ดวงตาแห่งพายุทอร์นาโด ความลึกลับของ “ดวงตา” ของพายุเฮอริเคนที่นักวิทยาศาสตร์ยังแก้ไม่ได้
นักอุตุนิยมวิทยาแยกแยะได้หลายขั้นตอนในการพัฒนาพายุหมุนเขตร้อน โดยที่อันตรายจะเพิ่มขึ้น แต่แน่นอนว่าการแบ่งแยกดังกล่าวนั้นมีเงื่อนไข เนื่องจากในความเป็นจริงกระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง
ด้วยความเร็วลมสูงสุดสิบเจ็ดเมตรต่อวินาที พายุไซโคลนจึงเรียกว่าพายุดีเปรสชันเขตร้อน นั่นคือบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ เมื่อความเร็วของอากาศไหลเกินขีดจำกัดนี้ เราจะเผชิญกับพายุโซนร้อน แต่ลมเริ่มแรงขึ้น และตอนนี้พายุเฮอริเคนก็เข้าเต็มกำลังแล้ว ลมเหมือนวิญญาณชั่วร้ายที่ปลดปล่อยออกมาจากโซ่ของมันทำลายทุกสิ่งที่ขวางหน้า - ความเร็วของมันเกินสามสิบเมตรต่อวินาที คงจะดีถ้ามันไปไม่ถึงพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น ถ้ามันอาละวาดเฉพาะในมหาสมุทรอันกว้างใหญ่เท่านั้น...
นี่เป็นกลไกในการสร้างกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศเขตร้อนขนาดใหญ่ แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่เข้าใจทั้งหมด แต่ก็ยังคงเป็นปริศนาที่ยากที่สุดประการหนึ่งสำหรับวิทยาศาสตร์สภาพอากาศ
ยังไม่ได้รับการชี้แจงเช่นมวลอากาศเย็นเข้ามาเกี่ยวข้องกับที่นี่ในระดับใดและในลักษณะใดโดยบุกรุกเขตร้อนจากพื้นที่ละติจูดพอสมควร และความจริงที่ว่าพวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการนี้อย่างไม่ต้องสงสัยในหมู่นักวิจัยหลายคน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าพายุไต้ฝุ่นในจีนและญี่ปุ่นมักเกิดในช่วงการเปลี่ยนแปลงของมรสุมเอเชียตะวันออก (ในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง) บนแนวหน้าของมวลอากาศต่างๆ เชื่อได้อย่างสมเหตุสมผลว่าพายุหมุนเขตร้อนเกิดขึ้นในพื้นที่ซึ่งมีกระแสอากาศร้อนต่างกันมาบรรจบกัน
พายุเฮอริเคนไม่รีบร้อน
พายุหมุนเขตร้อนถือกำเนิดขึ้นท่ามกลางบรรยากาศทะเลอุ่น ออกเดินทางไกลทันที เราก็จะตามเขาไปด้วย นี่ไม่ใช่เรื่องยาก: โดยปกติความเร็วจะไม่เกินยี่สิบกิโลเมตรต่อชั่วโมง และเมื่อถึงละติจูดปานกลาง เขาก็จะเริ่มหยุด - ราวกับได้พักผ่อนหลังจากการเดินทางอันยาวนาน
นี่หมายความว่าพายุเฮอริเคนไม่พัดผ่านและไม่โจมตีอย่างที่พวกเขาเขียนเกี่ยวกับมันอยู่เสมอดังที่กล่าวไว้ในหนังสือเล่มนี้ใช่หรือไม่? ใช่และไม่ใช่!
ไม่ ถ้าเรากำลังพูดถึงการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศเอง ใช่แล้ว หากเรากำลังพูดถึงลมที่พัดเข้ามา การเคลื่อนที่เป็นวงกลมของอากาศภายในพายุเฮอริเคนมีความเร็วมหาศาลและนำมาซึ่งการทำลายล้างด้วย ในเวลาเดียวกัน ม้าหมุนบรรยากาศขนาดมหึมาและหมุนอย่างดุเดือดทั้งหมดนี้กำลังเคลื่อนไปข้างหน้าไม่เร็วนัก - ไปทางทิศตะวันตกก่อนแล้วจึงเปลี่ยนทิศทางไปทางทิศตะวันออก
เรือเดินสมุทรที่เร็วสามารถหลบหนีพายุไซโคลนที่กำลังเข้ามาได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตามไม่ใช่โดยไม่ยาก บางครั้งมันไม่ง่ายนักที่จะตัดสินว่าควรหลีกหนีจากองค์ประกอบที่แซงไปในทิศทางใดดีที่สุด การลาดตระเวนทางวิทยุและทางอากาศเข้ามาช่วยเหลือผู้ที่อยู่ในทะเล การทำผิดพลาดเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างยิ่งเมื่อเรือพบว่าตัวเองอยู่ใกล้จุดที่พายุเฮอริเคนเปลี่ยนเส้นทางเดิมอย่างกะทันหัน
มันไม่ง่ายหรือยากมากแม้แต่กับเรือขนาดใหญ่ถ้ามันตกลงไปในเขตพายุเฮอริเคนเขตร้อน ท่ามกลางเสียงคำรามของคลื่นที่โหมกระหน่ำ ท่ามกลางเสียงลมที่โหมกระหน่ำ ท่ามกลางฝนที่ตกลงมาไม่หยุดหย่อน บ่งบอกถึงการเปิดเหวแห่งสวรรค์ ลูกเรือ และโดยเฉพาะผู้โดยสาร จะได้เห็นภาพที่สมบูรณ์ว่าพายุทะเลในเขตร้อนเป็นอย่างไร
ในมหาสมุทรเปิดระหว่างเกิดพายุไซโคลน ไม่มีคลื่นที่ “ถูกต้อง” เหล่านั้นมักจะกระเซ็นใส่เท้าของเราเบาๆ เมื่อเรายืนอยู่บนชายฝั่ง เช่น ทะเลสาบ ลมพายุเฮอริเคนพัดพาผิวทะเลอย่างรุนแรง ก่อให้เกิดคลื่นที่วุ่นวาย แสงสีแดงสาดส่องลงมาจากก้อนเมฆ บินต่ำมากจนดูเหมือนว่ากำลังจะแตะยอดฟองของคลื่นสูงเป็นพิเศษ และในความสับสนวุ่นวายที่อธิบายไม่ได้นี้ ทันใดนั้นแอ่งน้ำสูง 15 ถึง 16 เมตรก็ก่อตัวขึ้น ปล่องแต่ละลำมีพลังงานมหาศาล ดังที่กล่าวไปแล้ว แรงกระแทกนั้นไม่ปลอดภัย แม้แต่กับเรือเดินสมุทรขนาดใหญ่และทนทานก็ตาม นั่นคือเหตุผลว่าทำไมอาชีพกะลาสีเรือจึงยังถือว่าเป็นหนึ่งในอาชีพที่ยากที่สุด โดยต้องใช้ความกล้าหาญจากบุคคล ความกล้าหาญมหาศาล และการอุทิศตนที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
บางครั้งความวุ่นวายทางธรรมชาติดังกล่าวอาจดำเนินต่อไปนานถึงสองสัปดาห์ เมื่อพายุหมุนเขตร้อนเคลื่อนตัวเหนือน่านน้ำทะเลอุ่น จะได้รับพลังงาน อากาศชื้นและร้อนยวดยิ่งที่ถูกปั๊มธรรมชาติขนาดยักษ์ดูดเข้าไปจะทำให้อากาศมีความเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้อยู่ในที่เดียวเป็นเวลานาน โดยไม่หยุดลมหมุน ในที่สุดเขาก็พบว่าตัวเองอยู่ในภูมิภาคที่เย็นกว่า ซึ่งเขาสูญเสียกำลัง อ่อนแรงและทรุดตัวลงเนื่องจากขาดพลังงาน
“ตา” ของพายุไต้ฝุ่น
ในตำนานของญี่ปุ่น สถานที่สำคัญแห่งหนึ่งเป็นของเทพเจ้าแห่งพายุ เขาวาดภาพเหมือนมังกรที่น่ากลัวที่วิ่งข้ามท้องฟ้าท่ามกลางความมืดและคลื่นที่โกรธเกรี้ยว ด้วยตาเดียวของเขา เขามองหาเหยื่อที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งเป็นสิ่งที่สามารถทำลายได้
ในภาพอัศจรรย์นี้ มีบางสิ่งที่เป็นจริงอย่างน่าประหลาดใจ พายุหมุนเขตร้อนมี "ตา" ชนิดหนึ่งจริงๆ - ยังคงลึกลับและไม่ได้ศึกษาอย่างละเอียดแม้ว่ากะลาสีเรือในศตวรรษที่ผ่านมาจะรู้เรื่องนี้ก็ตาม
นี่คือศูนย์กลาง ที่นี่ท้องฟ้าแจ่มใส ขณะที่ลมพายุเฮอริเคนส่งเสียงคำรามและเสียงหวีดหวิวไปทั่ว แต่มหาสมุทรที่นี่อันตรายมาก ที่นี่ใจกลางพายุเฮอริเคน คลื่นขนาดใหญ่พุ่งเข้ามาจากทุกทิศทุกทาง เมื่อหลายปีก่อน นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้พยายามเข้าไปใน “ตา” ของพายุเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่นด้วยตาตนเอง การสำรวจทางวิทยาศาสตร์สิ้นสุดลงอย่างน่าเศร้าแม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะอยู่บนเรือลาดตระเวนก็ตาม ก่อนที่สัญญาณ SOS จะออกอากาศ ผู้สังเกตการณ์ส่งมาจากเรือ: “ความสูงของคลื่นสูงถึง 40 เมตร”
นักบินชาวฝรั่งเศส ปิแอร์-อังเดร โมลิน ได้เห็นความรุนแรงของพายุไต้ฝุ่นเวราในปี พ.ศ. 2502 จากนั้นเป็นต้นมา เขาตัดสินใจที่จะเป็น "นักล่าพายุไต้ฝุ่น" การบินเพื่อจุดประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ในพื้นที่ที่มีพายุเฮอริเคนเขตร้อน นักล่าดังกล่าวได้ทำอะไรมากมายเพื่อวิทยาศาสตร์แล้ว โมลันเขียนหนังสือที่น่าสนใจอย่างยิ่งเกี่ยวกับเรื่องนี้
นี่คือข้อความที่ตัดตอนมาจากมัน:
“รุ่งเช้ามาถึง เผยให้เห็นภาพอันน่าอัศจรรย์: แถบเมฆสม่ำเสมอทอดยาวไปตามเส้นทางของเรา แสดงให้เห็นว่าเรากำลังมุ่งหน้าตรงเข้าไปใน “ดวงตา” ของพายุไต้ฝุ่น
ทะเลกำลังโหมกระหน่ำ แต่ความผิดปกติแปลก ๆ แสดงให้เห็นถึงไหวพริบอันชั่วร้ายของธรรมชาติที่ปรากฏในพายุไต้ฝุ่น - ทิศทางของคลื่นขนาดใหญ่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของลม แต่ยังสามารถไปทางนั้นได้: คลื่นเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดย พายุอันมหึมาเดือดดาลใจกลางพายุไต้ฝุ่น ซึ่งแยกออกเป็นวงกลมศูนย์กลาง...
