Burze są zaburzeniami w atmosferze (powietrze otaczające Ziemię), które przynoszą ciężką pogodę: ulewny deszcz i śnieg, silne wiatry, błyskawice i grzmoty, tornada i grad. Istnieją burze, które są łagodne, takie jak burze deszczowe, które są korzystne, przynosząc potrzebne opady dla roślin, zwierząt i dróg wodnych. Jednak burze mają również potencjał, aby wyrządzić ogromne szkody. Huragany nękają wybrzeża i wyspy silnym wiatrem, ulewnym deszczem i falami. Burze i śnieżyce mogą powodować powodzie i niebezpieczne warunki podróżowania. Podczas burz pioruny mogą wywoływać pożary, a grad niszczyć uprawy. Tornada mogą ciąć pokosy zniszczenia przez wszystko na swojej drodze.
Burze występują w niestabilnych lub zmieniających się obszarach atmosfery, gdzie ciepłe, lekkie powietrze szybko wznosi się od powierzchni ziemi.Ogólne warunki, które rodzą burze są dobrze znane; gorące letnie dni na amerykańskim Środkowym Zachodzie prawie zawsze produkują burze. Obszary niskiego ciśnienia zimnego powietrza powodują zamiecie w zimie, które przemieszczają się na wschód, a ciepłe morza zasilające tropikalne układy niskiego ciśnienia powodują huragany, które wirują od tropikalnego Oceanu Atlantyckiego od czerwca do listopada. Przewidywanie dokładnej lokalizacji, nasilenia i czasu wystąpienia burz jest jednak bardzo trudne. Mimo, że w ostatnich latach prognozy pogody i systemy ostrzegania przed burzami stały się bardziej precyzyjne, gwałtowne zjawiska pogodowe wciąż zaskakują ludzi. Burze powodują miliardy dolarów szkód i zabijają tysiące ludzi każdego roku na całym świecie.
Burze z piorunami
Burze z piorunami tworzą się tam, gdzie pióropusze lub masy ciepłego, wilgotnego powietrza wznoszą się do chłodnego powietrza nad nimi. W klimacie umiarkowanym, takim jak środkowa część Ameryki Północnej, burze występują najczęściej wiosną i latem, ale mogą się również tworzyć zimą. Różnice temperatur pomiędzy wznoszącymi się obszarami ciepłego powietrza a otaczającym je chłodnym powietrzem tworzą prądy powietrzne (ruchome strumienie powietrza) zwane updraftami i downdraftami. Pionowo (w górę i w dół) krążące chmury burzowe mają centralny updraft (obszary wznoszącego się powietrza) otoczony pierścieniem downdraftu (obszary opadającego powietrza). Tworzą się wysokie, kłębiaste, czarne chmury, zwane chmurami cumulonimbus lub głowami piorunów. Spada ulewny deszcz. Przemieszczające się cząsteczki wody i lodu w chmurach tworzą ładunki elektryczne, powodując uderzenia piorunów między chmurami a ziemią. Grzmot huczy i trzeszczy. Grzmot to dźwięk stworzony przez wyładowania elektryczne błyskawicy.
Trzy składniki są przepisem na burzę: ciepłe, wilgotne powietrze w pobliżu powierzchni ziemi; chłodne, suche powietrze powyżej; i coś, aby podnieść ciepłe powietrze. Łańcuchy górskie, ruchome fronty atmosferyczne (linia pomiędzy dwoma masami powietrza o różnych właściwościach, przynosząca zmienną pogodę), zbiegające się wiatry i nierównomierne ogrzewanie powierzchni lądu i morza mogą zapewnić pchnięcie w górę. Czasami wznoszące się powietrze jest dość suche i tworzą się chmury, które wytwarzają błyskawice, ale nie dają deszczu. Wzdłuż przesuwającego się frontu masy powietrza może utworzyć się linia burz. W okresie letnim, każdego popołudnia przez amerykańskie Wielkie Równiny przetaczają się burze, ponieważ powierzchnia ziemi nagrzewa się nierównomiernie. Popołudniowe wyładowania atmosferyczne i oberwania chmury są bardzo częste w Górach Skalistych, kiedy ciepłe, wilgotne powietrze unosi się w górę zbocza góry. Większość burz to krótkotrwałe, jednokomórkowe (krótkie, małe) i wielokomórkowe burze (burze z wieloma chmurami wytwarzającymi burze), które mogą powodować wyładowania atmosferyczne i ulewne deszcze, ale rzadko powodują poważne szkody. Najbardziej intensywne burze, zwane superkomórkami, będą produkować grad, powodzie, silne wiatry i tornada.
