Ураган Ида превратился в монстра

Ураган Ида превратился в монстра благодаря гигантскому теплому пятну в Мексиканском заливе
Когда ураган Ида направлялся в Мексиканский залив, группа ученых внимательно наблюдала за гигантским, медленно кружащимся бассейном с теплой водой прямо впереди на своем пути.

Этот теплый бассейн, водоворот, был предупреждающим знаком. Это было около 125 миль (200 километров) в поперечнике. И он собирался дать Иде такой импульс, который менее чем за 24 часа превратит ее из слабого урагана в опасный шторм категории 4, который обрушился на Луизиану недалеко от Нового Орлеана 29 августа 2021 года.

Ник Шэй, океанолог из Школы морских и атмосферных наук Розенстила при Университете Майами, был одним из таких ученых. Он объясняет, как эти водовороты, являющиеся частью так называемого Петлевого течения, помогают штормам быстро превращаться в чудовищные ураганы.

Как образуются эти водовороты?
Петлевое течение — ключевой компонент большого круговорота или кругового течения, вращающегося по часовой стрелке в Северной Атлантике. Его сила связана с потоком теплой воды из тропиков и Карибского моря в Мексиканский залив и снова через Флоридский пролив между Флоридой и Кубой. Отсюда он образует ядро ​​Гольфстрима, который течет на север вдоль Восточного побережья.

В Персидском заливе это течение может начать сбрасывать большие теплые водовороты, когда достигнет северной широты Форт-Майерс, Флорида. В любой момент времени в Персидском заливе может быть до трех теплых водоворотов, медленно движущихся на запад. Когда эти водовороты образуются во время сезона ураганов, их жара может обернуться катастрофой для прибрежных сообществ вокруг Персидского залива.

Компьютерная модель показывает течение и водовороты.
Кольцевое течение течет из тропиков через Карибский бассейн и в Мексиканский залив, а затем присоединяется к Гольфстриму, движущемуся вверх по восточному побережью. Студия научной визуализации NASA / Goddard Space Flight Center
Субтропическая вода имеет другую температуру и соленость, чем обычная вода Персидского залива, поэтому ее водовороты легко идентифицировать. У них теплая вода на поверхности и температура 78 градусов по Фаренгейту (26 C) или более в слоях воды, простирающихся примерно на 400 или 500 футов в глубину (примерно от 120 до 150 метров). Поскольку сильная разница солености препятствует перемешиванию и охлаждению этих слоев, теплые водовороты сохраняют значительное количество тепла.

Когда температура у поверхности океана превышает 78 F (26 C), ураганы могут образовываться и усиливаться. Вихрь, над которым прошла Ида, имел температуру поверхности более 86 F (30 C).

Как вы узнали, что этот вихрь будет проблемой?
Мы ежедневно отслеживаем содержание тепла в океане из космоса и следим за динамикой океана, особенно в летние месяцы. Имейте в виду, что теплые водовороты в зимнее время также могут активизировать атмосферные фронтальные системы, такие как «шторм века», вызвавший снежные бури на Глубоком Юге в 1993 году.

Чтобы оценить риск, связанный с этим тепловым резервуаром для урагана Ида, мы пролетели над водоворотом самолета и сбросили измерительные приборы, в том числе так называемые расходные материалы. Одноразовый парашют спускается на поверхность и выпускает зонд, который опускается на глубину от 1300 до 5000 футов (от 400 до 1500 метров) ниже поверхности. Затем он отправляет обратно данные о температуре и солености.

Этот вихрь нагрелся примерно до 480 футов (около 150 метров) от поверхности. Даже если штормовой ветер вызвал некоторое смешивание с более холодной водой на поверхности, эта более глубокая вода не могла смешаться полностью. Вихрь должен был оставаться теплым и продолжать обеспечивать тепло и влагу.

