О взаимодействии волн и ураганов

Считалось, что сильные ураганы лишь останавливают рост аэродинамической шероховатости океана (сопротивления ветру), однако новое исследование уточняет: на самом деле при очень высокой скорости ветра брызги и пена создают своего рода защитное покрытие, которое позволяет воздуху скользить по волнам почти без трения.

Эту неожиданность следует учесть в компьютерных моделях ураганов, подчёркивают учёные.

Пена и брызги, покрывающие поверхность океана при сильных ураганах, снижают коэффициент лобового сопротивления. (Фото NOAA / Peter Black.)

Специалисты из Нидерландов и США проанализировали данные, полученные особым самолётом, который бесстрашно бросался на бури в 1998−2005 годах. Кроме того, рассмотрена киносъёмка поверхности океана с низких высот во время ураганов 1966−1980-го. Более трети из этих данных никогда не публиковалось, и многие из них невозможно получить сегодня, ибо текущие правила безопасности запрещают полёты в подобных условиях, поясняет Лео Холтхёйсен из Делфтского технологического университета (Нидерланды).

Аэродинамическая шероховатость поверхности измеряется с помощью коэффициента лобового сопротивления. Это трение, делённое на площадь поверхности. Исследователи обнаружили, что при скорости ветра менее 35 м/с (около 126 км/ч, ураган 1-й категории) коэффициент лобового сопротивления, как и ожидалось, рос соразмерно увеличению скорости ветра. Но при скорости ветра до 40 м/с (144 км/ч) пена и брызги сформировали нечто вроде сплошной пелены, и коэффициент лобового сопротивления стал падать.

К тому моменту, когда скорость ветра достигает 80 м/с (288 км/ч, 5-я категория), коэффициент лобового сопротивления резко падает практически до нуля. В этих условиях высота волн достигает 20−30 м, и ветер просто перепрыгивает через впадины между ними.

Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления при высоких скоростях ветра даёт значительный эффект. Когда поверхность становится аэродинамически гладкой, ветер не способен передать воде большой импульс, поэтому волны не могут быть выше, чем предсказывают модели.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research — Oceans.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.