Б Лучков - Ураганы — вечная проблема?

Сценарий развитого шторма, перерастающего в ураган, а затем — в главный ураган, хорошо «работает», то есть достаточно правильно описывает реальные явления. Остается непонятым, почему ураганы образуются в строго определенных местах (атлантические — у берегов Западной Африки, тихоокеанские — в районе Филиппин и Индонезии) и в особые моменты времени, тогда как в другое время те же по виду тропические циклоны не становятся ураганами. До сих пор не понят механизм возникновения циклона, в котором начинает «на автомате» работать «машина Карно». По-видимому, нужна начальная встряска, некий спусковой механизм, порождающий первичный автономный вихрь.

В 1980-х годах, после того как были выявлены условия генерации ураганов и созданы «хорошие» модели их развития, предпринимались попытки всей силой техники обуздать ураганы или хотя бы снизить их угрозу — истощить на подходе к населенным местам, увести в сторону. «Глаз урагана» — центральную часть вихря диаметром 20–50 километров, окаймленную плотной стеной облаков и хорошо видную на снимках из космоса, — обстреливали мощными зарядами. Вблизи Флориды, Луизианы, Техаса, куда обычно залетали разбушевавшиеся вихри, на них сбрасывали йодные препараты с целью вызвать искусственное выпадение осадков, как это делается с дождевыми облаками на подступах к Москве в дни праздников. Лишенный водяного пара ураган должен был потерять и свою механическую силу. Эти меры ничего не дали. На пути урагана ставили айсберги, срочно доставляемые от берегов Гренландии с надеждой «охладить» его пыл. Ураган проносился, не задерживаясь и не замечая преград. Слишком слабы были эти «уколы» для вихря, энергия которого составляла около 10 17джоулей с фронтальной плотностью порядка 100 Дж/см 2.

Рис. 2. Временной ход солнечной активности (W — число Вольфа, среднегодовое число солнечных пятен).

Лобовая атака на ураганы американских ВВС, названная программой «Storm Fury» («Ярость бури»), продолжалась двадцать лет — с 1963 по 1983 год и окончилась полной неудачей. Было осознано только, что перспективный путь борьбы с ураганами — изучение их свойств и более тщательное прогнозирование с помощью космических средств. В дело пошли специализированные метеоспутники, ведущие наблюдения с геостационарных и низких орбит.

Частота ураганов непостоянна, их активность то затухает, то повышается. Как и другие погодные явления, ураганы могут инициироваться Солнцем. Мы живем под боком спокойной, но все же живой, активной звезды, дыхание которой ощущаем по многим проявлениям, называемым солнечной активностью. Известен ее 11-летний цикл, характеризуемый числом темных пятен на диске Солнца (числа Вольфа W, публикуемые Европейским центром солнечных данных, Цюрих, Брюссель). Временная зависимость среднегодовых чисел Вольфа показывает переменность солнечной активности, воспроизведенной по архивным данным (1611–1850), отдельным наблюдениям (1750–1850) и непрерывному мониторингу Солнца (1850–2000). Параметр W отражает процесс генерации магнитных полей во внешней турбулентной зоне Солнца. Восходящие потоки горячей плазмы, накладываемые на дифференциальное вращение Солнца (на разных широтах оно вращается с разной скоростью), ответственны за все внешние проявления светила: грануляцию фотосферы с ее особенностями (факелы, флокулы, протуберанцы), хромосферные вспышки, излучение короны, солнечный ветер, потоки ускоренных частиц.

Советские геофизики А. Л. Чижевский (1940-е годы) и Э. Р. Мустель (1980-е годы) связывали влияние солнечной активности с земной погодой. К сожалению, их доказательства были не прямыми (космические эксперименты еще не начались), а выводились путем сопоставлений (корреляций) погодных параметров с числами W и другими параметрами солнечной активности. Не все полученные корреляции оказались достоверными, многие исследователи сомневались в полученных результатах. Главный недостаток работ заключался в том, что оставался неизвестным материальный переносчик солнечного влияния на процессы в тропосфере, где формируется земная погода. Все кажущиеся факторы влияния (солнечный ультрафиолет, рентген, корпускулярные потоки) поглощаются в стратосфере (выше 25 км), не доходя до «уровня погоды» (ниже 12 км). Сейчас эти факторы и механизм передачи установлены, о чем будет сказано ниже.

На первый взгляд числа Вольфа не подтверждают солнечного влияния на ураганы, активность которых совершенно не следует 11 — летнему циклу. Анализ показал, что число ураганов одинаково во всех фазах цикла — на подъеме и спаде, в максимуме и минимуме. Самые разрушительные ураганы, упомянутые выше, тоже пришлись на все фазы. И все же зависимость ураганов от солнечной активности есть, что можно увидеть, сравнивая временные последовательности ураганов (рис. 1, 3) и чисел Вольфа (рис. 2) для интервалов 20–30 лет. Там, где амплитуда циклов W была больше, возрастал и темп ураганов. Среднегодовые числа главных ураганов прошлого века (рис. 1) составляли: п = 1,4 ± 0,3 (1900–1925); п = 2,7 ± 0,3 (1930–1965); п = 1,6 ± 0,3 (1970–1990). Максимальные амплитуды чисел Вольфа для тех же временных дат были W max= 105, 201 и 164 — корреляция видна, хотя из-за статистических ошибок не очень значима.

Рис. 3. Число наиболее сильных ураганов Северной Атлантики за 150 лет. Их средняя магнитуда указана на графике.

Гораздо лучше солнечное влияние подтверждают данные об ураганах XIX и XX веков (рис. 3), где отчетливо виден «провал» числа ураганов в начале XX века, последовавший за снижением амплитуд чисел Вольфа (что связано с наличием кроме 11 — летнего еще и векового периода). Статистическая достоверность «провала» ураганов по сравнению с уровнем 1930–1990 годов превышает 5а (стандартных отклонений, в пределы которых при нормальном — гауссовском — распределении попадает 68 % событий). Лучшая корреляция солнечной активности и числа ураганов наблюдается при сдвиге последовательности ураганов примерно на 20 лет. «Холодные» земные процессы как бы запаздывают относительно «горячих» солнечных.

Более убедительное доказательство влияния солнечной активности на ураганы можно было бы получить для падения амплитуд солнечных циклов в начале XIX века и в период 1640–1720 годов (так называемый Маундеровский минимум), когда пятна на Солнце практически отсутствовали. Однако в те времена систематическое наблюдение за ураганами не велось, но есть данные о числе «смертоносных ураганов» (рис. 4). Несмотря на меньшее статистическое обеспечение, обе особенности проявили себя в падении темпа возникновения ураганов. Достоверность «провала» в начале XIX века составила Зσ, в Маундеровском минимуме — 6σ. Лучшая корреляция временных последовательностей получается при той же задержке в 20 лет, что делает ее характерной величиной связи солнечной активности с земными тропическими ураганами.