การเผชิญหน้าที่น่าตื่นเต้นกับพายุไต้ฝุ่น ฉันเห็นภาพมามากมาย แต่คราวนี้เขายังมีชีวิตอยู่ และภาพนั้นก็น่าทึ่งมาก สำหรับฉันดูเหมือนว่าฉันได้ยินเสียงคำรามของการหมุนของมวลขนาดมหึมาที่มีรัศมี 300 กิโลเมตร ฉันต้องบอกว่าภาพลวงตานี้ได้รับการอำนวยความสะดวกด้วยเสียงฮัมอย่างต่อเนื่องของ "ผู้ช่วย" อิเล็กทรอนิกส์ของเราซึ่งรวมเข้ากับเสียงคำรามของเครื่องยนต์
ทีละเล็กทีละน้อยร่างทั้งหมดปรากฏขึ้นบนหน้าจอเรดาร์แถบโค้งจะบ่อยขึ้นเรื่อย ๆ ราวกับว่าพวกมันถูกบีบอัดรอบ ๆ "ดวงตา" ของ Quasimodo ที่น่ากลัวและจากนั้นตัวเขาเองก็โผล่ออกมาหลุมดำบนหน้าจอ “ดวงตา” ของพายุ...
บัดนี้เราจะไม่ได้เห็นสภาพของทะเลอีกต่อไปจนกว่ามันจะปรากฏต่อหน้าเราในความยิ่งใหญ่อันน่าเศร้าทั้งหมด เรากำลังบินไปในคืนที่มีน้ำสีเทา หลังจากนั้นดูเหมือนว่าวันนั้นจะไม่มาถึง หยดน้ำหรือถังหรือถังน้ำจะมองไม่เห็นเนื่องจากความเร็วที่พวกมันบินมาหาเรา แต่ยังบดบังปีกโดยสิ้นเชิงจากการมองเห็น บางคนอาจสงสัยว่ากฎของอากาศพลศาสตร์หรือกฎของอาร์คิมิดีสสนับสนุนเราหรือไม่ ไม่ว่าเราจะบินหรือว่ายน้ำ...
เรายังคงเคลื่อนตัวลึกเข้าไปในพายุไซโคลนต่อไป มีปฏิสัมพันธ์บางอย่างระหว่างเขากับเครื่องบิน การแลกเปลี่ยนแรงผลักดัน การต่อสู้อันดุเดือด ซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับเสียงกรีดร้อง แต่ด้วยการร้องเพลงอย่างต่อเนื่อง...
