Способы защиты населения от урагана. Ученые придумали способ борьбы с ураганами

Сезон ураганов 2017 года стал особенно разрушительным для США и стран Карибского бассейна, принеся сразу два мощных урагана — Харви и Ирму, — которые привели к многочисленным жертвам и значительному ущербу. Готовясь к приходу стихии, многие жители находящихся под угрозой территорий точно думали о том, есть ли способ остановить стихию. Об этом думали также ученые и метеорологи во всем мире.

Изобретение украинского ученого

Профессор кафедры методики преподавания физики и химии Ровенского государственного гуманитарного университета Виктор Бернацкий еще в 2013 году изобрел простое и дешевое устройство , которое, по его расчетам, может остановить ураган любой силы, пишет LB.ua .

Изобретение было представлено студентом профессора на международной конференции по борьбе с ураганами в Нидерландах, после доклада устройством заинтересовались представители США и Сингапура.

Ученый рассказал, что принцип работы его устройства очень прост. Система вентиляторов создает потоки воздуха, которые направляются против потоков урагана. В движение вентиляторы приводит сам ураган.

«То есть сам ураган запускает устройство и этим же себя гасит. Ему не нужны никакие дополнительные источники энергии . Оно срабатывает в момент возникновения урагана», – рассказал Бернацкий.

По его подсчетам, чтобы укротить ураган, необходимо разместить около 100 таких устройств размерами 1х3 или 2х6 метров вдоль береговой линии.

«Стоимость одного из них – максимум тысяча долларов, сделать прибор можно за день, а если наладить производство в промышленных масштабах, то все необходимое количество будет изготовлено в течение месяца», – пояснил он, добавив, что его устройство сможет предотвратить разрушения на миллиарды долларов, а также спасти человеческие жизни.

Ровенский изобретатель был награжден золотой медалью Европейской научно-промышленной палаты за это устройство.

Распыление реагентов и вызов осадков

Пока эффективность этого устройства не была проверена и доказана, но на данный момент у метеорологов есть другие способы “гасить” ураганы, однако не очень сильные, пишет “Комсомольская правда ”.

В США начали пытаться управлять ураганами еще в середине 1960-х годов. Один из успешных экспериментов был проведен в 1969 году у берегов Гаити. Туристы и местные жители увидели огромное белое облако, из которого расходились большие кольца. Метеорологи осыпали тайфун йодистым серебром и сумели отвернуть его от Гаити к побережью недружественных Панамы и Никарагуа.

По словам специалиста по моделированию погоды Санкт-Петербургского государственного университета Сергея Васильева, США пытались остановить ураган Катрина, но у них не получилось. По спутниковым снимкам видно, что ураган несколько раз менял направление движения и то ослабевал, то наливался прежней мощью. Это, по мнению специалиста, несколько необычно — как будто им двигала чья-то рука или нечто искусственное.

Суть методов борьбы с ураганами та же, что и с градовыми и грозовыми облаками. C помощью особых реагентов, которые могут вызвать или, наоборот, предотвратить немедленные осадки. Теоретически известно, что, засеивая с самолета этими веществами «глаз» тайфуна, его тыловую или переднюю часть, можно, создавая разность давлений и температуры, заставить его ходить «по кругу» или стоять на месте. Проблема в том, что ежесекундно нужно учитывать множество постоянно меняющихся факторов. Необходимо огромное количество реагентов.

“Американцы, похоже, пытаются делать это на практике. И, естественно, скрывают свои результаты — это вопрос национальной безопасности. А то, что Катрина все-таки повернула в сторону Нового Орлеана, хотя изначально казалось, что стихия пройдет мимо,значит, что ученые не смогли предусмотреть всех последствий эксперимента. На такие мысли меня наталкивает странная траектория движения урагана. Но правду, боюсь, мы узнаем еще очень не скоро”, — отметил Васильев.

Ядерная бомба

Люди считают, что эффективным методом против непогоды является ядерная бомба, и в преддверии урагана американцы часто пишут письма в Национальное управление океанических и атмосферных исследований с просьбой таким образом остановить стихию, сообщает Meteoprog .

Однако Национальное управление океанических и атмосферных исследований утверждает, что “это не поможет даже изменить траекторию урагана, а выброшенные радиоактивные осадки смогут довольно быстро перемещаться при помощи закрученных ветров и устроят экологическую катастрофу глобального масштаба.

Люди не задумываются о том, что радиоактивный ураган на порядок хуже и разрушительнее обычного. И вместо обычных разрушений, на большей части Техаса и Флориды насупила бы ядерная катастрофа, не уступающая Чернобылю.

Также не стоит забывать про энергию урагана, которая увеличила бы силу ядерной бомбы в несколько раз. Один ураган сам по себе выпускает 1,5 триллиона джоулей энергии благодаря скорости ветра, и даже 10-мегатонная ядерная бомба не может с этим сравниться.

Существует теория, что снизить разрушительную силу урагана можно увеличив давление воздуха в его сердце. Но, по подсчетам NASA, взрыва ядерной боеголовки для этого будет недостаточно.

Читайте также на ForumDaily:

Уважаемые читатели ForumDaily!

Спасибо, что остаетесь с нами и доверяете! За последние четыре года мы получили массу благодарных отзывов от читателей, которым наши материалы помогли устроить жизнь после переезда в США, получить работу или образование, найти жилье или устроить ребенка в садик.

