Маломасштабные вихри

В условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации кроме обычных грозовых шквалов могут возникать особые вихри с вертикальной осью, напоминающие циклоны, однако миниатюрных размеров. Это прежде всего совсем небольшие пыльные вихри, во множестве возникающие над перегретой почвой в пустынях (но не только в пустынях), особенно на границах, где резко меняются свойства подстилающей поверхности. В Сахаре на площади 10 квадратных километров таких вихрей наблюдалось иногда до 100 в день. Часты они летом на Восточном Памире. Поперечник их от 1 до 100 м, высота до 1 км, скорость перемещения 20-30 км/ч. В вихре наблюдается быстрое вращение воздуха при одновременном его подъеме вверх. Попавшие в вихрь пыль, листья и другие предметы увлекаются вверх по спиральным путям.
Большое значение имеют более крупные вихри, называемые над морем смерчами, а над сушей - тромбами. В Северной Америке тромбы именуют торнадо. Вихрь возникает обычно в передней части грозового облака и проникает сверху до самой земной поверхности. У смерчей диаметр вихря порядка десятков метров, у тромбов - порядка 100-200 м, а в американских торнадо и больше (устанавливается по ширине полосы разрушений).
Тромб виден как темный столб между облаками и землей, расширяющийся кверху и книзу, или как хобот, свисающий из облака. Такая форма объясняется тем, что вихрь втягивает сверху облако, а снизу пыль или воду, кроме того, при сильном падении давления внутри вихря происходит конденсация водяного пара.
Вихрь перемещается вместе с облаком чаще всего со скоростью порядка 30-40 км/ч. Время существования смерчей измеряется минутами, тромбов - десятками минут, иногда несколькими часами. За это время вихрь может продвинуться над морем на несколько километров, а над сушей - на десятки, иногда даже на сотни километров, все сметая на своем пути. Атмосферное давление в вихре сильно понижено - на десятки или даже на сотню гектопаскалей. Воздух вращается вокруг оси вихря, одновременно поднимаясь вверх. Скорости ветра в тромбах могут достигать 50-100 м/с, их можно определить по разрушениям, очень велики и восходящие скорости. Ветер при тромбе срывает крыши и разрушает легкие постройки, переносит на большие расстояния людей и животных, ломает и вырывает с корнем деревья, прокладывая в лесах просеки. Падение давления при прохождении тромба бывает настолько большим и быстрым, что наружное давление не успевает выровняться с давлением внутри зданий, которое остается более высоким. Поэтому дома, попавшие в сферу действия тромба, иногда взрываются изнутри: с них слетает крыша, вылетают оконные рамы, даже разрушаются стены. Смерчи обладают меньшей разрушительной силой. Тромб сопровождается грозой, ливневым дождем, градом. Водяные смерчи реже связаны с грозами. Обычно тромбы проходят поодиночке, у торнадо часто наблюдаются по два или больше вихрей. Смерчи часто возникают сериями по несколько вихрей.
В Европе тромбы сравнительно редки и наблюдаются преимущественно в жаркую летнюю погоду в послеполуденные часы в воздушных массах тропического происхождения с большими вертикальными градиентами температуры и содержанием влаги. В направлении к северу они отмечались до Северной Шотландии, Южной Норвегии, Швеции (до 60° с.ш.), Соловецких островов; в Сибири - до низовьев Оби. На Европейской территории России каждое лето в разных местах (и на юге и в центре) отмечается несколько тромбов. Были случаи, когда они достигали катастрофической силы, как, например, московский тромб 29 июня 1904 г. или тромб в Иванове 9 июня 1984 г., которые сравнимы по интенсивности с американскими торнадо. По-видимому, на азиатской территории России тромбы возникают значительно чаще, но они проходят в малонаселенных районах, поэтому менее известны.
В США, между Скалистыми и Аппалачскими горами, особенно на юго-востоке, торнадо очень часты и обладают исключительной разрушительной силой. За год в США наблюдается в среднем свыше 200 торнадо, но в отдельные годы - свыше 800, и преимущественно в теплое время года. Интенсивность их разная, но в общем диаметры вихрей и скорости ветра в них (до 125 м/с и более) больше, чем в европейских тромбах, а причиняемые ими разрушения и убытки оцениваются суммой 1 млрд долл. в год. Случалось, что поднимались в воздух дома вместе с жителями; полное разрушение домов происходит очень часто. В среднем за год насчитывается свыше 100 смертных случаев от торнадо, а 18 марта 1925 г. торнадо было убито 700 человек. Одно-единственное торнадо в Северной Дакоте 20 июня 1957 г. разрушило 500 домов на площади в одну квадратную милю и причинило убытков на 15 млн долл.
В тромбах наблюдается вращение ветра как в циклоническом, так и в антициклоническом направлениях, хотя давление в тромбе всегда понижено. Антициклоническое вращение возможно, если центробежная сила так велика, что перекрывает силу градиента. Наиболее низкое давление, наблюдавшееся в центре торнадо, составляет 912 гПа.
Тромбы (торнадо) наблюдаются в очень теплом и влажном неустойчиво стратифицированном воздухе, иногда вблизи фронтов, как холодных, так и теплых, иногда на значительном расстоянии от них. Очевидна их связь с грозовыми облаками. Поэтому надо думать, что тромб является особой, сравнительно редкой разновидностью обычного грозового шквала. Но при шквале в грозовом облаке наблюдается вихрь с горизонтальной осью. При тромбе направление оси вихря по еще не выясненным причинам меняется: она загибается к земной поверхности и достигает ее, принимая между облаком и землей вертикальное направление. Так возникает тромб, а иногда и два тромба, по двум сторонам грозового облака. Преобладание и увеличенную интенсивность торнадо в США по сравнению с тромбами в Европе можно объяснить тем, что в США летом часто господствует очень теплый, влажный и неустойчиво стратифицированный воздух с Мексиканского залива, благоприятный для образования гроз и торнадо. В Европе такие условия бывают реже: тропический воздух попадает в Европу сравнительно редко (на европейскую территорию России чаще, на азиатскую - еще чаще).

кн. "Метеорология и климатология" С.П.Хромов, М.А.Петросянц

:: появление тромбов на территории бывшего СССР :: торнадо в США :: явления :: шквалы ::