Шквальные бури и смерчи (торнадо)

Шквальные бури и смерчи (торнадо) – это вихри, возникающие в теплое время года на мощных атмосферных фронтах, но, иногда и при особо интенсивной местной циркуляции.

Шквалы – горизонтальные вихри под краем наступающей полосы мощных кучево-дождевых облаков. Ширина шквала отвечает ширине атмосферного фронта и достигает сотен километров. Скорость движения воздуха в вихре складывается со скоростью движения фронта и местами достигает ураганной (до 60–80 м/с). Так образуются шквальные бури или штормы. Их ширина – первые километры, редко до 50 км, длина пути 20–200 км, редко до 700 км, длительность в каждой точке пути – от нескольких до 30 мин. Они сопровождаются мощными ливнями и грозами. Шквалы и местные шквальные бури характерны для всех территорий, охватываемых циклонической деятельностью. Их повторяемость и сезонность зависят от некоторых характеристик сталкивающихся воздушных масс и различны от места к месту. Для европейской части России представительна статистика по Нижегородской области: сезон шквальных бурь – апрель – сентябрь, максимальная повторяемость (более 1 дня из 5) – с 26 мая по 10 июня; число дней за сезон со шквалами быстрее 15 м/с – 18, 1; 20 м/с – 9, 3; 25 м/с – 2, 4; быстрее 30 м/с – 0, 8 дня.

Разрушительное воздействие шквалов определяется скоростью ветра, а также грозами и ливневыми наводнениями. На европейской части России одним шквалом могут быть повреждены посевы на площади до нескольких десятков тысяч гектаров, десятки домов и хозяйственных построек с разовым ущербом до нескольких миллионов рублей.

Шквалам подобны потоковые или струевые бури. Они связаны с атмосферными фронтами, но не имеют вертикальной конвективной составляющей, как при шквалах, и создаются потоками воздуха в долинах и по краям возвышенностей. Бури этого типа достигают скорости 40–50 м/с и длятся 12–24 часа, максимум до недели. К их числу принадлежат: новоземельская, новороссийская, адриатическая бора, ороси в Японии, сарма и баргузин на Байкале, мистраль в долине Роны (Франция), трамонтана в Италии, чинук со Скалистых гор в Канаде, хазри вдоль восточного края Кавказа у Каспия и другие местные бури.

Вызванные ими опасные явления разнообразны в зависимости от времени года и местных условий. Назовем некоторые примеры: новороссийская бора зимой – шторм в Цемесской бухте, забрызгивание и обледенение (толщина льда – до 4 м) портовых строений; балхашская бора с хр. Чингиз – зимой буран, летом пыльная буря; фен в Альпах зимой и весной – экстремальное снеготаяние, наводнения, сели, оползни, а при недостаточно высокой температуре воздуха – жестокие бураны и т. д.

Смерч – это восходящий вихрь, состоящий из чрезвычайно быстро вращающегося воздуха, а также частиц влаги, песка, пыли и других взвесей. Он представляет собой быстро вращающуюся воронку, свисающую из кучево-дождевого облака и ниспадающую как «воронкобразное облако».

Смерчи, называемые в Северной Америке торнадо – мощные сконцентрированные вихри с вертикальной осью вращения, порождаемые грозовыми облаками высотой до 12–15 км. Процесс образования смерча протекает иногда лишь за 20–30 мин и начинается с появления восходящей струи теплого влажного воздуха, порождающей особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вокруг восходящей струи. В некоторый момент завеса дождя закручивается в спираль в форме цилиндра или конуса, касающегося земли.

В полном развитии смерч достигает земли и движется по ней, принося большие разрушения. Смерч – это наименьшая по размерам и наибольшая по скорости вращения форма вихревого движения воздуха. Цилиндр (конус) стремится расшириться вследствие центробежной силы, что создает пониженное давление в трубке. Для поддержания смерча требуются продолжение подачи влажного воздуха вверх (что облегчается пониженным давлением в трубе) и определенная плотность вращающейся стенки дождя и града.

Смерчи образуются во многих областях земного шара, как над водной поверхностью, так и над сушей, возникая чаще всего вдоль фронта встречи двух воздушных течений: тёплого и холодного. Начальное условие – мощное грозовое облако и обильные осадки из него достигается при комбинировании тепловой конвекции и поднятия теплого воздуха подтекающим под него клином холодного. Поэтому 90 % смерчей связаны с холодными фронтами, остальные – с экстремально сильной внутримассовой конвекцией.

Среднее время существования смерча – 10–30 мин, а при наилучших условиях подпитки по пути – до 1 ч на Русской равнине, 5 ч в Великобритании, 7, 5 ч в США. Смерчи движутся со скоростью атмосферного фронта, на котором они родились (в среднем 50–60 км/ч, редко более 150 км/ч), и проходят путь длиной до 50 км на Русской равнине, 300 км в Великобритании, 500 км в США, в среднем 10–30 км. Средний диаметр смерча у земли – 200–400 м, максимальный зарегистрированный – до 2, 5 км, на Русской равнине – до 1 км. Площадь разрушений менее 1 км², максимум до 400 км². По силе и площади разрушений крупный долгоживущий смерч сравним с атомной бомбой.

В практических целях используется классификация интенсивности смерчей Фуджиты-Пирсона, сходная с шкалой Бофорта (табл. 2.11).

Таблица 2.11.