Huragan – czym jest i jak powstaje ten groźny żywioł?
Spis treści
Huragan to cyklon tropikalny znad ciepłego oceanu, w którym wiatr trwały osiąga co najmniej 119 km/h. Siła wiatru wyznacza jednak tylko jego kategorię. Najwięcej ofiar pochłania woda: fala sztormowa wypchnięta na ląd i powódź po ulewach. Dlatego nawet słabszy huragan potrafi zniszczyć wybrzeże.
Czym jest huragan i dlaczego w Azji nazywa się tajfunem?
Huragan to cyklon tropikalny, czyli wirujący układ niskiego ciśnienia znad ciepłego oceanu, w którym maksymalny wiatr trwały osiąga co najmniej 74 mile na godzinę (około 119 km/h). Huragan, tajfun i cyklon to jedno zjawisko. Nazwa zależy od oceanu, nad którym układ powstał.
Nazewnictwo cyklonów według NOAA rezerwuje słowo „huragan” dla północnego Atlantyku oraz środkowego i wschodniego Pacyfiku północnego. Ten obszar obejmuje też wody u zachodnich wybrzeży Meksyku. Nad północno-zachodnim Pacyfikiem to samo zjawisko nazywa się tajfunem, a na południowym Pacyfiku i Oceanie Indyjskim po prostu cyklonem tropikalnym. Na Pacyfiku granicą między huraganem a tajfunem jest południk 180°, czyli linia zmiany daty, więc wschodni Pacyfik należy do strefy huraganów. Australijskie willy-willy to dawna, potoczna nazwa tego samego układu.
Sezon huraganów na Atlantyku trwa od 1 czerwca do 30 listopada. Najwięcej układów powstaje od sierpnia do października.
Huragan, orkan i tornado to trzy różne zjawiska
Huragan, orkan i tornado różnią się źródłem energii, miejscem powstania i skalą. Siła wiatru ich nie odróżnia, bo każde z nich potrafi wiać z prędkością przekraczającą próg huraganu. Cyklon tropikalny to niefrontalny niż o ciepłym jądrze. Powstaje on nad wodami tropikalnymi lub subtropikalnymi. Europejskie orkany należą do niżów pozazwrotnikowych, które czerpią energię z poziomych kontrastów temperatury w atmosferze. Biorą się więc ze zderzenia mas powietrza, a nie z ciepła oceanu.
Każde z tych zjawisk ma inne pochodzenie i inny zasięg:
- Huragan – cyklon tropikalny bez frontów, o średnicy setek kilometrów.
- Orkan – głęboki niż nad północnym Atlantykiem i Europą, najczęściej od października do marca; ma fronty i bywa szeroki na ponad tysiąc kilometrów.
- Tornado – lej wirującego powietrza pod chmurą burzową, zwykle nad lądem; ma od kilkudziesięciu do kilkuset metrów szerokości i żyje kilka minut.
Czy huragan może więc uderzyć w Polskę? W sensie meteorologicznym nie, bo Bałtyk jest na to za zimny. Tak zwany huragan w Polsce to w praktyce orkan albo wichura towarzysząca burzy. Dawne huragany docierają czasem nad Europę, ale już jako zwykłe niże.
Określenie „wiatr o sile huraganu” mówi więc o prędkości wiatru, a nie o rodzaju zjawiska. Oznacza 12. stopień skali Beauforta, czyli wiatr od 32,7 m/s. Taki wiatr może wiać w każdym głębokim niżu, także nad Polską.
Jak powstaje huragan? Warunki, które muszą zgrać się naraz
Ciepły ocean nie wystarczy. Huragan powstaje dopiero wtedy, gdy w jednym miejscu zbiegnie się pięć warunków”
- Ciepła woda – co najmniej 26,5°C na powierzchni i do głębokości minimum 50 m.
- Wilgotne powietrze w dolnej i środkowej troposferze, w którym chmury burzowe mogą rosnąć.
- Słaby uskok wiatru, czyli niewielka zmiana prędkości i kierunku wiatru z wysokością.
- Początkowe zaburzenie, czyli skupisko burz, z którego może zacząć się wirowanie.
- Odległość od równika, przy którym zanika siła Coriolisa.
Progi 26°C i 27°C leżą blisko tej wartości. Liczy się też grubość ciepłej warstwy, bo huragan miesza ocean i wyciąga chłodniejszą wodę z głębi.
Typowy huragan atlantycki zaczyna się od fali tropikalnej, która znad Afryki Zachodniej wędruje na zachód między równikiem a Zwrotnikiem Raka. Gdy burze utworzą zamknięty wir, powstaje depresja tropikalna. Od 63 km/h jest to burza tropikalna z własnym imieniem, a od progu podanego w definicji huragan. W latach El Niño ten łańcuch częściej się urywa, bo silniejszy uskok wiatru nad Atlantykiem rozcina rosnące burze nawet nad ciepłą wodą.
Dlaczego huragan wiruje, a w jego oku panuje cisza?
Ruch wirowy huraganu pochodzi od siły Coriolisa, czyli pozornej siły wynikającej z obrotu Ziemi. Odchyla ona powietrze napływające do niżu. Na półkuli północnej wiatr kręci się ku środkowi przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a na południowej zgodnie z nim. Przy samym równiku siła Coriolisa spada do zera, dlatego cyklony tropikalne praktycznie nie powstają bliżej niż około 500 km od równika. To mniej więcej 5° szerokości geograficznej.
