Циклон, тайфун и наводнения.

Процессор и ..

Охлаждение ПК

Статьи

Полезные советы

Ссылки

Электроника

Linux

Список литературы

Проекты, идеи

Тайфун —
разновидность тропического циклона, которая
типична для северо-западной части Тихого океана.
Слово происходит от китайского 颱風 (táifēng).

http://ru.wikipedia.org/wiki/тайфун

Распространено мнение, что низкое атмосферное давление способствует катастрофическому подъему уровня моря (воды) в области низкого давления (око тайфуна) относительно области высокого давления. Этим же объясняют и часто вызываемые ими наводнения. Например, с небольшими вариациями, встречалось такое объяснение наводнениям в городе С. Петербурге.
Подробно о природе наводнений в С. Петербурге см. «Проблема нагонных наводнений в С. Петербурге»

 

 

Так ли это?

Попробуем оценить это исходя из законов физики.

 

 

Рисунок 1

 

На рис. 1, показаны две удаленные на достаточно большое расстояние L точки, вблизи поверхности Земли, в которых атмосферное давление имеет величину P₁ и P₂.

Причем P₂ > P₁.

Мы знаем, что в сообщающихся сосудах высота водяного столба определяется давлением в каждом из сосудов. Поэтому разность давления P₁ – P₂ определяет перепад высот Δh между уровнем воды в концах трубки.

 

Посмотрим каков перепад высот в реальном тайфуне Янгми.

 

Его характеристики:

ZCZC 638
WTPQ20 RJTD 270300
RSMC TROPICAL CYCLONE ADVISORY
NAME TY 0815 JANGMI (0815)
ANALYSIS
PSTN 270300UTC 20.1N 126.0E GOOD
MOVE NW 13KT
PRES 925HPA (hPa) — давление в центре циклона 925hPa,
MXWD 100KT
GUST 140KT50KT 110NM
30KT 240NM EAST 240NM WEST

 

 

В центральной его области давление составляло 925 hPa, что составляет 693,8 мм. Hg, или 9438 ммH₂O.

Получаем:

 

Δh=P1 – P2 = 10332 мм. H₂O — 9438 мм. H₂O = 894 мм. H₂O

 

 

Рисунок 2.

 

Получаем разность высот всего 0,89 м, конечно если оценить объем воды подсасываемый в область низкого давления то это огромные объемы.

 

Рисунок 3.

 

Фото 1.

 

На фото 1, показан типичный циклон, область взаимодействия воздушных и водных потоков имеет протяженность тысячи километров (больше одного витка).

 

У циклонов есть одна очень важная особенность которую обычно не учитывают невнимательные исследователи. Это взаимодействие водных масс поверхности воды и воздушных потоков циклона высокой скорости (с высоким запасом энергии).

 

Тем более важно, что воздушные потоки движутся не по радиусу - короткому, а по дуге окружности (окружности) в 2 раз большей длинны и часто делает не один виток вокруг центральной области (Фото 1.).

Это увеличение совместного пути движения воздушных и водных масс усиливает их энергообмен и в результате доля энергии переданная водной поверхности растет. Это способствует образованию временных течений совпадающих по направлению с движением водных масс. Подробно данное явление описано в разделе «Формирование водных потоков».

И уже кинетическая энергия временных течений, по спирали направленных к центру циклона создает условия для поступления в эту область водных масс. Эти водные массы дополнительно поднимают уровень водной поверхности. Высота подъема определяется не только кинетической энергией водного потока, но и балансом поступающих масс воды и их оттока.

 

Рисунок 5.
 

В данном случае, максимальная высота подъема в центре циклона — h, равно сумме Δh (см. выше) и кинетической энергией временных течений равной h_к=V²/2q.

 

h = Δh+ h_к=(P_переф–P_центр)+V²/2q м. [1]

 

где:

P_переф — атмосферное давление за пределами циклона в м. вод. ст.,

P_центр - атмосферное давление в центре циклона в м. вод. ст.,

V — скорость временного течения, направленного от периферии к центру м/сек,

q — ускорение свободного падения м/сек².

Энергия накопленная временными течениями, на больших глубинах, затрачивается на циркуляцию (перемешивание) водных масс за счет оттока. При этом уровень водной поверхности h определяется только составляющей Δh. hк в этом случае стремится к нулю.

 

При выходе циклона на глубины менее одной — двух глубин образовавшихся в зоне циркуляции временных течений, отток воды из центральной части сокращается. Кинетическая энергия накопленная массами воды временного течения в центре циклона переходит в потенциальную, что обеспечивает подъем уровня водной поверхности. h в этом случае определяется формулой [1]. Причем процесс продолжается до полной потери энергии временными течениями и их распада.

 

При нахождении на глубинах менее глубины временного течения, когда циклон разрушается, то силы удерживающие уровень водной поверхности прекращают свое действие и начинается поверхностный отток. В условиях поднимающегося рельефа дна такой отток может вызвать приливную волну в прибрежной зоне.

 

В заключение можно сказать:

1. основной подъем уровня воды в центе циклона обеспечивается за счет накопления энергии водными потоками.
2. Циклоны и их разновидности тайфуны могут вызывать подтопления прибрежных территорий, особенно имеющих плавно поднимающийся рельеф дна.
3. Уровень подтопления определяется не только величиной давления, но и продолжительность и энергетикой тайфуна.
4. К положительным сторонам действия циклонов и антициклонов можно отнести усиление перемешивания водных масс по объему, за счет усиления перемешивания через механизм оттока и подсоса в их центральной зоне.
5. Необходимо обратить внимание на возможность подъема антициклонами со дна загрязненных отложений.

 

Интересно что:

• для того чтобы на поверхности воды появилась «рябь» достаточно прохождения над ней фронта перепада давления менее 0,1 мм. Hg (мм. рт. ст.),
• «рябь» образуется из-за срыва воздушного потока на фронте давления, что определяется разностью скоростей воздушного потока и верхнего слоя воды,
• после появления «ряби» на поверхности воды, ее сцепление с воздушным потоком возрастает и усиливается энергообмен между водной средой и воздушным потоком, в результате воздушный поток увлекает водную поверхность за собой.

 

Справка.

760 мм. рт. ст. = 10,332 м H₂O =101325 Па

А.Сорокин

2009 г

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь: