Tropinė cirkuliacija: musonai ir uraganai

Įsivaizduokite pasaulio regioną, kur oras yra toks karštas ir drėgnas, kad, atrodo, jį galima gerti. Kur vėjas ne tiesiog pučia, o paklūsta griežtam sezoniniam ritmui, atnešdamas arba gyvybę teikiantį lietų, arba alinančią sausrą. Kur vandenynas kartais įsišėlsta ir paleidžia į krantą milžiniškus sūkurius, galinčius nušluoti ištisus miestus. Sveiki atvykę į tropikus – Žemės klimato variklį.

Šiame skyriuje mes pasinersime į patį tropinės cirkuliacijos epicentrą. Tai nebus tik sausa teorija apie oro mases. Tai bus kelionė į pasaulį, kur gamtos jėgos pasiekia savo maksimalią galią. Išsiaiškinsime, kas yra „musonas“ ir kodėl milijardui žmonių Indijoje tai yra svarbiausias metų žodis. Suprasime, kaip vandenyno šiluma gali pagimdyti „uraganą“ – vieną iš labiausiai griaunančių gamtos reiškinių.

Išnagrinėsime mechanizmus, kurie slypi už šių galingų procesų: nuo globalių oro srovių sistemų, apjuosiančių visą planetą, iki specifinių sąlygų, kurios virsta pragaištinga audra. Suprasdami tropikų „kvėpavimą“, mes ne tik geriau pažinsime tolimus kraštus, bet ir aiškiau suvoksime, kokia vientisa ir tuo pačiu pavojinga yra mūsų planetos klimato sistema.

Kad suprastume musonus ir uraganus, pirmiausia turime perprasti pagrindinį tropikų atmosferos variklį – Hadlio celę. Tai gigantiška, uždara oro cirkuliacijos sistema, veikianti abipus pusiaujo ir varoma intensyvios Saulės energijos.

Kaip veikia Hadlio celė?

Įsivaizduokite tai kaip milžinišką konvejerio juostą, kuri perneša šilumą nuo pusiaujo link atogrąžų. Procesas vyksta keliais etapais:

Kodėl pasatai pučia kampu? Koriolio efektas

Jei Žemė nesisuktų, pasatai pūstų tiesiai iš šiaurės ir pietų link pusiaujo. Tačiau dėl Žemės sukimosi atsiranda Koriolio efektas – reiškinys, kuris nukreipia judančius objektus (taip pat ir orą) Šiaurės pusrutulyje į dešinę, o Pietų pusrutulyje – į kairę.

Dėl šios priežasties:

• Šiaurės pusrutulyje pasatai, judantys į pietus, nukrypsta į dešinę (vakarus) ir tampa šiaurės rytų pasatais.
• Pietų pusrutulyje pasatai, judantys į šiaurę, nukrypsta į kairę (vakarus) ir tampa pietų rytų pasatais.

Vidinė tropinė konvergencijos zona (ITCZ)

Ten, kur šiaurės rytų ir pietų rytų pasatai susitinka (konverguoja) ties pusiauju, susidaro Vidinė tropinė konvergencijos zona (ITCZ, lietuviškai kartais vadinama VTKZ). Tai žemo slėgio juosta, pasižyminti silpnais vėjais, intensyvia kaitra ir beveik kasdienėmis, galingomis popiečio liūtimis. Jūreiviai šią zoną istoriškai vadino „arklių platumomis“ arba „pusiaujo štilių juosta“, nes burlaiviai čia dažnai įstrigdavo dėl vėjo trūkumo.

Svarbu atminti, kad ITCZ nėra stabili. Ji migruoja per metus, sekdama Saulės zenitą: vasarą Šiaurės pusrutulyje ji pasislenka į šiaurę, o žiemą – į pietus. Būtent ši sezoninė ITCZ migracija yra musonų susidarymo pagrindas.

Daugeliui žodis „musonas“ asocijuojasi tiesiog su stipriu lietumi. Tačiau iš tiesų musonas – tai ne lietus, o didžiulio masto sezoninis vėjo krypties pasikeitimas, trunkantis kelis mėnesius. Būtent šis vėjo krypties pasikeitimas ir atneša dramatiškus orų pokyčius.

Klasikinis ir galingiausias musonų pavyzdys yra Indijos musonas, kuris lemia visos Pietų Azijos gyvenimo ritmą. Jo susidarymą lemia sausumos ir vandenyno nevienodas įšilimas bei sezoninė ITCZ migracija.

