Trooppinen hirmumyrsky
Trooppinen hirmumyrsky on kääntöpiirien välisellä alueella esiintyvä voimakas matalapaine, johon liittyy hirmumyrskyn voimakkuudella puhaltava tuuli. Eri merialueilla trooppisilla hirmumyrskyillä on eri nimityksiä:
Maailmassa havaitaan vuosittain noin 80 trooppista hirmumyrskyä. Noin 15 prosenttia ihmisistä asuu alueilla, joilla esiintyy pyörremyrskyjä. Vaikka kullakin merialueella lukumäärä vaihtelee suuresti vuodesta toiseen, on erikoista, että maapallonlaajuinen summa näyttää pysyvän hyvin lähellä kahdeksaakymmentä joka vuosi.
Trooppiseen hirmumyrskyyn kuuluu matalapaineen keskustaa kiertävä voimakkaan tuulen alue sekä tässä pyörteessä kohoava laaja pilvimassa, jossa havaitaan kaatosadetta ja yleensä ukkosta. Rakenteensa takia trooppisia hirmumyrskyjä kutsutaan myös pyörremyrskyiksi. Trooppiset hirmumyrskyt eroavat muista liikkuvista matalapaineista, kuten Suomeen tulevista rintamajärjestelmistä, energiataloutensa takia: energianlähteenä on lämmin meri, jossa on vähintään 50 metrin paksuinen ja 26-asteinen vesikerros.
Trooppisten hirmumyrskyjen energia on peräisin merestä haihtuneesta vesihöyrystä, joka tiivistyy sateeksi. Vesihöyryn tiivistyminen johtuu ilmanpaineen alenemisesta mentäessä kohti pyörteen keskustaa ja ilman kohoamisesta tiivistymisalueella (sumukammio-ilmiö). Tiivistymisessä vapautuva lämpö saa ilman kohoamaan (tarkkaan ottaen vapautuva lämpö estää ilmaa jäähtymästä sen paineen aletessa, joten ilma on harvempaa so. kevyempää kuin myrskyn ulkopuolella). Näin ollen lisää kosteaa ilmaa imeytyy keskustaa kohti.
Pyörre on tärkeä siksi, että höyrystymistä (haihtumista, lämpöenergian sitoutumista) ehtii tapahtua riittävästi. Jos pyörre on laaja, keskustaan ei enää ehdi ulkopuolelta kosteaa ilmaa (joka saisi nosteen, matalapaineen aikaan), vaan ylemmistä ilmakerroksista laskeutuu kuivaa ilmaa keskustaan joten siellä vallitsee paikallinen korkeapaine ja selkeä sää.
Pyörremyrskyn hillitön pyöriminen aiheuttaa myös sen, ettei myrskyllä ole selkeitä rintamia, kuten normaalilla matalapaineella. Tuulet puhaltavat kohti myrskyn silmää; pohjoisella pallonpuoliskolla vastapäivään, eteläisellä pallonpuoliskolla myötäpäivään. Tuulen nopeudet saavuttavat valtavia lukemia, tavallisesti 33-60 m/s. Merellä aallonkorkeus on 10–15 metriä ja koko meri vaahtoaa valkoisena. Näkyvyys on erittäin heikko, ja paksun pilvikaton vuoksi päivälläkin on hämärää.
Trooppisen pyörremyrskyn pääasiallinen energianlähde on valtameren pinnasta haihtuvan veden sisältämä lämpö, joka vapautuu veden tiivistyessä pilviksi ja lopulta sateeksi kun lämmin, kostea ilma kohoaa ja jäähtyy kylläisen vesihöyryn lämpötilaan ja paineeseen (ks. Mollierin käyrästö). Prosessia voidaan pitää eräänlaisena atmosfäärisenä Carnot'n lämpövoimakoneena, jossa vesihöyryn sisältämä tiivistymisentalpia muuttuu ilmamassan liike-energiaksi. Tämä tapahtumaketju seuraa Carnot'n kiertoprosessia. Ensinnä sisäänvirtaava ilma lähellä meren pintaa ottaa energiaa veden haihtumisesta latenttina lämpönä: haihtumisessa valtameri jäähtyy ja ilma lämpenee. Syntyy painegradientti, joka imee lämmintä ilmaa alhaalta ylös synnyttäen rajun konvektiovirtausen, jossa ilma virtaa suurella nopeudella merenpinnan tasolla kohti pyörremyrskyn keskustaa, ja myrskyn silmän seinämässä ylos kohti tropopaussia. Toisaalla lämmennyt ilma nousee ja jäähtyy adiabaattisesti myrskyn silmän seinämässä kuitenkin säilyttäen kaiken tiivistymisentalpiansa tiivistymisen yhteydessä. Kolmantena ilma virtaa ulos ja menettää lämpöä infrapunasäteilynä avaruuteen kylmän tropopaussin korkeudella. Lopulta ilma lauhtuu ja vajoaa alas myrskyn ulkoreunalla kohti meren pintaa pyörremyrskyn ulkoreunoilla. Ensimmäinen ja kolmas vaihe ovat lähes isotermisiä, kun taas toinen ja neljäs ovat lähes isentrooppisia. Tämä sisään-ylos-ulos-alas -kierto tunnetaan pyörremyrskyn sekundaarikiertona (primäärikierto on myrskyn pyörimisliike). Carnot'n prosessi määrittää myös ylärajan sille tuulen nopeudelle, jonka pyörremyrsky voi saavuttaa.
