СМЕРЧИ УРАГАНЫ БУРИ
С точки зрения возможности проведения превентивных мероприятий, опасные природные процессы, как источник чрезвычайных ситуаций, могут прогнозироваться с очень небольшой заблаговременностью (от нескольких суток до нескольких часов). Сильные ветры со скоростью свыше 20 м/сек и ливневые осадки могут наблюдаться на территории практически всех областей Республики Беларусь. По прогнозам количество чрезвычайных ситуаций, вызванных сильными ветрами, дождями и градом, в основном, сохранится на прежнем уровне, либо будет увеличиваться за счет проявления плохо прогнозируемых локальных метеорологических процессов на фоне значительного износа объектов коммунального хозяйства и социальной сферы.
Территория любого региона подвержена комплексному воздействию десятков опасных природных явлений, развитие и негативное проявление которых в виде катастроф и стихийных бедствий ежегодно наносит огромный материальный ущерб и приводит к человеческим жертвам. Наиболее характерными природными явлениями по повторяемости в зависимости от времени года и приводящими к возникновению ЧС являются ураганы, бури и смерчи.
Снежные бури сопровождаются переносом огромных масс снега с одного места на другое. При этом засыпаются значительные территории.
Буря - разновидность ураганов и штормов. Ураганы и бури различаются по скорости ветра, которая при урагане достигает 32 м/с и более, а при буре 15 - 20 м/с. Убытки от урагана больше, чем от бури.
Смерч - восходящий вихрь из чрезвычайно быстро вращающегося в виде воронки воздуха огромной разрушительной силы, в котором присутствуют влага, песок и другие взвеси. Восходящие вихри быстро вращающегося воздуха, имеющие вид темного столба диаметром от несколько десятков до сотен метров с вертикальной, иногда и загнутой осью вращения. Смерч как бы "свешивается" из облака к земле в виде гигантской воронки, внутри которой давление всегда пониженное, поэтому проявляется эффект "всасывания". Он поднимает в воздух и переносит на сотни метров животных, людей, автомобили, небольшие дома, срывает крыши, вырывает с корнем деревья. Средняя скорость ветра от 15 - 18 м/с, до 50м/с, ширина фронта 350 - 400 м. Длина пути - от сотен метров до десятков и сотен километров. Иногда смерчи сопровождаются осадками в виде града, проливного дождя.
Наиболее распространенными стихийными бедствиями в Европе являются ураганы и наводнения. В пересчете на экономические потери и объемы последующих страховых выплат ураганы и наводнения – наиболее финансово значимые. Ураганы “Лота” и “Мартин”, прошедшие в декабре 1999 года, нанесли ущерб, оцениваемый в 5 млрд. евро, повредив сельскохозяйственные культуры, леса и инфраструктуру населенных пунктов.
Ураган - это чрезвычайно быстрое и сильное, нередко большой разрушительной силы и значительной продолжительности движение воздуха.
При ураганах ширина зоны катастрофических разрушений достигает нескольких сотен километров (иногда тысячи км.). Ураган длится 9 - 12 дней, (буря - от нескольких часов до нескольких суток, ширина фронта при буре - несколько сот километров), причиняя большое количество жертв и разрушений. Поперечный размер тропического циклона (называемого также тропическим ураганом, тайфуном) значительно меньше - всего несколько сот километров, высота его - до 12-15 км. Давление в ураганах падает намного ниже, чем во внетропическом циклоне. При этом скорость ветра достигает 400-600 км/час. В сердцевине смерча давление падает очень низко, поэтому смерчи "всасывают" в себя различные, иногда очень тяжелые предметы, которые переносят затем на большие расстояния. Люди, оказавшиеся в центре смерча, погибают.
По мере того как поверхностное давление продолжает падать, тропическое возмущение становится ураганом, когда скорости ветра начинают превышать 64 узла. Заметное вращение развивается вокруг центра урагана, т.к. как спиральные полосы выпадения осадков закручиваются вокруг глаза урагана. Самые тяжелые осадки и самые сильные ветры связаны со стеной глаза.
Глаз - область диаметром в 20-50 км, находится в центре урагана, где небо часто ясное, ветры слабые, а давление - самое низкое .
Стена глаза - кольцо кучево-дождевых облаков, закрученное вокруг глаза. Самые тяжелые осадки и самые сильные ветры обнаруживаются именно здесь.