Чтобы охватить все составляющие жизни в США, сейчас мы поддерживаем работу трех проектов:

Рассчитан на русскоязычных жителей самого крупного американского мегаполиса и знакомит их с важными новостями и интересными местами в городе, помогает в поиске работы или аренде жилья;

Поможет быть красивой и успешной каждой женщине в иммиграции, расскажет, как наладить отношения в семье, подскажет, как обустроить быт в США;

Содержит полезную информацию для всех тех, кто уже переехал в США или только планирует релокацию, советы о том, как экономно, но интересно провести отпуск в Америке, как заполнить декларацию, найти работу и организовать жизнь в США.

Мы будем признательны вам за любую сумму, которую вы готовы пожертвовать на работу проекта.

Читайте и подписывайтесь! Мы рады, что помогаем вам в период иммиграции, который может быть довольно сложным.

Всегда ваш, ForumDaily!

Processing . . .

Каждый год атмосферные вихри, скорость ветра в которых достигает порой 120 км/ч, проносятся над тропическими морями, опустошая побережье. В Атлантике и восточной части Тихого океана их называют ураганами, на западном побережье Тихого океана — тайфунами, в Индийском океане — циклонами. Когда они врываются в густо населенные районы, гибнут тысячи людей, а материальный ущерб достигает миллиардов долларов. Сможем ли мы когда-нибудь обуздать беспощадную стихию? Что нужно сделать, чтобы ураган изменил свою траекторию или потерял разрушительную силу?

Прежде чем приступить к управлению ураганами, необходимо научиться точно прогнозировать их маршрут и определять физические параметры, влияющие на поведение атмосферных вихрей. Затем можно будет заняться поисками способов воздействия на них. Пока мы еще в самом начале пути, но успехи компьютерного моделирования ураганов позволяют надеяться, что мы все-таки можем справиться со стихией. Результаты моделирования реакции ураганов на мельчайшие изменения их первоначального состояния оказались весьма обнадеживающими. Чтобы понять, почему мощные тропические циклоны чутко реагируют на любые возмущения, необходимо разобраться, что они из себя представляют и как зарождаются.

Ураганы возникают из грозовых скоплений над океанами в экваториальной зоне. Тропические моря поставляют в атмосферу тепло и водяной пар. Теплый влажный воздух поднимается вверх, где пары воды конденсируются и превращаются в облака и осадки. При этом тепло, запасенное водяным паром во время испарения с поверхности океана, освобождается, воздух продолжает нагреваться и поднимается все выше. В результате в тропиках формируется зона пониженного давления, образующая так называемый глаз бури — зону затишья, вокруг которой закручивается вихрь. Оказавшись над сушей, ураган утрачивает поддерживающий его источник теплой воды и быстро ослабевает.

Так как ураганы получают большую часть энергии из тепла, освобождающегося при конденсации водяных паров над океаном и образовании дождевых облаков, первые попытки укрощения непокорных гигантов сводились к искусственному созданию облаков. В начале 60-х гг. XX в. этот метод был опробован в ходе экспериментов, проведенных научно-консультативной комиссией Project Stormfury, учрежденной правительством США.

Ученые пробовали замедлить развитие ураганов, увеличивая количество осадков в первой полосе дождей, которая начинается сразу за стеной глаза бури — скоплением облаков и сильных ветров, окружающих центр урагана. Для создания искусственных облаков с самолета сбрасывали йодистое серебро. Метеорологи надеялись, что распыляемые частицы станут центрами кристаллизации переохлажденного водяного пара, поднявшегося в холодные слои атмосферы. Предполагалось, что облака будут формироваться быстрее, поглощая при этом тепло и влагу с поверхности океана и замещая стену глаза бури. Это привело бы к расширению центральной спокойной зоны и ослаблению урагана.

Сегодня создание искусственных облаков уже не считается эффективным методом, т.к. выяснилось, что содержание переохлажденного водяного пара в воздушных массах бурь незначительно.

Чувствительная атмосфера

Современные исследования ураганов опираются на предположение, сделанное мною 30 лет назад, когда еще студентом я изучал теорию хаоса. На первый взгляд, хаотические системы ведут себя произвольно. На самом деле их поведение подчиняется определенным правилам и сильно зависит от первоначальных условий. Поэтому с виду незначительные, случайные возмущения могут привести к серьезным непредсказуемым последствиям. Например, небольшие колебания температуры воды в океане, смещение крупных воздушных потоков и даже изменение формы дождевых облаков, кружащихся вокруг центра урагана, могут повлиять на его силу и направление движения.

Высокая восприимчивость атмосферы к незначительным воздействиям и ошибки, накапливающиеся при моделировании погоды, затрудняют долгосрочное прогнозирование. Возникает вопрос: если атмосфера столь чувствительна, то нельзя ли как-нибудь повлиять на циклон, чтобы он не достиг населенных районов или хотя бы ослаб?

Раньше я и мечтать не мог о воплощении своих идей, но за последнее десятилетие математическое моделирование и дистанционное зондирование шагнули далеко вперед, так что настала пора заняться крупномасштабным управлением погодой. При финансовой поддержке Института передовых идей NASA мы с коллегами из национальной научно-конструкторской консалтинговой фирмы «Исследования атмосферы и окружающей среды» (Atmospheric and Environmental Research, AER) приступили к компьютерному моделированию ураганов, чтобы разработать перспективные методы воздействия на них.

Моделирование хаоса

Даже самые точные современные компьютерные модели для предсказания погоды несовершенны, однако они могут оказаться весьма полезными при изучении циклонов. Для составления прогнозов применяются числовые методы моделирования развития циклона. Компьютер последовательно рассчитывает показатели атмосферных условий, соответствующих дискретным моментам времени. Предполагается, что общее количество энергии, импульса и влаги в рассматриваемом атмосферном образовании остается неизменным. Правда, на границе системы ситуация несколько сложнее, т.к. приходится учитывать влияние внешней среды.