บางทีเครื่องบินอาจไม่พังเพียงเพราะมีเวลาไม่เพียงพอที่จะโค้งงอไปในทิศทางหนึ่งก่อนที่จะโค้งงอไปอีกทางหนึ่ง ทุกคนเงียบ ทุกคนมีมากพอที่จะทำโดยไม่แลกเปลี่ยนความคิด พวกเขาฟัง พวกเขาฟังอย่างตื่นเต้นว่าชุดเฟรมเครื่องบินมีพฤติกรรมอย่างไร พวกเขาฟังเขาเหมือนหมอจริงๆ
ฉันเข้าใจว่าทำไมถึงต้องการคนสองคนที่อยู่ส่วนท้ายเครื่องบิน คอยดูปีก ตรวจสอบว่าผิวหนังกำลังเคลื่อนไปที่ไหนสักแห่งหรือไม่ ปีกเครื่องบินอยู่ในลำดับหรือไม่ เครื่องยนต์ยึดแน่นหรือไม่ มีน้ำมันเชื้อเพลิงรั่วอยู่ที่ไหนสักแห่งหรือไม่ - สัญญาณที่แน่ชัดของความล้มเหลวภายใน - และยิ่งไปกว่านั้น ไม่ว่าจะเป็นโพรบร่มชูชีพ หนึ่งในนั้นที่เครื่องบินตกในพายุไต้ฝุ่นเพื่อทำการวัด เข้าไปในใบพัดหรือไม่
ชายที่อยู่ใน "ดวงตาแห่งพายุไต้ฝุ่น"
พายุไต้ฝุ่น พายุไซโคลน บรรยากาศเมฆ
โมลันเรียกพื้นที่อันเงียบสงบใจกลางพายุไซโคลนเขตร้อนว่า “ความขัดแย้งที่แปลกประหลาด” ในหนังสือ Typhoon Hunters เขาได้ให้คำอธิบายที่น่าประทับใจมากเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของ "ดวงตาแห่งพายุไต้ฝุ่น"
โมลันให้คำอธิบายนี้หลังจากที่เขาบินผ่านพายุไต้ฝุ่นรูธเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 2505 บนเรือ Meteoboing 50 ซึ่งเป็นป้อมปราการขนาดใหญ่ที่บินได้ของอเมริกา และได้เห็น "ดวงตาของพายุไต้ฝุ่น" ด้วยตาของเขาเอง เมื่ออยู่ภายในนั้นที่ระดับความสูง 3 กิโลเมตร นี่คือข้อความที่ตัดตอนมาจากคำอธิบายนี้
“...เมื่อเราเข้าใกล้ดวงตา ความแรงของการสั่นก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เครื่องบินสั่นสะเทือน จากการกระตุกอย่างกะทันหัน คุณจะรู้สึกราวกับว่าหัวใจและท้องของคุณถูกฉีกออกจากตำแหน่ง และเลือดก็ไหลทะลักผ่านอวัยวะภายในทั้งหมดของคุณ ในการต่อสู้อันเหน็ดเหนื่อยนี้ หลังจากการช็อกแต่ละครั้ง คุณดีใจที่เครื่องบินไม่พัง...
ทันใดนั้นเสียงเครื่องยนต์ทั้งสี่ของเราก็ดังขึ้นจากความเงียบอันสวยงาม หน้าต่างลูกแก้วจะสว่างราวกับในวันที่แดดจ้าที่สุด แสงนี้ดูเหลือเชื่อหลังจากโลกที่ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะถูกขับไล่ออกไปตลอดกาล... ดวงตาของเราถูกนำเสนอด้วยปรากฏการณ์ที่น่าเกรงขามและน่าตื่นเต้นที่สุดที่ธรรมชาติเคยสร้างมา ทุกคนที่ตกอยู่ภายใต้สายตาพายุไต้ฝุ่นก็กลับมาจากที่นั่นด้วยความรู้สึกชื่นชมและสยดสยองจนไม่รู้จะอธิบายอะไรได้มากพอ...
เราบินที่ระดับความสูง 3,000 ม. ในบ่อน้ำเส้นผ่านศูนย์กลาง 22 กม. ซึ่งมีเมฆเซอร์รัสหลายก้อนลอยอยู่อย่างสงบสุขราวกับของเล่น กำแพงของบ่อน้ำนี้ประกอบด้วยพายุ - ยึดครองโดยคำสั่งลึกลับ ขอบเขตลึกลับ เมฆเดือดที่ถูกกลืนหายไปด้วยความชักที่รุนแรงที่สุด ขณะที่เครื่องบินหมุนไปตามทางเลี้ยว ดวงตาของเราก็แหงนขึ้นไปบนกำแพง เพื่อไปยังทางออกของบ่อน้ำหนึ่งหมื่นห้าพันเมตรเหนือเรานี้ และต่อหน้าต่อตาเรา กำแพงเดือดยาวสิบห้ากิโลเมตรเหล่านี้ เหวขนาดมหึมา หลุมกลมนี้ ซึ่งทำให้เราเรียกปรากฏการณ์ทั้งหมดว่าดวงตาของพายุไต้ฝุ่น
เหนือปล่องภูเขาไฟนี้ คุณสามารถมองเห็นท้องฟ้าสีคราม ชวนให้นึกถึงความสุขและความผ่อนคลาย และดวงอาทิตย์ที่ให้ชีวิต สาดรังสีของมันเกือบจะแนวตั้งลงสู่เหว พายุที่อยู่รอบตัวเราส่องแสงด้วยความโกรธอย่างเงียบ ๆ เพื่อไม่ให้ตกลงมาด้วยความพยายามอันมหาศาลอันมหาศาลกำแพงของบ่อน้ำสั่นสะเทือนภายใต้แสงตะวัน ... "
