Войти
Глобальные траектории тропических циклонов в период с 1985 по 2005 гг. С указанием областей, где обычно развиваются тропические циклоны Тропический циклогенез разработка и усиление тропического циклона в атмосфере. Механизмы, посредством которых происходит тропический циклогенез, отчетливо отличаются от механизмов, посредством которых происходит умеренный циклогенез. Тропический циклогенез включает развитие циклона с теплым ядром из-за значительной конвекции в благоприятной атмосферной среде.
Тропический циклогенез требует шести основных факторов: достаточно теплого температура поверхности моря (минимум 26,5 ° C (79,7 ° F)), атмосферная нестабильность, высокая влажность на нижнем и среднем уровнях тропосферы, достаточно Сила Кориолиса для развития центра низкого давления, ранее существовавшего низкоуровневого очага или возмущения и низкого вертикального сдвига ветра.
Тропические циклоны, как правило, развиваются во время летом, но отмечались почти каждый месяц в большинстве бассейнов. Климатические циклы, такие как ENSO и колебания Мэддена – Джулиана, модулируют время и частоту развития тропических циклонов. Существует предел интенсивности тропических циклонов, который сильно зависит от температуры воды на его пути.
Ежегодно во всем мире формируется в среднем 86 тропических циклонов с интенсивностью тропических штормов. 47 из них достигают силы выше 74 миль в час (119 км / ч), а 20 становятся интенсивными тропическими циклонами (интенсивность не ниже категории 3 по шкале Саффира – Симпсона ).
Глубина 26 ° C изотерма 1 октября, г. 2006 Существует шесть основных требований для тропического циклогенеза: достаточно теплая температура поверхности моря, атмосферная нестабильность, высокая влажность на нижних и средних уровнях тропосферы, достаточно Сила Кориолиса для поддержания центра низкого давления, ранее существовавший фокус или возмущение низкого уровня и низкий вертикальный сдвиг ветра. Хотя эти условия необходимы для образования тропических циклонов, они не гарантируют образования тропических циклонов.
Волны в торговле Ветры в Атлантическом океане - области сходящихся ветров, которые медленно движутся по той же траектории, что и преобладающий ветер, - создают нестабильность в атмосфере, которая может привести к образованию ураганов. Обычно температура океана составляет 26,5 ° C (79,7 ° F) на глубине не менее 50 метров считается минимумом для поддержания тропического циклона. Эти теплые воды необходимы для поддержания теплого ядра, питающего тропические системы. Это значение значительно выше 16,1 ° C (60,9 ° F), средней глобальной приземной температуры океанов.
Известно, что тропические циклоны образуются даже при несоблюдении нормальных условий. Например, более прохладные температуры воздуха на большей высоте (например, на уровне 500 гПа или 5,9 км) могут привести к тропическому циклогенезу при более низких температурах воды, так как определенная скорость падения требуется, чтобы атмосфера была нестабильной, достаточной для конвекции. Во влажной атмосфере этот градиент составляет 6,5 ° C / км, тогда как в атмосфере с относительной влажностью менее 100% требуемый градиент составляет 9,8 ° C / км.
На уровне 500 гПа средняя температура воздуха в тропиках составляет -7 ° C (18 ° F), но воздух в тропиках обычно сухой на этом уровне, оставляя пространство для воздуха по влажному термометру, или охладить по мере увлажнения до более благоприятной температуры, которая может поддерживать конвекцию. Температура влажного баллона 500 гПа в тропической атмосфере -13,2 ° C требуется для инициирования конвекции, если температура воды составляет 26,5 ° C, и это температурное требование увеличивается или уменьшается пропорционально на 1 ° C температуры поверхности моря на каждый 1 °. C изменение при 500 гПа. В условиях холодного циклона температура 500 гПа может упасть до –30 ° C, что может вызвать конвекцию даже в самой сухой атмосфере. Это также объясняет, почему влажность на средних уровнях тропосферы, примерно на уровне 500 гПа, обычно является требованием для развития. Однако, когда сухой воздух находится на той же высоте, температура на уровне 500 гПа должна быть еще более низкой, поскольку в сухой атмосфере требуется больший градиент нестабильности, чем во влажной атмосфере. На высотах около тропопаузы средняя температура за 30 лет (измеренная в период с 1961 по 1990 год) составляла -77 ° C (-105 ° F). Недавним примером тропического циклона, который сохранялся над более прохладными водами, был Эпсилон из сезона ураганов в Атлантике 2005 г..