Vasaros musonas (maždaug nuo birželio iki rugsėjo)

1. Sausumos įkaitimas. Vasarą Šiaurės pusrutulyje saulė kaitina intensyviausiai. Didžiuliai Azijos sausumos masyvai, ypač Tibeto plynaukštė, įšyla daug greičiau nei aplinkinis Indijos vandenynas.
2. Žemo slėgio srities susidarymas. Stipriai įkaitęs oras virš sausumos kyla aukštyn, suformuodamas galingą ir stabilią žemo slėgio sritį.
3. Drėgno oro antplūdis. Tuo pačiu metu virš vėsesnio Indijos vandenyno susidaro aukštesnio slėgio sritis. Oras, kaip visada, juda iš aukštesnio slėgio į žemesnį. Todėl nuo vandenyno link sausumos pradeda plūsti labai šiltas ir drėgnas oras (pietvakarių vėjai).
4. Liūtys. Šis drėgnas oras, pasiekęs sausumą ir ypač atsimušęs į Himalajų kalnus, yra priverstas kilti aukštyn. Kildamas jis vėsta, vandens garai kondensuojasi ir prasideda itin intensyvios, ilgai trunkančios liūtys. Šis procesas atneša apie 80% metinių kritulių.

Žiemos musonas (maždaug nuo spalio iki gegužės)

1. Sausumos atvėsimas. Žiemą situacija apsiverčia. Azijos žemynas atvėsta daug greičiau nei Indijos vandenynas, kuris ilgai išlaiko sukauptą šilumą.
2. Aukšto slėgio srities susidarymas. Virš šaltos sausumos, ypač Sibiro ir Tibeto, susidaro galinga aukšto slėgio sritis (anticiklonas).
3. Sauso oro nutekėjimas. Virš santykinai šilto vandenyno susidaro žemesnio slėgio sritis. Dabar vėjas pradeda pūsti iš žemyno link vandenyno (šiaurės rytų vėjai).
4. Sausasis periodas. Kadangi šis oras susiformavo virš sausumos, jis yra labai sausas ir šaltas. Dėl to didžiojoje Pietų Azijos dalyje įsivyrauja sausas ir giedras oras, trunkantis kelis mėnesius.

Vasaros ir žiemos musonų palyginimas

Nors Indijos musonas yra žinomiausias, musoninės sistemos veikia ir kitose pasaulio vietose: Pietryčių Azijoje, Šiaurės Australijoje, Vakarų Afrikoje ir net pietvakarinėje JAV dalyje.

Musonai nėra tiesiog meteorologinis reiškinys. Tai galinga gamtos jėga, kuri formuoja ekonomiką, kultūrą ir netgi milijonų žmonių išgyvenimą. Jų poveikis yra dvejopas – jie gali būti ir didžiausia palaima, ir baisiausias prakeiksmas.

Gyvybės nešėjai: teigiamas poveikis

• Žemės ūkis. Tai svarbiausias teigiamas aspektas. Daugiau nei pusė Indijos dirbamos žemės yra drėkinama tik musoninių liūčių. Nuo jų priklauso ryžių, arbatos, medvilnės ir kitų gyvybiškai svarbių kultūrų derlius. Laiku atėjęs ir tinkamo intensyvumo musonas reiškia gerą derlių, ekonomikos augimą ir apsirūpinimą maistu.
• Vandens išteklių papildymas. Musonai pripildo upes, ežerus ir požeminio vandens rezervuarus, užtikrindami geriamojo vandens tiekimą visam sausajam periodui.
• Hidroenergija. Pripildytos upės ir vandens saugyklos leidžia hidroelektrinėms veikti pilnu pajėgumu ir generuoti didžiąją dalį regiono elektros energijos.
• Ekosistemų atsinaujinimas. Liūtys atgaivina išdžiūvusią augaliją, sukuria palankias sąlygas bioįvairovei klestėti.

Griaunanti jėga: neigiamas poveikis

• Potvyniai. Per daug intensyvios arba ilgai trunkančios liūtys sukelia katastrofiškus potvynius. Upės išsilieja iš krantų, užliedamos ištisus kaimus ir miestus, sunaikindamos derlių, namus ir infrastruktūrą. Pavyzdžiui, Bangladešas, esantis upių deltoje, yra ypač pažeidžiamas.
• Nuošliaužos. Įmirkusi žemė kalnuotose vietovėse, ypač Himalajų priekalnėse, tampa nestabili. Dėl to kyla didžiulės purvo ir akmenų nuošliaužos, kurios gali palaidoti ištisas gyvenvietes.
• Infrastruktūros pažeidimai. Potvyniai ir nuošliaužos ardo kelius, tiltus, geležinkelius, nutraukia elektros ir komunikacijų linijas, izoliuodami ištisus regionus.
• Ekonominiai nuostoliai. Vėluojantis arba per silpnas musonas gali sukelti sausrą ir nederlių, o per stiprus musonas sunaikina derlių ir turtą. Abu scenarijai sukelia didžiulius ekonominius nuostolius ir didina maisto kainas.
• Ligų protrūkiai. Po potvynių susidaro palankios sąlygos uodams veistis, todėl išplinta maliarija ir Dengės karštligė. Užterštas vanduo sukelia choleros ir kitų žarnyno infekcijų protrūkius.