Zjawiska wodne
Zjawiska wodne to tornada nad wodą. Wyglądają jak przezroczyste, wypełnione wodą liny pomiędzy chmurami a powierzchnią morza lub jeziora, i wielu ludzi uważa je za piękne (z bezpiecznej odległości). Niektóre waterspouty są tornadami, które przemieszczały się nad wodą, jednak większość z nich tworzy się z dala od lądu. Podczas gdy wydają się one zasysać wodę z oceanu, tryskające wody są w rzeczywistości wirującymi chmurami kropel wody, które zmieniły się z pary wodnej w ciecz w obrębie wiru (wirującego centrum). Zorze wodne są generalnie mniej niebezpieczne i tworzą się łatwiej niż tornada na lądzie, ponieważ pobierają ciepło i wilgoć ze swojej podstawy, jak również z chmury. Zorze polarne często tworzą się pod białymi, puchatymi chmurami, a czasami pod czystym niebem. Naukowcy zaobserwowali trąby powietrzne o prędkości wiatru większej niż 190 mil na godzinę (306 kilometrów na godzinę). Jako takie, stanowią one poważne zagrożenie dla łodzi i samolotów. Wyrzuty wody mogą tłumaczyć niektóre tajemnicze zniknięcia w tak zwanym „Trójkącie Bermudzkim”, gdzie zniknęły łodzie i samoloty.
Tornada
Tornada, lub twistery, to wąskie kolumny gwałtownie wirującego powietrza, które wysuwają się jak palce z podstaw chmur cumulonimbus podczas intensywnych burz superkomórkowych. Tornada powstają, gdy niestabilność w obrębie burzy powoduje spiralną cyrkulację powietrza. Podstawa chmury burzowej obniża się i staje się wirującą chmurą zwaną chmurą ścienną. Chmury ścienne mogą czasami rozwijać wystające bryły zwane chmurami mammatus. Tornada to wiry poruszającego się w górę powietrza, które opadają z macierzystej chmury ściennej na ziemię. Część tornada, która faktycznie dotyka ziemi, jest zazwyczaj dość mała. Liczne relacje opisują tornada, które całkowicie niszczą budynek, pozostawiając nietkniętą nieruchomość sąsiada. Małe trąby powietrzne, takie jak dust devils (małe, okrągłe, krótkotrwałe wiatry na lądzie) i niektóre waterpouts (słup wirującego powietrza, podobny do tornada, nad zbiornikiem wodnym) mogą również rozwijać się z dala od burzy macierzystej.
Meteorolodzy (meteorolodzy) klasyfikują tornada jako słabe, silne lub gwałtowne. Słabe i silne tornada obracają się z prędkością mniejszą niż około 200 mil na godzinę (322 kilometry na godzinę). Mogą one przewracać drzewa, podnosić przedmioty i miotać nimi jak pociskami, burzyć mobilne domy i zrywać dachy z domów o konstrukcji szkieletowej. Gwałtowne tornada mogą całkowicie zniszczyć dobrze zbudowany dom lub unieść duży obiekt, taki jak samochód. Na szczęście są one dość rzadkie; tylko dwa tornada na każde sto mają wiatr o prędkości przekraczającej 200 mil na godzinę (322 kilometry na godzinę). Tornado takie jak to, które oderwało dom Dorotki od ziemi i uniosło go w powietrze podczas snu w opowiadaniu L. Franka Bauma „Czarnoksiężnik z krainy Oz” jest więc mało prawdopodobne, ale nie niemożliwe. Dom Dorotki, Kansas, jest w centrum „Alei Tornad”, gdzie ciężkie burze rodzą tornada, które grasują po równinach między górami Rockies i Appalachian wiosną i latem.
Cykle tropikalne
Cykle tropikalne są ogromne, spiralne w kształcie systemy burzowe, które tworzą się w pobliżu równika na Atlantyku, Pacyfiku i Oceanie Indyjskim. Ciepłe, tropikalne wody napędzają ich rozwój z grup pojedynczych burz, w masywne, zorganizowane systemy krążących wiatrów i chmur. Cyklony tropikalne na Atlantyku i wschodnim Pacyfiku nazywane są huraganami. Cyklony na zachodnim Pacyfiku są nazywane tajfunami, a te na południowym Pacyfiku i Oceanie Indyjskim są po prostu nazywane cyklonami. Ruch obrotowy Ziemi powoduje, że wiatry wiejące w huragany i tajfuny na półkuli północnej obracają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (ze wschodu na zachód). Na półkuli południowej, wiatry poruszają się z zachodu na wschód, powodując, że huragany i cyklony obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara.