Керри Эмануэль создал математическую модель примерно в 1988 году для вычисления верхнего предела интенсивности тропических циклонов на основе температуры поверхности моря и профилей атмосферы из последних прогонов глобальной модели. Модель Эмануэля называется максимальной потенциальной интенсивностью, или MPI. Карты, созданные на основе этого уравнения, показывают регионы, где возможно образование тропических штормов и ураганов, на основе термодинамики атмосферы во время последнего прогона модели. При этом не учитывается вертикальный сдвиг ветра.
Схематическое изображение обтекания области низкого давления (в данном случае ураган Изабель ) в северном полушарии. Сила градиента давления представлена синими стрелками, ускорение Кориолиса (всегда перпендикулярно скорости) красными стрелками Минимальное расстояние 500 км (310 миль) от экватора (около 4,5 градусов от экватора) обычно требуется для тропического циклогенеза. Сила Кориолиса сообщает потоку вращение и возникает по мере того, как ветер начинает течь в направлении более низкого давления, созданного ранее существовавшим возмущением. В областях с очень малой силой Кориолиса или ее отсутствием (например, вблизи экватора) единственными существенными атмосферными силами в игре являются сила градиента давления (разница давлений, которая заставляет ветер дуть от высокого к низкому давлению) и меньшее значение трение сила; Эти два сами по себе не вызовут крупномасштабного вращения, необходимого для тропического циклогенеза. Наличие значительной силы Кориолиса позволяет развивающемуся вихрю достигать градиентного ветрового баланса. Это условие баланса, обнаруженное в зрелых тропических циклонах, которое позволяет скрытой теплоте концентрироваться возле ядра шторма; это приводит к поддержанию или усилению вихря, если другие факторы развития нейтральны.
Будь то депрессия в зоне межтропической конвергенции (ITCZ), тропическая волна, широкий фронт поверхности или граница оттока, элемент низкого уровня с достаточной завихренностью и конвергенцией. требуется для начала тропического циклогенеза. Даже при идеальных условиях верхнего уровня и необходимой атмосферной нестабильности отсутствие поверхностного фокуса предотвратит развитие организованной конвекции и приземного опускания. Тропические циклоны могут образовываться при слиянии меньших циркуляций в пределах зоны межтропической конвергенции.
Вертикальный сдвиг ветра менее 10 м / с (20 уз, 22 миль / ч) между поверхностью и тропопаузой является благоприятным для развития тропических циклонов. Более слабый вертикальный сдвиг заставляет шторм расти быстрее вертикально в воздух, что помогает шторму развиваться и становиться сильнее. Если вертикальный сдвиг слишком силен, шторм не может достичь своего полного потенциала, и его энергия распространяется на слишком большую территорию, чтобы шторм мог усилиться. Сильный сдвиг ветра может «разнести» тропический циклон, поскольку он вытесняет теплое ядро среднего уровня из поверхностной циркуляции и высушивает средние уровни тропосферы, останавливая развитие. В меньших системах развитие значительного мезомасштабного конвективного комплекса в условиях сдвига может вызвать достаточно большую границу оттока, чтобы разрушить поверхностный циклон. Умеренный сдвиг ветра может привести к начальному развитию конвективного комплекса и низкой поверхности, подобной средним широтам, но он должен ослабевать, чтобы позволить тропическому циклогенезу продолжаться.