Musonų regionų visuomenės tūkstančius metų mokėsi gyventi su šiuo ciklu, tačiau klimato kaita kelia naujų iššūkių. Prognozuojama, kad musonai taps ekstremalesni: sausieji periodai ilgesni ir karštesni, o liūčių sezonai trumpesni, bet su daug intensyvesniais krituliais. Tai reiškia didesnę potvynių ir sausrų riziką, todėl prisitaikymas prie kintančio musonų ritmo tampa vienu svarbiausių iššūkių Pietų Azijai.

Jei musonas yra ilgalaikis, sezoninis reiškinys, tai tropinis ciklonas – trumpalaikis, bet ekstremaliai galingas ir destruktyvus įvykis. Tai yra bendrinis terminas, apibūdinantis greitai besisukančią audrų sistemą su žemo slėgio centru, stipriais vėjais ir spiraline perkūnijos debesų struktūra, kuri sukelia smarkias liūtis.

Nors mechanizmas yra tas pats, priklausomai nuo regiono, kuriame susidaro, šie gamtos monstrai vadinami skirtingai:

Lietuvoje mes kartais bet kokią stiprią audrą pavadiname „uraganu“, tačiau tai nėra teisinga. Tikrasis uraganas yra specifinis, tropikuose gimstantis reiškinys, kuriam reikalingos ypatingos sąlygos.

Uraganas negali susidaryti bet kur ir bet kada. Jam reikia specifinio „recepto“ – sudedamųjų dalių, kurios turi sutapti tinkamu laiku ir tinkamoje vietoje.

Būtini ingredientai

1. Labai šiltas vandenyno vanduo. Tai svarbiausias energijos šaltinis. Vandens temperatūra turi būti ne mažesnė kaip 26.5 °C bent iki 50 metrų gylio. Šiltas vanduo intensyviai garuoja, į orą pakeldamas milžinišką kiekį drėgmės ir latentinės (paslėptosios) šilumos.
2. Koriolio efektas. Uraganai yra besisukantys sūkuriai. Kad pradėtų suktis, juos turi paveikti Koriolio jėga. Ji yra stipriausia tolstant nuo pusiaujo ir lygi nuliui pačiame pusiaujyje. Dėl to uraganai beveik niekada nesusidaro arčiau nei 5° platumoje nuo pusiaujo.
3. Nestabilus oras (jau egzistuojantis trikdis). Reikalingas jau egzistuojantis oro trikdis – pavyzdžiui, banga tropiniuose vėjuose, atkeliavusi nuo Afrikos krantų. Tai tarsi „užtaisas“, iš kurio vėliau gali išsivystyti audra.
4. Mažas vertikalus vėjo poslinkis (Wind Shear). Tai reiškia, kad vėjo greitis ir kryptis skirtinguose atmosferos aukščiuose keičiasi nedaug. Jei vėjas viršuje pučia daug stipriau arba kita kryptimi nei apačioje, jis tiesiog „nupjauna“ kylančios audros viršūnę ir neleidžia jai susiformuoti į vientisą, organizuotą struktūrą.
5. Drėgmė viduriniuose troposferos sluoksniuose. Sausas oras gali sustabdyti uragano vystymąsi, todėl būtina, kad drėgmės netrūktų ir aukštesniuose sluoksniuose.

Vystymosi etapai

Kai visos sąlygos palankios, audra pereina kelis vystymosi etapus:

• Tropinis trikdis (Tropical Disturbance): Neorganizuota perkūnijos debesų grupė. Vėjai dar silpni.
• Tropinė depresija (Tropical Depression): Audra įgauna uždarą cirkuliaciją (pradeda suktis), o nuolatinis vėjo greitis pasiekia iki 62 km/h. Jai suteikiamas numeris.
• Tropinė audra (Tropical Storm): Vėjo greitis sustiprėja iki 63–118 km/h. Cirkuliacija tampa daug ryškesnė. Šiame etape audrai suteikiamas vardas (pvz., „Katrina“, „Irma“).
• Uraganas (Hurricane): Nuolatinis vėjo greitis viršija 119 km/h. Audra pasiekia brandos stadiją, dažnai susiformuoja aiškiai matoma „akis“.

Brandaus uragano anatomija

1. Akis (Eye) – centre, giedras, ramus oras, besileidžiančios oro srovės;
2. Akies siena (Eyewall) – žiedas aplink akį, stipriausi vėjai, intensyviausios liūtys, kylančios oro srovės;
3. Lietaus juostos (Rainbands) – spiralinės debesų ir lietaus juostos, besisukančios aplink centrą.