Atlantyckie huragany pochodzą z prawie stałego pasma burz w pobliżu równika. Ciepła woda i zbiegające się wiatry handlowe (wiatry powierzchniowe wiejące w kierunku zachodnim w tropikach i subtropikach) tworzą ciągi wilgotnego powietrza, które zasilają ogromne burze i gęste chmury deszczowe. Pierwszy etap rozwijającego się huraganu, zwany depresją tropikalną, tworzy się, gdy grupa burz organizuje się wokół szczególnie dużej burzy i zaczyna się obracać.
Niektóre, ale nie wszystkie, depresje tropikalne przekształcają się w burze tropikalne, a następnie w huragany. Burze tropikalne mają bardziej zorganizowane wzory spiralne i silniejsze wiatry niż depresje tropikalne. Chociaż burze tropikalne nie są tak potężne jak pełnoprawne huragany, przynoszą bardzo obfite opady deszczu i często powodują poważne powodzie. Burze tropikalne oficjalnie stają się huraganami, gdy ich wiatry przekraczają prędkość 74 mil na godzinę (119 kilometrów na godzinę). Mały obszar spokoju, zwany okiem, tworzy się w centrum burzy. Ściana oka, pierścień intensywnego wiatru i ulewnego deszczu, otacza oko. Pasma deszczu i chmur rozchodzą się spiralnie w kierunku brzegów burzy. Meteorolodzy oceniają intensywność huraganów od kategorii 1 do kategorii 5. Huragany silniejsze niż kategoria 3 (prędkość wiatru większa niż 111 mil na godzinę lub 179 kilometrów na godzinę) zazwyczaj powodują rozległe zniszczenia, gdy docierają do lądu. Huragan Andrew
Huragan Andrew uderzył w Bahamy, Florydę i wybrzeże Zatoki Perskiej Stanów Zjednoczonych z gwałtownym wiatrem, wysokimi falami i ulewnym deszczem w sierpniu 1992 roku. Z prędkością wiatru przekraczającą 175 mil na godzinę (282 kilometry na godzinę), Andrew był jednym z zaledwie trzech huraganów kategorii 5 w XX wieku. (Galveston, 1900, i Camille, 1979, również miały kategorię 5.) Andrew przetoczył się przez wyspy Bahama, przeorał południową Florydę, a następnie skręcił na północ w Zatoce Meksykańskiej. Huragan odzyskał swoją intensywność, po czym wylądował w południowo-środkowej Luizjanie i osłabł. Ponad 200 000 ludzi zostało ewakuowanych ze swoich domów na Florydzie, w Luizjanie i Teksasie.
Huragan Andrew był zdecydowanie najdroższą katastrofą naturalną w historii USA. Szkody w budynkach, platformach wiertniczych, mostach, drogach i innych strukturach na Florydzie, w Zatoce Meksykańskiej i Luizjanie przekroczyły 25 miliardów dolarów. Według Miami Herald, Andrew zniszczył prawie wszystkie mobilne domy w dwóch hrabstwach Florydy. Szkody w łodziach wyniosły 500 milionów dolarów. Gdyby Andrew był nieco szerszy, lub gdyby obrał nieco inną drogę, szkody byłyby znacznie większe. Na Florydzie Andrew przeszedł tuż na południe od gęsto zaludnionych nadmorskich miast Miami i Ft. Lauderdale. W Luizjanie Nowy Orlean pozostał stosunkowo nietknięty (fala sztormowa z dużego huraganu mogłaby z łatwością przepełnić levele, które chronią Nowy Orlean przed katastrofalną powodzią.)
Huragan Andrew spowodował wyjątkowo mało strat w ludziach jak na huragan o takiej intensywności. Dotknął obszar zamieszkany przez setki tysięcy ludzi, ale bezpośrednio lub pośrednio spowodował mniej niż 60 ofiar śmiertelnych. Amerykańscy i bahamscy urzędnicy byli w stanie przygotować się na Andrew dzięki technologiom prognozowania pogody, systemom ostrzegania przed burzami i wcześniej zaplanowanym procedurom ewakuacyjnym. Mieszkańcy wyspy Galveston nie mieli takiego ostrzeżenia, kiedy huragan 5 kategorii uderzył w ich nadmorską społeczność 8 września 1900 roku. Ponad 6,000 ludzi zginęło, gdy wysoka na 5 metrów (16 stóp) fala sztormowa zmyła wyspę o wysokości 3 metrów (nad poziomem morza). Dzięki postępom w meteorologii i komunikacji, życie ludzkie zostało oszczędzone, a mienie zamiast tego poniosło ciężar gniewu Andrew.
