și să se disipeze.

De-a lungul anilor, au existat o serie de tehnici luate în considerare pentru a încerca să modifice artificial ciclonii tropicali. Aceste tehnici au inclus folosirea armelor nucleare , răcirea oceanului cu aisberguri, îndepărtarea furtunii de pe uscat cu evantai giganți și însămânțarea furtunilor selectate cu gheață uscată sau iodură de argint . Aceste tehnici, însă, nu reușesc să aprecieze durata, intensitatea, puterea sau dimensiunea ciclonilor tropicali.

Metode de evaluare a intensității

O varietate de metode sau tehnici, inclusiv de suprafață, satelit și aerian, sunt utilizate pentru a evalua intensitatea unui ciclon tropical. Avioanele de recunoaștere zboară în jurul și prin cicloni tropicali, echipate cu instrumente specializate, pentru a colecta informații care pot fi folosite pentru a determina vânturile și presiunea unui sistem. Ciclonii tropicali au vânturi cu viteze diferite la diferite înălțimi. Vânturile înregistrate la nivelul zborului pot fi convertite pentru a găsi vitezele vântului la suprafață. Observațiile la suprafață, cum ar fi rapoartele navelor, stațiile terestre, mezonetele , stațiile de coastă și geamanduri, pot oferi informații despre intensitatea unui ciclon tropical sau direcția în care se deplasează. Relațiile vânt-presiune (WPR) sunt utilizate ca o modalitate de a determina presiunea unei furtuni pe baza vitezei vântului. Au fost propuse mai multe metode și ecuații diferite pentru a calcula WPR. Agențiile de cicloni tropicali folosesc fiecare propriul WPR fix, ceea ce poate duce la inexactități între agențiile care emit estimări pe același sistem. ASCAT este un dispersor folosit de sateliții MetOp pentru a cartografi vectorii câmpului eolian ai ciclonilor tropicali. SMAP folosește un canal radiometru în bandă L pentru a determina vitezele vântului ciclonilor tropicali de la suprafața oceanului și s-a dovedit a fi fiabil la intensități mai mari și în condiții de precipitații abundente, spre deosebire de instrumente bazate pe difuzometru și alte instrumente bazate pe radiometru.

Tehnica Dvorak joacă un rol important atât în ​​clasificarea unui ciclon tropical, cât și în determinarea intensității acestuia. Folosită în centrele de avertizare, metoda a fost dezvoltată de Vernon Dvorak în anii 1970 și folosește atât imagini din satelit vizibile, cât și în infraroșu în evaluarea intensității ciclonilor tropicali. Tehnica Dvorak folosește o scară de „numere T”, scalare în trepte de 0,5 de la T1.0 la T8.0. Fiecare număr T are o intensitate atribuită, numerele T mai mari indicând un sistem mai puternic. Ciclonii tropicali sunt evaluați de meteorologi în funcție de o serie de modele, inclusiv caracteristici de benzi curbe , forfecare, acoperire centrală densă și ochi, pentru a determina numărul T și, astfel, a evalua intensitatea furtunii. Institutul Cooperativ pentru Studii Meteorologice din Sateliți lucrează pentru a dezvolta și îmbunătăți metodele automate prin satelit, cum ar fi Tehnica Avansată Dvorak (ADT) și SATCON. ADT, utilizat de un număr mare de centre de prognoză, utilizează imagini din satelit geostaționare în infraroșu și un algoritm bazat pe tehnica Dvorak pentru a evalua intensitatea ciclonilor tropicali. ADT are o serie de diferențe față de tehnica convențională Dvorak, inclusiv modificări ale regulilor de constrângere a intensității și utilizarea imaginilor cu microunde pentru a baza intensitatea unui sistem pe structura sa internă, ceea ce împiedică nivelarea intensității înainte ca un ochi să apară în imaginile în infraroșu. SATCON cântărește estimările de la diferite sisteme bazate pe satelit și sonde cu microunde , ținând cont de punctele forte și defectele fiecărei estimări individuale, pentru a produce o estimare consensuală a intensității unui ciclon tropical, care poate fi uneori mai fiabilă decât tehnica Dvorak.

Măsuri de intensitate

Sunt utilizate mai multe valori de intensitate, inclusiv energia ciclonului acumulat (ACE), Indicele de supratensiune uraganului , Indicele de severitate a uraganului , Indicele de disipare a puterii (PDI) și energia cinetică integrată (IKE). ACE este o măsură a energiei totale pe care un sistem a exercitat-o ​​de-a lungul duratei sale de viață. ACE se calculează prin însumarea pătratelor vitezei vântului susținut a unui ciclon, la fiecare șase ore, atâta timp cât sistemul este la sau peste intensitatea furtunii tropicale și fie tropicale sau subtropicale. Calculul PDI este de natură similară cu ACE, diferența majoră fiind că vitezele vântului sunt mai degrabă cuburi decât pătrate. Indicele uraganului este o măsură a daunelor potențiale pe care o furtună le poate provoca prin valul de furtună. Se calculează prin pătrarea dividendului vitezei vântului furtunii și a unei valori climatologice (33 metri pe secundă (74 mph)), apoi înmulțind această cantitate cu dividendul razei vântului forțat de uragan și valoarea climatologică a acesteia (96,6 kilometri). (60,0 mile)). Aceasta poate fi reprezentată sub formă de ecuație ca:

unde v este viteza vântului furtunii și r este raza vântului cu forța uraganului. Indicele de severitate a uraganului este o scară care poate atribui unui sistem până la 50 de puncte; până la 25 de puncte provin din intensitate, în timp ce celelalte 25 provin din mărimea câmpului de vânt al furtunii. Modelul IKE măsoară capacitatea distructivă a unui ciclon tropical prin vânturi, valuri și valuri. Se calculează astfel:

unde p este densitatea aerului, u este o valoare susținută a vitezei vântului la suprafață și d v este elementul de volum .

Clasificare și denumire

Clasificări de intensitate

Imagine prin satelit a trei cicloni tropicali simultan
Trei cicloni tropicali din sezonul taifunurilor din Pacific din 2006 în diferite stadii de dezvoltare. Cel mai slab (stânga) demonstrează doar cea mai simplă formă circulară. O furtună mai puternică (dreapta sus) demonstrează bandă în spirală și centralizare crescută, în timp ce cea mai puternică (dreapta jos) a dezvoltat un ochi .

În întreaga lume, ciclonii tropicali sunt clasificați în diferite moduri, în funcție de locație ( bazine de cicloni tropicali ), de structura sistemului și de intensitatea acestuia. De exemplu, în bazinele Atlanticului de Nord și Pacificului de Est, un ciclon tropical cu viteze ale vântului de peste 65  kn (120 km/h; 75 mph) este numit uragan , în timp ce este numit taifun sau furtună ciclonică severă în vest. Oceanele Pacific sau Nordul Indian. În emisfera sudică, este fie numit uragan, ciclon tropical sau ciclon tropical sever, în funcție de situația în care se află în Atlanticul de Sud, Oceanul Indian de Sud-Vest, regiunea australiană sau Oceanul Pacific de Sud.