Спиральные полосы выпадения осадков -
полосы мощных конвективных ливней, направленных к центру циклона.
Смерч (торнадо) - вихревое горизонтальное движение воздуха, возникает в грозовом облаке и опускается на поверхность земли в виде опрокинутой воронки, диаметр которой до сотен метров. Воздух внутри столба вращается против часовой стрелки, поднимаясь вверх по спирали со скоростью в несколько десятков м/с. Т.к. радиус у земли уменьшается, то скорость у поверхности земли достигает сверхзвуковых величин. Движется столб со скоростью до 20м /с, проходит расстояние 40-60км. Внутри смерча разряжение воздуха так велико, что здания рассыпаются из-за напора, находящегося в них воздуха. Удивительна способность смерчей вонзать продолговатые предметы (соломинки, палки, обломки и др.) в деревья, стены домов, землю и т. п. Мелкие камни пробивают стекло и тонкий металл.
Ураганы возникающие в тропических широтах, имеют скорость до 64 узлов (74 миль в час) и способны вызывать разрушающие ветры, обильные осадки и наводнения, которые могут закончиться огромным ущербом инфраструктуры населенных пунктов, частной собственности и человеческими жертвами. Ураган по силе воздействия на окружающую среду не уступает землетрясениям : разрушаются строения, мачты линий электропередачи и связи, транспортные магистрали, ломаются и выворачиваются с корнями деревья, переворачиваются морские суда и автомобильный транспорт. Часто бури и ураганы сопровождаются ливнями и снегопадами, что еще больше осложняет ситуацию. В результате сильного ветра происходит ветровой нагон воды на устьевом участке рек, подтапливаются населенные пункты, пахотные земли, предприятия вынуждены остановить свое производство.
Москва, ночь с 20 на 21 июня “Как сообщили информационные агентства со ссылкой на представителей медицинских и аварийных служб и пресс-центр мэрии, порывы ветра местами достигали 31 метра в секунду. Во время сильного ливня выпало 35 мм осадков - столичная месячная норма. По предварительным данным, сломано и вырвано с корнем не менее 45 тысяч деревьев, произошло 744 обрыва уличной осветительной сети. Более ста маршрутов городского общественного транспорта бездействовало из-за 585 обрывов троллейбусных и трамвайных контактных сетей. Шквальный ветер повредил высоковольтные линии электропередачи - зарегистрировано 75 повреждений на линиях напряжением 500, 220 и 110 киловольт. В некоторых местах столицы произошли аварии строительной и дорожной техники. Повреждено множество машин и зданий, в том числе здание Кремля и Большого театра. Около полутора тысяч домов остались без крыш. В речном порту рухнул кран и потопил 2 теплохода. Штормовой ветер, скорость которого, по сообщениям синоптиков, в зоне урагана достигала 90 километров в час, принес и человеческие жертвы: 7 человек погибли, 122 госпитализированы и 161 человек обратился за медицинской помощью“.Своевременного оповещения об урагане от синоптиков может не поступить. Отсутствие штормового предупреждения приводит к колоссальному материальному ущербу, человеческим жертвам, а иногда и к значительным гуманитарным кризисам. Для эффективного разрешения кризисных ситуаций необходима координация и концентрация ресурсов, которые обеспечат оказание своевременной и соответствующей помощи нуждающимся в ней странам и людям. В 1992 году для координации гуманитарных операций за пределами Европейского Союза создано Бюро ЕС по гуманитарной помощи (ЕСНО).
Усовершенствование службы метеопрогнозов (внедрение системы предупреждения об ураганах космических средств наблюдения) разрешает осуществлять срочную эвакуацию населения из угрожающих участков и уменьшать количество человеческих жертв. Проводятся также исследование влияния на ураганы (в особенности те, что лишь зарождаются) внесением в облака некоторых химических реагентов (йодистое серебро), в ряде случаев вызывает преждевременное выпадение осадков и ослабление разрушительной силы урагана
Для уменьшения воздействия, оказываемого стихийными бедствиями, предпринимаются действия и меры, как на национальном, так и на региональном уровнях, хотя единой целевой политики еще не выработано. Планы действий в экстренных ситуациях, включающие руководства по реагированию на различные стихийные бедствия, разработаны во всех странах Европейского союза, но они в основном еще не апробированы на практике и вряд ли приведут к удовлетворительным результатам при их реализации (EEA 1999).
ТАКТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Разрушительные действия ураганов связывают, прежде всего, с ветром, но следующая за этим фаза ливней и наводнений значительно более опасна. Эти явления приобретают грозный характер, оборачиваются разгулом стихии с катастрофическими последствиями в масштабах целых государств или даже нескольких стран какого-либо географического района.
Сопутствующие компоненты ураганов:
Наводнения.
Временные затопления низменных территорий речных долин, вызываются проливными дождями, циклонами, ураганами и другими метеорологическими причинами. Значительный вред, который наводнения наносят человечеству, в определенной мере объясняется проблемой прогнозированияв настоящее время. Сильные дожди и акваториальные воды, принесенные к берегу сильными ветрами, могут вызвать подъем уровня воды более 50 см (20 in) всего за 24 часа. Системы стоков во многих городах не в состоянии выдержать такой подъем из-за мягкой топографии, общей для многих береговых областей, где происходят ураганы.
Штормовой нагон воды.
Может часто происходить увеличение уровня воды в акватории, иногда свыше нескольких метров. Это - наиболее разрушительная характеристика, разоряющая нижние уровни береговых построек. Наибольшая опасность возникает при повышении уровня воды во время высшей точки прилива .
Нарушение условий жизнедеятельности населения
Коммунальное хозяйство. Повреждаются административные и производственные здания, жилые дома и объекты экономики. Системы газо - и водоснабжения, канализации, котельные, теплотрассы, трансформаторные подстанции, фидеры ЛЭП, электрощиты. Ураганный ветер срывает крыши домов и административных зданий, валит деревья, столбы освещения. Затопляются подземные переходы, перекрестки улиц, линии водоводов и водостоков.
Транспорт. Образуются завалы на дорогах от упавших деревьев , прерывается движение на автомобильных трассах. Размываются участки асфальтированных, железных и грунтовых дорог, задерживается движение пассажирских поездов. Повреждаются аэровокзалы , мосты и мостовые переходы .
Сельское хозяйство. Шквалистый ветер, сопровождающийся ливневым дождем с градом, повреждает кровли жилых домов,зернохранилищ . Вызывает подтопление домов , построек , частного домовладения , мостовых переходов, сельскохозяйственных угодий .Гибнут посевы сельскохозяйственных культур, сады и огороды на значительных площадях . Повреждаются фермы, кошары , погибают сотни голов скота и птицы . В результате стихии уровень воды в реках повышается и превышает критические отметки . Длительному затоплению подвергаются пашни, тысячи гектаров многолетних трав, пастбищ и лугов.
Создается опасность активизации берегоразрушительных и оползневых процессов.
Прерывается телефонная связь и нарушается электроснабжение населенных пунктов с населением в десятки и сотни тысяч человек .
Из пострадавших районов может быть временно отселено практически все население .
Особую настороженность для министерств и ведомств, принимающих участие в ликвидации последствий ЧС и катастроф природного характера, вызывают объекты представляющие опасность: ГЭС, АЭС, химические, биологические, пожаро-взрывоопасные, производственные, военные склады и хранилища. Объекты социально-бытового назначения: аэропорты, вокзалы, транснациональные железные и автомобильные дороги, страховые компании, банки, стратегические объекты экономики и, главное – энергетический потенциал, от которого зависит работоспособность всего комплекса инфраструктуры городов.
Метеорологические опасные явления – природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растений, объекты экономики и окружающую природную среду.
Ветер – это перемещение воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зоною низкого давления.
Ветер характеризуется:
1. Направлением ветра - определяется азимутом стороны горизонта, откуда
он дует, и измеряется в градусах.
2. Скоростью ветра – измеряется в метрах в секунду (м/с; км/ч; милях/час)
(1 миля = 1609 км; 1 морская миля = 1853 км).
3. Силой ветра – измеряется давлением, которое он оказывает на 1 м2
поверхности. Сила ветра меняется почти пропорционального скорости,
поэтому силу ветра часто оценивают не давлением, а скоростью, что
упрощает восприятие и понимание этих величин.
Для обозначения движения ветра используют много слов: смерч, буря, ураган, шторм, тайфун, циклон и множество местных названий. Чтобы их систематизировать, во всем мире пользуются шкалой Бофорта, которая позволяет весьма точно оценить силу ветра в баллах (от 0 до 12) по его действию на наземные предметы или на волнение в море. Удобна эта шкала еще и тем, что она позволяет по описанным в ней признакам довольно точно определить скорость ветра без приборов.
