Kirill Pankratov (neznaika_nalune) wrote,
Kirill Pankratov
neznaika_nalune

Можно ли предотвратить ураган? (Немного физики)

(Учим матчасть, про ураганы, в продолжение к этому).

Как я уже писал, возникновение крупномасштабных, устойчивых и достаточно долгоживущих атмосферных вихрей - явление весьма распространённое. Оно очень естественно и следует из фундаментальных законов гидродинамики, и даже не требует каких-то особых температурных условий или притока энергии. Но далеко не всякий вихрь становится серьёзным ураганом. Для этого нужна энергетическая "подпитка" в виде очень тёплой воды на поверхности океана, приводящей к обильному испарению и конвекции в верхние слои тропосферы.

Первые экпериментальные попытки бороться с ураганами предпринимались ещё в 40-е и 50-е годы и были довольно наивными, из-за недостаточного понимания физики процессов. Технология была аналогична противо-градным пушкам (cloud-seeding): идея заключалась в том чтобы разрушить стенки "глаза" урагана с помощью затравки для водяных капель (обычно йодистых солей), которые проливались бы в виде дождя. Но это не работало: стенки "глаза" постоянно восстанавливались.

Чтобы понять почему такие методы не работают, нужно иметь в виду что хотя центральная конвективная ячейка ("глаз" урагана) играет важнейшую роль в его динамике, она содержит лишь небольшую долю его энергии. Если разрушить центральную ячейку, быстрое вращение окружающего воздуха сохранится. При трении вращающегося воздуха о поверхность океана сила Кориолиса (из-за вращения Земли) будет толкать нижние слои воздуха к центру вращения. Если в океане тёплая вода, это будет сопровождаться интенсивным испарениям, и быстро приведёт к восстановлению конвективной ячейки.

По тем же причинам не будет работать и крупный взрыв в центре урагана: он, конечно, временно нарушит конвекцию, но она быстро восстановится по вышеописанным причинам.

Некоторые рассматривающиеся сейчас методы основаны на другой идее: создавать искусственные маленькие ураганы, которые бы "отсасывали" энергию из атмосферы и верхнего слоя воды. Один из наиболее экзотических способов - что-то вроде "звёздных войн", нагревать верхний слой воды или столб воздуха с помощью микроволнового излучения из космоса, создавая "затравку" для атмосферного вихря умеренных размеров. Но это, конечно, довольно несерьёзно.

Другая версия была предложена Моше Аламаро из Department of Earth, Atmopspheric and Planetary Sciences (Massachusetts Institute of Technology), в сотрудничестве с российскими и немецкими учёными. Когда-то я сам работал на этом факультете (а так же защищал там Ph.D.). Недавно на эту тему была статья в "Экономисте". Идея состоит в том чтобы установить на барже много старых авиационных двигателей и направлять вверх их выхлопную струю. Это должно инициировать конвективную ячейку небольшого урагана, не дав ему превратиться в очень интенсивный, типа "Катрины".

Я отношусь к этому весьма скептически. Это напоминает идею которая заложена в искуственном, контролируемом выжигании лесных территорий, чтобы не оставить сушняка для большого пожара. Но если в лесу есть лишь определённое и ограниченное количество горючего материала, то в верхнем слое тропического окена заключено несравненно больше термической энергии чем во всех ураганах вместе взятых за весь сезон. Пытаться уменьшить это количество с помощью маленьких вихрей - малопродуктивное занятие. Наоборот, маленькие вихри могут сливаться с себе подобными и образовывать большие. Подобная процедура напоминала бы не котролируемый выжиг участка леса, а разведение больших костров на территории нефтехранилища - затея сомнительная.

Есть и другая проблема с подобной затеей: для образования урагана нужен весьма крупномаштабный начальный подогрев, который вряд ли создастся несколькими десятками самолётных турбин. Необходимо чтобы конвективная ячейка "пробила" насквозь всю тропосферу, а внешние контуры урагана находились в так называемом "геострофическом режиме" (когда градиент давления балансируется силой Кориолиса - тогда возникает устойчивое вращение). Это достигается на расстояниях по крайней мере многих десятков километров - таким должен быть диаметр начальной "затравки" для урагана.

Вообще-то существовали прецеденты, когда подобный режим был вызван искусственым подогревом: во время массированных бомбардировок Дрездена и Гамбурга союзнической авиацией в 1945. Тогда горящие города превращались в подобие урагана, где в центре происходила интенсивная конвекция до самой стратосферы, а по краям возникал самоподдерживающийся вихрь напоминающий океанский ураган. Но расходовать такое количество энерги посреди океана всё-таки проблематично.

Впрочем, совсем неплохо для некоторых коньюктурных соображений: скажем, в России найдётся много авиационного топлива и много старых списанных турбореактивных двигателей. Представить себе тысячи турбин непрерывно дующих в небо посреди океана - вполне неплохой способ попилить американский бюджет. Ураганов не предотвратит, но зато меньше денег останется для каких-нибудь новых авантюр типа Ирака - опять же польза всему человечеству.

Третья группа потенциальных методов борьбы с ураганами состоит в том чтобы лишать их подпитки - резко уменьшить испарение воды с поверхности океана. Для этого рассматриваются разные способы. Один из них - тонкий слой органического материала (что-то вроде нефтяной плёнки) на поверхности воды, который бы хорошо сохранялся в штормовую погоду но саморазрушался без всяких следов несколько дней спустя. Подобную идею изучает известных специалист по ураганам Керри Эммануель с того же самого факультета (в мою бытность в MIT мой кабинет находился в нескольких дверях от его):
http://www.unknowncountry.com/news/?id=4849

Пока эксперименты с поверхостными плёнками находятся в самой начальной стадии, и так же вызывают скептицизм. Другая идея, пока достаточно аморфная - вызвать "анти-конвекцию" (апвеллинг) в океане таким образом чтобы глубинные, холодные слои поднялись на поверхность океана в месте прохождения урагана и ослабили его. По-моему, это в целом более здравое направление, которое может оказаться вплоне разумным по энергетическим затратам и не противоречит никаким законам физики или нашим знаниям об ураганах, и не имеет долгосрочных последствий на окружающую среду. Но каким образом подобное можно осуществить на практике, пока остаётся весьма туманным.
Subscribe

  • Новое мЫшление!

    Biden in UN speech says US 'not seeking' new Cold War with China, military must be 'tool of last resort' Правда, Бидону такое же обожание что было у…

  • Бей своих а то чужие не боятся

    Трагическая ошибка стала финалом присутствия США в Афганистане. Своим последним авиаударом в этой стране 29 августа военные могли убить не…

  • Пиньяо, река Дору

    Самая полноводная река Пиренейского полуострова. Винодельческий регион и один из самых живописных в Португалии. Сюда добирается не слишком много…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 15 comments

  • Новое мЫшление!

    Biden in UN speech says US 'not seeking' new Cold War with China, military must be 'tool of last resort' Правда, Бидону такое же обожание что было у…

  • Бей своих а то чужие не боятся

    Трагическая ошибка стала финалом присутствия США в Афганистане. Своим последним авиаударом в этой стране 29 августа военные могли убить не…

  • Пиньяо, река Дору

    Самая полноводная река Пиренейского полуострова. Винодельческий регион и один из самых живописных в Португалии. Сюда добирается не слишком много…