Pyörremyrskyn yhteydessä puhutaan valtavista energiamääristä. Arvioidaan, että trooppinen pyörremyrsky vapauttaa lämpöenergiaa noin 50 - 200 eksajoulea (10 J) päivässä, joka vastaa noin yhden petawatin tehoa(10 wattia). Tämä vastaa noin 70-kertaisena koko ihmiskunnan energiankulutusta ja noin 200-kertaisena koko maailman sähköntuotantokapasiteettia, tai yhden 10 megatonnin ydinpommin räjäyttämistä joka 20. minuutti.
Trooppiset hirmumyrskyt heikkenevät ja kuolevat nopeasti, jos ne joutuvat maa-alueille, liian kauas tropiikista tai kylmien merivirtojen päälle. Tällöin ne muuttuvat normaaleiksi rintamamatalapaineiksi ja mantereen päällä lopulta tiivistyvät ja okkludoituvat. Toisinaan Suomeen saattaa saapua hirmumyrskyjen jäänteitä, jotka ovat Pohjois-Atlantilla heikenneet rintamamatalapaineiksi.
Coriolis-ilmiöllä eli maapallon pyörimisliikkeellä on vaikutuksensa tavallisten matalapaineiden lisäksi myös trooppisten hirmumyrskyjen syntymiseen. Ilmiön takia myrskyt pyörivät pohjoisella pallonpuoliskolla vastapäivään ja eteläisellä myötäpäivään eivätkä ne voi koskaan ylittää päiväntasaajaa, koska pyörre joutuisi muuttamaan suuntaansa.
Suurten pyörremyrskyjen synty liittyy monesti trooppiseen itäaaltoon, joka on tropiikin pasaativirtauksessa oleva heikko matalapaineen sola. Trooppinen itäaalto kulkee tavallisesti länteen päin päiväntasaajan lähellä vallitsevien pasaatituulien mukana. Hirmumyrsky voi sopivissa olosuhteissa muodostua myös muunlaisista matalapainesysteemeistä.
Matalapaineen muuttuminen trooppiseksi hirmumyrskyksi edellyttää yleensä seuraavat alkuolosuhteet:Joissakin tapauksissa systeemi voi kuitenkin muodostua vaikka kaikki nämä ehdot eivät täyttyisikään.
Vastasyntynyttä heikkoa systeemiä kutsutaan "trooppiseksi matalapaineeksi". Siinä tuulennopeus on alle 17 m/s, ja se on itse asiassa vain voimakkaiden ukkospilvien rykelmä, jonka halkaisija tyypillisesti noin 300 km. Järjestelmän pyörivä liike on kuitenkin jo havaittavissa.
Keski-ikäisessä "trooppisessa myrskyssä" suurimmat tuulennopeudet ovat 17–32 m/s. Pilvimassassa alkaa olla rakennetta, säteittäisiä sadenauhoja. Tässä vaiheessa myrskylle annetaan nimi.
Kypsässä "trooppisessa hirmumyrskyssä" tuulen nopeus ylittää 32 m/s. Suurimmat arvioidut tuulennopeudet ovat olleet 85 m/s (305 km/h). Pilvimassan keskelle muodostuu selkeä aukko, ”myrskyn silmä”. Silmän halkaisija on yleensä noin 10–50 km, ja tuuli on siinä heikkoa. Ilmanpaine voi saavuttaa myrskyn silmässä matalimmat maanpinnalla mitatut lukemat, jopa alle 900 hPa. Aukon reunavallissa tuuli on kovimmillaan ja pilvimassat korkeimmillaan, siinä sataa kaatamalla ja ukkostaa lähes tauotta. Reunavallista lähtee spiraalimaisia ulokkeita eli ukkospilvijonoja 400–600 km:n päähän.
