Шкала ураганного ветра Саффира-Симпсона ( SSHWS ) классифицирует ураганы — которые в Западном полушарии являются тропическими циклонами , превосходящими по интенсивности тропические депрессии и тропические штормы — на пять категорий, различающихся по интенсивности их устойчивых ветров . Эта система измерений ранее была известна как шкала ураганов Саффира-Симпсона , или SSHS .
Чтобы быть классифицированным как ураган, тропический циклон должен иметь одноминутную среднюю максимальную устойчивую скорость ветра на высоте 10 м (33 фута) над поверхностью не менее 74 миль в час (64 узла, 119 км/ч; категория 1). [1] Самая высокая классификация в шкале, категория 5, состоит из штормов с устойчивыми ветрами не менее 157 миль в час (137 узлов, 252 км/ч). Классификации могут дать некоторое представление о потенциальном ущербе и наводнении, которые ураган вызовет при выходе на сушу .
Шкала ураганного ветра Саффира-Симпсона основана на самой высокой скорости ветра , усредненной за интервал в одну минуту на высоте 10 м над поверхностью. Хотя шкала показывает скорость ветра в непрерывных диапазонах скорости, Национальный центр ураганов США и Центр ураганов Центральной части Тихого океана назначают интенсивность тропических циклонов с шагом в 5 узлов (кн) (например, 100, 105, 110, 115 кн и т. д.) из-за присущей неопределенности в оценке силы тропических циклонов. Затем скорости ветра в узлах преобразуются в другие единицы и округляются до ближайших 5 миль в час или 5 км/ч. [2]
Шкала ураганного ветра Саффира-Симпсона официально используется только для описания ураганов, которые формируются в Атлантическом океане и северной части Тихого океана к востоку от международной линии перемены дат . В других областях используются другие шкалы для обозначения этих штормов, которые называются циклонами или тайфунами , в зависимости от области. Эти области (за исключением JTWC ) используют трехминутные или десятиминутные усредненные ветры для определения максимальной устойчивой скорости ветра, создавая важное различие, которое затрудняет прямое сравнение между максимальными скоростями ветра штормов, измеренными с использованием шкалы ураганного ветра Саффира-Симпсона (обычно на 14% более интенсивные) и измеренными с использованием десятиминутного интервала (обычно на 12% менее интенсивные). [3]
SSHWS подвергается некоторой критике за то, что не учитывает дождь, штормовой нагон и другие важные факторы, но защитники SSHWS говорят, что часть цели SSHWS — быть простым и понятным. Были предложения о добавлении более высоких категорий в шкалу, которые затем установили бы максимальный предел для категории 5, но ни одно из них не было принято по состоянию на октябрь 2024 года [обновлять].
В 1971 году шкала была разработана инженером-строителем Гербертом Саффиром и метеорологом Робертом Симпсоном , который в то время был директором Национального центра США по наблюдению за ураганами (NHC). [4] В 1973 году шкала была представлена широкой публике, [5] и получила широкое распространение после того, как Нил Фрэнк сменил Симпсона на посту руководителя NHC в 1974 году. [6]
Шкала была создана Гербертом Саффиром, инженером-строителем , который в 1969 году был уполномочен Организацией Объединенных Наций изучить недорогое жилье в районах, подверженных ураганам. [7] В 1971 году, проводя исследование, Саффир понял, что не существует простой шкалы для описания вероятных последствий урагана. [8] Используя субъективные шкалы, основанные на ущербе, для интенсивности землетрясений, такие как модифицированная шкала интенсивности Меркалли или шкала интенсивности MSK-64 , и объективный числовой метод градации шкалы Рихтера в качестве моделей, он предложил упрощенную шкалу оценок от 1 до 5 в качестве руководства для районов, в которых нет строительных норм и правил, учитывающих ураган. Оценки основывались на двух основных факторах: объективной скорости порывов ветра, сохраняющейся в течение 2–3 секунд на высоте 9,2 метра, и субъективных уровнях структурных повреждений. [8] [9]
Саффир передал предложенную шкалу в NHC для использования, где Симпсон изменил терминологию с «степени» на «категории», организовал их по устойчивым скоростям ветра продолжительностью в 1 минуту и добавил диапазоны высоты штормовых нагонов , а позже добавил диапазоны барометрического давления. В 1975 году шкала Саффира-Симпсона была впервые опубликована публично. [6] [8] [10]
В 2009 году NHC исключил диапазоны давления и штормовых нагонов из категорий, преобразовав ее в чистую шкалу ветра, названную Шкалой ураганного ветра Саффира-Симпсона (экспериментальной) [SSHWS]. [11] Обновленная шкала вступила в силу 15 мая 2010 года. [12] Шкала не включает диапазоны наводнений, оценки штормовых нагонов , количество осадков и местоположение, что означает, что ураган категории 2, обрушившийся на крупный город, скорее всего, нанесет гораздо больший кумулятивный ущерб, чем ураган категории 5, обрушившийся на сельскую местность. [13] Агентство привело примеры ураганов в качестве причин для удаления «научно неточной» информации, включая ураган Катрина (2005) и ураган Айк (2008), которые оба имели более сильные, чем предполагалось, штормовые нагоны, и ураган Чарли (2004), который имел более слабый, чем предполагалось, штормовой нагон. [14] После исключения из шкалы ураганного ветра Саффира-Симпсона прогнозирование и моделирование штормовых нагонов осуществляется с помощью компьютерных численных моделей, таких как ADCIRC и SLOSH .