Ограничено вертикальный сдвиг ветра может быть положительным для образования тропических циклонов. Когда верхний уровень впадина или нижний уровень верхнего уровня примерно того же масштаба, что и тропическое возмущение, система может быть направлена системой верхнего уровня в область с лучшим рассеиванием наверху., что может вызвать дальнейшее развитие. Более слабые верхние циклоны являются лучшими кандидатами для благоприятного взаимодействия. Есть свидетельства того, что тропические циклоны со слабым сдвигом первоначально развиваются быстрее, чем тропические циклоны без сдвига, хотя это происходит за счет пика интенсивности с гораздо более слабой скоростью ветра и более высоким минимальным давлением. Этот процесс также известен как бароклинное инициирование тропического циклона. Задние верхние циклоны и верхние желоба могут вызвать дополнительные каналы оттока и способствовать процессу интенсификации. Развитие тропических возмущений может помочь создать или углубить верхние впадины или верхние впадины в их следе из-за струи истечения, исходящей от развивающегося тропического возмущения / циклона.
Есть случаи, когда большие впадины средних широт могут помочь в тропических условиях. циклогенез, когда струйный поток верхнего уровня проходит к северо-западу от развивающейся системы, что способствует дивергенции наверху и притоку к поверхности, раскручивая циклон вверх. Этот тип взаимодействия чаще связан с возмущениями, уже находящимися в процессе рекурвизии.
Пики активности во всем мире Пики активности тропических циклонов во всем мире приходится на конец лета, когда температура воды наиболее высока.. Однако каждый бассейн имеет свои собственные сезонные модели. В мировом масштабе май - наименее активный месяц, а сентябрь - самый активный.
В Северной Атлантике сезон ураганов длится с 1 июня по 30 ноября с резким пиком. с конца августа по октябрь. Статистический пик сезона ураганов в Северной Атлантике приходится на 10 сентября. Северо-восточная часть Тихого океана имеет более широкий период активности, но в таких же временных рамках, как и в Атлантике. В северо-западной части Тихого океана тропические циклоны наблюдаются круглый год с минимумом в феврале и пиком в начале сентября. В Северо-Индийском бассейне штормы чаще всего случаются с апреля по декабрь с пиками в мае и ноябре.
В Южном полушарии обычно начинается активность тропических циклонов. в начале ноября и обычно заканчивается 30 апреля. Пик активности в Южном полушарии приходится на середину февраля - начало марта. Практически вся активность в Южном полушарии наблюдается от южного африканского побережья к востоку, в сторону Южной Америки. Тропические циклоны - редкие явления в южной части Атлантического океана и на крайнем юго-востоке Тихого океана.
| Продолжительность и средние значения сезона | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Бассейн | Сезон. начало | Сезон. конец | Тропические. циклоны | Ссылки | |
| Северная Атлантика | 1 июня | 30 ноября | 12,1 | ||
| Восточная часть Тихого океана | 15 мая | 30 ноября | 16,6 | ||
| Западная часть Тихого океана | 1 января | 31 декабря | 26,0 | ||
| Северная Индия | 1 января | 31 декабря | 12 | ||
| Юго-Западная Индия | 1 июля | 30 июня | 9,3 | ||
| Австралийский регион | 1 ноября | 30 апреля | 11,0 | ||
| Южный Тихий океан | 1 ноября | 30 апреля | 7,1 | ||
| Всего: | 94,1 | ||||
.