Это означало, что Ида собиралась получить огромный запас топлива.
Когда теплая вода так глубоко распространяется, мы начинаем видеть падение атмосферного давления. Передача влаги или скрытое тепло из океана в атмосферу поддерживается теплыми водоворотами, поскольку водовороты не сильно охлаждаются. По мере того как это высвобождение скрытого тепла продолжается, центральное давление продолжает снижаться. В конце концов, приземные ветры почувствуют более сильные изменения горизонтального давления через шторм и начнут ускоряться.

Это то, что мы видели за день до того, как ураган Ида обрушился на берег. Шторм начинал ощущать действительно теплую воду в водовороте. По мере того, как давление продолжает снижаться, штормы становятся сильнее и четче.

Когда я лег спать в полночь той ночью, скорость ветра составляла около 105 миль в час. Когда через несколько часов я проснулся и проверил данные Национального центра ураганов, скорость была 145 миль в час, а Ида превратилась в сильный ураган.

Как ураганы вытягивают топливо из воды. Кредит: NOAA
Быстрая интенсификация — новое явление?
Мы знаем об этом влиянии ураганов на протяжении многих лет, но метеорологам потребовалось немало времени, чтобы обратить больше внимания на содержание тепла в верхних слоях океана и его влияние на быстрое усиление ураганов.

В 1995 году ураган Опал был минимальным тропическим штормом, извивающимся в Персидском заливе. В то время синоптики не знали, что в центре Персидского залива был большой теплый водоворот, движущийся со скоростью машин Майами в час пик, а теплая вода спускалась примерно на 150 метров. Все, что метеорологи видели в спутниковых данных, — это температура поверхности, поэтому, когда Опал быстро усилился на пути к Флоридской Панхэндл, он застал многих людей врасплох.

Сегодня метеорологи внимательно следят за тем, где находятся лужи тепла. Не для каждого шторма есть подходящие условия. Слишком сильный сдвиг ветра может разорвать шторм, но когда атмосферные условия и температура океана чрезвычайно благоприятны, вы можете добиться этого большого изменения.

Ураганы Катрина и Рита, оба произошедшие в 2005 году, имели почти такую ​​же сигнатуру, что и Ида. Они прошли над теплым водоворотом, который только что готовился отойти от Кольцевого Тока.

Ураган Майкл в 2018 году не прошел через вихрь, но он прошел через нить накала вихря — как хвост — когда он отделялся от петлевого течения. Каждый из этих штормов быстро усиливался, прежде чем ударить по земле.

Конечно, эти теплые водовороты чаще всего встречаются именно в сезон ураганов. Иногда это случается и на атлантическом побережье, но Мексиканский залив и северо-западная часть Карибского бассейна более сдержаны, поэтому, когда там усиливается шторм, кого-нибудь ударит. Когда он усиливается вблизи побережья, как это случилось с Ида, это может иметь катастрофические последствия для прибрежных жителей.

Мужчина идет по развалинам офиса с оторванной крышей.
Ураган Ида обрушился на побережье, ветер со скоростью 150 миль в час сорвал крыши с домов и зданий. Его штормовой нагон вызвал масштабные наводнения за пределами системы дамб в регионе. AP Photo / Дэвид Дж. Филлип
При чем тут изменение климата?
Мы знаем, что происходит глобальное потепление, и мы знаем, что температура поверхности повышается в Мексиканском заливе и в других местах. Однако, когда дело доходит до быстрой интенсификации, я считаю, что большая часть этой термодинамики носит локальный характер. Насколько большую роль играет глобальное потепление, остается неясным.

Это область плодотворных исследований. Мы отслеживаем содержание тепла в океане в Персидском заливе более двух десятилетий. Сравнивая измерения температуры, которые мы сделали во время Иды и других ураганов, со спутниковыми и другими атмосферными данными, ученые могут лучше понять роль океанов в быстром усилении штормов.

Получив эти профили, ученые могут точно настроить компьютерные модели моделирования, используемые в прогнозах, чтобы предоставлять более подробные и точные предупреждения в отношении будущего.

[Более 100 000 читателей полагаются на информационный бюллетень The Conversation. Зарегистрироваться Сегодня.]