В 2012 году NHC расширил диапазон скорости ветра для категории 4 на 1 милю в час в обоих направлениях до 130–156 миль в час с соответствующими изменениями в других единицах (113–136 узлов, 209–251 км/ч) вместо 131–155 миль в час (114–135 узлов, 210–249 км/ч). NHC и Центр ураганов Центральной части Тихого океана присваивают интенсивность тропических циклонов с шагом в 5 узлов, а затем преобразуют в мили в час и км/ч с аналогичным округлением для других отчетов. Таким образом, интенсивность 115 узлов оценивается как категория 4, но преобразование в мили в час (132,3 мили в час) округлило бы до 130 миль в час, что сделало бы его штормом категории 3. Аналогично, интенсивность 135 узлов (~155 миль/ч, и, следовательно, Категория 4) составляет 250,02 км/ч, что, согласно определению, использовавшемуся до внесения изменений, соответствовало бы Категории 5. [11]
Чтобы решить эти проблемы, NHC был обязан неправильно сообщать о штормах со скоростью ветра 115 узлов как о 135 миль в час, а 135 узлов как о 245 км/ч. Изменение в определении позволяет правильно округлять штормы со скоростью 115 узлов до 130 миль в час, а штормы со скоростью 135 узлов правильно сообщать как 250 км/ч, и по-прежнему квалифицироваться как Категория 4. Поскольку ранее NHC неправильно округлял, чтобы сохранить штормы в Категории 4 в каждой единице измерения, изменение не влияет на классификацию штормов прошлых лет. [11] Новая шкала вступила в силу 15 мая 2012 года. [15]
Шкала разделяет ураганы на пять различных категорий в зависимости от ветра. Национальный центр США по ураганам классифицирует ураганы категории 3 и выше как крупные ураганы . Объединенный центр предупреждения о тайфунах классифицирует тайфуны со скоростью 150 миль в час (240 км/ч) или выше (сильные категории 4 и 5) как супертайфуны . Большинство метеорологических агентств используют определение для устойчивых ветров, рекомендованное Всемирной метеорологической организацией (ВМО), которое предусматривает измерение ветра на высоте 33 фута (10,1 м) в течение 10 минут, а затем взятие среднего значения. Напротив, Национальная метеорологическая служба США , Центр по ураганам в центральной части Тихого океана и Объединенный центр предупреждения о тайфунах определяют устойчивые ветры как средние ветры в течение периода в одну минуту, измеренные на той же высоте 33 фута (10,1 м), [16] [17] , и это определение используется для этой шкалы.
Пять категорий описаны в следующих подразделах в порядке возрастания интенсивности. [18] Интенсивность примеров ураганов определяется как по времени выхода на сушу, так и по максимальной интенсивности.