Denumire

Practica folosirii numelor pentru a identifica ciclonii tropicali datează de mulți ani, cu sisteme numite după locuri sau lucruri pe care le-au lovit înainte de începerea formală a denumirii. Sistemul utilizat în prezent oferă identificarea pozitivă a sistemelor meteorologice severe într-o formă scurtă, care este ușor de înțeles și recunoscut de către public. Creditul pentru prima utilizare a numelor personale pentru sistemele meteorologice este, în general, acordat meteorologului guvernului Queensland Clement Wragge , care a numit sistemele între 1887 și 1907. Acest sistem de denumire a sistemelor meteorologice a căzut ulterior în neutilizare timp de câțiva ani după ce Wragge s-a pensionat, până când a fost retras. reînviat în ultima parte a celui de-al Doilea Război Mondial pentru Pacificul de Vest. Ulterior, au fost introduse scheme oficiale de denumire pentru bazinele Atlanticului de Nord și de Sud, de Est, Central, de Vest și de Sud al Pacificului, precum și pentru regiunea Australia și Oceanul Indian.

În prezent, ciclonii tropicali sunt denumiți oficial de unul dintre cele douăsprezece servicii meteorologice și își păstrează numele de-a lungul vieții pentru a oferi o comunicare ușoară între meteorologi și publicul larg cu privire la prognoze, ceasuri și avertismente. Deoarece sistemele pot dura o săptămână sau mai mult și mai multe pot apărea în același bazin în același timp, se crede că numele reduc confuzia cu privire la ce furtună este descrisă. Numele sunt atribuite în ordine din liste predeterminate cu viteze susținute ale vântului de unul, trei sau zece minute de peste 65 km/h (40 mph), în funcție de bazinul din care provine. Cu toate acestea, standardele variază de la bazin la bazin, unele depresiuni tropicale fiind numite în Pacificul de Vest, în timp ce ciclonii tropicali trebuie să aibă o cantitate semnificativă de vânturi puternice care apar în jurul centrului înainte de a fi denumite în emisfera sudică . Numele ciclonilor tropicali semnificativi din Oceanul Atlantic de Nord, Oceanul Pacific și regiunea australiană sunt retrase din listele de denumiri și înlocuite cu un alt nume. Ciclonilor tropicali care se dezvoltă în întreaga lume li se atribuie un cod de identificare format dintr-un număr din două cifre și o literă sufixă de către centrele de avertizare care le monitorizează.

Structura

Ochiul și centrul

Ochiul și norii din jur ai uraganului Florence din 2018 , văzute de la Stația Spațială Internațională

În centrul unui ciclon tropical matur, aerul se scufundă mai degrabă decât se ridică. Pentru o furtună suficient de puternică, aerul se poate scufunda peste un strat suficient de adânc pentru a suprima formarea norilor, creând astfel un „ ochi ” limpede. Vremea în ochi este în mod normal calmă și lipsită de nori convectivi , deși marea poate fi extrem de violentă. Ochiul este în mod normal circular și are în mod obișnuit 30–65 km (19–40 mi) în diametru, deși au fost observați ochi de până la 3 km (1,9 mi) și mari până la 370 km (230 mi).

Marginea exterioară tulbure a ochiului se numește „perete ocular”. Peretele ochiului se extinde de obicei spre exterior odată cu înălțimea, asemănând cu un stadion de fotbal; acest fenomen este uneori denumit „ efectul de stadion ”. Peretele ochiului este locul unde se găsesc cele mai mari viteze ale vântului, aerul se ridică cel mai rapid, norii ating cea mai mare altitudine , iar precipitațiile sunt cele mai puternice. Cele mai mari pagube ale vântului au loc acolo unde peretele ochiului unui ciclon tropical trece peste uscat.

Într-o furtună mai slabă, ochiul poate fi ascuns de înnorirea centrală densă , care este scutul cirus de nivel superior care este asociat cu o zonă concentrată de activitate puternică de furtună în apropierea centrului unui ciclon tropical.

Peretele ocular poate varia în timp sub formă de cicluri de înlocuire a peretelui ocular , în special în cazul ciclonilor tropicali intensi. Benzile de ploaie exterioare se pot organiza într-un inel exterior de furtuni care se mișcă încet spre interior, despre care se crede că fură peretele ocular primar de umiditate și moment unghiular . Când peretele ochiului primar slăbește, ciclonul tropical slăbește temporar. Peretele ochiului exterior îl înlocuiește în cele din urmă pe cel primar la sfârșitul ciclului, moment în care furtuna poate reveni la intensitatea inițială.

mărimea

Există o varietate de metrici utilizate în mod obișnuit pentru a măsura dimensiunea furtunii. Cele mai obișnuite valori includ raza vântului maxim, raza vântului de 34 de noduri (17 m/s; 63 km/h; 39 mph) (adică forța vântului), raza izobarei închise la exterior ( ROCI ) și raza vântului care dispare. O metrică suplimentară este raza la care câmpul de vorticitate relativă al ciclonului scade la 1×10 −5 s −1 .

Descrieri de mărime ale ciclonilor tropicali
ROCI (diametru) Tip
Mai puțin de 2 grade latitudine Foarte mic/minor
2 până la 3 grade de latitudine Mic
3 până la 6 grade de latitudine Mediu/Medie/Normal
6 până la 8 grade de latitudine Mare
Peste 8 grade de latitudine Foarte larg

Pe Pământ, ciclonii tropicali se întind pe o gamă largă de dimensiuni, de la 100–2.000 km (62–1.243 mi), măsurată prin raza vântului care dispare. Ele sunt cele mai mari, în medie, în bazinul de nord-vest a Oceanului Pacific și cele mai mici în bazinul de nord-est al Oceanului Pacific . Dacă raza izobarei închise din exterior este mai mică de două grade de latitudine (222 km (138 mi)), atunci ciclonul este „foarte mic” sau un „pitic”. O rază de 3–6 grade latitudine (333–670 km (207–416 mi)) este considerată „dimensiune medie”. Ciclonii tropicali „foarte mari” au o rază mai mare de 8 grade (888 km (552 mi)). Observațiile indică faptul că dimensiunea este doar slab corelată cu variabile precum intensitatea furtunii (adică viteza maximă a vântului), raza vântului maxim, latitudinea și intensitatea potențială maximă. Typhoon Tip este cel mai mare ciclon înregistrat, cu vânt cu forță de furtună tropicală de 2.170 km (1.350 mi) în diametru. Cea mai mică furtună înregistrată este Furtuna tropicală Marco (2008) , care a generat vânturi cu forță de furtună tropicală cu un diametru de doar 37 km (23 mi).