При построении моделей состояние атмосферы определяют по полному перечню переменных, характеризующих давление, температуру, относительную влажность, скорость и направление ветра. Количественные показатели соответствуют моделируемым физическим свойствам, которые подчиняются закону сохранения. В большинстве метеорологических моделей рассматриваются значения перечисленных переменных в узлах трехмерной координатной сетки. Конкретный набор значений всех параметров во всех точках сетки называется состоянием модели, которое вычисляется для последовательных моментов времени, разделенных небольшими промежутками — от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от разрешающей способности модели. Учитывается движение ветра, процессы испарения, выпадения осадков, влияние поверхностного трения, инфракрасного охлаждения и нагревания солнечными лучами.

К сожалению, метеорологические прогнозы несовершенны. Во-первых, начальное состояние модели всегда неполно и неточно, т.к. определить его для ураганов крайне сложно, поскольку проведение непосредственных наблюдений затруднено. Космические снимки отображают сложную структуру урагана, но они недостаточно информативны. Во-вторых, атмосфера моделируется только по узлам координатной сетки, а располагающиеся между ними мелкие детали не включаются в рассмотрение. Без высокой разрешающей способности смоделированная структура самой важной части урагана — стены глаза бури и прилегающих к ней областей — получается неоправданно сглаженной. Кроме того, в математических моделях таких хаотических явлений, как атмосфера, быстро накапливаются вычислительные ошибки.

Для проведения наших исследований мы модифицировали эффективно использующуюся для прогнозов схему инициализации — четырехмерную систему ассимиляции данных (four-dimensional variational data assimilation, 4DVAR). Четвертое измерение, присутствующее в названии, — это время. Исследователи из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, одного из крупнейших метеорологических центров мира, используют эту усложненную технологию для ежедневного предсказания погоды.

Сначала система 4DVAR ассимилирует данные, т.е. объединяет показания, полученные со спутников, кораблей и измерительных приборов на море и в воздухе, с данными предварительного прогноза состояния атмосферы, основанного на фактической информации. Предварительный прогноз дается на шесть часов с момента снятия показаний метеоприборов. Данные, поступающие с наблюдательных пунктов, не накапливаются в течение нескольких часов, а сразу обрабатываются. Объединенные данные наблюдений и предварительного прогноза используются для вычисления следующего шестичасового прогноза.

Теоретически такая комплексная информация точнее всего отражает истинное состояние погоды, поскольку результаты наблюдений и гипотетические данные корректируют друг друга. Хотя статистически этот метод вполне обоснован, исходное состояние модели и информация, необходимая для его успешного применения, все равно остаются приблизительными.

Система 4DVAR находит такое состояние атмосферы, которое, с одной стороны, удовлетворяет уравнениям модели, а с другой — оказывается близким как к прогнозируемой, так и к наблюдаемой обстановке. Для выполнения задачи проводится корректировка первоначального состояния модели в соответствии с изменениями, произошедшими за шесть часов наблюдений и моделирования. В частности, выявленные различия используются для вычисления реакции модели — как небольшие изменения каждого из параметров влияют на степень соответствия показателей моделирования и наблюдений. Расчет с помощью так называемой сопряженной модели ведется в обратном порядке через шестичасовые промежутки времени. Затем программа оптимизации выбирает наилучший вариант поправок к первоначальному состоянию модели, чтобы результаты дальнейших расчетов наиболее точно отражали реальное развитие процессов в урагане.

Поскольку корректирование выполняется методом аппроксимации уравнений, то вся процедура — моделирование, сравнение, вычисление с помощью сопряженной модели, оптимизация — должна повторяться до получения точно выверенных результатов, которые становятся основой для составления предварительного прогноза на следующий шестичасовой период.

Построив модель уже прошедшего урагана, мы можем изменять его характеристики в любой момент времени и наблюдать за последствиями внесенных возмущений. Оказалось, что на формирование бури влияют только самоусиливающиеся внешние воздействия. Представьте пару камертонов, один из которых вибрирует, а второй находится в спокойном состоянии. Если они настроены на разные частоты, то второй камертон не шелохнется, несмотря на воздействие звуковых волн, испускаемых первым. Но если оба камертона настроены в унисон, второй войдет в резонанс и начнет колебаться с большой амплитудой. Так же и мы пытаемся «настроиться» на ураган и отыскать подходящее стимулирующее воздействие, которое привело бы к желаемому результату.

Укрощение бури

Наша научная группа из AER провела компьютерное моделирование двух разрушительных ураганов, неистовствовавших в 1992 г. Когда один из них — Иники — прошел прямо над гавайским островом Кауаи, погибло несколько человек, был нанесен огромный материальный ущерб и целые лесные массивы сровнялись с землей. Месяцем ранее ураган Эндрю обрушился на Флориду южнее Майами и превратил в пустыню целый регион.

Если учесть несовершенство существующих методов прогнозирования, наш первый эксперимент моделирования имел неожиданный успех. Чтобы изменить путь Иники, мы прежде всего выбрали место в ста километрах западнее острова, в котором должен оказаться ураган через шесть часов. Затем составили данные возможных наблюдений и загрузили эту информацию в систему 4DVAR. Программа должна была рассчитать мельчайшие изменения основных параметров первоначального состояния урагана, которые модифицировали бы его маршрут нужным образом. В этом первичном эксперименте мы допускали выбор любых искусственно созданных возмущений.

