Антропогенное загрязнение воздуха может вызывать торнадо

Недавно американские ученые обнаружили, что антропогенное загрязнение воздуха может вызывать… самые настоящие торнадо. Такая ситуация характерна для летнего периода восточной части США. Загрязняя воздух автомобильными выхлопами, люди способствуют появлению в атмосфере крупных градин. А те, в свою очередь, создают условия для рождения смерча.

Фото:

Соединенные Штаты Америки являются мировым лидером не только по высоким технологиям, но и по количеству торнадо на душу населения. Судите сами — по данным метеорологов, каждый год в США возникает около тысячи торнадо. Причем ученые утверждают, что эти данные весьма неполные, ибо есть предположение, что около трети разрушительных вихрей возникают в малозаселенной местности и поэтому не фиксируются. То есть реальное количество смерчей может приближаться к 1300 в год.

Самое интересное, что большинство этих торнадо не причиняют значительного ущерба, поскольку существуют недолго (если точнее, от тридцати секунд — до десяти минут). Тем не менее, согласно той же статистике, ежегодно в США от торнадо гибнет около 60 человек. Правда, в основном — от летающих или падающих обломков зданий, деревьев или изгородей, которые эти воздушные хулиганы поднимают с земли, а потом роняют.

Читайте также: Америку сдувает на глазах у россиян

Почему же торнадо так полюбили США? Причина кроется в весьма неудачном в этом смысле расположении территории этого государства. Напомню, что торнадо (он же смерч) — это атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров.

Для того же, чтобы этот вихрь возник, необходимо, чтобы теплые и влажные воздушные массы столкнулись с сухими и холодными (более подробно о механизме возникновения торнадо вы можете прочитать в статье "Торнадо в Иваново: возможно ли повторение?").

Это столкновение постоянно и происходит над территорией США — потоки жаркого и влажного воздуха, поставляемого "атлантической кухней погоды", то есть Мексиканским заливом, двигаясь на северо-запад, наскакивают на холодные и сухие воздушные массы, идущие из "американского холодильника", то есть с севера Скалистых гор. А поскольку территория Соединенных Штатов, зажатая между двумя океанами, строго говоря, не очень-то и большая по площади, то ни горячий воздух не успевает охладиться, ни холодный — нагреться. В результате каждое лето добропорядочных американцев стращают сотни торнадо (хотя в некоторых штатах, например, в Миссури, пик торнадо приходится на май).

Логично предположить, что именно американские метеорологи знают о торнадо куда больше, чем их коллеги из других стран — ведь природа постоянно подкидывает им материал для наблюдений. Однако кое-что и для них до сих пор остается загадочным. Поэтому каждая публикация, посвященная формированию смертоносных атмосферных вихрей, всегда воспринимается учеными как маленькая сенсация.

Именно такой сенсацией стала недавняя работа Томаса Белла из NASA Goddard Space Flight Center (США) и Даниэля Розенфельда из Еврейского Университета (Израиль). Эти ученые, проанализировав массу данных о торнадо за 1995 — 2009 годы на востоке США, предоставленных Центром прогнозирования бурь Национального управления океанических и атмосферных исследований, обнаружили интересную закономерность. Оказалось, что во время "сезона торнадо" посреди недели частота смерчей и града на 20 процентов превышает средний показатель, а по выходным — падает на 20 процентов ниже среднего. Создается впечатление, что науик-эндыторнадо, как и люди, любят отдохнуть.

Потом ученые посмотрели базы данных мониторинга качества воздуха за тот же период, проведенного Управлением по защите окружающей среды США. И здесь они заметили, что летнее антропогенное загрязнение атмосферы в восточной части страны как раз достигает пика в середине недели (максимальное в среду-четверг). Объясняется это просто: утром люди едут на работу, вечером — домой, и, соответственно, количество автомобильных выхлопов резко возрастает. А в выходные большинство американцев автотранспортом предпочитают не пользоваться или совершают поездки на короткие расстояния.

Увидев такую странную корреляцию, Белл и Розенфельд предположили, что это неспроста. По их мнению, между двумя графиками есть связь, которая выражается вот в чем. Давно известно, что влага, поступающая в атмосферу, весьма охотно собирается на загрязняющих частицах (таких, как сажа выхлопов), и этот эффект способствует образованию облаков. Компьютерные модели свидетельствуют, что такие капли поднимаются до более холодных слоев, становясь массивными, и превращаются в градины. Получается, что в частом выпадении града летом виноваты сами американцы — слишком уж активно они выбрасывают в атмосферу "конденсаторы влаги".

Связь же выхлопов с торнадо тоже имеется, хотя она не прямая. Дело в том, что крупные градины, которые образовались не без участия частиц из выхлопов, имеют меньшую площадь поверхности по сравнению с относительно маленькими частицами конденсированной воды или льда. Такие градины-великаны испаряются медленнее, а потому почти не высасывают тепло из воздуха.

Читайте также: Бактерии — повелители дождя

В итоге они не в состоянии охладить потоки теплого воздуха, поднимающегося вверх (как бы это сделала масса обычных, маленьких градин, суммарная площадь поверхности которых больше, и, следовательно, охлаждают они эффективнее). Когда же эти теплые потоки достигают зоны холодного воздуха, то начинают выталкивать его вниз, и образуется сверхъячейка — зона, в которой воздух начинает вращаться. А это может привести к появлению торнадо.

Авторы исследования сразу же оговариваются, что вся их модель относится к так называемым короткоживущим торнадо. На те смерчи, что существуют больше десяти минут, по их мнению, загрязнение воздуха не оказывает существенного влияния — они образуются в результате процессов совсем другого типа. Кроме того, они подчеркивают, что связь между загрязнением и бурями характерна лишь для востока США, а на западе она не выявлена. Дело в том, что там в силу особенностей рельефа воздух слишком сухой (ведь рядом Кордильеры), а облачные массы расположены излишне высоко — там, где чересчур холодно.

В то же время, по словам Даниэля Розенфельда, обнаружение данной закономерности говорит о том, что у людей появилась: "еще одна веская причина для того, чтобы уменьшить количество выхлопов, загрязняющих воздух". Получается, что даже такие непредсказуемые и мощные явления, как торнадо, в ряде случаев могут вызываться деятельностью человека. Так что небольшие атмосферные катастрофы, которые в итоге нам и аукаются, люди все-таки могут устраивать.

Хотя подобное возможно лишь в особых местах — например, на большей части России сколько бы миллионы автомобилистов ни старались, а смерча им не вызвать, поскольку климатические условия не те. Что же, может быть, это и к лучшему. Но воздух, тем не менее, лишний раз все равно загрязнять не следует…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"