Skąd w takim razie cisza w środku? W oku ciśnienie przy powierzchni jest najniższe w całym układzie. Powietrze powoli tam opada, ogrzewa się i rozprasza chmury. Rozmiar oka jest bardzo różny. Objaśnienia badaczy AOML podają średnice od 5 do 120 mil. Większość oczu mierzy jednak 20–40 mil (32–64 km). Takie oko widać na zdjęciach satelitarnych jako wyraźną dziurę w spirali chmur.
Opadanie w oku wymusza silny prąd wznoszący tuż obok, w ścianie oka. To pierścień najwyższych chmur, w którym przy powierzchni wieje najsilniejszy wiatr. Dalej od centrum ciągną się spiralne pasy burzowe ułożone wzdłuż napływającego wiatru. Tworzą się już na etapie depresji tropikalnej i przynoszą ulewy oraz porywy.
Czynniniki napędzające i osłabiające huragan
Huragan działa jak maszyna cieplna: przenosi ciepło z oceanu do niskiej stratosfery i część tej energii zamienia w wiatr. Działa tak długo, jak długo ma paliwo, czyli ciepłą wodę pod sobą.
Silnik cieplny między oceanem a stratosferą
Huragan napędza różnica temperatur między powierzchnią oceanu a niską stratosferą. To warstwa nad wierzchołkami chmur, w której panuje mróz rzędu kilkudziesięciu stopni. Obieg zaczyna się przy powierzchni, gdzie wiatr zasysa powietrze ku centrum i po drodze nasyca je parą z ciepłej wody.
Przy oku to powietrze wznosi się w ścianie oka i ochładza, więc para się skrapla. Kondensacja pary wodnej oddaje ciepło pobrane wcześniej z oceanu, ogrzewa rdzeń huraganu i przyspiesza wznoszenie. Na wysokości kilkunastu kilometrów powietrze odpływa górą na zewnątrz, traci ciepło i opada daleko od centrum.
Zwykła burza zaczyna się podobnie, ale wygasa po mniej więcej godzinie. Chłodny prąd zstępujący z deszczem odcina jej dopływ ciepłego, wilgotnego powietrza. Uformowany cyklon podtrzymuje się, bo bez przerwy czerpie ciepło z oceanu o wysokiej temperaturze. Jednorazowy impuls zamienia się w powtarzający się cykl, który trwa wiele dni, a czasem ponad dwa tygodnie.
Ląd, chłodna woda i wymiana ściany oka
Huragan słabnie, gdy traci zasilanie albo zaburzony zostaje jego rdzeń. Przyczyna może przyjść z zewnątrz albo z wnętrza układu. Z zewnątrz działa wejście na ląd albo nad chłodną wodę, bo parowanie wtedy ustaje. Nad lądem tarcie dodatkowo hamuje wiatr. Podobnie działa silny uskok wiatru, który przechyla i rozrywa rdzeń.
Przyczyną wewnętrzną jest cykl wymiany ściany oka. Zachodzi on naturalnie w huraganach z wiatrem powyżej około 50 m/s (115 mph), czyli mniej więcej w kategoriach 3, 4 i 5. Przebiega w czterech etapach.
- Pasma deszczowe zamykają się w drugi, zewnętrzny pierścień burz wokół starej ściany oka.
- Zewnętrzny pierścień powoli przesuwa się do środka i odbiera wewnętrznej ścianie wilgoć oraz pęd.
- Huragan słabnie. Maksymalny wiatr nieco spada. Ciśnienie w centrum przy tym rośnie.
- Nowa ściana całkowicie zastępuje starą. Nad ciepłą wodą huragan może znów się wzmocnić.
Osłabnięcie nie oznacza końca zagrożenia.
Fala sztormowa i ulewa, zabija częściej niż huragan
Kategoria huraganu dotyczy tylko wiatru. Skala Saffira-Simpsona według NHC dzieli huragany według maksymalnego wiatru trwałego i nie uwzględnia fali sztormowej. Ma pięć kategorii:
- 119–153 km/h – kategoria 1
- 154–177 km/h – kategoria 2
- 178–208 km/h – kategoria 3, od której huragan nazywa się poważnym (major hurricane)
- 209–251 km/h – kategoria 4
- 252 km/h i więcej – kategoria 5
Czy niższa kategoria oznacza więc mniejsze zagrożenie? Niekoniecznie, bo ludzie giną najczęściej w wodzie. W badaniu ofiar huraganów (Rappaport) około 90% ofiar cyklonów atlantyckich w USA z ustaloną przyczyną śmierci zginęło w zdarzeniach związanych z wodą. Najczęściej przyczyną było utonięcie. Fala sztormowa, czyli morze spiętrzone przez wiatr i wypchnięte na ląd, spowodowała mniej więcej połowę zgonów (49%). Powodzie od opadów i osuwiska odpowiadały za około jedną czwartą.
Przykładem jest huragan Florence z 2018 roku. W Karolinie Północnej wszedł na ląd jako huragan kategorii 1, a mimo to przyniósł rekordowe opady i rozległą powódź. Tytuł najsilniejszego huraganu w historii opiera się na pomiarach wiatru, które takiego zagrożenia nie oddają. Przy każdej kategorii ocenę zagrożenia na danym wybrzeżu trzeba opierać też na ostrzeżeniach przed falą sztormową i powodzią.