Оказалось, что самые значительные преобразования коснулись первоначального состояния температуры и ветра. Типичные изменения температуры по всей сети координат составляли десятые доли градуса, но самые заметные изменения — увеличение на 2°С — оказались в нижнем слое к западу от центра циклона. Согласно расчетам, изменения скорости ветра составили 3,2-4,8 км/ч. В некоторых местах скорость ветра изменилась на 32 км/ч в результате незначительной переориентации направления ветра вблизи центра урагана.

Хотя обе компьютерные версии урагана Иники — первоначальная и с внесенными возмущениями — казались идентичными по структуре, небольших изменений ключевых переменных было достаточно, чтобы ураган развернулся за шесть часов на запад, а потом двинулся прямо на север, оставив остров Кауаи нетронутым. Относительно малые искусственные преобразования начальной стадии циклона были обсчитаны системой нелинейных уравнений, описывающих его деятельность, и через шесть часов ураган пришел в назначенное место. Мы на верном пути! В последующем моделировании использовалась координатная сетка с более высокой разрешающей способностью, а систему 4DVAR мы запрограммировали на сведение к минимуму материального ущерба.

В одном из экспериментов мы усовершенствовали программу и рассчитали приращение температуры, которое могло бы обуздать ветер у берегов Флориды и снизить ущерб, нанесенный ураганом Эндрю. Компьютеру предстояло определить наименьшие возмущения в начальном температурном режиме, которые могли бы снизить силу штормового ветра в последние два часа шестичасового периода. Система 4DVAR определила, что лучший способ ограничить скорость ветра — провести большие преобразования начальной температуры около центра циклона, а именно: изменить ее на 2-3°С в нескольких местах. Меньшие изменения температуры воздуха (меньше 0,5°С) произошли на расстоянии от 800 до 1000 км от центра бури. Возмущения привели к образованию волнообразно чередующихся колец нагрева и охлаждения вокруг урагана. Несмотря на то что в начале процесса была изменена только температура, значения всех основных характеристик быстро отклонились от реально наблюдавшихся. В неизмененной модели ураганные ветры (более 90 км/ч) накрывали южную Флориду к концу шестичасового периода, чего не наблюдалось при внесении изменений.

Чтобы проверить надежность полученных результатов, мы провели такой же эксперимент на более сложной модели с большей разрешающей способностью. Результаты оказались схожи. Правда, через шесть часов на видоизмененной модели возобновились сильные ветры, поэтому понадобились дополнительные вмешательства, чтобы уберечь южную Флориду. Вероятно, чтобы держать под контролем ураган в течение определенного промежутка времени, необходимо запускать серию запланированных возмущений.

Кто остановит дождь?

Если результаты наших исследований состоятельны и небольшие изменения температуры воздуха в ураганном вихре действительно могут повлиять на его курс или ослабить силу ветра, то встает вопрос: как этого достичь? Невозможно сразу нагреть или остудить такое обширное атмосферное образование, как ураган. Однако можно подогревать воздух вокруг урагана и таким образом регулировать температурный режим.

Наша команда планирует провести вычисление точной структуры и силы подогрева атмосферы, необходимого для снижения интенсивности урагана и изменения его курса. Несомненно, практическая реализация такого проекта потребует огромного количества энергии, но ее можно получить с помощью орбитальных солнечных электростанций. Вырабатывающие энергию спутники следует оснастить гигантскими зеркалами, фокусирующими солнечное излучение на элементах солнечной батареи. Собранную энергию затем можно будет переправить на микроволновые приемники на Земле. Современные конструкции космических солнечных станций способны распространять микроволны, не нагревающие атмосферу и поэтому не теряющие энергию. Для управления погодой важно направить из космоса микроволны тех частот, при которых они лучше поглощаются водяным паром. Различные слои атмосферы можно будет нагреть согласно заранее продуманному плану, а области внутри урагана и ниже дождевых облаков будут защищены от нагрева, т.к. дождевые капли хорошо поглощают СВЧ-излучение.

В нашем предыдущем эксперименте система 4DVAR определила большие температурные перепады там, где нельзя применить микроволновой нагрев. Поэтому было решено вычислить оптимальные возмущения при условии, что температура воздуха в центре должна оставаться постоянной. Мы получили удовлетворительный результат, но, чтобы компенсировать неизменность температуры в центре, пришлось значительно изменить ее в других местах. Интересно, что в процессе развития модели температура в центре циклона менялась очень быстро.

Другой способ подавления сильных тропических циклонов — непосредственное ограничение поступающей в них энергии. Например, поверхность океана можно было бы покрыть тонкой, биологически разлагающейся масляной пленкой, которая способна приостанавливать испарение. Кроме того, можно оказывать влияние на циклоны за несколько дней до их подхода к берегу. Крупномасштабную перестройку структуры ветров следует предпринимать на высоте полета реактивных самолетов, где изменение атмосферного давления сильно влияет на мощность и траекторию ураганов. Например, образование инверсионных следов самолетов наверняка может вызвать требуемые возмущения начального состояния циклонов.

Кто встанет у штурвала?

Если в будущем метеорологи научатся управлять ураганами, то скорее всего возникнут серьезные политические проблемы. Несмотря на то что с 1970-х гг. Конвенцией ООН запрещено использовать погоду в качестве оружия, некоторые страны могут не устоять перед искушением.