Circulaţie

Mișcarea unui ciclon tropical (adică „urma sa”) este de obicei aproximată ca suma a doi termeni: „direcționare” de către vântul de fundal și „deriva beta”. Unii cicloni tropicali se pot deplasa pe distanțe mari, cum ar fi uraganul John , cel mai lung ciclon tropical înregistrat, care a parcurs 13.280 km (8.250 mi), cea mai lungă cale a oricărui ciclon tropical din emisfera nordică, pe durata sa de 31 de zile în 1994 . .

Direcție de mediu

Direcția de mediu este influența principală asupra mișcării cicloanilor tropicali. Reprezintă mișcarea furtunii din cauza vântului dominant și a altor condiții de mediu mai largi, similare cu „frunzele purtate de-a lungul unui pârâu”.

Din punct de vedere fizic, vânturile sau câmpul de curgere din vecinătatea unui ciclon tropical pot fi tratate ca având două părți: fluxul asociat furtunii în sine și fluxul de fundal la scară largă al mediului. Ciclonii tropicali pot fi tratați ca maxime locale de vorticitate suspendate în fluxul de fond pe scară largă al mediului. În acest fel, mișcarea ciclonului tropical poate fi reprezentată de ordinul întâi ca advecție a furtunii de către fluxul de mediu local . Acest flux de mediu este numit „flux de direcție” și este influența dominantă asupra mișcării ciclonului tropical. Forța și direcția fluxului de direcție pot fi aproximate ca o integrare verticală a vântului care sufla orizontal în vecinătatea ciclonului, ponderată de altitudinea la care au loc acele vânturi. Deoarece vânturile pot varia în funcție de înălțime, determinarea cu precizie a fluxului de direcție poate fi dificilă.

Altitudinea de presiune la care vânturile de fundal sunt cel mai corelate cu mișcarea unui ciclon tropical este cunoscută sub numele de „nivel de direcție”. Mișcarea ciclonilor tropicali mai puternici este mai corelată cu fluxul de fundal mediat pe o porțiune mai groasă a troposferei , comparativ cu ciclonii tropicali mai slabi, a căror mișcare este mai corelată cu fluxul de fond mediat pe o întindere mai îngustă a troposferei inferioare. Când forfecarea vântului și eliberarea de căldură latentă sunt prezente, ciclonii tropicali tind să se deplaseze spre regiunile în care potențialul vorticitate crește cel mai rapid.

Din punct de vedere climatologic, ciclonii tropicali sunt îndreptați în principal spre vest de vânturile alice de la est la vest de pe partea ecuatorială a crestei subtropicale - o zonă persistentă de înaltă presiune peste oceanele subtropicale ale lumii. În oceanele tropicale din Atlanticul de Nord și nord-estul Pacificului, alizeele îndreaptă valurile tropicale de est spre vest de la coasta africană spre Marea Caraibelor, America de Nord și, în cele din urmă, în Oceanul Pacific central înainte ca valurile să se atenueze. Aceste valuri sunt precursorii multor cicloni tropicali din această regiune. În schimb, în ​​Oceanul Indian și Pacificul de Vest, în ambele emisfere, ciclogeneza tropicală este influențată mai puțin de valurile tropicale estice și mai mult de mișcarea sezonieră a zonei de convergență intertropicale și a jgheabului musonic . Alte sisteme meteorologice, cum ar fi jgheaburile de latitudine medie și girurile musonice largi, pot influența, de asemenea, mișcarea ciclonilor tropicali prin modificarea fluxului de direcție.

Deriva beta

Pe lângă direcția de mediu, un ciclon tropical va tinde să se deplaseze spre pol și spre vest, o mișcare cunoscută sub numele de „deriva beta”. Această mișcare se datorează suprapunerii unui vortex, cum ar fi un ciclon tropical, pe un mediu în care forța Coriolis variază în funcție de latitudine, cum ar fi pe o sferă sau un plan beta . Mărimea componentei mișcării ciclonului tropical asociată cu deriva beta variază între 1–3 m/s (3,6–10,8 km/h; 2,2–6,7 mph) și tinde să fie mai mare pentru ciclonii tropicali mai intensi și la latitudini mai mari. Este indus indirect de furtuna însăși ca rezultat al feedback-ului dintre fluxul ciclonic al furtunii și mediul său.

Din punct de vedere fizic, circulația ciclonică a furtunii atrage aerul din mediu spre est de centru și ecuatorial la vest de centru. Deoarece aerul trebuie să-și păstreze momentul unghiular , această configurație de curgere induce un gir ciclonic spre ecuator și spre vest de centrul furtunii și un gir anticiclonic spre pol și spre est de centrul furtunii. Fluxul combinat al acestor gire acționează pentru a atrage furtuna încet spre pol și spre vest. Acest efect apare chiar dacă există un flux de mediu zero. Datorită unei dependențe directe a derivei beta de momentul unghiular, dimensiunea unui ciclon tropical poate afecta influența derivei beta asupra mișcării sale; deriva beta conferă o influență mai mare asupra mișcării cicloanilor tropicali mai mari decât a celor mai mici.

Interacțiunea cu furtuni multiple

O a treia componentă a mișcării care apare relativ rar implică interacțiunea mai multor cicloni tropicali. Când doi cicloni se apropie unul de celălalt, centrii lor vor începe să orbiteze ciclonic în jurul unui punct dintre cele două sisteme. În funcție de distanța și puterea lor de separare, cele două vortexuri pot pur și simplu să orbiteze unul în jurul celuilalt, sau altfel pot spirala în punctul central și se pot îmbina. Când cele două vortexuri sunt de dimensiuni inegale, vortexul mai mare va tinde să domine interacțiunea, iar vortexul mai mic va orbita în jurul lui. Acest fenomen se numește efectul Fujiwhara, după Sakuhei Fujiwhara .

Interacțiunea cu latitudinile mijlocii de vest

Calea unui ciclon tropical
Urmă de furtună a taifunului Ioke , care arată recurvarea în largul coastei japoneze în 2006

Deși un ciclon tropical se mișcă în mod obișnuit de la est la vest la tropice, traseul său se poate deplasa spre pol și spre est fie pe măsură ce se deplasează la vest de axa crestei subtropicale, fie dacă interacționează cu fluxul de latitudine medie, cum ar fi curentul cu jet sau un ciclon extratropical . Această mișcare, denumită „ recurvatură ”, are loc în mod obișnuit lângă marginea vestică a bazinelor oceanice majore, unde curentul cu jet are de obicei o componentă spre pol și ciclonii extratropicali sunt obișnuiți. Un exemplu de recurvare a ciclonului tropical a fost Taifunul Ioke din 2006.

