Akademik

Вертикальное распределение воздушных потоков в Смерче.

С. встречается во всех широтах, кроме полярных. Известны районы большой повторяемости С., например центральные штаты США и долина Маркансу в СССР (Долина Смерчей).

В зависимости от того, где возник С. и что он вовлекает (пыль, песок или воду), различают пыльные, песчаные и водяные смерчи.

Пыльные и песчаные смерчи наблюдаются преимущественно в пустынях и степях и отличаются от С. умеренных широт тем, что они часто не связаны с кучево-дождевыми облаками.

След Смерча на полях озимой пшеницы. В месте удара нисходящего воздушного потока
о поле происходит полегание посевов в виде пятна с расходящимися лучами.

Формы смерчей разнообразны: хобото-, колоно-, змее-, биче-, веревко- и воронкообразные, расплывчатые, стелющиеся и плотные. Они изменяются по мере развития смерчей и в зависимости от структуры породившего их облака и воздушного потока. Верхняя часть воронки С. окружена вовлеченными во вращение частями облака — футляром. Навстречу воронке с земной поверхности поднимается воронка из пыли и увлеченных ветром предметов или брызг воды — каскад, подобный „рубашке" пыльных вихрей. Часто узкая часть столба между опускающейся воронкой и поднимающимся каскадом не видна. Вращающаяся воронка С. является его кинематической, основой. Внутри воронки имеется безоблачная полость, в которой опускается вращающаяся струя воздуха. Иногда эта струя ударяется о земную поверхность. Стенка вращающейся воронки характеризуется ливнем, очень сильным ветром и спиральным подъемом воздуха. Воронка С. весит иногда до полумиллиона тонн. Из одного облака одновременно может опускаться несколько вихрей.

Смерч в Пешаваре,

Схема приземных воздушных потоков и изогипсы поверхности 500 гПа
при возникновении Смерчей на Украине.
1 — вынос влажного и теплого воздуха в нижних слоях тропосферы (разветвляющаяся несущая полоса)
2 — основной перенос в средних и верхних слоях тропосферы.

Смерчи перемещаются в основном по направлению ветра, господствующего в нижней тропосфере, обычно со скоростью 10—20 м/с, описывая сложные кривые (подобно волчку). Движение их волнообразно — они то поднимаются, то опускаются. Длина пути одиночного С. составляет в среднем 5—10 км. Полоса разрушений имеет ширину десятки метров, а длину — сотни метров.

Барограмма приземного атмосферного давления при прохождении Смерча (торнадо) в США 24 мая 1962 г.

Вся зона, подверженная действию смерчей, может достигать в длину сотни километров.

Вдоль оси С. наблюдается быстрое, резкое и сильное понижение атмосферного давления, более чем на 100—200 гПа, что превращает С. в мощный насос, способный вобрать в себя воду реки или озера. В смерчах возникают барические градиенты до 10 гПа/100 м, обусловливающие большую скорость ветра в стенке воронки в то время как вокруг С. может наблюдаться штиль. Вращение в С. может происходить по часовой стрелке и против.

Возникновение С. обусловлено сильной неустойчивостью стратификации атмосферы в жаркое время года в тропическом воздухе. Это наблюдается, например, при выносе влажного воздуха с Мексиканского залива на степные районы США, а также при южном потоке влажного воздуха со Средиземного и Черного морей на сильно прогретые степные просторы Украины. Смерчи обычно развиваются на холодном фронте с волнами или впереди него, на юго-восточной периферии системы мощных кучево-дождевых облаков. Водяные смерчи также связаны с кучево-дождевой облачностью.

Выделяют несколько стадий развития С: термик, формирование вихря, оформление развитого смерча, угасание.

Физические причины возникновения смерчей и их большой- энергии еще до конца не выяснены. Предполагается, что вихрь „работает" как электрический генератор — вокруг водяных смерчей обнаружены электрическое и магнитное поля. Допускается возможность нагревания столба воздуха разрядами молний. Существенную роль играет выделяющееся скрытое тепло конденсации в зоне мощной конвекции и ливней.