Atlantyckie burze tropikalne i huragany jeżdżą ciepłym Prądem Zatokowym (ciepły północny prąd powierzchniowy, który przenosi wodę z Oceanu Atlantyckiego do Morza Norweskiego) na północny zachód od tropików w kierunku Morza Karaibskiego, Zatoki Meksykańskiej i atlantyckiego wybrzeża Stanów Zjednoczonych. Cyklony tropikalne uzależnione są od ciepłej wody oceanicznej, która zasila ciepłe, wilgotne powietrze w ich centralnych prądach wznoszących, dlatego też słabną, gdy przemieszczają się nad chłodną wodą lub lądem. Cyklony tropikalne potrzebują kilku tygodni, aby się rozwinąć i przemieszczać po oceanie przed ustąpieniem, a w danym oceanie może występować kilka burz w jednym czasie. Aby uniknąć pomyłek, meteorolodzy nadają nazwy burzom tropikalnym i huraganom, stosując alfabetyczne listy naprzemiennych imion męskich i żeńskich. Pierwszy sztorm w roku ma nazwę zaczynającą się od A, drugi od B, i tak dalej. (Nie ma nazw zaczynających się od Q, U, lub Z.) Lista z 2004 roku dla Oceanu Atlantyckiego zawierała takie wczesne w alfabecie nazwy jak Charley, Frances, i Ivan. Istnieje sześć list, więc nazwy te będą ponownie użyte w 2010 roku. Nazwy bardzo dużych i niszczycielskich huraganów, takich jak Camille (1969), Hugo (1989) i Andrew (1992) są wycofane z listy.
Cykle średniej szerokości geograficznej
Cykle średniej szerokości geograficznej (obszary w połowie drogi między równikiem a biegunami) powodują większość burzliwej pogody w Ameryce Północnej. Podobnie jak cyklony tropikalne, cyklony średniej szerokości geograficznej są układami niskiego ciśnienia, które obracają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na półkuli północnej. Wiatry zachodnie (wiejące ze wschodu) kierują masy powietrza przez Amerykę Północną z zachodu na wschód. Wiatry wschodnie nawiewają zimne powietrze na zachód w północnej Kanadzie. Cyklony na średnich szerokościach geograficznych rozwijają się, gdy chłodna, sucha masa powietrza podąża za ciepłą, wilgotną masą powietrza. (Część ciepłego powietrza płynie na północ (w lewo) w kierunku Kanady, a część zimnego powietrza kanadyjskiego wieje na południe (w lewo) tworząc spiralę przeciwną do ruchu wskazówek zegara ze wznoszącym się powietrzem i niskim ciśnieniem w jej centrum.
Burze tworzą się wzdłuż zimnego frontu i w strefie niskiego ciśnienia, gdzie cieplejsze, wilgotne powietrze jest wtłaczane do zalegającego zimnego powietrza. Ciepłe powietrze przemieszczające się na północ od Zatoki Meksykańskiej dostarcza wilgoci, która napędza zimowe zamiecie i letnie burze na Wielkich Równinach. Cyklony czerpią również wilgoć z Wielkich Jezior i zrzucają ulewne deszcze i śnieg pod wiatr na wschód. Kiedy duży cyklon dociera do północno-wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej, wiatry spiralne rozciągają się nad północnym Atlantykiem i zbierają więcej wilgoci, a następnie wieją z powrotem w kierunku kontynentu. Nor’easters to zimne, mokre burze, które wieją w Maine, Nowej Szkocji, Nowym Brunszwiku i Nowej Fundlandii z północnego wschodu.
Laurie Duncan, Ph.D.
Więcej informacji
Książki
Junger, Sebastian. The Storm of the Century. New York: Perennial, 1999.
National Audubon Society. National Audubon Society Pocket Guide to Clouds and Storms (Kieszonkowy przewodnik National Audubon Society po chmurach i burzach). New York: Knopf, 1995.
Simon, Seymour. Tornada. New York: HarperCollins, 1999.
Websites
„Meteorology, the Online Guides.” Weather World 2010, University of Illinois at Urbana-Champagne Department of Atmospheric Sciences.http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/home.rxml (dostęp 17 sierpnia 2004).
„Preliminary Report, Hurricane Andrew.” National Weather Service National Hurricane Center.http://www.nhc.noaa.gov/1992andrew.html (dostęp 17 sierpnia 2004).
„Tropical Prediction Center.” National Weather Service National Hurricane Center.http://www.nhc.noaa.gov (dostęp 17 sierpnia 2004).
.