Trooppinen hirmumyrsky voi heiketä tai menettää trooppiset ominaisuutensa mikäliKuoleva trooppinen hirmumyrsky voi jatkaa elämäänsä ”tavallisena” matalapaineena, varsinkin jos se ajautuu kylmemmille merialueille. Tällöin sen energiantuotantoprosessi – haihtuminen – kuitenkin muuttuu ratkaisevasti (ks. yllä). Systeemi voi edelleen tuottaa kovia, jopa hirmumyrskytason tuulia. Jotkut Suomessa esiintyneistä syysmyrskyistä ovat olleet tällaisia hurrikaanien jäänteistä muodostuneita sykloneita.
Tuulennopeuden mittaukset pyörremyrskyistä ovat usein epäluotettavia, koska hurjimmat myrskyt yleensä tuhoavat säähavaintolaitteet. Sääsatelliittien käyttöönotto paransi havaintomahdollisuuksia huomattavasti. Kun trooppiset hirmumyrskyt lähestyvät maa-alueita, niistä saadaan tietoja myös säätutkalla. Pyörremyrskyn läpi tai yli voidaan lentää ja niihin voidaan pudottaa laskuvarjoon kiinnitetty radioluotainta muistuttava laite, joka lähettää ilmanpaine-, lämpötila-, kosteus- ja tuulitietoja matkallaan maahan.
Trooppiset hirmumyrskyt nimetään esiintymisalueen tavan mukaan.
Hurrikaaneille annetaan erisnimi varoituspalvelun yksinkertaistamiseksi ja ansaitsemansa huomion saavuttamiseksi mediassa. Aluksi niille annettiin nimi nimipäiväkalenteria vastaavan katolisen pyhimyskalenterin juhlapäivien mukaan. 1800-luvulta alkaen ne on nimetty valituilla ihmisten nimillä. Aluksi käytettiin naisten ja epäsuosittujen poliitikkojen nimiä. Vuodesta 1953 alkaen Yhdysvaltojen kansallinen hurrikaanikeskus ehdotti nimiä, ja nykyisin niistä päättää Maailman ilmatieteen järjestön WMO:n hurrikaanikomitea.
Nimeäminen tapahtuu aakkosjärjestyksessä: vuoden ensimmäisen hurrikaanin nimi alkaa A:lla. Ne ovat vuorotellen miesten ja naisten nimiä. Aakkoslistasta on kuitenkin poistettu Q- ja U-kirjaimet, Atlantin listoista myös X, Y ja Z, koska niillä alkavia nimiä ei ole englannin kielessä tarpeeksi. Kuusi listaa kiertää niin, että samat nimet tulevat käyttöön kuuden vuoden välein. Paljon tuhoa aiheuttaneiden tai jotenkin muuten huomattavien myrskyjen nimet ”jäädytetään”. Jos vuodessa havaitaan enemmän kuin 21 hirmumyrskyä, niiden niminä aletaan käyttää kreikkalaisia kirjaimia (alpha, beta, gamma...). Havaijin hurrikaanikeskus pitää omaa nimilistaa lähivesiensä hurrikaaneista ja antaa niille perinteisiä havaijinkielisiä nimiä.
Taifuunit nimeää Maailman ilmatieteen järjestön WMO:n taifuunikomitea. Se pitää nimilistaa, josta poimitaan taifuunille nimi. Viisi listaa kiertää, ja jokaiselle listalle jokainen alueen neljästätoista valtiosta saa ehdottaa kaksi nimeä. Listoja ei aloiteta alusta vuoden vaihtuessa.
Japanin ilmatieteen laitoksella on rinnakkaisjärjestelmä, jolla se nimeää taifuunit vuoden ja järjestysnumeron mukaan. Myös Filippiineillä on oma järjestelmänsä taifuunien nimeämiseen. Siinä neljä listaa kiertää, ja lista vaihtuu aina vuoden vaihtuessa.
Syklonit nimetään seuraavasti:
Trooppisten hirmumyrskyjen voimakkuutta mittaamaan on kehitetty Saffirin–Simpsonin hurrikaaniasteikko.