Ураган Пабло образовался в крайнем северо-востоке Атлантики в течение сезона 2019 года.Районы дальше 30 градусов от экватора (за исключением окрестностей теплый поток) обычно не способствует образованию тропических циклонов или усиление, и области более 40 градусов от экватора часто очень враждебны такому развитию. Основным ограничивающим фактором является температура воды, хотя более высокий сдвиг на увеличивающихся широтах также является фактором. Эти районы иногда посещаются циклонами, движущимися к полюсу из тропических широт. В редких случаях, например, Пабло в 2019 г., Алекс в 2004 г., Альберто в 1988 г. и ураган на северо-западе Тихого океана 1975 г., штормы может формироваться или усиливаться в этом регионе. Обычно тропические циклоны претерпевают внетропический переход после возврата к полюсу и обычно становятся полностью внетропическими после достижения 45–50˚ широты. Большинство внетропических циклонов имеют тенденцию к восстановлению после завершения переходного периода.
На территориях в пределах примерно десяти градусов широты от экватора не наблюдается значительного Сила Кориолиса, жизненно важный ингредиент в формировании тропических циклонов. Однако было обнаружено несколько тропических циклонов, формирующихся в пределах пяти градусов от экватора.
Сочетание сдвига ветра и отсутствия тропических возмущений со стороны Зона межтропической конвергенции (ITCZ) очень затрудняет поддержку тропической активности в Южной Атлантике. Здесь наблюдались по крайней мере 5 тропических циклонов, такие как: слабый тропический шторм в 1991 году у побережья Африки около Анголы, ураган Катарина, обрушившийся на берег Бразилии в 2004 г. при категории 2 силы, небольшой шторм в январе 2004 г., расположенный к востоку от Сальвадор, Бразилия, и тропический шторм Иба в марте 2019 г. Предполагается, что январский шторм достиг интенсивность тропических штормов на основе измерений ветра рефлектометром.
Штормы, которые кажутся похожими по структуре на тропические циклоны, иногда случаются в регионе. Примеры этих "" образовались в сентябре 1947 г., сентябре 1969 г., сентябре 1973 г., августе 1976 г., январе 1982 г., сентябре 1983 г., декабре 1984 г., декабре 1985 г., октябре 1994 г., январе 1995 г., октябре 1996 г., сентябре 1997 г., декабре 2005 г., сентябре 2006 г., ноябре 2011 г., ноябрь 2014 г., ноябрь 2017 г., сентябрь 2018 г. и сентябрь 2020 г. Однако ведутся споры о том, были ли эти штормы тропическими по своей природе.
Черное море иногда создавало или подпитывали штормы, которые начинаются циклоническим вращением и которые, похоже, похожи на тропические циклоны, наблюдаемые в Средиземном море. Два из этих штормов достигли интенсивности тропического и субтропического штормов в августе 2002 и сентябре 2005 года соответственно.
Тропический циклогенез чрезвычайно редко встречается на крайнем юго-востоке Тихого океана, из-за низких температур морской поверхности, создаваемых течением Гумбольдта, а также из-за неблагоприятного сдвига ветра ; как таковые, нет данных о тропических циклонах, поразивших западную часть Южной Америки. Но в середине 2015 года редкий субтропический циклон был обнаружен в начале мая относительно недалеко от Чили. Исследователи неофициально назвали эту систему Кэти. Другой субтропический циклон был обнаружен на 77,8 градусе долготы в мае 2018 года недалеко от побережья Чили.
Сообщалось о вихрях у берегов Марокко в прошлом. Тем не менее, остается спорным, действительно ли они имеют тропический характер.
Тропическая активность также чрезвычайно редка в Великих озерах. Однако штормовая система, которая выглядела похожей на субтропический или тропический циклон, образовавшийся в 1996 году на озере Гурон. В центре системы образовалась структура, похожая на глаз, и на короткое время это, возможно, был субтропический или тропический циклон.
Тропические циклоны обычно начинали ослабевать сразу после, а иногда даже до выхода на сушу, поскольку они теряют работающий на море тепловой двигатель, и трение замедляет ветер. Однако при некоторых обстоятельствах тропические или субтропические циклоны могут сохранять или даже увеличивать свою интенсивность в течение нескольких часов в результате так называемого эффекта коричневого океана. Скорее всего, это произойдет с теплыми влажными почвами или заболоченными участками, с теплой температурой грунта и ровной местностью, а также когда поддержка верхнего уровня остается благоприятной.