จากมุมมองของนักฟิสิกส์ แน่นอนว่าไม่มีความขัดแย้งในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ดวงตาแห่งพายุไต้ฝุ่น" เพราะปรากฏการณ์นี้คล้ายคลึงกับดวงจันทร์โคจรรอบโลกหรือโลกรอบดวงอาทิตย์ ที่นั่น วัตถุในจักรวาลบางแห่งตกลงไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุดภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง และที่นี่มีมวลอากาศจำนวนมหาศาลตกลงสู่เขตซึมเศร้า แน่นอนว่าการล่มสลายเช่นนี้ไม่สามารถเรียกได้ว่าไม่มีที่สิ้นสุด - ท้ายที่สุดแล้วมันไม่ได้เกิดขึ้นในอวกาศที่ไร้อากาศและดังนั้นจึงมาพร้อมกับการใช้พลังงานอย่างเข้มข้น อย่างไรก็ตาม การล่มสลายที่แปลกประหลาดนี้ยังคงดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายวัน
แน่นอนว่า ฤดูใบไม้ร่วงนั้นมีความเฉพาะเจาะจงอยู่ ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศรอบๆ “ตาของไต้ฝุ่น” โมลันแสดงออกถึงความเฉพาะเจาะจงนี้ได้ดี เขาเขียนว่า: “มวลอากาศพุ่งเข้าหาบริเวณความกดอากาศต่ำผ่านไป ป้องกันไม่ให้มวลอากาศภายนอกทะลุเข้าไปได้(ตัวเอียงของเรา - ผู้เขียน)และสร้างพื้นที่การเคลื่อนไหวแบบหมุนอันทรงพลังเป็นวงกว้างซึ่งใช้พลังงานส่วนใหญ่ไป มวลอากาศเคลื่อนตัวในแนวสัมผัสไปยังหลุมที่จะเติม เพื่อไม่ให้มวลอากาศเต็มเหมือนเดิมอีกต่อไป รบกวนทำให้นี่เป็นองค์ประกอบเดียวของแรงทั้งหมดที่มุ่งตรงไปยังศูนย์กลางของพื้นที่ด้วยความดันที่ลดลง... แรงเหวี่ยงที่กระทำต่อมวลอากาศที่กำลังเคลื่อนที่จะป้องกันการเติมพื้นที่นี้ แต่ละอนุภาคมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวออกไปเหมือนก้อนหินในสลิง และด้วยเหตุนี้ แรงหนีศูนย์กลางเหล่านี้จึงดูดอากาศออกไป และทำให้ความดันลดลงมากยิ่งขึ้นไปอีก”
นี่คือเหตุผลที่นักอุตุนิยมวิทยาต้องติดตาม "ดวงตา" ของพายุเฮอริเคนอย่างใกล้ชิด ปรากฏการณ์ประหลาดเหล่านี้ให้ข้อมูลอันล้ำค่าว่าพายุเฮอริเคนจะรุนแรงและทำลายล้างเพียงใด และภูมิภาคใดจะได้รับผลกระทบหนักที่สุด ถึงกระนั้น แม้จะมีความสนใจอย่างมากต่อทั้งตัวพายุเฮอริเคนและความลึกลับของ "ดวงตา" ของพวกเขา แต่นักวิจัยก็มีปัญหาในการทำความเข้าใจว่าพวกมันก่อตัวอย่างไร บทความที่ตีพิมพ์ในปี 2549 ให้คำอธิบายประมาณร้อยรายการว่าดวงตาของพายุเฮอริเคนก่อตัวอย่างไร แต่หลายบทความขัดแย้งกันอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงยังคงต้องพิจารณาข้อสรุปขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับปัญหานี้
ความยากลำบากในการสร้างแบบจำลองกระบวนการก่อตัวของ "ดวงตา" ของพายุเฮอริเคน
ผู้เขียนบทความเขียนว่าเป็นเรื่องยากมากที่จะค้นหาลักษณะของการก่อตัวของ "ตา" และการสร้างแบบจำลองเนื่องจากโครงสร้างภายในของพายุเฮอริเคนและพายุไซโคลนอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับกองกำลังและปรากฏการณ์หลายประการและในเวลาเดียวกัน ล้วนซับซ้อนมากและไม่ค่อยเข้าใจ นักวิทยาศาสตร์ยังคงดิ้นรนเพื่อทำความเข้าใจว่าระบบที่ซับซ้อนเหล่านี้มีปฏิกิริยาอย่างไร
แม้ว่า "ดวงตา" ของพายุเฮอริเคนจะมีรูปร่างหน้าตาคล้ายคลึงกัน แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถระบุได้ว่ากลไกเดียวกันนี้มีส่วนรับผิดชอบต่อกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกันหรือไม่ เนื่องจากขาดความเข้าใจพื้นฐานนี้ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดกฎเกณฑ์สำหรับการก่อตัวของ "ดวงตา" เหล่านี้ได้อย่างมั่นใจ
