Введение
Разработана климатология осадков, связанных с тропическими циклонами, для определения характеристик осадков, связанных с прошлыми тропическими циклонами. Климатология осадков от тропических циклонов может использоваться для прогнозирования текущих или предстоящих последствий, вызванных тропическими циклонами. Степень воздействия тропического циклона на осадки зависит от скорости его перемещения, размера и степени вертикального сдвига ветра. Одной из наиболее серьезных угроз, связанных с тропическими циклонами, является сильный дождь. Крупные, медленно движущиеся и не подверженные сдвигу тропические циклоны вызывают самые обильные осадки. Интенсивность тропического циклона, по-видимому, оказывает незначительное влияние на его потенциал для осадков над сушей, однако спутниковые измерения за последние несколько лет показывают, что более интенсивные тропические циклоны производят заметно больше осадков над водой. Наводнения, вызванные тропическими циклонами, остаются значительной причиной гибели людей, особенно в низинных районах.
A tropical cyclone rainfall climatology is developed to determine rainfall characteristics of past tropical cyclones. A tropical cyclone rainfall climatology can be used to help forecast current or upcoming tropical cyclone impacts. The degree of a tropical cyclone rainfall impact depends upon speed of movement, storm size, and degree of vertical wind shear. One of the most significant threats from tropical cyclones is heavy rainfall. Large, slow moving, and non sheared tropical cyclones produce the heaviest rains. The intensity of a tropical cyclone appears to have little bearing on its potential for rainfall over land, but satellite measurements over the last several years show that more intense tropical cyclones produce noticeably more rainfall over water. Flooding from tropical cyclones remains a significant cause of fatalities, particularly in low lying areas.
Ожидание наводнения
Хотя наводнения в глубине материка обычны для тропических циклонов, существуют факторы, вызывающие чрезмерные осадки от них. Медленное движение, как это наблюдалось во время урагана Дэнни (1997) и урагана Вильма, может привести к обильным осадкам. Наличие гор или холмов вблизи побережья, как, например, в большей части Мексики, Гаити, Доминиканской Республики, Центральной Америки, Мадагаскара, Реюньона, Китая и Японии, усиливает потенциал осадков из-за вынужденного подъема воздушных масс вверх по склонам гор. Сильное воздействие верхних слоев атмосферы от желоба, перемещающегося в западных ветрах, и связанного с ним холодного фронта, как это было во время урагана Флойд, может привести к обильным осадкам даже от систем, движущихся с обычной скоростью. Более крупные тропические циклоны дают больше осадков, поскольку они дольше воздействуют на одну и ту же территорию, чем циклоны среднего или малого размера. Сочетание двух из этих факторов может быть особенно разрушительным, как это было во время урагана Митч в Центральной Америке. В сезоне 2005 года наводнения, вызванные медленным движением и обширной циркуляцией урагана Стен, привели к гибели 1662–2000 человек.
Общее распределение в тропическом циклоне
Скорость осадков в день в радиусе центра (Риль) Радиус (ми) Радиус (км) Количество (дюйм) Количество (мм) 35 56 33.98 863 70 112 13.27 337 140 224 4.25 108 280 448 1.18 30
Исаак Клайн был первым, кто исследовал распределение осадков вокруг тропических циклонов в начале 1900-х годов. Он обнаружил, что большая часть осадков выпадает перед центром (или глазом) циклона, чем после его прохождения, при этом наибольший процент приходится на правый передний квадрант. Отец Виньес с Кубы обнаружил, что у некоторых тропических циклонов максимальная скорость осадков наблюдается в заднем квадранте в пределах зоны сходящих (неподвижных) потоков. Обычно, по мере усиления тропического циклона, более интенсивные осадки становятся более концентрированными вокруг его центра. Наибольшее количество осадков наблюдается во внутреннем ядре тропического циклона, будь то стенка глаза или центральная плотная облачность, в пределах одной градуса широты от центра, с уменьшением количества по мере удаления от центра. Большая часть осадков в тропических циклонах сосредоточена в пределах радиуса штормового ветра. Осадки чаще выпадают вблизи центра тропических циклонов ночью. Над сушей внешние полосы более активны в течение дня, что может ограничивать приток воздуха к центру циклона. Недавние исследования показали, что половина осадков в тропическом циклоне имеет слоистый характер. Диаграмма справа была разработана Риэлем в 1954 году с использованием метеорологических уравнений, основанных на радиусе штормового ветра около 225 км, относительно симметричном циклоне, и не учитывает влияние рельефа местности или вертикального сдвига ветра. Местные объемы осадков могут превышать значения, представленные на диаграмме, в два раза из-за рельефа. Вертикальный сдвиг ветра, как правило, уменьшает количество осадков по сравнению с показателями, приведенными в таблице.
