Гиперураганы: Теоретические модели экстремальных тропических циклонов
Hypercane
Гиперураганы: гипотетические экстремальные тропические циклоны при t° моря >50°C. Возможны при падении астероида, извержении вулкана или глобальном потеплении.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Гипотетический класс экстремальных тропических циклонов
Hypothetical class of extreme tropical cyclone
Гиперкан – это гипотетический класс экстремальных тропических циклонов, который мог бы сформироваться, если бы температура поверхности моря достигла примерно 50 °C (122 °F), что теплее самой высокой температуры океана, когда-либо зарегистрированной. Такое повышение температуры могло бы быть вызвано падением крупного астероида или кометы, крупным извержением супервулкана, масштабным подводным излиянием базальтов или "невероятным" глобальным потеплением. Существует предположение, что серия гиперканов, возникших в результате падения крупного астероида или кометы, могла способствовать вымиранию нептичьих динозавров.
A hypercane is a hypothetical class of extreme tropical cyclone that could form if sea surface temperatures reached approximately 50 °C (122 °F), which is warmer than the warmest ocean temperature ever recorded. Such an increase could be caused by a large asteroid or comet impact, a large supervolcanic eruption, a large submarine flood basalt, or "incredible" global warming. There is some speculation that a series of hypercanes resulting from the impact of a large asteroid or comet contributed to the demise of the non avian dinosaurs.
Описание
Для того, чтобы сформировать гиперкан, согласно гипотетической модели Эмануэля, температура океана должна быть не менее 49 °C (120 °F). Критическое различие между гиперканом и современными ураганами заключается в том, что гиперкан простирался бы в верхнюю стратосферу, в то время как современные ураганы достигают только нижней стратосферы. У гиперканов скорость ветра превышала бы [значение], с потенциальными порывами до [значение], а также центральное давление было бы ниже [значение], что обеспечило бы им огромный срок жизни – не менее нескольких недель. Для сравнения, самым крупным и интенсивным штормом, когда-либо зарегистрированным, был тайфун Тип 1979 года, с одноминутной устойчивой скоростью ветра [значение] и минимальным центральным давлением [значение]. Такой шторм был бы почти в восемь раз мощнее урагана Патрисия, шторма с самой высокой зарегистрированной устойчивой скоростью ветра, которая составляла 345 км/ч (215 миль/ч). Однако гиперканы могут быть размером всего лишь [значение], и они быстро теряют силу, выходя в более холодные воды.
In order to form a hypercane, according to Emanuel's hypothetical model, the ocean temperature would have to be at least 49 °C (120 °F). A critical difference between a hypercane and present day hurricanes is that a hypercane would extend into the upper stratosphere, whereas present day hurricanes extend into only the lower stratosphere. Hypercanes would have wind speeds of over , potentially gusting to , and would also have a central pressure of less than , giving them an enormous lifespan of at least several weeks. For comparison, the largest and most intense storm on record was 1979's Typhoon Tip, with a 1 minute sustained wind speed of and a minimum central pressure of Such a storm would be nearly eight times more powerful than Hurricane Patricia, the storm with the highest sustained wind speed recorded, which had 1 minute sustained winds of 345 km/h (215 mph). However, hypercanes may be as small as in size, and they would lose strength quickly after venturing into colder waters.
Механизм
Ураган функционирует как тепловой двигатель Карно, работающий за счет разности температур между океаном и верхним слоем тропосферы. По мере притока воздуха к центру урагана он поглощает скрытую теплоту от испаряющейся морской воды, которая затем высвобождается в виде ощутимой теплоты при подъеме внутри стенки глаза и излучается в верхней части штормовой системы. Приток энергии компенсируется рассеянием энергии в турбулентном пограничном слое вблизи поверхности, что приводит к энергетическому равновесию. В модели Эммануэля, если разность температур между океаном и верхней частью тропосферы слишком велика, решение уравнения равновесия отсутствует. По мере увеличения притока воздуха высвобождаемое тепло еще больше снижает центральное давление, вызывая дальнейший приток тепла в результате неуправляемой положительной обратной связи. Фактический предел интенсивности гиперурагана зависит от других факторов рассеяния энергии, которые остаются неопределенными: прекратится ли приток изотермического воздуха, сформируются ли ударные волны в оттоке вокруг глаза или произойдет турбулентный распад вихря.
A hurricane functions as a Carnot heat engine powered by the temperature difference between the sea and the uppermost layer of the troposphere. As air is drawn in towards the eye it acquires latent heat from evaporating sea water, which is then released as sensible heat during the rise inside the eyewall and radiated away at the top of the storm system. The energy input is balanced by energy dissipation in a turbulent boundary layer close to the surface, which leads to an energy balance equilibrium. In Emanuel's model, if the temperature difference between the sea and the top of the troposphere is too large, there is no solution to the equilibrium equation. As more air is drawn in, the released heat reduces the central pressure further, drawing in more heat in a runaway positive feedback. The actual limit to hypercane intensity depends on other energy dissipation factors that are uncertain: whether inflow ceases to be isothermal, whether shock waves would form in the outflow around the eye, or whether turbulent breakdown of the vortex happens.