Очень опасные ветры нанесут определенный ущерб
Штормы категории 1 обычно не наносят значительного структурного ущерба большинству хорошо построенных постоянных сооружений. Они могут опрокинуть незакрепленные мобильные дома , а также вырвать с корнем или сломать слабые деревья. Плохо прикрепленную черепицу или плитку может сорвать ветер. Прибрежные наводнения и повреждения пирсов часто связаны со штормами категории 1. Отключения электроэнергии обычно широко распространены или обширны, иногда длятся несколько дней. Несмотря на то, что это наименее интенсивный тип ураганов, они все равно могут нанести обширный ущерб и быть опасными для жизни штормами. [11]
Ураганы, достигшие максимальной интенсивности категории 1 и обрушившиеся на сушу с этой интенсивностью, включают: Хуан (1985), Исмаэль (1995), Дэнни (1997), Стэн (2005), Умберто (2007), Айзек (2012), Мануэль (2013), Эрл (2016), Ньютон (2016), Нейт (2017), Барри (2019), Лорена (2019), Ханна (2020), Исайяс (2020), Гамма (2020), Николас (2021), Памела (2021), Джулия (2022), Лиза (2022), Николь (2022), Дебби (2024) и Оскар (2024).
Чрезвычайно опасные ветры нанесут значительный ущерб
Штормы категории 2 часто повреждают кровельный материал, иногда обнажая крышу, и наносят ущерб плохо сделанным дверям и окнам. Плохо сделанные знаки и пирсы могут получить значительный ущерб, а многие деревья вырываются с корнем или ломаются. Мобильные дома, независимо от того, закреплены они на якоре или нет, обычно повреждаются и иногда разрушаются, а многие сборные дома получают структурные повреждения. Малые суда на незащищенных якорных стоянках могут сломать свои швартовы . Вероятны обширные или почти полные отключения электроэнергии и разрозненные потери питьевой воды, возможно, длящиеся много дней. [11]
Ураганы, достигшие максимальной интенсивности категории 2 и обрушившиеся на сушу с этой интенсивностью, включают: Элис (1954), Элла (1958), Джинни (1963), Фифи (1974), Диана (1990), Герт (1993), Роза (1994), Эрин (1995), Альма (1996), Марти (2003), Хуан (2003), Алекс (2010), Ричард (2010), Томас (2010), Карлотта (2012), Артур (2014), Салли (2020), Олаф (2021), Рик (2021), Агата (2022) и Франсин (2024).
Будет нанесен разрушительный ущерб
Тропические циклоны категории 3 и выше описываются как крупные ураганы в Атлантическом, Восточно-Тихоокеанском и Центрально-Тихоокеанском бассейнах . Эти штормы могут вызвать некоторые структурные повреждения небольших жилых домов и хозяйственных построек, особенно тех, которые имеют деревянный каркас или изготовлены из промышленных материалов с небольшими разрушениями несущих стен . Здания, не имеющие прочного фундамента, такие как мобильные дома, обычно разрушаются, а крыши с двухскатных концов отслаиваются. [11]
Сборные дома обычно получают серьезные и непоправимые повреждения. Наводнение вблизи побережья разрушает более мелкие конструкции, в то время как более крупные конструкции поражаются плавающим мусором. Большое количество деревьев вырывается с корнем или ломается, изолируя многие районы. Местность может быть затоплена далеко внутри страны. Почти полная или полная потеря электроэнергии вероятна на срок до нескольких недель. Доступ к воде в доме, скорее всего, будет потерян или загрязнен. [11]
Ураганы, достигшие максимальной интенсивности категории 3 и обрушившиеся на сушу с этой интенсивностью, включают: Изи (1950), Кэрол (1954), Хильда (1955) , Одри (1957), Оливия (1967), Элла (1970), Кэролайн (1975), Элоиза (1975), Оливия (1975), Алисия (1983), Елена (1985), Роксана (1995), Фрэн (1996), Исидор (2002), Джин (2004), Лейн (2006), Карл (2010), Отто (2016), Зета (2020), Грейс (2021) и Джон (2024).
