1. Cyklony tropikalne

Cyklonem tropikalnym nazywamy wir powietrza o bardzo dużej mocy, występujący w obszarach zwrotnikowych i podzwrotnikowych. Najczęściej przejawia się to w falowym zaburzeniu prądów pasatowych w wyniku nagłej zmiany ciśnienia - jest to jego spadek. Wilgotne masy powietrza, na które oddziałuje ciepłe powietrze stają się lżejszymi i unoszą się gwałtownie ku górze ruchem zbliżonym do spiralnego, a w konsekwencji zostaje uwolniona ogromna ilość energii pod postacią ciepła, która powoduje skraplanie się pary wodnej i wzrost prędkości i siły wiatru. Zjawisko cyklonów tropikalnych powszechnym jest:

    • na Karaibach,
    • w zatoce Meksykańskiej,
    • na Morzu Arabskim,
    • nad Zatoka Bengalską,
    • w Indonezji,
    • na północy Australii.

W różnych rejonach świata mają one swoje rodzinne nazwy: we wschodnich obszarach Pacyfiku nazywane są tajfunami, a w Ameryce Środkowej są to huragany.

Cyklony powstają nigdzie indziej jak tylko w obszarach morskich lub nadmorskich w temperaturze 26 - 27oC, najczęściej w porze letniej i jesiennej, gdy woda posiada stosunkowo wysoką temperaturę. Średnicę cyklonu szacuje się na kilkaset kilometrów, oraz prędkość wiatru nawet do 200 km/h. Typowym zjawiskiem dla cyklonów jest "oko", znajdujące się w jego centralnej części i posiadające rozmiary średnicy do około 20 km. Charakterystyczną cechą oka są bardzo silne prądy wznoszące i niskie ciśnienie. Tutaj wiatr posiada słabą prędkość i porywistość oraz niski stopień zachmurzenia. Natomiast obrzeże charakteryzuje się spiętrzeniem ogromnych mas chmur - cumulusów, przybierających postać koncentrycznie ułożonych pierścieni i odnotowuje się tu najwyższe sumy gwałtownych opadów. Pomiędzy centrum cyklonu, a jego krawędzią występuje różnica ciśnień wynosząca nawet kilkadziesiąt hektopaskali, powodując zjawisko powstania porywistych wiatrów o bardzo dużej sile. Ostatecznie utworzony huragan sięga tropopauzy znajdującej się na wysokości od 12 do 20 km powyżej powierzchni Ziemi. Cyklony w obszarach morskich są bardzo wytrzymałe i mogą się utrzymać bardzo długi okres czasu, lecz gdy jego centrum zmieni położenie w stronę lądu następuje powolne tracenie jego energii. Zjawiskami towarzyszącymi są gwałtowne ulewy, porywisty wiatr i nagłe przypływy morza, powodujące straszne zniszczenie i spustoszenia obszaru.

W historii zanotowano wiele śmiercionośnych huraganów. Jednym z nich był huragan "Gilbert", który powstał w 1988 roku w obszarze Zatoki Meksykańskiej o średnicy 1500 km. Poruszał się z prędkością od 18 do 25 kilometrów na godzinę, ale jego prędkość w centrum oka cyklonu wynosiła powyżej 320 km/h. Wartość ciśnienia w centralnej części osiągnęła rekordowo niską wartość 885 mb. Zjawiskiem towarzyszącym było wezbranie sztormowe o wysokości 6 m oraz kilkugodzinne opady deszczu wynoszące między 250 a 380 mm.

Miastami wielokrotnie niszczonymi przez cyklony były Kalkuta i Bangladesz. Są one miastami położonymi przy ujściu rzek Gangesu i Brahmaputry, niezabezpieczonymi w jakikolwiek sposób przed wezbraniami fal przypływowych znad wód Zatoki Bengalskiej. Kalkuta w 1737 roku odniosła starty ludnościowe w wyniku wezbranego nurtu, który porwał ok. 300 tyś. osób. Jednak większym nieszczęściem został dotknięty Bangladesz w 1970 roku. Nocą nadeszła fala przypływowa, zmiatając z powierzchni ziemi całkowity dobytek ludzi powodując jednoczesne zalanie 25 wysp. Powody polityczne i liczne niepokoje nie pozwoliły na właściwe przeprowadzenie akcji ratunkowej. Wynikłe z tego powodu opóźnienie wywołało zanieczyszczenie wody przez rozkładające się ciała oraz masową plagę wielu śmiertelnych chorób. Całkowity plon rolny uległ zniszczeniu, co wywołało umieranie ludności w wyniku niedożywienia i głodu. Do dziś szacuje się śmiertelną liczbę ofiar w wyniku tego typu kataklizmów na 300 000 do miliona osób.

Siłę cyklonów tropikalnych określa się na ogromną, powoduje to, ze od dziesiątek lat meteorologowie szukają coraz to nowocześniejszych i skuteczniejszych sposobów przedwczesnego ostrzegania mieszkańców zagrożonych terenów o zbliżającym się kataklizmie. Dziś powyższe zjawiska śledzi się z kosmosu za pomocą krążących nad Ziemią satelitów i stacji kosmicznych. Naukowcy próbują przewidzieć trasy cyklonów i w razie wypadku powiadamiają władze o zagrożeniu, dzięki czemu stwarzają możliwości sprawnego i skutecznego sposobu przeprowadzenia ewakuacji ludności zagrożonej.

  1. Szkwał

Szkwałem, czyli nawałnicą nazywamy szybki i trwający do kilku minut wzrost prędkości wiatru o dużej sile, w połączeniu z gwałtowną zmianą jego parametrów - kierunku i wzrostu ciśnienia atmosferycznego. Najczęściej jest towarzyszącym zjawiskiem dla silnie rozbudowanych chmur.