Впрочем, наши методы еще предстоит опробовать на безобидных по сравнению с ураганами атмосферных явлениях. Прежде всего следует опробовать экспериментальные возмущения для усиления осадков на сравнительно небольшой территории, контролируемой измерительными приборами. Если понимание физики облаков, их цифровое моделирование, методика сравнительного анализа и компьютерные технологии будут развиваться нынешними темпами, то наш скромный опыт может быть претворен в жизнь. Кто знает, быть может, уже через 10-20 лет многие страны займутся крупномасштабным управлением погодой с использованием подогрева атмосферы из космоса.

Искусственые облака, отражая солнечный свет, охладят океан в зонах образования тайфунов и ураганов, тем самым снизив их мощность.

Британские метеорологи из Лидского университета разработали методику, которая в будущем позволит сделать тайфуны, ураганы и тропические циклоны менее разрушительными. Результаты исследования опубликованы в журнале Atmospheric Science Letters.

Ураганы образуются за счет энергии испарения воды с океанической поверхности, нагретой солнечным теплом. Авторы работы проанализировали, как именно температура поверхности океана влияет на разрушительный потенциал ураганов, и пришли к выводу, что в борьбе с их возникновением можно использовать искусственные облака.

«Если мы сможем увеличить количество солнечных лучей, отражаемое облаками над зоной образования ураганов, мы тем самым лишим ураганы источника энергии», -- пояснил Алан Гэдиан, один из авторов работы. Как показали расчеты, слоисто-кучевые облака, сосредоточенные над той или иной областью океана, позволяют снизить температуру его поверхности на несколько градусов, что, в свою очередь, снижает мощность образующегося урагана на одну категорию по пятибалльной шкале.

Искусственные облака против ураганов

Ученые ориентировались на технологию Marine Cloud Brightening («осветление морских облаков»), в основу которой положены особые яхты, способные искусственно распылять над океаном мельчайшие частички воды. Подобная технология поможет создавать облака над зонами формирования ураганов. Всего таких зон на Земле существует три – в Северной Атлантике, в Индийском океане и Юго-Западной части Тихого океана.

«Мы рассчитали эффект, который окажут искусственные облака на три эти зоны, в особенности на Северную Атлантику в период с августа по октябрь, когда там возникает больше всего ураганов, -- рассказал Гэдиан. -- Если наши расчеты верны, то человечество без проблем сможет регулировать силу ураганов». Хотя сама технология по созданию облаков пока остается лишь проектом, авторы статьи указывают на опыт Пекинской олимпиады-2008, когда китайские власти регулировали погоду в широких масштабах.

По мнению метеорологов, единственным препятствием для реализации проекта по контролю над ураганами является то негативное влияние, которое он может оказать на климат ряда регионов. Так, создание искусственных облаков в Атлантике может вызвать засуху в бассейне Амазонки. Однако, как указывают ученые, эту проблему можно решить, согласованно создавая и разгоняя облака в разных регионах Земли.

Как я уже писал, возникновение крупномасштабных, устойчивых и достаточно долгоживущих атмосферных вихрей - явление весьма распространённое. Оно очень естественно и следует из фундаментальных законов гидродинамики, и даже не требует каких-то особых температурных условий или притока энергии. Но далеко не всякий вихрь становится серьёзным ураганом. Для этого нужна энергетическая "подпитка" в виде очень тёплой воды на поверхности океана, приводящей к обильному испарению и конвекции в верхние слои тропосферы.

Первые экпериментальные попытки бороться с ураганами предпринимались ещё в 40-е и 50-е годы и были довольно наивными, из-за недостаточного понимания физики процессов. Технология была аналогична противо-градным пушкам (cloud-seeding): идея заключалась в том чтобы разрушить стенки "глаза" урагана с помощью затравки для водяных капель (обычно йодистых солей), которые проливались бы в виде дождя. Но это не работало: стенки "глаза" постоянно восстанавливались.

Чтобы понять почему такие методы не работают, нужно иметь в виду что хотя центральная конвективная ячейка ("глаз" урагана) играет важнейшую роль в его динамике, она содержит лишь небольшую долю его энергии. Если разрушить центральную ячейку, быстрое вращение окружающего воздуха сохранится. При трении вращающегося воздуха о поверхность океана сила Кориолиса (из-за вращения Земли) будет толкать нижние слои воздуха к центру вращения. Если в океане тёплая вода, это будет сопровождаться интенсивным испарениям, и быстро приведёт к восстановлению конвективной ячейки.

По тем же причинам не будет работать и крупный взрыв в центре урагана: он, конечно, временно нарушит конвекцию, но она быстро восстановится по вышеописанным причинам.

Некоторые рассматривающиеся сейчас методы основаны на другой идее: создавать искусственные маленькие ураганы, которые бы "отсасывали" энергию из атмосферы и верхнего слоя воды. Один из наиболее экзотических способов - что-то вроде "звёздных войн", нагревать верхний слой воды или столб воздуха с помощью микроволнового излучения из космоса, создавая "затравку" для атмосферного вихря умеренных размеров. Но это, конечно, довольно несерьёзно.

Другая версия была предложена Моше Аламаро из Department of Earth, Atmopspheric and Planetary Sciences (Massachusetts Institute of Technology), в сотрудничестве с российскими и немецкими учёными. Когда-то я сам работал на этом факультете (а так же защищал там Ph.D.). Недавно на эту тему была . Идея состоит в том чтобы установить на барже много старых авиационных двигателей и направлять вверх их выхлопную струю. Это должно инициировать конвективную ячейку небольшого урагана, не дав ему превратиться в очень интенсивный, типа "Катрины".