Катастрофический ущерб будет нанесен
Ураганы категории 4, как правило, вызывают более обширные разрушения несущих стен, с некоторыми полными разрушениями конструкции в небольших жилых домах. Тяжелые, непоправимые повреждения и почти полное разрушение навесов заправочных станций и других конструкций с широкими пролетами навесов являются обычным явлением. Мобильные и сборные дома часто оказываются сплющенными. Большинство деревьев, за исключением самых выносливых, вырваны с корнем или сломаны, изолируя многие области. Эти штормы вызывают обширную эрозию пляжей . Местность может быть затоплена далеко вглубь страны. Следует ожидать полных и долгосрочных потерь электроэнергии и воды, возможно, в течение многих недель. [11]
Ураган Галвестон 1900 года , самое смертоносное стихийное бедствие, обрушившееся на Соединенные Штаты, достиг максимальной интенсивности, соответствующей современному шторму 4-й категории. Другие примеры штормов, достигших максимальной интенсивности категории 4 и обрушившихся на сушу с этой интенсивностью, включают: Хейзел (1954), Грейси (1959), Донна (1960), Карла (1961), Флора (1963), Бетси (1965), Селия (1970), Кармен (1974), Мадлен (1976), Фредерик (1979), Джоан (1988), Иники (1992), Чарли (2004), Деннис (2005), Айк (2008), Харви (2017), Лора (2020), Эта (2020), Йота (2020), Ида (2021), Лидия (2023) и Хелен (2024).
Катастрофический ущерб будет нанесен
Категория 5 — самая высокая категория шкалы Саффира-Симпсона. Эти штормы вызывают полное разрушение крыш многих жилых домов и промышленных зданий, а также полное разрушение некоторых зданий, когда небольшие хозяйственные постройки сдуваются или уносятся. Обрушение многих широкопролетных крыш и стен, особенно тех, которые не имеют внутренних опор, является обычным явлением. Очень тяжелые и непоправимые повреждения многих деревянных каркасных конструкций и полное разрушение мобильных/сборных домов являются распространенными. [11]
Только несколько типов сооружений способны выжить в целости и сохранности, и только если они находятся на расстоянии не менее 3–5 миль (5–8 км) от берега. К ним относятся офисные, кондоминиумные и жилые здания, а также гостиницы, которые построены из цельного бетона или стального каркаса, многоэтажные бетонные парковки и жилые дома, которые сделаны из армированного кирпича или бетонных / цементных блоков и имеют шатровые крыши с уклоном не менее 35 градусов от горизонтали и без каких-либо навесов, и если окна сделаны из ураганно-устойчивого безопасного стекла или закрыты ставнями. Если большинство из этих требований не соблюдены, может произойти катастрофическое разрушение сооружения. [11]
Наводнение, вызванное штормом, наносит серьезный ущерб нижним этажам всех сооружений вблизи береговой линии. Многие прибрежные сооружения могут быть полностью разрушены или смыты штормовым нагоном. Практически все деревья вырваны с корнем или сломаны , а некоторые могут быть окорены, что изолирует наиболее пострадавшие общины. Может потребоваться массовая эвакуация жилых районов, если ураган угрожает населенным районам. Следует ожидать полного и чрезвычайно длительного отключения электроэнергии и потери воды, возможно, на несколько месяцев. [11]
Исторические примеры штормов, которые вышли на сушу со статусом категории 5, включают: «Куба» (1924), «Окичоби» (1928), «Багамы» (1932), «Куба-Браунсвилл» (1933), «День труда» (1935), Джанет (1955), Инес (1966), Камилла (1969), Эдит (1971), Анита (1977), Дэвид (1979), Гилберт (1988), Эндрю (1992), Дин (2007), Феликс (2007), Ирма (2017), [19] Мария (2017), [20] Майкл (2018), [21] Дориан (2019) и Отис (2023) (единственный тихоокеанский ураган, вышедший на сушу с интенсивностью категории 5).
Некоторые ученые, включая Керри Эмануэля и Лакшми Канта, критиковали шкалу как слишком упрощенную, а именно, что шкала не учитывает ни физический размер шторма, ни количество осадков, которые он производит. [13] Они и другие указывают, что шкала Саффира-Симпсона, в отличие от шкалы моментной магнитуды, используемой для измерения землетрясений , не является непрерывной и квантуется в небольшое количество категорий. Предлагаемые заменяющие классификации включают Индекс интенсивности ураганов, который основан на динамическом давлении, вызванном ветрами шторма, и Индекс опасности ураганов, который основан на скорости поверхностного ветра, радиусе максимальных ветров шторма и его поступательной скорости. [22] [23] Обе эти шкалы являются непрерывными, сродни шкале Рихтера. [24] Однако ни одна из этих шкал не использовалась официальными лицами. [ необходима ссылка ]
После серии мощных штормовых систем сезона ураганов в Атлантике 2005 года , а также после урагана Патрисия , несколько газетных обозревателей и ученых выдвинули предложение о введении категории 6. Они предложили привязать категорию 6 к штормам со скоростью ветра более 174 или 180 миль в час (78 или 80 м/с; 151 или 156 узлов; 280 или 290 км/ч). [13] [25] Новые призывы к рассмотрению этого вопроса были сделаны после урагана Ирма в 2017 году, [26] который был предметом ряда, казалось бы, достоверных ложных новостных сообщений как шторм «категории 6», [27] отчасти из-за того, что так много местных политиков использовали этот термин. Было зарегистрировано всего несколько штормов такой интенсивности.