Regiunile de formare și centrele de avertizare

Bazinele de cicloni tropicali și centre oficiale de avertizare
Bazin Centru de avertizare Zonă de responsabilitate Note
Emisfera nordică
Atlanticul de Nord Centrul Național al Uraganelor din Statele Unite Ecuator spre nord, coasta Africii – 140°V
Pacificul de Est Centrul pentru uraganele din Pacificul Central al Statelor Unite Ecuator spre nord, 140–180°V
Pacificul de Vest Agenția de Meteorologie a Japoniei Ecuator – 60°N, 180–100°E
Nordul Oceanului Indian Departamentul meteorologic din India Ecuator spre nord, 100–40°E
Emisfera sudica
Sud-vestul
Oceanului Indian
Météo-France Reunion Ecuator – 40°S, Coasta Africii – 90°E
regiune australiană Agenția Indoneziană de Meteorologie, Climatologie
și Geofizică (BMKG)
Ecuator – 10°S, 90–141°E
Serviciul Național de Meteorologie din Papua Noua Guinee Ecuator – 10°S, 141–160°E
Biroul Australian de Meteorologie 10–40°S, 90–160°E
Pacificul de Sud Serviciul meteorologic din Fiji Ecuator – 25°S, 160°E – 120°V
Serviciul Meteorologic din Noua Zeelandă 25–40°S, 160°E – 120°V

Majoritatea ciclonilor tropicali se formează în fiecare an într-unul dintre cele șapte bazine de cicloni tropicali, care sunt monitorizate de o varietate de servicii meteorologice și centre de avertizare. Zece dintre aceste centre de avertizare din întreaga lume sunt desemnate fie ca Centru meteorologic regional specializat , fie ca Centru de avertizare pentru ciclonii tropicali de către programul de cicloni tropicali al Organizației Meteorologice Mondiale (OMM). Aceste centre de avertizare emit avize care oferă informații de bază și acoperă un sistem prezent, poziția prognozată, mișcarea și intensitatea, în zonele de responsabilitate desemnate. Serviciile meteorologice din întreaga lume sunt în general responsabile pentru emiterea de avertismente pentru propria lor țară, cu toate acestea, există excepții, deoarece Centrul Național pentru Uragane al Statelor Unite și Serviciul Meteorologic din Fiji emit alerte, ceasuri și avertismente pentru diferite națiuni insulare din zonele lor de responsabilitate. Centrul comun de avertizare împotriva taifunurilor din Statele Unite și Centrul meteorologic al flotei emit, de asemenea, avertismente în mod public despre ciclonii tropicali în numele Guvernului Statelor Unite . Centrul Hidrografic al Marinei Braziliei denumește cicloni tropicali din Atlanticul de Sud , cu toate acestea, Atlanticul de Sud nu este un bazin major și nici un bazin oficial conform OMM.

Pregătiri

Înainte de începerea sezonului oficial, oamenii sunt îndemnați să se pregătească pentru efectele unui ciclon tropical de către politicieni și meteorologii, printre alții. Ei se pregătesc determinând riscul pentru diferitele tipuri de vreme, cauza ciclonilor tropicali, verificându-și acoperirea de asigurare și proviziile de urgență, precum și stabilirea unde să evacueze dacă este necesar. Când se dezvoltă un ciclon tropical și se estimează că va afecta pământul, fiecare națiune membră a Organizației Meteorologice Mondiale emite diverse supravegheri și avertismente pentru a acoperi efectele așteptate. Cu toate acestea, există unele excepții cu Centrul Național pentru Uragane al Statelor Unite și Serviciul Meteorologic din Fiji, responsabile pentru emiterea sau recomandarea de avertismente pentru alte națiuni din zona lor de responsabilitate.

Efecte

Fenomene naturale cauzate sau agravate de ciclonii tropicali

Ciclonii tropicali pe mare provoacă valuri mari, ploi abundente , inundații și vânturi puternice, perturbând transportul internațional și, uneori, provocând epave. Ciclonii tropicali stârnesc apa, lăsând în urma lor o urmă rece, ceea ce face ca regiunea să fie mai puțin favorabilă pentru cicloanii tropicali ulterioare. Pe uscat, vânturile puternice pot deteriora sau distruge vehicule, clădiri, poduri și alte obiecte exterioare, transformând resturile în proiectile zburătoare mortale. Valoarea furtunii , sau creșterea nivelului mării din cauza ciclonului, este de obicei cel mai rău efect al ciclonilor tropicali care au ajuns la uscat, ducând istoric la 90% din decesele provocate de ciclonii tropicali. Ciclonul Mahina a produs cea mai mare val de furtună înregistrată, de 13 m (43 ft), în Golful Bathurst , Queensland , Australia , în martie 1899. Alte pericole pe care le produc ciclonii tropicali sunt curenții de răsturnare și răsturnarea . Aceste pericole pot apărea la sute de kilometri (sute de mile) distanță de centrul unui ciclon, chiar dacă alte condiții meteorologice sunt favorabile. Rotația largă a unui ciclon tropical care se apropie de uscat și forfecarea verticală a vântului la periferie, generează tornade . Tornadele pot fi generate și ca urmare a mezovorticelor din peretele ocular , care persistă până la aterizarea. Uraganul Ivan a produs 120 de tornade, mai multe decât orice alt ciclon tropical. Activitatea fulgerelor este produsă în cadrul ciclonilor tropicali; această activitate este mai intensă în cadrul furtunilor mai puternice și mai aproape de și în interiorul peretelui ocular al furtunii. Cicloanele tropicale pot crește cantitatea de zăpadă pe care o experimentează o regiune prin furnizarea de umiditate suplimentară. Incendiile pot fi agravate atunci când o furtună din apropiere le avântă flăcările cu vânturile sale puternice.

Efect asupra proprietății și vieții umane

Numărul de uragane de 1 miliard de dolari din Atlantic aproape sa dublat din anii 1980 până în anii 2010, iar costurile ajustate în funcție de inflație au crescut de peste unsprezece ori. Creșterile au fost atribuite schimbărilor climatice și unui număr mai mare de oameni care se deplasează în zonele de coastă.

Ciclonii tropicali afectează în mod regulat liniile de coastă ale majorității principalelor corpuri de apă ale Pământului de-a lungul oceanelor Atlantic , Pacific și Indian . Ciclonii tropicali au provocat distrugeri semnificative și pierderi de vieți omenești, ducând la aproximativ 2 milioane de morți din secolul al XIX-lea. Suprafețele mari de apă stătătoare cauzate de inundații duc la infecție și contribuie la apariția bolilor transmise de țânțari . Evacuați aglomerați în adăposturi cresc riscul de propagare a bolii. Ciclonii tropicali întrerup în mod semnificativ infrastructura, ducând la întreruperi de curent , distrugerea podurilor și a drumurilor și împiedicând eforturile de reconstrucție. Vânturile și apa de la furtuni pot deteriora sau distruge case, clădiri și alte structuri create de om. Ciclonii tropicali distrug agricultura, ucid animalele și împiedică accesul la piețe atât pentru cumpărători, cât și pentru vânzători; ambele au ca rezultat pierderi financiare. Ciclonii puternici care ajung la uscat – deplasându-se de la ocean pe uscat – sunt unele dintre cele mai puternice, deși nu este întotdeauna cazul. O medie de 86 de cicloni tropicali de intensitate a furtunii tropicale se formează anual în întreaga lume, dintre care 47 ating puterea uraganelor sau taifunurilor și 20 devin cicloni tropicali intensi, supertaifunuri sau uragane majore (cel puțin de intensitate de categoria 3 ) .