แบบจำลองพายุไซโคลนบรรยากาศ
แม้จะมีความยากลำบากในการทำงาน แต่นักวิจัยก็สามารถสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนที่สุดของพายุไซโคลนบรรยากาศได้ ซึ่งพวกเขาอธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารกลศาสตร์ของไหลในเดือนมกราคม พ.ศ. 2560
ในรายงานปี 2018 นักวิทยาศาสตร์เขียนว่าการสร้างแบบจำลอง "ตา" ของพายุไซโคลนต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ พวกเขายังเน้นย้ำด้วยว่าเมื่อสร้างแบบจำลอง คุณลักษณะที่สำคัญของกระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศ เช่น การแบ่งชั้นของอุณหภูมิอากาศในแนวตั้ง การเปลี่ยนแปลงความหนืดแบบแอนไอโซโทรปิกของกระแสน้ำวน รวมถึงการปล่อยความร้อนแฝงเนื่องจากการควบแน่นของไอน้ำ ไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาด้วย
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เรียกแบบจำลองของพวกเขาว่าเป็นพายุโซนร้อนที่สมเหตุสมผลแต่เรียบง่ายซึ่งสามารถก่อตัวได้ในสภาวะจริง
“ดวงตา” ของพายุเฮอริเคนก่อตัวภายใต้เงื่อนไขใด
นักวิจัยค้นพบด้วยแบบจำลองของพวกเขาว่าดวงตาของพายุเฮอริเคนไม่สามารถก่อตัวได้หากไม่มีเงื่อนไขขอบเขตทั้งสี่ประการ พวกเขาอยู่ที่นี่:
- เลขเอกมาน (เท่ากับอัตราส่วนของแรงเสียดทานภายในของไหลต่อแรงโบลิทาร์ที่เกิดจากการหมุนของโลก) ไม่ควรสูงเกินไป
- เลขเรย์โนลด์สซึ่งใช้วัดอัตราส่วนของแรงเฉื่อย (การเคลื่อนที่) ต่อความหนืดของบรรยากาศ ต้องไม่ต่ำเกินไป
- หมายเลข Rossby ต้องไม่สูงเกินไป
- แต่ก็ไม่ควรต่ำมากเช่นกัน ตัวเลขรอสบีวัดความสัมพันธ์ระหว่างแรงการเคลื่อนที่ของพายุไซโคลนและแรงคอริออลิส
จุดสำคัญที่นี่คือดวงตาของพายุไซโคลนนั้นก่อตัวขึ้นจากความสมดุลที่เหมาะสมของแรงเสียดทานภายในของพายุ ความเร็วของมัน และแรงหมุนของโลกที่กระทำต่อพายุ (อย่างน้อยก็ในแบบจำลองที่เรียบง่ายนี้ที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์)
นักวิจัยเน้นย้ำว่าผลลัพธ์ของพวกเขาไม่ได้ตอบคำถามว่าทำไม "ดวงตา" จึงก่อตัวขึ้นในพายุเฮอริเคน เนื่องจากแบบจำลองที่พวกเขาสร้างขึ้นไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยมากเกินไป นอกจากนี้ ยังมีความเป็นไปได้ที่พายุเฮอริเคนในความเป็นจริงจะก่อตัวแตกต่างไปจากในแบบจำลองอย่างมาก นอกจากนี้ แบบจำลองยังไม่ครอบคลุมพายุไซโคลนในชั้นบรรยากาศรูปแบบอื่นๆ เช่น พายุทอร์นาโด
แนวโน้มสำหรับการวิจัยใหม่
แล้วงานวิจัยนี้มีประโยชน์อะไรบ้าง? ช่วยพิจารณาว่าจะไปที่ไหนต่อไปเพื่อศึกษาการก่อตัวของดวงตาพายุไซโคลนด้วยการตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับพายุเฮอริเคน นักวิทยาศาสตร์เขียน กล่าวคือ เหตุใดพวกมันจึงก่อตัวในลักษณะนี้และไม่ใช่อย่างอื่น และอะไรจะช่วยให้นักอุตุนิยมวิทยาทำนายพฤติกรรมของพายุได้ดีขึ้น
ทุกๆ วันเราได้เรียนรู้ข่าวเศร้ามากขึ้นเรื่อยๆ ว่าพายุเฮอริเคนฮาร์วีย์กำลังแรงซึ่งโหมกระหน่ำในอ่าวเม็กซิโก ทำให้เกิดการทำลายล้างมากขึ้นเรื่อยๆ และคร่าชีวิตผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ พายุเฮอริเคนไต้ฝุ่น - ทั้งหมดนี้แทบไม่เป็นที่รู้จักของผู้อยู่อาศัยในเขตกึ่งกลางดังนั้นเราจึงตัดสินใจบอกคุณว่าภัยพิบัติทางธรรมชาตินี้คืออะไร
พายุเฮอริเคนคืออะไร