Шкала Бофорта (табл. 1)
Баллы
|
Словесное определение
|
Скорость ветра,
|
Действие ветра на суше |
|
На суше |
На море |
|||
0,0 – 0,2 |
Штиль. Дым поднимается вертикально |
Зеркально гладкое море |
||
Тихий ветерок |
0,3 –1,5 |
Направление ветра заметно по относу дыма, |
Рябь, пены на гребнях нет |
|
Легкий бриз |
1,6 – 3,3 |
Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, движется флюгер |
Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными |
|
Слабый бриз |
3,4 – 5,4 |
Листья и тонкие ветви деревьев колышутся, ветер развевает верхние флаги |
Короткие хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют пену, изредка образуются маленькие белые барашки. |
|
Умеренный бриз |
5,5 –7,9 |
Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев |
Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах. |
|
Свежий бриз |
8,0 –10,7 |
Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями |
Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки. |
|
Сильный бриз |
10,8 – 13,8 |
Качаются толстые сучья деревьев, гудят провода |
Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади. |
|
Крепкий ветер |
13,9 – 17,1 |
Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно |
Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру |
|
Очень крепкий ветер (буря) |
17,2 – 20,7 |
Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно |
Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по ветру. |
|
Шторм |
20,8 –24,4 |
Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу |
Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн опрокидываются и рассыпаются в брызги. |
|
Сильный шторм |
24,5 –28,4 |
Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко |
Очень высокие волны с длинными загибающими |
|
Жестокий шторм |
28,5 – 32,6 |
Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко |
Исключительно высокие волны. Суда временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными хлопьями пены. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая. |
|
32,7 и более |
Тяжелые предметы переносятся ветром на значительные расстояния |
Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость. |
||
Бризом (от легкого до сильного бриза) моряки называют ветер, имеющий скорость от 4 до 31 мили/час. В пересчете на километры (коэффициент 1,6) это будет 6,4-50 км/час
Скорость и направления ветра определяют погоду и климат.
Сильные ветры, значительные перепады атмосферного давления и большое количество осадков вызывают опасные атмосферные вихри (циклоны, бури, шквалы, ураганы) которые могут вызвать разрушения и человеческие жертвы.
Циклон – общее название вихрей с пониженным давлением в центре.
Антициклон – это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре. В Северном полушарии ветры в антициклоне дуют против часовой стрелки, а в Южном – по часовой стрелке, в циклоне движение ветра обратное.
Ураган
- ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого равна или превышает 32,7 м/с (12 баллов по шкале Бофорта), что равнозначно 117 км/ч (табл. 1).
В половине случаев скорость ветра при урагане превышает 35 м/сек, доходя до 40-60 м/сек, а иногда и до100 м/сек.
В зависимости от скорости ветра ураганы классифицируются на три типа:
- ураган
(32 м/с и более),
- сильный ураган
(39,2 м/с и более)
- жестокий ураган
(48,6 м/с и более).
Причиной подобных ураганных ветров является возникновение, как правило, на линии столкновения фронтов теплых и холодных воздушных масс, мощных циклонов с резким перепадом давления от периферии к центру и с созданием вихревого воздушного потока, движущегося в нижних слоях (3-5 км) по спирали к середине и вверх, в северном полушарии – против часовой стрелки.
Такие циклоны, в зависимости от места их возникновения и структуры, принято подразделять на:
-
тропические циклоны
встречаются над теплыми тропическими океанами, в стадии формирования обычно движется на запад, а после окончания формирования изгибаются к полюсам.
Тропический циклон, достигший необычной силы, называется ураганом,
если он рождается в Атлантическом океане и примыкающих к нему морям; тайфуном –
в Тихом океане или его морях; циклоном –
в регионе Индийского океана.
циклоны умеренных широт
могут формироваться как над сушей так и над водой. Обычно они движутся с запада на восток. Характерной особенностью таких циклонов является их большая «сухость». Количество осадков при их прохождении значительно меньше, чем в зоне тропических циклонов.
На Европейский материк воздействуют как тропические ураганы, зарождающиеся в центральной Атлантике, так и циклоны умеренных широт.
Буря
–
разновидность урагана, но имеет меньшую скорость ветра 15-31
м/сек.
Длительность бурь – от нескольких часов до нескольких суток, ширина от десятков до нескольких сотен километров.