Петля аномалий температуры поверхности моря (ТПМ) в тропической части Тихого океана 
Влияние ЭНСО на распространение ураганов. Эль-Ниньо (ENSO) сдвигает регион (более теплая вода, подъем и опускание скважин в разных местах из-за ветров) в Тихом и Атлантическом океане, где образуется больше штормов, что приводит к почти постоянной Накопленной энергии циклонов (ACE) значения в любом бассейне. Явление Эль-Ниньо обычно уменьшает образование ураганов в Атлантике, а также в дальних западных регионах Тихого океана и Австралии, но вместо этого увеличивает шансы в центральной части северной и южной частей Тихого океана и, в частности, в западной части северо-тихоокеанского региона тайфунов. в северо-восточной части Тихого океана и в северной Атлантике бассейны в значительной степени генерируются тропическими волнами из одной и той же последовательности волн.
В северо-западной части Тихого океана Эль-Ниньо смещает формирование тропических циклонов на восток. Во время эпизодов Эль-Ниньо тропические циклоны, как правило, образуются в восточной части бассейна, между 150 ° E и международной линией дат (IDL). В сочетании с увеличением активности в северо-центральной части Тихого океана (IDL до 140 ° з.д. ) и в южно-центральной части Тихого океана (к востоку от 160 ° E ) наблюдается чистое увеличение в развитии тропических циклонов возле международной линии перемены дат по обе стороны от экватора. Хотя нет линейной зависимости между силой Эль-Ниньо и образованием тропических циклонов в северо-западной части Тихого океана, тайфуны, образующиеся в годы Эль-Ниньо, имеют тенденцию к большей продолжительности и большей интенсивности. Тропический циклогенез в северо-западной части Тихого океана подавлен к западу от 150 ° в.д. в год после явления Эль-Ниньо.
5-дневного скользящего среднего MJO. Обратите внимание, как он движется на восток со временем. В целом усиление западного ветра, связанное с колебаниями Мэддена – Джулиана, приводит к усилению тропического циклогенеза во всех бассейнах. Поскольку колебания распространяются с запада на восток, они приводят к маршу на восток в тропическом циклогенезе с течением времени в течение летнего сезона в этом полушарии. Однако существует обратная зависимость между активностью тропических циклонов в бассейне западной части Тихого океана и в бассейне Северной Атлантики. Когда один бассейн активен, другой обычно тих, и наоборот. Основной причиной, по-видимому, является фаза колебаний Мэддена – Джулиана, или MJO, которая обычно находится в противоположных режимах между двумя бассейнами в любой момент времени.
Исследования показали, что захваченные экваториальные волны Россби пакеты могут увеличить вероятность тропического циклогенеза в Тихом океане, поскольку они усиливают низкие западные ветры в этом регионе, что затем приводит к большая завихренность на низком уровне. Отдельные волны могут двигаться со скоростью примерно 1,8 м / с (4 мили в час) каждая, хотя группа имеет тенденцию оставаться на месте.
С 1984 года Государственный университет Колорадо выпускает сезонные прогнозы тропических циклонов для североатлантического бассейна с результатами, которые лучше, чем климатологические. Университет обнаружил несколько статистических соотношений для этого бассейна, которые позволяют прогнозировать количество тропических циклонов на большие расстояния. С тех пор многие другие последовали примеру университета, при этом некоторые организации выпускают сезонные прогнозы для северо-западной части Тихого океана и австралийского региона. Предикторы связаны с региональными колебаниями в глобальной системе климат : циркуляция Уокера, которая связана с Эль-Ниньо - Южным колебанием ; Североатлантическое колебание (САК); Арктическое колебание (АО); и Тихоокеанский североамериканский паттерн (PNA).