Isaac Cline was the first to investigate rainfall distribution around tropical cyclones in the early 1900s. He found that a larger proportion of rainfall falls in advance of the center (or eye) than after the center's passage, with the highest percentage falling in the right front quadrant. Father Viñes of Cuba found that some tropical cyclones have their highest rainfall rates in the rear quadrant within a training (non moving) inflow band. Normally, as a tropical cyclone intensifies, its heavier rainfall rates become more concentrated around its center. Rainfall is found to be heaviest in tropical cyclone's inner core, whether it be the eyewall or central dense overcast, within a degree latitude of the center, with lesser amounts farther away from the center. Most of the rainfall in tropical cyclones is concentrated within its radius of gale force winds. Rainfall is more common near the center of tropical cyclones overnight. Over land, outer bands are more active during the heating of the day, which can act to restrict inflow into the center of the cyclone. Recent studies have shown that half of the rainfall within a tropical cyclone is stratiform in nature. The chart to the right was developed by Riehl in 1954 using meteorological equations that assume a gale radius of about 140 mile (225 km), a fairly symmetric cyclone, and does not consider topographic effects or vertical wind shear. Local amounts can exceed this chart by a factor of two due to topography. Wind shear tends to lessen the amounts below what is shown on the table.
Отношение к размеру шторма
Более крупные тропические циклоны характеризуются более обширными дождевыми областями, что может приводить к увеличению количества осадков на большем расстоянии от центра циклона и вне влияния рельефа местности. По мере продвижения циклона вглубь суши и потери доступа к теплу и влаге (от океана), количество осадков от тропического циклона и его остатков быстро сокращается.
Вертикальное воздействие сдвига ветра на защиту от осадков
Вертикальный сдвиг ветра приводит к тому, что распределение осадков вокруг тропического циклона становится сильно асимметричным, при этом большая часть осадков выпадает слева и по направлению ветра от вектора сдвига, или с наветренной стороны от сдвига. Иными словами, юго-западный сдвиг перемещает основную массу осадков к северу-северо-востоку от центра. Если сдвиг ветра достаточно сильный, основная часть осадков удаляется от центра, что приводит к обнажению центра циркуляции. В этом случае потенциальное количество осадков от тропического циклона значительно уменьшается.
Влияние взаимодействия с фронтальными границами/нижними уровнями
Когда тропический циклон взаимодействует с верхнетропосферным желобом и связанным с ним поверхностным фронтом, вдоль фронта, впереди оси желоба, наблюдается отчетливая северная область осадков. Подобное взаимодействие может привести к выпадению наиболее интенсивных осадков вдоль и левее траектории тропического циклона, причем полоса осадков может простираться на сотни миль или километров вниз по ветру от циклона. Чем сильнее верхнетропосферный желоб, захватывающий тропический циклон, тем заметнее обычно смещение зоны максимальных осадков влево от траектории. В южном полушарии наибольшая вероятность воздействия осадков приходится на период с января по март, а к северу от экватора – с июня по ноябрь.
Статистика осадков от тропических циклонов в США
В период с 1970 по 2004 год причиной большинства смертей, связанных с тропическими циклонами в США, были внутренние наводнения. Эта статистика изменилась в 2005 году, когда только воздействие урагана Катрина вернуло наиболее смертоносным фактором тропических циклонов штормовой нагон, который исторически является наиболее смертоносным фактором сильных тропических циклонов. В среднем, пять тропических циклонов, достигших силы тропической депрессии или выше, ежегодно приносят осадки на территорию соединенных штатов, обеспечивая около четверти годового количества осадков в юго-восточных штатах. Хотя многие из этих штормов формируются в Атлантическом бассейне, некоторые системы или их остатки перемещаются через Мексику из бассейна восточной части Тихого океана. Среднее общее количество осадков от тропического циклона, влияющего на 48 континентальных штатов из Атлантического бассейна, составляет около , при этом 70–75% от общего количества осадков выпадает в течение 24 часов. Наибольшее количество осадков было зарегистрировано во время урагана Харви в 2017 году, когда в юго-восточном Техасе выпало .
Печатные носители
Иван Рэй Таннехилл. Ураганы. Издательство Принстонского университета: Принстон, 1942. Герберт Риль. Тропическая метеорология. McGraw Hill Book Company, Inc.: Нью-Йорк, 1954. Терри Такер. Остерегайтесь урагана! Hamilton Press: Бермуды, 1966.