Ne visi uraganai yra vienodai galingi. Jų potencialiai žalai įvertinti naudojama Saffir-Simpson uraganų vėjo skalė, kuri klasifikuoja audras į penkias kategorijas pagal nuolatinį vėjo greitį.

Svarbu pabrėžti, kad ši skalė vertina tik vėjo greitį ir neatsižvelgia į kitus pavojingus veiksnius, tokius kaip kritulių kiekis ar štorminis potvynis (patvanka), kurie dažnai pridaro daug daugiau žalos nei pats vėjas.

Uraganas yra gamtos jėga, nepripažįstanti valstybių sienų ar ekonominio statuso. Tačiau jo padariniai ir visuomenės gebėjimas su jais susidoroti dramatiškai skiriasi priklausomai nuo šalies išsivystymo lygio. Tai puikiai iliustruoja dviejų panašaus stiprumo, bet skirtingas šalis nusiaubusių audrų palyginimas: uragano „Katrina“ JAV ir ciklono „Nargis“ Mianmare.

Palyginamoji lentelė

Išvados

Šis palyginimas aiškiai rodo, kad nors gamtos stichijos yra universalios, jų poveikis yra socialiai ir ekonomiškai determinuotas. Turtingesnės šalys turi geresnes technologijas prognozuoti audras, tvirtesnę infrastruktūrą ir daugiau finansinių resursų atsigauti. Tačiau net ir jose biurokratija ir socialinė nelygybė gali lemti tragiškus padarinius.

Vargingose šalyse, ypač valdomose autoritarinių režimų, stichinė nelaimė gali virsti humanitarine katastrofa dėl informacijos sklaidos trūkumo, prastos infrastruktūros ir politinių sprendimų, kurie gyventojų gerovę iškelia žemiau už režimo stabilumą.

Išnagrinėję musonų ir tropinių ciklonų mechanizmus bei poveikį, matome, kad tai nėra tiesiog orų reiškiniai. Tai galingos Žemės klimato sistemos išraiškos, lemiančios ištisų regionų ekonomiką, ekologiją ir žmonių gyvenimus. Ką galime padaryti, kad sumažintume jų keliamą žalą?

Priemonės skirstomos į dvi pagrindines grupes: švelninimą (mitigation), kuriuo siekiama sumažinti patį reiškinio poveikį, ir prisitaikymą (adaptation), kuriuo siekiama sumažinti visuomenės pažeidžiamumą.

Priemonės, mažinančios žalą

• Modernios prognozavimo ir išankstinio perspėjimo sistemos. Palydovai, meteorologiniai radarai ir kompiuteriniai modeliai leidžia vis tiksliau prognozuoti uraganų judėjimo trajektoriją ir stiprumą. Laiku ir efektyviai gyventojams perduota informacija (per sirenas, mobiliuosius telefonus, žiniasklaidą) yra pati svarbiausia priemonė, gelbstinti gyvybes ir leidžianti pasiruošti evakuacijai.
• Griežtesni statybų reglamentai. Pastatai, ypač pažeidžiamose pakrančių zonose, turi būti projektuojami ir statomi taip, kad atlaikytų stiprius vėjus ir potvynius. Tai apima tvirtesnius stogus, atsparius smūgiams langus, pastatų iškėlimą ant polių.
• Inžineriniai sprendimai. Statomos apsauginės jūros sienos, pylimai, dambos, kurios apsaugo nuo štorminio potvynio. Taip pat gilinamos ir tvarkomos upių vagos, kad geriau nutekėtų liūčių vanduo.
• Ekosistemų atkūrimas. Sveiki mangrovių miškai ir koraliniai rifai veikia kaip natūralus barjeras, kuris sugeria bangų energiją ir sumažina štorminio potvynio aukštį. Šių ekosistemų apsauga ir atkūrimas yra viena efektyviausių ir pigiausių ilgalaikių apsaugos priemonių.
• Visuomenės švietimas ir pasirengimo planai. Gyventojai turi žinoti, kaip elgtis artėjant audrai: kaip apsaugoti savo namus, ką turėti ekstremalios situacijos rinkinyje, kokie yra evakuacijos keliai ir kur yra saugios slėptuvės. Reguliarios pratybos padeda įtvirtinti šias žinias.

Klimato kaitos kontekste, kai prognozuojama, kad tropiniai ciklonai taps intensyvesni, o musonai – ekstremalesni, investicijos į šias prisitaikymo ir švelninimo priemones tampa ne pasirinkimu, o būtinybe norint apsaugoti milijonus gyvybių ir išvengti milžiniškų ekonominių nuostolių.