Какой интенсивности достигнут штормы? Новая модель помогает ответить на вопрос

Новая математическая модель, разработанная ученым из Мичиганского университета Нилтоном Ренно, показывает, что пыльные вихри, смерчи, торнадо, ураганы и циклоны рождаются по одному механизму и будут усиливаться по мере потепления поверхности Земли из-за изменения климата. Новое уравнение позволяет точнее рассчитывать максимальную ожидаемую интенсивность вихревого шторма на основе глубины тропосферы, а также температуры и влажности воздуха на его пути.

Модель улучшает существующие методы, поскольку учитывает энергию, питающую штормовую систему, и полную меру трения, замедляющего ее. Текущие термодинамические модели делают предположения об этих переменных, а не включают их фактические величины. Как отмечает Ренно, модель позволяет связать изменения интенсивности штормов с условиями окружающей среды и показывает, что изменение климата может привести к росту эффективности конвективных вихрей и количества энергии, преобразуемой в ветер.

Используя модель, Ренно и исследователь Наталия Андронова количественно оценили ожидаемую интенсивность штормов на основе текущих климатических прогнозов. По их расчетам, на каждые 3.6°F (примерно 2°C) потепления поверхности Земли интенсивность штормов может увеличиться как минимум на несколько процентов. Для мощного шторма это может означать увеличение разрушительной силы на 10%.

Новая модель является обобщением уравнения Даниэля Бернулли XVIII века, объясняющего возможность полета самолета. Включив дополнительные переменные, такие как трение и источники энергии (для вихря — теплый воздух и конденсация водяного пара), Ренно расширил применение уравнения Бернулли на атмосферные вихри. Эта работа подтверждает исследования, указывающие на усиление ураганов за последние 50 лет по мере роста температуры поверхности моря.

Модель также помогает объяснить формирование спиральных полос и облаков стенки — первых облаков, опускающихся при торнадо, которые являются результатом падения давления при увеличении скорости воздуха. Унификация описания конвективных вихрей, от пыльных вихрей до циклонов, позволит ученым лучше понять их природу. Ренно уже применил свою модель для расчета интенсивности пыльных бурь в полярных регионах Марса, обнаружив, что в месте посадки аппарата Phoenix скорость ветра в них может превышать 200 миль в час.