Супертайфун виявився джерелом потужних гравітаційних хвиль
© Super Typhoon Sinlaku, NOA/RAMMB
Активні тропічні циклони можуть генерувати великомасштабні хвильові збурення у верхніх шарах атмосфери, ефект яких є багатогранним і до кінця не вивченим.
У середині квітня 2026 року супертайфун «Сінлаку» пронісся над північно-західною акваторією Тихого океану, спричинивши сильні зливи та повені на Маріанських островах. 12 квітня циклон досяг статусу «супертайфуну» — найвищої інтенсивності за критеріями, які використовуються Японським метеорологічним агентством (JMA), що приблизно еквівалентно урагану 5-ї категорії за шкалою Саффіра-Сімпсона, що застосовується у Північній та Центральній Америці. Цей тайфун був одним із небагатьох тропічних циклонів подібної інтенсивності, який виник настільки рано у вказаному регіоні. Мінімальний тиск у центральній частині знижувався до 890 гПа, а максимальна швидкість поривів вітру досягала часом 80 – 82 м/с.
У процесі своєї інтенсифікації тайфуну над відкритими водами океану супутники почали фіксувати, що його вплив за рахунок конвективних факторів почав проявлятися у верхніх шарах тропосфери та нижній стратосфері. Нижче по тексту наведене нічне зображення, отримане за допомогою приладу VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), встановленому на метеорологічному супутнику NOAA-20. На знімку добре помітні концентричні атмосферні гравітаційні хвилі (АГХ), які поширюються від внутрішніх ділянок супертайфуну. Ці хвилі, які мають вигляд коливань на водній гладі, стали видимими для датчика завдяки власному світінню атмосфери (явище, відоме як airglow). Світіння атмосфери відбувається, коли атоми і молекули повітря, збуджені сонячним світлом протягом дня, згодом випромінюють надлишкову енергію у вигляді тьмяного світіння за рахунок процесу рекомбінації. Докладніше про це явище можна ознайомитись тут.
Також читайте
Відомо, що виділення прихованої теплоти конденсації поблизу стіни ока тропічних циклонів призводить до вибухової проникної конвекції та утворенню високих купчасто-дощових хмар, які метеорологи називають «гарячими вежами». Вони можуть здійматися на висоту до 18 – 20 км з тропосфери, найнижчого шару атмосфери, та генерувати хвилі збурення, які поширюються на більш високу стратосферу та мезосферу. Аналіз інших тропічних циклонів показав, що гравітаційні хвилі часто виникають під час стадії посилення вихору. Дійсно, приблизно за добу до отримання цього зображення, Сінлаку швидко посилився з категорії 2 до категорії 5. Важливо не плутати такі хвилі з астрофізичними, які пов'язані з розповсюдженням коливань у просторі-часі. В нашому випадку хвилі так називаються через вплив сили тяжіння Землі на гідродинамічні процеси у повітряній оболонці.
«Ми спостерігаємо хвилі, які розповсюджуються радіально по горизонталі та вгору на десятки кілометрів, і мають конусоподібну форму в просторі», - повідомила Джоан Александер (Joan Alexander), старший науковий співробітник NorthWest Research Associates (американська наукова організація, що спеціалізується на фундаментальних та прикладних геофізичних дослідженнях). Джоан була здивована, побачивши практично повні кола в мезосферному світінні над тайфуном. Вітри у верхніх шарах атмосфери можуть руйнувати такі хвилі до того, як вони досягнуть значних висот, пояснила Александер, але відносно слабкі стратосферні вітри в районі проходження циклону у квітні 2026 року, ймовірно, сприяли їх тривалому існуванню.
Відносно невелика кількість місячного світла також виявилася вдалим збігом обставин. Денний / нічний діапазон VIIRS чутливий до свічення атмосфери у мезосфері, але також реєструє і відбите місячне світло. 12 квітня Місяць був освітлений приблизно на 25%, тому було видно деяке світло, відбите від хмар у тропосфері, але його було недостатньо, щоб заглушити сигнал від власного свічення атмосфери, що надало виразнішого вигляду атмосферним хвилям.
Гравітаційні хвилі Сінлаку, крім свічення атмосфери у верхніх шарах атмосфери, були виявлені і на нижніх рівнях атмосфери за допомогою приладу AIRS (Atmospheric Infrared Sounder), розміщеного на супутнику NASA «Aqua». На зображенні нижче показано теплове випромінювання від гравітаційних хвиль у стратосфері 13 квітня.
Спостереження за атмосферними гравітаційними хвилями, особливо спричиненими тропічними циклонами, виходить за межі простої наукової цікавості. Практичні наслідки можуть включати поліпшення моніторингу розвитку тайфунів. «Ми хотіли б використовувати гравітаційні хвилі як індикатори, щоб визначити, чи набирає шторм силу, що буває важко зрозуміти, особливо над відкритим океаном» - повідомила Александер. Геостаціонарний супутник із відповідним інфрачервоним сканером зміг би спостерігати гравітаційні хвилі та відстежувати еволюцію тропічних циклонів.
«Крім того, дуже важливо враховувати процеси в стратосфері у метеорологічних моделях», сказала Лора Холт (Laura Holt), старший науковий співробітник NorthWest Research Associates. Наприклад, характер вітрів у стратосфері є важливим фактором, що впливає на довгострокові прогнози зимової атмосферної циркуляції у Північній півкулі, і тропічні циклони роблять вагомий внесок, оскільки їхня стійка інтенсивна конвекція викликає тривалий ефект на стратосферу.
Вплив гравітаційних хвиль поширюється навіть у верхню атмосферу Землі. «Вже деякий час люди спостерігають сліди проходження ураганів в іоносферній погоді», - сказав Холт. Гравітаційні хвилі можуть призводити до поширення іоносферних збурень - великомасштабних коливань щільності плазми - і в деяких випадках до утворення плазмових бульбашок, які можуть порушувати супутникові сигнали та радіозв'язок. Зокрема, в космічній погоді навіть така одинична подія, як тропічний циклон, може мати дуже важливе значення. До слова, джерелами АГХ виступають не лише потужні тропічні циклони, але також і сильні грози над сушею, вулканічні виверження та навіть високі гірські системи, див. на схемі:
Підготовлено за матеріалами NASA Earth Observatory / Michala Garrison.