Бури подразделяются:
2. Потоковые бури
–
это местные явления небольшого распространения. Они слабее, чем вихревые бури. Они подразделяются:
- стоковые –
поток воздуха движется по склону сверху вниз.
- Струевые –
характерны тем, что поток воздуха движется горизонтально или вверх по склону.
Проходят потоковые бури чаще всего между цепями гор, соединяющих долины.
В зависимости от окраски частиц, вовлеченных в движение, различают черные, красные, желто-красные и белые бури.
В зависимости от скорости ветра бури классифицируются:
- буря 20 м/сек и более
- сильная буря 26 м/ сек и более
- жесткая буря 30,5 м/сек и более.
Шквал – резкое кратковременное усиление ветра до 20–30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления, связанного с конвективными процессами. Несмотря на кратковременность шквалов, они могут приводить к катастрофическим последствиям. Шквалы в большинстве случаев связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками либо местной конвекции, либо холодного фронта. Шквал обычно связан с ливневыми осадками и грозой, иногда с градом. Атмосферное давление при шквале резко повышается в связи с бурным выпадением осадков, а затем - снова падает.
По возможности ограничения зоны воздействия все перечисленные стихийные бедствия относят к нелокализуемым.
Опасные последствия ураганов и бурь.
Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии и по своему пагубному воздействию не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется тем, что ураганы несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течение 1 ч, равно энергии ядерного взрыва в 36 Мт. За один день выделяется количество энергии, которой хватило бы для полугодового обеспечения электричеством такой страны, как США. А за две недели (средняя продолжительность существования урагана) такой ураган выделяет энергию, равную энергии Братской ГЭС, которую она может выработать за 26 тыс. лет. Очень высоким является и давление в зоне урагана. Оно достигает нескольких сот килограммов на квадратный метр неподвижной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению движения ветра.
Ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на коммунально-энергетических сетях, в производстве. Известны случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опоры мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли. Часто ураганы сопровождают сильные ливни, которые опаснее самого урагана, так как являются причиной селевых потоков и оползней.
Размеры ураганов различны. Обычно за ширину урагана принимают ширину зоны катастрофических разрушений. Часто к этой зоне прибавляют территорию ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями. Тогда ширина урагана измеряется сотнями километров, достигая иногда 1000 км. Для тайфунов полоса разрушений обычно составляет 15-45 км. Средняя продолжительность урагана – 9-12 суток. Ураганы возникают в любое время года, но наиболее часто с июля по октябрь. В остальные 8 месяцев они редки, пути их коротки.
Ущерб, причиняемый ураганом, определяется целым комплексом различных факторов, в том числе рельефом местности, степенью застройки и прочностью строений, характером растительности, присутствием в зоне его действия населения и животных, временем года, проведенными профилактическими мероприятиями и рядом других обстоятельств, главным из которых является скоростной напор воздушного потока q, пропорциональный произведению плотности атмосферного воздуха на квадрат скорости воздушного потока q = 0,5pv 2 .
Согласно строительным нормам и правилам максимальное нормативное значение ветрового давления составляет q = 0,85 кПа, что при плотности воздуха r = 1,22 кг/м3 соответствует скорости ветра.
Для сравнения можно привести расчетные значения скоростного напора, использованные для проектирования атомных станций для района Карибского бассейна: для сооружений I категории – 3,44 кПа, II и III – 1,75 кПа и для открытых установок – 1,15 кПа.
Ежегодно около ста мощных ураганов шествуют по земному шару, вызывая разрушения и нередко унося человеческие жизни (табл. 2). 23 июня 1997 года над большей частью Брестской и Минской областей пронесся ураган, в результате которого 4 человека погибли, 50 – были ранены. В Брестской области было обесточено 229 населенных пунктов, выведена из строя 1071 подстанция, сорваны крыши с 10-80 % жилых домов в более чем в 100 населенных пунктах, разрушено до 60 % зданий сельскохозяйственного производства. В Минской области было обесточено 1410 населенных пунктов, повреждены сотни домов. Поломаны и вывернуты с корнями деревья в лесах и лесопарках. В конце декабря 1999 года от ураганного ветра, пронесшегося по Европе, пострадала и Беларусь. Были порваны линии электропередачи, многие населенные пункты обесточены. Всего от урагана пострадали 70 районов и более 1500 населенных пунктов. Только в Гродненской области вышли из строя 325 трансформаторных подстанций, в Могилевской еще больше – 665.