Я отношусь к этому весьма скептически. Это напоминает идею которая заложена в искуственном, контролируемом выжигании лесных территорий, чтобы не оставить сушняка для большого пожара. Но если в лесу есть лишь определённое и ограниченное количество горючего материала, то в верхнем слое тропического окена заключено несравненно больше термической энергии чем во всех ураганах вместе взятых за весь сезон. Пытаться уменьшить это количество с помощью маленьких вихрей - малопродуктивное занятие. Наоборот, маленькие вихри могут сливаться с себе подобными и образовывать большие. Подобная процедура напоминала бы не котролируемый выжиг участка леса, а разведение больших костров на территории нефтехранилища - затея сомнительная.

Есть и другая проблема с подобной затеей: для образования урагана нужен весьма крупномаштабный начальный подогрев, который вряд ли создастся несколькими десятками самолётных турбин. Необходимо чтобы конвективная ячейка "пробила" насквозь всю тропосферу, а внешние контуры урагана находились в так называемом "геострофическом режиме" (когда градиент давления балансируется силой Кориолиса - тогда возникает устойчивое вращение). Это достигается на расстояниях по крайней мере многих десятков километров - таким должен быть диаметр начальной "затравки" для урагана.

Вообще-то существовали прецеденты, когда подобный режим был вызван искусственым подогревом: во время массированных бомбардировок Дрездена и Гамбурга союзнической авиацией в 1945. Тогда горящие города превращались в подобие урагана, где в центре происходила интенсивная конвекция до самой стратосферы, а по краям возникал самоподдерживающийся вихрь напоминающий океанский ураган. Но расходовать такое количество энерги посреди океана всё-таки проблематично.

Впрочем, совсем неплохо для некоторых коньюктурных соображений: скажем, в России найдётся много авиационного топлива и много старых списанных турбореактивных двигателей. Представить себе тысячи турбин непрерывно дующих в небо посреди океана - вполне неплохой способ попилить американский бюджет. Ураганов не предотвратит, но зато меньше денег останется для каких-нибудь новых авантюр типа Ирака - опять же польза всему человечеству.

Третья группа потенциальных методов борьбы с ураганами состоит в том чтобы лишать их подпитки - резко уменьшить испарение воды с поверхности океана. Для этого рассматриваются разные способы. Один из них - тонкий слой органического материала (что-то вроде нефтяной плёнки) на поверхности воды, который бы хорошо сохранялся в штормовую погоду но саморазрушался без всяких следов несколько дней спустя. Подобную идею изучает известных специалист по ураганам Керри Эммануель с того же самого факультета (в мою бытность в MIT мой кабинет находился в нескольких дверях от его):
http://www.unknowncountry.com/news/?id=4849

Пока эксперименты с поверхостными плёнками находятся в самой начальной стадии, и так же вызывают скептицизм. Другая идея, пока достаточно аморфная - вызвать "анти-конвекцию" (апвеллинг) в океане таким образом чтобы глубинные, холодные слои поднялись на поверхность океана в месте прохождения урагана и ослабили его. По-моему, это в целом более здравое направление, которое может оказаться вплоне разумным по энергетическим затратам и не противоречит никаким законам физики или нашим знаниям об ураганах, и не имеет долгосрочных последствий на окружающую среду. Но каким образом подобное можно осуществить на практике, пока остаётся весьма туманным.

Люди, живущие на планете в разные эпохи, неоднократно сталкивались с разнородными катастрофами, не последнее место среди которых занимают торнадо и их производные. Ветер - стихия очень мощная, с этим трудно спорить. Его сил достаточно, чтобы сносить практически любые построенные человеком сооружения, поднимать в воздух и переносить на огромные расстояния автомобили, предметы и людей. Масштабные катастрофы такого рода случаются относительно нечасто, поэтому любой ураган, торнадо, тайфун или смерч - событие экстраординарное и приковывающее к себе мировое внимание.

Ураганы: причины возникновения стихийных бедствий

Что же такое ураган? Это явление вызывается ветром огромной скорости. Возникновение урагановобъясняется просто: ветер появляется по причине разности атмосферного давления. Причем чем выразительнее амплитуда давления, тем больше Направление воздушного потока - из области повышенного давления в место с более низкими показателями.

Как правило, причины ураганов - циклоны и антициклоны, которые быстро перемещаются с места на место. Циклоны отличаются пониженным давлением, антициклоны, наоборот, повышенным. Ветры в таких огромных воздушных массах дуют в разных направлениях, в зависимости от полушария.

Условно говоря, любой ураган - это воздушный водоворот. Причины ураганов сводятся к появлению области низкого давления, в которую с бешеной скоростью устремляется воздух. Возникают такие явления на протяжении любого сезона, но на территории России чаще всего они появляются в летний период.

Смерч, буря, ураган: различия

Сильные ветры могут называться по-разному: тайфуны, ураганы, бури, смерчи или штормы. Они отличаются не только названием, но и скоростью, способом образования и продолжительностью. Например, буря - это самая слабая ветреная ипостась. Ветер во время бури дует со скоростью около 20 м/с. Длится явление максимально до нескольких суток подряд, а площадь покрытия насчитывает более сотни километров, тогда как ураган может бушевать около 12 дней, принося хаос и разрушения. При этом ураганный вихрь летит со скоростью 30 м/с.