În Africa , ciclonii tropicali pot proveni din valurile tropicale generate peste deșertul Sahara sau pot lovi în alt mod Cornul Africii și Africa de Sud . Ciclonul Idai a lovit centrul Mozambicului în martie 2019 , devenind cel mai mortal ciclon tropical înregistrat în Africa, cu 1.302 decese și pagube estimate la 2,2 miliarde de dolari. Insula Réunion , situată la est de Africa de Sud, se confruntă cu unele dintre cele mai umede cicloane tropicale înregistrate. În ianuarie 1980, ciclonul Hyacinthe a produs 6.083 mm (239,5 inchi) de ploaie pe parcursul a 15 zile, ceea ce a fost cel mai mare total de ploaie înregistrat de la un ciclon tropical. În Asia , ciclonii tropicali din oceanele Indian și Pacific afectează în mod regulat unele dintre cele mai populate țări de pe Pământ. În 1970, un ciclon a lovit Bangladeshul , cunoscut pe atunci drept Pakistanul de Est, producând o valuri de furtună de 6,1 m (20 ft) care a ucis cel puțin 300.000 de oameni; asta l-a făcut cel mai mortal ciclon tropical înregistrat. În octombrie 2019, taifunul Hagibis a lovit insula japoneză Honshu și a provocat pagube de 15 miliarde de dolari, devenind cea mai costisitoare furtună înregistrată în Japonia. Insulele care cuprind Oceania , din Australia până în Polinezia Franceză , sunt afectate de obicei de ciclonii tropicali. În Indonezia , un ciclon a lovit insula Flores în aprilie 1973, ucigând 1.653 de oameni, făcându-l cel mai mortal ciclon tropical înregistrat în emisfera sudică .

Uraganele din Atlantic și Pacific afectează în mod regulat America de Nord . În Statele Unite , uraganele Katrina în 2005 și Harvey în 2017 sunt cele mai costisitoare dezastre naturale ale țării vreodată, cu pagube monetare estimate la 125 de miliarde de dolari. Katrina a lovit Louisiana și a distrus în mare parte orașul New Orleans , în timp ce Harvey a provocat inundații semnificative în sud-estul Texasului , după ce a scăzut 60,58 inchi (1.539 mm) de precipitații; acesta a fost cel mai mare total de precipitații înregistrat în țară. Europa este rareori afectată de ciclonii tropicali; cu toate acestea, continentul întâlnește în mod regulat furtuni după ce acestea au trecut în cicloni extratropicali . O singură depresie tropicală – Vince în 2005 – a lovit Spania , iar un singur ciclon subtropicalFurtuna subtropicală Alpha în 2020 – a lovit Portugalia . Ocazional, în Marea Mediterană există cicloane asemănătoare tropicale . Partea de nord a Americii de Sud se confruntă cu cicloni tropicali ocazional, cu 173 de decese din cauza furtunii tropicale Bret în august 1993. Oceanul Atlantic de Sud este în general inospitalier pentru formarea unei furtuni tropicale. Cu toate acestea, în martie 2004, uraganul Catarina a lovit sud-estul Braziliei , fiind primul uragan înregistrat în Oceanul Atlantic de Sud.

Efecte asupra mediului

Deși ciclonii au o taxă enormă în vieți și bunuri personale, aceștia pot fi factori importanți în regimurile de precipitații din locurile pe care le afectează, deoarece pot aduce precipitații atât de necesare în regiunile altfel uscate. Precipitațiile lor pot, de asemenea, atenua condițiile de secetă prin restabilirea umidității solului, deși un studiu concentrat pe sud-estul Statelor Unite a sugerat că ciclonii tropicali nu au oferit o recuperare semnificativă de secetă. Ciclonii tropicali ajută, de asemenea, la menținerea echilibrului global de căldură prin deplasarea aerului tropical cald și umed către latitudinile mijlocii și regiunile polare și prin reglarea circulației termohaline prin revărsare . Valurile de furtună și vânturile uraganelor pot fi distructive pentru structurile create de om, dar provoacă, de asemenea, apele estuarelor de coastă , care sunt de obicei locuri importante de creștere a peștilor . Ecosistemele, cum ar fi mlaștinile sărate și pădurile de mangrove , pot fi grav deteriorate sau distruse de ciclonii tropicali, care erodează pământul și distrug vegetația. Ciclonii tropicali pot provoca înflorirea de alge dăunătoare în corpurile de apă prin creșterea cantității de nutrienți disponibile. Populațiile de insecte pot scădea atât în ​​cantitate, cât și în diversitate după trecerea furtunilor. Vânturile puternice asociate cu ciclonii tropicali și cu rămășițele acestora sunt capabile să doboare mii de copaci, provocând daune pădurilor.

Când uraganele cresc pe țărm din ocean, sarea este introdusă în multe zone de apă dulce și crește nivelul de salinitate prea mare pentru ca unele habitate să le poată rezista. Unii sunt capabili să facă față sării și să o recicleze înapoi în ocean, dar alții nu pot elibera suficient de repede apa de suprafață suplimentară sau nu au o sursă de apă dulce suficient de mare pentru a o înlocui. Din această cauză, unele specii de plante și vegetație mor din cauza excesului de sare. În plus, uraganele pot transporta toxine și acizi pe țărm atunci când ajung la uscat. Apa de inundație poate prelua toxinele din diferite deversări și poate contamina terenul pe care trece. Aceste toxine sunt dăunătoare oamenilor și animalelor din zonă, precum și mediului din jurul lor. Cicloanele tropicale pot provoca scurgeri de petrol prin deteriorarea sau distrugerea conductelor și a instalațiilor de depozitare. În mod similar, au fost raportate deversări de substanțe chimice atunci când instalațiile chimice și de procesare au fost avariate. Căile navigabile au fost contaminate cu niveluri toxice de metale precum nichel , crom și mercur în timpul cicloanelor tropicale.

Ciclonii tropicali pot avea un efect extins asupra geografiei, cum ar fi crearea sau distrugerea pământului. Ciclonul Bebe a mărit dimensiunea insulei Tuvalu , atolul Funafuti , cu aproape 20%. Uraganul Walaka a distrus mica Insula de Est în 2018, care a distrus habitatul focilor călugăr din Hawaii , pe cale de dispariție, precum și țestoasele și păsările marine amenințate . Alunecările de teren au loc frecvent în timpul ciclonilor tropicali și pot modifica considerabil peisajele; unele furtuni sunt capabile să provoace sute până la zeci de mii de alunecări de teren. Furtunile pot eroda coastele pe o zonă extinsă și pot transporta sedimentele în alte locații.