คำว่า "พายุเฮอริเคน" มีความหมายหลักสองประการ ประการแรก พายุเฮอริเคนคือพายุ กล่าวคือ ลมแรงมากซึ่งมีความเร็วเกิน 30 เมตร/วินาที พายุดังกล่าวมักมาพร้อมกับความปั่นป่วนอย่างรุนแรงในทะเลหรือมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม เราสนใจความหมายที่สอง แคบกว่า และคุ้นเคยมากกว่า เนื่องจากพายุเฮอริเคนเป็นระบบสภาพอากาศที่มีความกดอากาศต่ำ เกิดขึ้นเหนือพื้นที่ที่มีความร้อนซึ่งมีน้ำเปิดขนาดเพียงพอ และมาพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนอง ฝนตกหนัก และพายุที่รุนแรง จากอวกาศ พายุเฮอริเคนดูเหมือนก้อนเมฆขนาดมหึมา โดยได้รับพลังงานจากการที่อากาศอุ่นและชื้นลอยขึ้น หลังจากนั้นความชื้นจะควบแน่นเป็นไอน้ำและตกลงมาเป็นฝน ในขณะที่อากาศอุ่นซึ่งกลายเป็น แห้งล้มลง เฮอริเคนเรียกอีกอย่างว่า "พายุหมุนแกนอบอุ่น" เนื่องจากหลักการทำงานของพายุหมุนขั้วโลกและพายุนอกเขตร้อนแตกต่างอย่างสิ้นเชิง
ลมพายุในช่วงที่เกิดพายุไต้ฝุ่นทำให้ทะเลซัดคลื่นขนาดใหญ่เข้าชายฝั่ง
คำว่า "พายุเฮอริเคน" นั้นมาจากชื่อของเทพเจ้าแห่งสายลมของชาวมายัน - ฮูรากัน มีอีกชื่อหนึ่งที่นิยมสำหรับพายุเฮอริเคน - “ พายุหมุนเขตร้อน- แต่ในญี่ปุ่นและตะวันออกไกลเรียกว่าพายุเฮอริเคน ไต้ฝุ่น- พวกมันลุกขึ้นและรักษาความแข็งแกร่งไว้เหนือผิวน้ำขนาดใหญ่เท่านั้น และหากลมพัดพายุเฮอริเคนเข้าสู่พื้นดิน มันก็จะหมดแรงไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงเป็นพื้นที่ชายฝั่งทะเลที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากองค์ประกอบต่างๆ มากที่สุด แต่ฝนตกหนักที่เกิดจากพายุเฮอริเคนมักทำให้เกิดน้ำท่วมอย่างกว้างขวางแม้จะอยู่ห่างจากชายฝั่ง 40 กม. แม้ว่าพายุหมุนเขตร้อนมักจะสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อโครงสร้างพื้นฐาน แต่ก็ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นความชั่วร้ายโดยสิ้นเชิง ประการแรก ต้องขอบคุณพายุเฮอริเคนที่ทำให้ความแห้งแล้งสิ้นสุดลงในบางพื้นที่ของโลก และภูมิทัศน์ของพืชพรรณได้รับการฟื้นฟู ประการที่สอง พายุหมุนเขตร้อนถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากจากละติจูดเส้นศูนย์สูตรไปยังละติจูดพอสมควร ซึ่งทำให้พวกมันเป็นองค์ประกอบสำคัญของกระบวนการหมุนเวียนในชั้นบรรยากาศโลก สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของอุณหภูมิในส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวโลก เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและรักษาสภาพอากาศอบอุ่นให้คงที่
พายุเฮอริเคนประกอบด้วยอะไร: ดวงตาของพายุ
แผนภาพโครงสร้างของพายุเฮอริเคน ลูกศรสีแดงแสดงการไหลของอากาศอุ่น ลูกศรสีน้ำเงินแสดงอากาศที่ค่อยๆ เย็นลง
ดวงตาแห่งพายุ(หรือเรียกง่ายๆ ว่า "ตา") เป็นส่วนสำคัญของพายุไซโคลน ซึ่งอากาศอุ่นตกลงมา ตามกฎแล้วมันจะคงรูปทรงกลมปกติไว้และเส้นผ่านศูนย์กลางของมันสามารถเข้าถึงได้ตั้งแต่ 3 ถึง 370 กม. แต่โดยเฉลี่ยแล้วขนาดดวงตาคือ 30−60 กม. “เอฟเฟกต์สนามกีฬา” ที่น่าสนใจมีความเกี่ยวข้อง: ในพายุไซโคลนขนาดใหญ่ ส่วนบนของดวงตาจะกว้างกว่าด้านล่างอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งเมื่อสังเกตจากด้านในจะมีลักษณะคล้ายกับรูปร่างของอัฒจันทร์สนามกีฬา
พายุไซโคลนขนาดใหญ่มักจะมีดวงตาที่ชัดเจนและท้องฟ้าที่แจ่มใส ในขนาดเล็กอาจมีเมฆปกคลุมบางส่วนหรือทั้งหมดซึ่งมีลักษณะของพายุฝนฟ้าคะนองที่สำคัญ
