Melissa dotarła na Jamajkę jako huragan 5 kategorii. Jak rodzą się najgroźniejsze huragany?

Spis treści:

1. Od cyklonu do huraganu
2. Jak zbudowany jest huragan?
3. Warunki powstawania huraganów
4. Skala siły huraganów

Aby doszło do utworzenia się huraganu, musimy wyjść od tzw. cyklonu tropikalnego. Jest to wirujący, niskociśnieniowy układ pogodowy, który zawiera zorganizowane burze (chmury burzowe), ale nie posiada frontów atmosferycznych, czyli granic oddzielających masy powietrza o różnych gęstościach.

Od cyklonu do huraganu

Według definicji, kolejne zmiany wymusza prędkość wiatru. Cyklony tropikalne, których maksymalna prędkość wiatru przy powierzchni nie przekracza 63 km/godz., nazywane są depresjami tropikalnymi. Jednak, gdy prędkość wiatru przekroczy wspomniane 63 km/godz., układ zostaje zakwalifikowany jako burza tropikalna.

Jeśli maksymalna prędkość wiatru burzy tropikalnej osiągnie 119 km/godz., układ zostaje sklasyfikowany jako huragan. Dla porównania najsilniejsze wiatry wiejące w Polsce, jak np. Orkan Ksawery z 2013 r., dochodziły w porywach do 147 km/godz.

Każdego roku na Atlantyku, Morzu Karaibskim i w Zatoce Meksykańskiej powstaje średnio 10–12 burz tropikalnych. Wiele z nich nie dociera do lądu. Sześć z nich zwykle osiąga siłę huraganu.

W przeciętnym trzyletnim okresie około pięć huraganów uderza w wybrzeże USA – od Teksasu po Maine. Dwa z nich to zwykle huragany dużej mocy (z wiatrami powyżej 177 km/godz.). Typowy huragan ma szerokość około 480 km, choć wielkość ta może znacznie się różnić. Aby to sobie lepiej zobrazować „szerokość” Polski licząc od najbardziej oddalonych punktów, to 689 km.

Jak zbudowany jest huragan?

Oko huraganu to stosunkowo spokojny i bezchmurny obszar o średnicy około 32–64 km). Dalej znajduje się tzw. eyewall – ściana oka, która składa się z gęstych chmur zawierających najsilniejsze wiatry w całym systemie.

Zewnętrzne pasma deszczowe (rainbands), często niosące wiatry huraganowe lub sztormowe, tworzą gęste linie burz rozciągające się od 80 do 480 km długości. Wiatry te mogą sięgać do 40 km od centrum w małych huraganach i ponad 240 km w dużych. Prędkość i trajektoria huraganu zależą od złożonych interakcji między oceanem a atmosferą, w tym obecności lub braku innych układów pogodowych. Ta złożoność sprawia, że dokładne prognozowanie ich ruchu i intensywności jest trudne.

Co ciekawe, najniebezpieczniejsza jest prawa strona huraganu (patrząc w kierunku jego ruchu). To właśnie ona przynosi największe fale sztormowe, najsilniejsze wiatry i zwiększone ryzyko tornad.

Warunki powstawania huraganów

Podstawowym warunkiem powstawania huraganów jest temperatura wód oceanicznych, która musi osiągnąć wartość powyżej 26°C. Poniżej tej granicy huragany nie powstają lub szybko słabną, jeśli przesuną się nad chłodniejsze wody. Podkreślmy jednak, że temperatury oceanów w tropikalnym wschodnim Pacyfiku oraz w tropikalnym Atlantyku regularnie przekraczają ten próg.

Koniecznym czynnikiem jest również odpowiednia odległość od równika. Bez obrotu Ziemi i wynikającej z tego siły Coriolisa huragany nie mogłyby się tworzyć. Siła Coriolisa jest najsilniejsza przy biegunach, a najsłabsza przy równiku – dlatego huragany nie mogą powstać w pasie 5° szerokości geograficznej od równika. Siła Coriolisa powoduje, że obszary niskiego ciśnienia wirują przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej i zgodnie z ruchem wskazówek zegara na półkuli południowej.

Trzecim koniecznym warunkiem powstania huraganu jest obecność nasyconego gradientu spadku temperatury (lapse rate) w pobliżu centrum rotacji burzy. Zapewnia to intensywne uwalnianie ciepła utajonego. Huragany są burzami z ciepłym jądrem – ich energia pochodzi z kondensacji pary wodnej, która unosi się konwekcyjnie wokół ściany oka. Gradient ten musi być niestabilny, aby powietrze mogło dalej się unosić i kondensować.

Jednym z najważniejszych warunków powstania huraganów jest niski pionowy uskok wiatru (wind shear), szczególnie w górnych warstwach atmosfery. Uskok to zmiana prędkości wiatru wraz z wysokością. Silne wiatry na dużych wysokościach niszczą strukturę burzy, przesuwając ciepłe powietrze znad oka i ograniczając pionowy rozwój konwekcji. Huragany nie powstają przy zbyt silnym uskoku wiatru.

Innym istotnym czynnikiem jest wysoka wilgotność względna od powierzchni ziemi do środkowych warstw atmosfery. Suche powietrze w tych warstwach hamuje rozwój huraganu na dwa sposoby. Po pierwsze, powoduje parowanie kropelek wody, co obniża temperaturę i osłabia strukturę ciepłego jądra huraganu. Po drugie, może prowadzić do powstania inwersji pasatowej – warstwy ciepłego i suchego powietrza w środkowej troposferze, która działa jak „pokrywa”, hamując rozwój głębokiej konwekcji.

Ostatnim warunkiem jest obecność tropikalnej fali (tropical wave). Huragany na Atlantyku często zaczynają się jako kompleks burzowy przemieszczający się znad Afryki i rozwijający się w tzw. falę środkowotroposferyczną. Jeśli fala ta napotka sprzyjające warunki opisane powyżej, może rozwinąć się w burzę tropikalną lub huragan. Na wschodnim Pacyfiku huragany mogą powstać z takiej fali lub z tzw. strefy monsunowej.

Skala siły huraganów

Do oceny siły huraganów służy skala Saffira-Simpsona, która przypisuje huraganowi kategorię od 1 do 5 – w zależności od maksymalnych utrzymujących się prędkości wiatru. Im wyższa kategoria, tym większy potencjał zniszczeń.

Kategoria 1

Wiatry o prędkości 119–153 km/godz. Uszkodzenia obejmują głównie drzewa, krzewy i źle zamocowane obiekty.

Kategoria 2

Wiatry o prędkości 154–177 km/godz. Uszkodzenia obejmują dachy, drzwi i okna, a także niektóre drzewa mogą zostać wyrywane z korzeniami.

Kategoria 3

Wiatry o prędkości 178–208 km/godz. Uszkodzenia obejmują poważniejsze uszkodzenia budynków, szczególnie te słabo zbudowane, oraz powodzie przybrzeżne.

Kategoria 4

Wiatry o prędkości 209–251 km/godz. Uszkodzenia obejmują rozległe zniszczenia budynków, poważne uszkodzenia dachów i ścian, oraz głębokie powodzie przybrzeżne.

Kategoria 5

Wiatry o prędkości 252 km/godz. i więcej. Uszkodzenia obejmują całkowite zniszczenie budynków, ewakuację całych obszarów i głębokie powodzie przybrzeżne.

Sezon huraganowy rozpoczyna się 1 czerwca i kończy 30 listopada, chociaż huragany mogą – i czasem się zdarzają – występować poza tym okresem.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.