Raspuns

Vedere a daunelor provocate de un ciclon tropical de la un elicopter
Eforturi de ajutor pentru uraganul Dorian din Bahamas

Răspunsul la uragan este răspunsul la dezastru după un uragan. Activitățile efectuate de către cei care răspund la uragan includ evaluarea, restaurarea și demolarea clădirilor; îndepărtarea resturilor și a deșeurilor; reparații ale infrastructurii terestre și maritime ; și servicii de sănătate publică, inclusiv operațiuni de căutare și salvare . Răspunsul la uragan necesită coordonare între entitățile federale, tribale, statale, locale și private. Potrivit organizațiilor naționale de voluntariat active în caz de dezastru , potențialii voluntari de răspuns ar trebui să se afilie cu organizații consacrate și nu ar trebui să se desfășoare singuri, astfel încât să poată fi furnizate instruire și sprijin adecvat pentru a atenua pericolul și stresul muncii de răspuns.

Răspunsurile la uragan se confruntă cu multe pericole. Răspunsurile la uragan pot fi expuși la contaminanți chimici și biologici, inclusiv substanțe chimice depozitate, ape uzate , rămășițe umane și creșterea mucegaiului încurajată de inundații, precum și azbest și plumb care pot fi prezente în clădirile mai vechi. Leziunile obișnuite apar din căderile de la înălțime, cum ar fi de pe o scară sau de pe suprafețe plane; de la electrocutare în zonele inundate, inclusiv de la retur de la generatoarele portabile ; sau din accidente de vehicule cu motor . Schimburile lungi și neregulate pot duce la privarea de somn și la oboseală , crescând riscul de răni, iar lucrătorii pot experimenta stres mental asociat cu un incident traumatic . În plus, stresul termic este o preocupare, deoarece lucrătorii sunt adesea expuși la temperaturi calde și umede, poartă îmbrăcăminte și echipament de protecție și au sarcini fizice dificile.

Climatologie

Ciclonii tropicali au apărut în întreaga lume de milenii. Sunt întreprinse reanalizări și cercetări pentru a extinde înregistrarea istorică, prin utilizarea datelor proxy , cum ar fi depozitele supraspălate, crestele de plajă și documentele istorice, cum ar fi jurnalele. Ciclonii tropicali majori lasă urme în înregistrările de supraspălare și în straturile de scoici în unele zone de coastă, care au fost folosite pentru a obține informații despre activitatea uraganelor în ultimele mii de ani. Înregistrările de sedimente din Australia de Vest sugerează un ciclon tropical intens în mileniul IV î.Hr. Înregistrările proxy bazate pe cercetări paleotempestologice au dezvăluit că activitatea majoră a uraganelor de-a lungul coastei Golfului Mexic variază pe perioade de timp de secole până la milenii. În anul 957, un puternic taifun a lovit sudul Chinei , ucigând aproximativ 10.000 de oameni din cauza inundațiilor. Colonizarea spaniolă a Mexicului a descris „tempestade” în 1730, deși înregistrarea oficială pentru uraganele din Pacific datează doar din 1949. În sud-vestul Oceanului Indian, înregistrarea ciclonilor tropicali datează din 1848. În 2003, proiectul de reanalizare a uraganelor din Atlantic a examinat și a analizat înregistrarea istorică a ciclonilor tropicali din Atlantic încă din 1851, extinzând baza de date existentă din 1886.

Înainte ca imaginile prin satelit să devină disponibile în secolul al XX-lea, multe dintre aceste sisteme au rămas nedetectate, cu excepția cazului în care au afectat pământul sau o navă a întâlnit-o întâmplător. Adesea, în parte din cauza amenințării uraganelor, multe regiuni de coastă aveau populație rară între porturile majore până la apariția turismului auto; prin urmare, cele mai severe porțiuni ale uraganelor care lovesc coasta ar fi putut fi nemăsurate în unele cazuri. Efectele combinate ale distrugerii navelor și ale aterizării la distanță limitează sever numărul de uragane intense în evidența oficială înainte de era aeronavelor de recunoaștere a uraganelor și meteorologiei prin satelit. Deși înregistrările arată o creștere distinctă a numărului și a puterii uraganelor intense, prin urmare, experții consideră că datele timpurii sunt suspecte. Capacitatea climatologilor de a face o analiză pe termen lung a ciclonilor tropicali este limitată de cantitatea de date istorice fiabile. În anii 1940, recunoașterea de rutină a aeronavelor a început atât în ​​bazinul Atlanticului, cât și în Pacificul de Vest la mijlocul anilor 1940, ceea ce a furnizat date adevărul la sol, cu toate acestea, primele zboruri au fost efectuate doar o dată sau de două ori pe zi. Sateliții meteorologici pe orbită polară au fost lansati pentru prima dată de Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu din Statele Unite ale Americii în 1960, dar nu au fost declarați operaționali până în 1965. Cu toate acestea, a fost nevoie de câțiva ani pentru ca unele dintre centrele de avertizare să profite de această nouă platformă de vizualizare și să dezvolte expertiză pentru a asocia semnăturile sateliților cu poziția și intensitatea furtunii.

În fiecare an, în medie, în jurul lumii se formează aproximativ 80 până la 90 de cicloni tropicali cu nume, dintre care peste jumătate dezvoltă vânturi cu forță de uragan de 65 kn (120 km/h; 75 mph) sau mai mult. La nivel mondial, activitatea ciclonilor tropicali atinge vârful la sfârșitul verii, când diferența dintre temperaturile de sus și cele de la suprafața mării este cea mai mare. Cu toate acestea, fiecare bazin are propriile sale modele sezoniere. La scară mondială, mai este luna cea mai puțin activă, în timp ce septembrie este luna cea mai activă. Noiembrie este singura lună în care toate bazinele ciclonilor tropicali sunt în sezon. În Oceanul Atlantic de Nord , un sezon de cicloni distinct are loc între 1 iunie și 30 noiembrie, atingând un vârf brusc de la sfârșitul lunii august până în septembrie. Vârful statistic al sezonului uraganelor din Atlantic este 10 septembrie. Oceanul Pacific de Nord-Est are o perioadă de activitate mai largă, dar într-un interval de timp similar cu cel al Atlanticului. Pacificul de Nord-Vest vede cicloni tropicali pe tot parcursul anului, cu un minim în februarie și martie și un vârf la începutul lunii septembrie. În bazinul Indiei de Nord, furtunile sunt cele mai frecvente din aprilie până în decembrie, cu vârfuri în mai și noiembrie. În emisfera sudică, anul ciclonului tropical începe la 1 iulie și se desfășoară pe tot parcursul anului, cuprinzând sezoanele ciclonilor tropicali, care durează de la 1 noiembrie până la sfârșitul lunii aprilie, cu vârfuri la mijlocul lunii februarie până la începutul lunii martie.