Из 42 ураганов, которые в настоящее время считаются достигшими категории 5 в Атлантике, 19 имели скорость ветра 175 миль в час (78 м/с; 152 узла; 282 км/ч) или больше. Только 9 имели скорость ветра 180 миль в час (80,5 м/с; 156 узлов; 290 км/ч) или больше ( ураган Дня труда 1935 года , Аллен , Гилберт , Митч , Рита , Вильма , Ирма , Дориан и Милтон ). Из 21 урагана, которые в настоящее время считаются достигшими категории 5 в восточной части Тихого океана, только 5 имели скорость ветра 175 миль в час (78 м/с; 152 узла; 282 км/ч) или больше ( Пэтси , Джон , Линда , Рик и Патрисия ). Только в 3 случаях скорость ветра составляла 180 миль в час (80,5 м/с; 156 узлов; 290 км/ч) или больше (Линда, Рик и Патрисия).
Большинство штормов, которые могли бы соответствовать этой категории, были тайфунами в западной части Тихого океана, в частности тайфуны Тип , Халонг , Мавар и Болавен в 1979, 2019, 2023 и 2023 годах соответственно, каждый с устойчивыми ветрами 190 миль в час (305 км/ч), [28] и тайфуны Хайян , Меранти , Гони и Суриге в 2013, 2016, 2020 и 2021 годах соответственно, каждый с устойчивыми ветрами 195 миль в час (315 км/ч).
Время от времени высказывались предложения об использовании еще более высоких скоростей ветра в качестве порогового значения. В газетной статье, опубликованной в ноябре 2018 года, научный сотрудник NOAA Джим Коссин сказал, что вероятность более интенсивных ураганов увеличивается по мере потепления климата , и предположил, что категория 6 начнется со скорости 195 миль в час (85 м/с; 170 узлов; 315 км/ч), а еще одна гипотетическая категория 7 начнется со скорости 230 миль в час (105 м/с; 200 узлов; 370 км/ч). [29] В 2024 году было сделано еще одно предложение о добавлении «категории 6» с минимальной скоростью ветра 192 мили в час (309 км/ч), при этом факторы риска, такие как последствия изменения климата и повышение температуры океана, являются частью этого исследования. [30] В зоне ответственности NHC только в Патрисии скорость ветра превышала 190 миль в час (85 м/с; 165 узлов; 305 км/ч).
По словам Роберта Симпсона, одного из создателей шкалы, нет причин для категории 6 по шкале Саффира-Симпсона, поскольку она разработана для измерения потенциального ущерба от урагана для искусственных сооружений. Симпсон объяснил, что «... когда вы попадаете в зону ветра со скоростью более 155 миль в час (249 км/ч), у вас достаточно повреждений, если этот экстремальный ветер продержится в течение шести секунд на здании, он вызовет серьезные разрушения, независимо от того, насколько хорошо оно спроектировано». [6] Тем не менее, в округах Бровард и Майами-Дейд во Флориде действуют строительные нормы, которые требуют, чтобы здания критической инфраструктуры могли выдерживать ветры категории 5. [31]
В интересах ВМС США коэффициент 0,88 используется при переходе от 1-минутной системы к 10-минутной системе, так что ДЕСЯТИМИНУТНОЕ СРЕДНЕЕ = 0,88 * ОДНОМИНУТНОЕ СРЕДНЕЕ или ОДНОМИНУТНОЕ СРЕДНЕЕ = 1,14 * ДЕСЯТИМИНУТНОЕ СРЕДНЕЕ.Получено 07.10.2018.