กำแพงตา
กำแพงตาของพายุสามารถมองเห็นได้จากภายในพายุเฮอริเคนหรือจากภาพถ่ายดาวเทียมในอวกาศ
ในความเป็นจริง ดวงตาเป็นช่องเปิดที่ก่อตัวเป็นวงแหวนของเมฆคิวมูลัสพายุฝนฟ้าคะนองหนาแน่น ที่นี่เมฆขึ้นถึงความสูงสูงสุด แต่ความเร็วลมสูงสุดไม่ได้อยู่ที่ด้านบนสุดของกำแพง แต่อยู่ที่ระดับความสูงต่ำเหนือพื้นผิวน้ำหรือพื้นดิน จำวิดีโอจากอินเทอร์เน็ตที่มีลมแรงพัดอาคารเล็กๆ ขึ้นจากพื้นและพัดรถยนต์ไปได้ไหม นี่คือพลังทำลายล้างของกำแพงพายุเฮอริเคนที่เคลื่อนผ่านพื้นที่ที่มีประชากรอาศัยอยู่อย่างแม่นยำ
พายุไซโคลนกำลังแรง (ประเภท 3+) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกำแพงหลายครั้งตลอดการดำรงอยู่ ในเวลาเดียวกันกำแพงเก่าแคบลงเหลือ 10-25 กม. และถูกแทนที่ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางใหม่ที่มีขนาดใหญ่กว่า การเปลี่ยนกำแพงเป็นสัญญาณที่ดี: ในระหว่างแต่ละขั้นตอนดังกล่าวพายุไซโคลนจะอ่อนตัวลง แต่ก็ควรจำไว้ว่าหลังจากการก่อตัวสุดท้ายของกำแพงใหม่มันจะได้รับความเข้มแข็งก่อนหน้านี้อย่างรวดเร็ว
โซนด้านนอก
ผืนผ้าใบกว้างของพายุเฮอริเคนประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าแถบฝน - เส้นเมฆพายุฝนฟ้าคะนองหนาทึบที่ค่อย ๆ แยกออกจากศูนย์กลางของพายุไซโคลน ผนังและโซนด้านนอกเป็นบริเวณที่อากาศชื้นลอยผ่านเซลล์หมุนเวียน แต่จะเล็กกว่าบริเวณส่วนกลางทั้งหมด
จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพายุเฮอริเคนขึ้นฝั่ง? แรงเสียดทานพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดความเข้มข้นของการไหลของอากาศและส่งผลให้เกิดฝนตก
อย่างไรก็ตาม พายุเฮอริเคนไม่ได้จำกัดอยู่เพียงหมวดหมู่เหล่านี้ เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบแรงเหวี่ยงของอากาศ ทำให้เกิดเมฆปกคลุมแม้ในระดับความสูงที่สูงมาก เมฆเหล่านี้มีลักษณะที่เหมือนกันเพียงเล็กน้อยกับคิวลัสหนาแน่นที่ปกคลุมผนังและโซนด้านนอก นั่นคือ แสงและเซอร์รัส ซึ่งเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วจากศูนย์กลางของพายุไซโคลนและค่อยๆ หายไป สิ่งเหล่านี้อาจกลายเป็นสัญญาณเตือนภัยแรกเกี่ยวกับการมาถึงของพายุไซโคลน
พายุเฮอริเคนฮาร์วีย์
ผลพวงของพายุเฮอริเคนฮาร์วีย์ ทางหลวงกลายเป็นแอ่งน้ำสกปรก
แล้วอะไรทำให้โดดเด่นกว่าคู่แข่ง? ฮาร์วีย์"ปัจจุบันเปลี่ยนเท็กซัสให้กลายเป็นพื้นที่รกร้างที่มีน้ำปกคลุม? ประการแรก นี่คือพายุเฮอริเคนที่มีกำลังแรงที่สุดในอ่าวเม็กซิโก นับตั้งแต่พายุแคทรีนาอันโด่งดัง ซึ่งพัดถล่มสหรัฐอเมริกาในปี 2548 ในตอนแรกเขาถูกจัดอยู่ในประเภทที่ 4 ในระดับ Saffir-Simpson นี่คือสิ่งที่เรียกว่า พายุเฮอริเคนขนาดใหญ่": ความเร็วลมในอาณาเขตของมันสูงถึง 50−70 m/s และเขตน้ำท่วมตั้งอยู่ที่ระดับความสูงไม่เกิน 3 เมตรจากระดับน้ำทะเล ในขณะที่น้ำท่วมขยายออกไปสิบกิโลเมตรภายในประเทศ
ในวันสุดท้ายของฤดูร้อน กรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติของสหรัฐอเมริการายงานว่าฮาร์วีย์อ่อนกำลังลงและเคลื่อนตัวจากพายุโซนร้อนไปสู่พายุดีเปรสชันเขตร้อน ความเร็วลมลดลงอย่างมาก แต่ฝนตกหนักยังคงดำเนินต่อไป เราหวังได้เพียงว่าพายุไซโคลนจะหายไปพร้อมกันในเร็วๆ นี้ ในปัจจุบัน เจ้าหน้าที่รัฐบาลกลางกำลังพบว่าเป็นการยากที่จะให้ประมาณการความเสียหายโดยประมาณที่เกิดจากภัยพิบัติดังกล่าวตลอดเส้นทาง