Dintre diferitele moduri de variabilitate ale sistemului climatic, El Niño-Oscilația Sudică are cel mai mare efect asupra activității ciclonilor tropicali. Majoritatea ciclonilor tropicali se formează pe partea crestei subtropicale, mai aproape de ecuator, apoi se deplasează spre pol dincolo de axa crestei înainte de a reveni în centura principală a Westerlies . Când poziția crestei subtropicale se schimbă din cauza El Niño, la fel se vor schimba și pistele preferate ale ciclonilor tropicali. Zonele de vest de Japonia și Coreea tind să sufere mult mai puține impacturi ale ciclonilor tropicali din septembrie-noiembrie în timpul El Niño și în anii neutri. În anii La Niña , formarea ciclonilor tropicali, împreună cu poziția crestei subtropicale, se deplasează spre vest de-a lungul vestului Oceanului Pacific, ceea ce crește amenințarea de aterizare pentru China și o intensitate mult mai mare în Filipine . Oceanul Atlantic se confruntă cu o activitate scăzută din cauza forfecării verticale crescute a vântului în regiune în anii El Niño. Ciclonii tropicali sunt influențați în continuare de modul Atlantic Meridional , de oscilația cvasi-bienală și de oscilația Madden-Julian .

Lungimea sezonului și mediile
Bazin
Început de sezon

Sfârșit de sezon

Cicloni tropicali
Refs
Atlanticul de Nord 1 Iunie 30 noiembrie 14.4
Pacificul de Est 15 mai 30 noiembrie 16.6
Pacificul de Vest 1 ianuarie 31 decembrie 26.0
Nordul Indiei 1 ianuarie 31 decembrie 12
Sud-Vestul Indiei 1 iulie 30 iunie 9.3
regiune australiană 1 noiembrie 30 aprilie 11.0
Pacificul de Sud 1 noiembrie 30 aprilie 7.1
Total: 96,4

Influența schimbărilor climatice

Media pe 20 de ani a numărului anual de uragane de categoria 4 și 5 din regiunea Atlanticului sa dublat aproximativ din anul 2000.

Schimbările climatice pot afecta ciclonii tropicali într-o varietate de moduri: o intensificare a precipitațiilor și a vitezei vântului, o scădere a frecvenței generale, o creștere a frecvenței furtunilor foarte intense și o extindere spre pol a locului în care ciclonii ating intensitatea maximă sunt printre posibile. consecințele schimbărilor climatice induse de om. Cicloanele tropicale folosesc aer cald și umed drept combustibil. Pe măsură ce schimbările climatice încălzesc temperaturile oceanelor , este posibil să existe mai mult acest combustibil disponibil. Între 1979 și 2017, a existat o creștere globală a proporției de cicloni tropicali de Categoria 3 și mai mare pe scara Saffir-Simpson . Tendința a fost cea mai clară în Atlanticul de Nord și în Oceanul Indian de Sud. În Pacificul de Nord, ciclonii tropicali s-au deplasat spre pol în ape mai reci și nu a existat o creștere a intensității în această perioadă. Odată cu o încălzire de 2 °C (3,6 °F), se așteaptă ca un procent mai mare (+13%) de cicloni tropicali să atingă puterea de Categoria 4 și 5. Un studiu din 2019 indică faptul că schimbările climatice au determinat tendința observată de intensificare rapidă a ciclonilor tropicali în bazinul Atlanticului. Cicloanele care se intensifică rapid sunt greu de prognozat și, prin urmare, prezintă un risc suplimentar pentru comunitățile de coastă.

Aerul mai cald poate reține mai mulți vapori de apă: conținutul maxim teoretic de vapori de apă este dat de relația Clausius-Clapeyron , care duce la o creștere de ≈7% a vaporilor de apă din atmosferă la 1 °C (1,8 °F) de încălzire. Toate modelele care au fost evaluate într-o lucrare de revizuire din 2019 arată o creștere viitoare a ratelor de precipitații. Creșterea suplimentară a nivelului mării va crește nivelul valurilor de furtună. Este plauzibil ca valurile de vânt extreme să vadă o creștere ca o consecință a modificărilor cicloanilor tropicali, exacerbarea și mai mult pericolele de furtună pentru comunitățile de coastă. Se preconizează că efectele combinate ale inundațiilor, furtunilor și inundațiilor terestre (râuri) vor crește din cauza încălzirii globale .

În prezent, nu există un consens asupra modului în care schimbările climatice vor afecta frecvența generală a ciclonilor tropicali. Majoritatea modelelor climatice arată o frecvență scăzută în proiecțiile viitoare. De exemplu, o lucrare din 2020 care compară nouă modele climatice de înaltă rezoluție a constatat scăderi puternice ale frecvenței în Oceanul Indian de Sud și, în general, în emisfera sudică, în timp ce a găsit semnale mixte pentru ciclonii tropicali din emisfera nordică. Observațiile au arătat puține schimbări în frecvența generală a ciclonilor tropicali la nivel mondial, cu o frecvență crescută în Atlanticul de Nord și Pacificul central și scăderi semnificative în sudul Oceanului Indian și vestul Pacificului de Nord. A existat o extindere spre pol a latitudinii la care are loc intensitatea maximă a ciclonilor tropicali, care poate fi asociată cu schimbările climatice. În Pacificul de Nord, este posibil să fi existat și o expansiune spre est. Între 1949 și 2016, a existat o încetinire a vitezei de translație a ciclonilor tropicali. Nu este încă clar în ce măsură acest lucru poate fi atribuit schimbărilor climatice: modelele climatice nu arată toate această caracteristică.

Observare și prognoză

Observare

Vedere aeriană a norilor de furtună
Vedere apusului de soare a benzilor de ploaie ale uraganului Isidore fotografiată la 2.100 m (7.000 ft)
Vedere frontală a unui avion
Huragane Hunter ” – WP-3D Orion este folosit pentru a intra în ochiul unui uragan în scopul colectării de date și al măsurătorilor.

Ciclonii tropicali intensi reprezintă o provocare deosebită de observare, deoarece sunt un fenomen oceanic periculos, iar stațiile meteorologice , fiind relativ rare, sunt rareori disponibile pe locul furtunii în sine. În general, observațiile de suprafață sunt disponibile numai dacă furtuna trece peste o insulă sau o zonă de coastă sau dacă există o navă în apropiere. Măsurătorile în timp real sunt de obicei efectuate la periferia ciclonului, unde condițiile sunt mai puțin catastrofale și adevărata sa putere nu poate fi evaluată. Din acest motiv, există echipe de meteorologi care se deplasează pe calea ciclonilor tropicali pentru a ajuta la evaluarea puterii lor în punctul de aterizare.