  1. Trąba powietrzna

Trąbą powietrzna nazywamy wir atmosferyczny o niewielkiej średnicy, ale wyjątkowo o ogromnej sile. Zwykle przypomina kształtem lej złączony na szerszym końcu z chmurą kłębiastą deszczową - cumulonimbusem. Średnicę trąby powietrznej szacuje się do około 1 kilometra, a spotyka się również trąby o średnicy zaledwie kilku metrów. Układ ten wykonuje obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, poruszając się z szybkością 50 - 100 m/s, a szybkość powietrza na około centralnej części trąby dochodzi nawet do 400 km/h.

Powstanie trąby powietrznej związane jest z tymi samymi warunkami co warunki burzowe, dlatego zjawiskami towarzyszącymi są rozległe grzmoty, błyskawice i obfite opady połączone często z gradobiciem. Ma to miejsce w centrum chmury burzowej, o gwałtownych prądach. W momencie, gdy w dolnych warstwach atmosfery występuje wysoka temperatura i znaczna wilgotność, a w górnej niska temperatura, występuje zachwianie równowagi termodynamicznej. Wytwarza to ogromne prądy konwekcyjne, a wskutek gwałtownych unoszeń mas powietrza w wysokich warstwach atmosfery powstaje warstwa chmur burzowych. Często ulega ona przemieszczeniu i powstanie wydłużonej, lejowatej chmury, przeważnie sięgającej ziemi. W krawędziowej strefie leja powietrze masa powietrza ulega przemieszczeniu z ogromną prędkością. Spadek ciśnienia w centrum jest wynikiem wirowego ruchu powietrza powodując spadek temperatury powietrza i skroplenie się w nim pary wodnej.

W letniej porze roku istnieją najbardziej dogodne warunki pogodowe do kształtowania się trąb powietrznych, ale pora zimowa nie jest też wolna od tego zjawiska. Zjawiska te są bardzo rzadkie na kontynencie europejskim, najczęściej pojawiają się kilka razy do roku na kontynencie środkowoazjatyckim a z największą częstotliwością w Stanach Zjednoczonych.

Współcześnie badania naukowe, mimo iż wciąż badają specyficzne sytuacje, w wyniku których powstają trąby powietrzne, nie maja możliwości na ich powstrzymanie ani zmianę ich kierunku przemieszczania się.

  1. Tornado

Tornadem nazywamy trąbę powietrzną w pd. - wsch. części Stanów Zjednoczonych i na obszarze Zatoki Meksykańskiej, odznaczającą się dużą średnicą dochodzącą swym rozmiarem do 1 km i ogromną siłą niszczycielską. Wartość prędkości wiatru w wirze przekracza miejscami 800 km/h, a wartość ciśnienia ulega obniżeniu do minimalnych wartości zanotowanych w ekstremalnych warunkach. Jest zarazem najbardziej gwałtownym i niszczycielskim powietrznym żywiołem.

Tornado w przeciwieństwie do trąby powietrznej tworzy się w porze letniej z dużą częstotliwością, zwykle w porze późnego popołudnia lub wczesnego wieczoru. Wędruje z kierunku południowo - zachodniego w kierunku północno - wschodnim. Zwłaszcza, że występuje w miesiącach letnich, prawdopodobnie czynnikami przyczyniającymi się do jego utworzenia lub wykształcenia jest nagrzanie dolnych warstw atmosfery, oraz dopływ wilgotnych i gorących mas powietrza z czołowych partii wędrownych niżów. Meteorolodzy uważają, że o sile tych wirów decyduje miejsce ich utworzenia, tzn.: w przypowierzchniowych rejonach, gdzie rozdzielane są powietrze zimne od ciepłego.

Taka geneza jest związana z powstawaniem tornad na obszarem Stanów Zjednoczonych gdyż północnoamerykańskie niże posiadają duże różnice temperatur. Łańcuch górski na zachodnim wybrzeżu kontynentu umożliwia rozprzestrzenianie się chłodnych mas powietrza w niskiej części atmosfery, a jednocześnie w wyższych piętrach atmosfery następuje przesuwanie się zimnych mas powietrza nad te, niezwykle gorące warstwy. Nim zdąży przybyć właściwy front chłodny, masa zimnego powietrza ulega gwałtownemu obniżeniu ku powierzchni ziemi, a gorąca masa wznosi się. Są to warunki dogodne do tworzenia się tornad.

Potęga tornad poświadczona jest historycznie. W 1842 roku, na terenie stanu Ohio zanotowano olbrzymi wir pędzący z szybkością 550 km/h. Poczynił on ogromne spustoszenie w skali całego terytorium. W powietrzu fruwały fragmenty elewacji budynków, które ulegały samoistnemu przenoszeniu na odległości nawet do kilku kilometrów i roztrzaskiwaniu o powierzchnię ziemi. Stan Missouri w 1896roku też został nawiedzony takim kataklizmem, powodując śmierć 460 mieszkańców miasta Saint Louis.

Nie jest więc dziwnym fakt, że ludzkość próbuje rozwikłać mechanizmy powstawania tornad oraz przyczyn, które modyfikują ich drogę przemieszczania się i wędrówki. Jeden tylko raz grupa amerykańskich naukowców, wyposażona w najnowocześniejszy sprzęt meteorologiczny, przewidziała tornado z jedynie kilku minutowym wyprzedzeniem, co dało jedynie możliwość ukrycia się w schronie. Człowiek, mimo że dysponuje najnowocześniejszym sprzętem w potyczce z naturą nie ma żadnych szans.