О смерче, который многострадальные американцы называют торнадо, стоит сказать особо. Это мезоциклон, воздушный вихрь, давление в центре которого опускается до рекордно низких показателей. Воронка в виде хобота или плети во время движения увеличивается и, всасывая в себя землю и предметы, меняет цвет на более темный. превышает 50 м/с, обладая огромной разрушительной мощью. Диаметр вихревого столба составляет иногда сотни метров. Столб, спускающийся из грозового облака, втягивает в себя предметы, автомобили и здания с поистине исполинской силой. Смерч захватывает порой сотни километров, разрушая все, что окажется на дороге.

Ураганы, бури, смерчи иногда наблюдаются на российской территории. В частности, ураганы чаще всего бывают в северных регионах: на Камчатке, в Хабаровском крае, на Чукотке, на острове Сахалин. А вот смерчи в России - явление нечастое. Одно из первых упоминаний о таком явлении датируется 15 веком. Значительные разрушения принес также смерч 1984 года в городе Иваново. А в 2004 и 2009 годах ураганный вихрь не принес серьезных разрушений.

Сильные ветры на территории России

Хоть смерчи в России и редки, но ураганы и бури, конечно, бывают. По силе они, к счастью, не столь значительны, как знаменитые «Камилла» или «Катрина», но также приводят к разрушениям и жертвам. Помимо упомянутых, стоит отметить самые заметные ураганы в России.

Русский размер

Исходя из вышеизложенной информации, можно сделать вывод: ураганы в России бывают, но их масштабы несравнимы с теми, которые бушуют в других частях света. Почему природа так милостива к русским просторам? Последствия ураганов на российских территориях, безусловно, болезненны для пострадавших, но всё же не столь фатальны и объемны, как в США или Австралии.

Дело в том, что для возникновения урагана надо, чтобы воздух, наполненный теплом и водяными частицами, соприкоснулся с холодным. А произойти это должно непременно над прохладной поверхностью. Поэтому чаще всего смерчи и ураганы происходят в прибрежных областях южных морей. Россия же не вписывается в подобную схему.

«Когда ярится океан…»

Ураган на море называется шторм. В начале 19 века адмирал английского флота по фамилии Бофорт разработал специальную шкалу, с помощью которой по сей день измеряют силу ветра. Эта система оценивания действует как на море, так и на суше. Шкала насчитывает 12-балльную градацию. Уже с 4 баллов поднимаются волны высотой до полутора метров, далее при ветре уже невозможно говорить, а против воздушного потока очень тяжело идти. В 9-балльный шторм ветер крепчает до 24 м/с, а волны достигают высоты 10 метров. Максимальный, 12-балльный ураган разрушает все на своем пути. Первыми под удар попадают маленькие и средние суда, для которых почти нет шансов выжить при таком ветре. Море дико пенится и бушует. Ураган несется со скоростью свыше 32 м/с.

Отношение к океанам имеет и тайфун. Это циклон, возникающий над поверхностью Атлантики, а свое название он получил в Азии. В переводе слово обозначает слишком сильный ветер. На Сахалинскую область обрушивается до восьми тайфунов на протяжении года. Существуют и тихоокеанские ураганы-тайфуны. Этот вид стихии имеет наиболее катастрофические последствия.

Некоторые тропические циклоны названы супертайфунами по причине их неординарности и страшной силы. Примером такого урагана может служить тайфун, названный «Джорджия». Он внезапно обрушился в 1970 году на юг Сахалина и нещадно сносил всё, что возможно. К сожалению, избежать жертв не удалось.

Самые смертоносные ураганы мира

Примеры ураганов даже за последние 20 лет мы можем наблюдать нередко. В десятку самых разрушительных вошли такие стихии, как:

• «Полин», бушевавший на территории Мексики в 1997 году.
• «Митч», в 1998 году разрушивший страны Центральной Америки; сила урагана достигала порой 320 км/ч, человеческие жертвы исчислялись десятками тысяч.
• Ураган 5-й категории «Кенна» уничтожил город Наярит; ветер вырывал с корнями деревья, рушил здания и дороги, и только по счастливой случайности не погибли люди.
• Тайфун «Иван» набросился на и США в 2004 году и нанес миллиардный ущерб.
• «Вильма» разрушила побережья Кубы и США в 2005 году; она унесла 62 человеческих жизни.
• Огромный вихрь протяженностью 900 км пронесся над просторами США в 2008 году; за 14 часов разгула стихии был нанесен колоссальный ущерб; ветер такой силы был назван «Айк».
• «Чарли» в 2004 году погулял на Ямайке, Кубе и США; сила ветра достигала 240 км/ч.
• В 2012 году ураган по имени «Сенди» унес жизни 113 человек; стихия бушевала на востоке США, особенно досталось штату Нью-Йорк.

Торнадо с женским характером

Интересно, что самые разрушительные последствия ураганов наблюдаются от тех стихий, которые названы женскими именами.

Это самые капризные и непредсказуемые ураганы, напоминающие даму в истерическом припадке. Может быть, это предубеждение, но судите сами:

1. Одним из самых страшных ураганов за всю историю является «Катрина». Этот смертоносный ветер поразил США в 2005 году. Обширные наводнения, около 2 тыс. человеческих жизней, сотни пропавших без вести - вот дань, собранная стихией в тот роковой год.
2. Более ранний, но не менее страшный ураган в 1970 году обрушился на Индию и Бангладеш. Назвали его странно - «Блоха». Более 500 тыс. человек погибло от наводнений, спровоцированных невиданным штормом.
3. Китайский тайфун с романтическим именем «Нина» стёр с лица земли большую плотину Банкиао, чем вызвал наводнение, в результате которого, по примерным подсчетам, погибло 230 тыс. человек.
4. «Камилла» пронеслась над Миссисипи в 1969 году. Метеорологи не смогли измерить силу ветра, так как приборы были уничтожены буйствующей стихией. Предполагают, что ураганные порывы достигали 340 км/ч. Повреждены сотни мостов, множество домов, 113 людей утонуло, тысячи пострадали.