Cicloanele tropicale sunt urmărite de sateliții meteo care captează imagini vizibile și în infraroșu din spațiu, de obicei la intervale de jumătate de oră până la un sfert de oră. Pe măsură ce o furtună se apropie de pământ, aceasta poate fi observată de radarul meteorologic Doppler de la sol . Radarul joacă un rol crucial în apropierea aterizării, arătând locația și intensitatea unei furtuni la fiecare câteva minute. Alți sateliți furnizează informații din perturbațiile semnalelor GPS , furnizând mii de instantanee pe zi și captând temperatura atmosferică, presiunea și conținutul de umiditate.

Măsurătorile in situ , în timp real, pot fi efectuate prin trimiterea de zboruri de recunoaștere special echipate în ciclon. În bazinul Atlanticului, aceste zboruri sunt efectuate în mod regulat de vânătorii de uragane din guvernul Statelor Unite . Aceste aeronave zboară direct în ciclon și efectuează măsurători directe și cu teledetecție. Aeronava lansează și sonde GPS în interiorul ciclonului. Aceste sonde măsoară temperatura, umiditatea, presiunea și în special vânturile între nivelul zborului și suprafața oceanului. O nouă eră în observarea uraganelor a început atunci când un Aerosonde pilotat de la distanță , o aeronavă mică dronă, a trecut prin furtuna tropicală Ophelia pe lângă țărmul estic al Virginiei în timpul sezonului uraganelor din 2005 . O misiune similară a fost finalizată cu succes și în vestul Oceanului Pacific.

Urmăriți erorile reprezentate în timp
O scădere generală a tendințelor de eroare în predicția traseului ciclonilor tropicali este evidentă încă din anii 1970

Prognoza

Calculatoarele de mare viteză și software-ul de simulare sofisticat permit prognozatorilor să producă modele computerizate care prezic traseele ciclonilor tropicali pe baza poziției viitoare și a puterii sistemelor de înaltă și joasă presiune. Combinând modelele de prognoză cu o înțelegere sporită a forțelor care acționează asupra cicloanilor tropicali, precum și cu o mulțime de date de la sateliții care orbitează Pământul și alți senzori, oamenii de știință au sporit acuratețea prognozelor de traseu în ultimele decenii. Cu toate acestea, oamenii de știință nu sunt la fel de pricepuți în a prezice intensitatea ciclonilor tropicali. Lipsa de îmbunătățire a prognozei intensității este atribuită complexității sistemelor tropicale și înțelegerii incomplete a factorilor care afectează dezvoltarea acestora. Noile informații despre poziția ciclonilor tropicali și prognoza sunt disponibile cel puțin la fiecare șase ore de la diferitele centre de avertizare.

Înălțimea geopotențialului

În meteorologie, înălțimile geopotențiale sunt utilizate la crearea prognozelor și analiza sistemelor de presiune. Înălțimile geopotențiale reprezintă estimarea înălțimii reale a unui sistem de presiune peste nivelul mediu al mării. Înălțimile geopotențiale pentru vreme sunt împărțite pe mai multe niveluri. Cel mai scăzut nivel de înălțime geopotențială este de 850 hPa (25,10 inHg), ceea ce reprezintă cel mai jos 1.500 m (5.000 ft) din atmosferă. Conținutul de umiditate, obținut prin folosirea fie a umidității relative, fie a valorii apei precipitabile, este utilizat pentru a crea prognoze pentru precipitații. Următorul nivel, 700 hPa (20,67 inHg), este la o înălțime de 2.300–3.200 m (7.700–10.500 ft); 700 hPa este considerat cel mai înalt punct din atmosfera inferioară. La acest strat, atât mișcarea verticală, cât și nivelurile de umiditate sunt utilizate pentru a localiza și a crea prognoze pentru precipitații. Nivelul mediu al atmosferei este la 500 hPa (14,76 inHg) sau o înălțime de 4.900–6.100 m (16.000–20.000 ft). Nivelul de 500 hPa este utilizat pentru măsurarea vorticității atmosferice, cunoscută în mod obișnuit ca rotația aerului. La această înălțime se analizează și umiditatea relativă pentru a stabili unde este probabil să se materializeze precipitațiile. Următorul nivel are loc la 300 hPa (8,859 inHg) sau o înălțime de 8.200–9.800 m (27.000–32.000 ft). Cel mai înalt nivel este situat la 200 hPa (5,906 inHg), ceea ce corespunde unei înălțimi de 11.000–12.000 m (35.000–41.000 ft). Ambele niveluri de 200 și 300 hPa sunt utilizate în principal pentru a localiza fluxul de jet.

Tipuri de ciclone înrudite

În plus față de ciclonii tropicali, există alte două clase de cicloni în spectrul tipurilor de cicloni. Aceste tipuri de cicloni, cunoscuți ca cicloni extratropicali și cicloni subtropicali , pot fi etape prin care trece un ciclon tropical în timpul formării sau disipării sale. Un ciclon extratropical este o furtună care obține energie din diferențele orizontale de temperatură, care sunt tipice la latitudini mai înalte. Un ciclon tropical poate deveni extratropical pe măsură ce se deplasează către latitudini mai înalte dacă sursa sa de energie se schimbă de la căldură eliberată prin condensare la diferențe de temperatură între masele de aer; deși nu la fel de frecvent, un ciclon extratropical se poate transforma într-o furtună subtropicală, iar de acolo într-un ciclon tropical. Din spațiu, furtunile extratropicale au un model de nori caracteristic „în formă de virgulă ”. Ciclonii extratropicali pot fi, de asemenea, periculoși atunci când centrele lor de joasă presiune provoacă vânturi puternice și mare liberă.

Un ciclon subtropical este un sistem meteorologic care are unele caracteristici ale unui ciclon tropical și unele caracteristici ale unui ciclon extratropical. Se pot forma într-o bandă largă de latitudini, de la ecuator până la 50°. Deși furtunile subtropicale au rareori vânturi cu forță de uragan, ele pot deveni de natură tropicală pe măsură ce miezurile lor se încălzesc.

Vezi si

Referințe

Lectură în continuare

  • Barnes, Jay. Cincisprezece uragane care au schimbat Carolina: furtuni puternice, schimbări climatice și ceea ce facem în continuare (University of North Carolina Press, 2022) recenzie online
  • Vecchi, Gabriel A., et al. „Modificări ale frecvenței uraganelor majore din Atlantic de la sfârșitul secolului al XIX-lea”. Nature communications 12.1 (2021): 1-9. pe net
  • Weinkle, Jessica și colab. „Daune normalizate cauzate de uragan în Statele Unite continentale 1900–2017”. Nature Sustainability 1.12 (2018): 808-813. pe net

linkuri externe