Справедливости ради надо отметить, что самый страшный ураган, названный Сан-Каликсто, не имеет отношения к женским именам. Тем не менее он стал самым смертоносным из зарегистрированных. Десятки тысяч человек погибло, практически все здания были разрушены, ветер срывал кору с деревьев, перед тем как вырвать их с корнями. Огромная цунами смыла всё, что преграждало ей путь. Современные эксперты считают, что сила урагана была не менее 350 км/ч. Это страшное событие произошло в 1780 году на Карибах.

Буря! Скоро грянет буря! Или как измерить силу смерча

Для того чтобы измерить силу ветра, опять-таки используют шкалу Бофорта, несколько измененную, уточненную и дополненную. Прибор, называемый анемометром, определяет скорость воздушных потоков. Например, последний ураган «Патрисия», зафиксированный в Техасе, имел силу 325 км/ч. Этого было достаточно, чтобы снести в воду большой железнодорожный состав.

Разрушительная сила ветра начинается с 8 баллов. Это соответствует скорости воздушных потоков от 60 км/ч. При таком ветре ломаются толстые деревья. Далее ветер усиливается до 70-90 км/ч и начинает сносить заборы и небольшие строения. 10-балльный шторм вырывает деревья с корнями и уничтожает капитальные здания. Сила ветра при этом достигает 100-110 км/ч. Усиливаясь, стихия сбрасывает железные вагоны, словно спичечные коробки, валит столбы. Ураган мощностью в 12 баллов производит тотальные разрушения, проносясь со скоростью свыше 130 км/ч. Настолько смертоносными ураганы в России, к счастью, бывают крайне редко.

Катастрофические последствия

Ураган - серьезная стихия, поэтому сразу после прекращения ветра не стоит покидать укрытие, надо подождать несколько часов, прежде чем выйти на свет. Последствия смерчей, ураганов, бурь очень внушительны. Это поваленные деревья, сорванные крыши, затопленные коллекторы, разрушенные дороги, поврежденные опоры электроснабжения. Кроме того, волны, вызванные ветром, могут превратиться в цунами, сметающие все живое и построенное людьми. При разрушении плотин неизбежны глобальные наводнения, а если сточные воды попадут в резервуары с питьевыми, то часто это провоцирует неконтролируемый рост инфекционных заболеваний и даже эпидемии.

Но жизнь постепенно начнет восстанавливаться, потому что за работу возьмутся аварийно-спасательные подразделения, которым могут помочь и обычные жители. Чтобы максимально минимизировать последствия, и, по крайней мере, избежать человеческих жертв, существуют правила поведения перед, во время и после разгула стихии.

Правила поведения в чрезвычайных природных условиях

Правильные и продуманные действия при ураганеспособны спасти жизнь как самому человеку, так и его близким. После того как метеорологи обнаруживают ураган и просчитывают его траекторию, эта информация обязательно сообщается населению. Обычно подается стандартный сигнал «Внимание!» по всем каналам телевидения, радиовещания и передается необходимая общественная информация.

Подготовительный этап включает в себя следующие действия:

• остаются включенными источники информации, чтобы не упустить важные моменты;
• ученики в обязательном порядке должны быть отпущены домой;
• если ураган уже начинает бушевать, то учащиеся укрываются в подвальных помещениях;
• необходимо подготовить запасы воды, питания и медикаментов примерно на 3 дня;
• фонари, лампы, свечи, портативные печи обязательно должны быть в наличии;
• стекла оклеиваются крестообразно или в форме звезды;
• витрины защищаются большими щитами;
• балконы очищаются от предметов и хлама, которые может снести ветер;
• подоконники должны быть пусты;
• в деревнях скот загоняется в укрепленный хлев, оснащенный запасом еды и воды; летние постройки крепятся, насколько возможно;
• окна с наветренной стороны плотно закрываются, а с противоположной, наоборот, остаются открытыми.

Какие действия при урагане надо произвести, услышав о его приближении? Во-первых, выключить электроприборы и газовые печи, зафиксировать краны. Во-вторых, взять с собой чемодан с самыми необходимыми вещами и документами. Далее запасы продуктов, медикаментов, воды перенести в надежное убежище и укрыться там вместе с семьей. Если такого убежища нет, то в доме надо спрятаться под надежной мебелью, в нишах, дверных проемах. Ни в коем случае нельзя подходить к окнам, которые предварительно надо зашторить.

В том случае, если стихия застала на открытой местности, убежищем может служить любой овраг или углубление. Отличным укрытием могут стать мосты, вернее места под ними. Надо держаться подальше от рекламных щитов, оторванных проводов, узких проходов (опасность толпы), низин, так как существует возможность затопления. До урагана обязательно нужно договориться с близкими о месте встречи в случае разных непредвиденных обстоятельств.

После завершения стихии:

• не стоит зажигать спички, так как не исключена утечка газа;
• нельзя использовать неочищенную воду, поскольку, возможно, она сильно загрязнена;
• следует узнать, не нужна ли вашим соседям первая медицинская помощь.

Ураганы в России случаются нечасто, но всё же знать данные правила необходимо, потому что природные катаклизмы, в связи с климатическими переменами, склонны менять свою локализацию.