Таблица 2
Последствия воздействия некоторых ураганов
Место катастрофы, год |
Число погибших |
Число раненых |
Сопутствующие явления |
Гаити, 1963 |
Не фиксировалось |
||
Не фиксировалось |
|||
Гондурас, 1974 |
Не фиксировалось |
||
Австралия, 1974 |
|||
Шри-Ланка, 1978 |
Не фиксировалось |
||
Доминиканская республика, 1979 |
|||
Не фиксировалось |
|||
Индокитай, 1981 |
Не фиксировалось |
Наводнение |
|
Бангладеш, 1985 |
Не фиксировалось |
Наводнение |
Смерч (торнадо) – вихревое движение воздуха, распространяющегося в виде гигантского черного столба диаметром до сотен метров, внутри которого наблюдается разряжение воздуха, куда затягиваются различные предметы.
Смерчи возникают как над водной поверхность, так и над сушей, значительно чаще, чем ураганы. Очень часто они сопровождаются грозами, градом и ливнями. Скорость вращения воздуха в пылевом столбе достигает 50-300 м/сек и более. За время своего существования он может пройти путь до 600 км - по полосе местности шириной в несколько сотен метров, а иногда и до нескольких километров, где и возникают разрушения. Воздух в столбе поднимается по спирали и затягивает в себя пыль, воду, предметы, людей.
Опасные факторы:
попавшие в смерч постройки из-за разряжения в столбе воздуха разрушаются от напора воздуха изнутри. Он вырывает деревья с корнями, опрокидывает автомобили, поезда, поднимает в воздух дома и т. д.
Смерчи в РБ возникали в 1859, 1927 и 1956 годах.
Смерчи и ураганы.
Известный кинорежиссёр Э.А. Рязанов прекрасно сказал стихами:
"У природы нет плохой погоды
Всякая погода - благодать.
Дождь и снег, любое время года
Надо благодарно
принимать."
Мы полностью соглашаемся с этими добрыми, полными любви к родной природе словами Эльдара Александровича. Однако должны заметить, что иногда погода портится до такой степени, что становится мало похожей на благодать. К сожалению, это случается нередко. Мы имеем в виду такие погодные явления, как смерчи и ураганы.
Смерч - это атмосферный вихрь с вертикальной, иногда изогнутой осью вращения. Он возникает из-за неустойчивости атмосферы на границе раздела тёплого и холодного воздуха. Смерч, как правило, рождается из дождевой тучи. Эта туча называется материнской и обычно находится на высоте до 10 километров, т.е. на границах раздела, которые отделяют воздушные массы с различной скоростью ветра, с разными температурами и влажностью воздуха. Из тучи холодный воздух опускается на поверхность земли, навстречу тёплому воздуху, поднимающемуся вверх. Возникает вращательное движение воздуха - смерч. Внутри смерча давление сильно падает - до величины ниже 700 мбар (нормальное атмосферное давление равно 1013 мбар). Смерч, опустившись на поверхность земли, с шумом закручивает и словно гигантский пылесос засасывает в себя пыль, песок, воду, траву, камни и другие предметы.
Движутся смерчи с той скоростью, с которой их гонит ветер: 30-60 км/час. Среднее расстояние, которое проходит смерч - около 25 километров, а средняя ширина захвата смерча (своего рода средний диаметр) составляет 150 метров.
Смерч оценивается в баллах от 0 до 5 в зависимости от его интенсивности и вызываемых последствий (разрушений). Интенсивность смерча обусловлена скоростью внутреннего ветра, которая может составлять от 18 до 140 метров в секунду. Поэтому характер разрушений, причиняемых смерчем, бывает самый различный - от слабых до катастрофических.
В Америке и Западной Европе используются термины "торнадо" и "тромб". Эти слова являются синонимами слова "смерч", т.к. обозначают одно и то же явление - вращающийся вихрь (tornado по-испански "вращающийся", tromb по-французски "труба" - форма вихря по вертикали). Кстати, направление вращения воздуха в воронке смерча в северном полушарии - против часовой стрелки, а в южном - по часовой стрелке, что является результатом действия т.н. силы Кориолиса, зависящей от вращения Земли. Действие этой силы вы можете наблюдать ежедневно, когда из ванны выпускаете воду: возникший водоворот закручивается против часовой стрелки (мы обращаемся в данном случае к жителям северного полушария нашей планеты).
Если говорить о территории России, то здесь смерчи - довольно редкое явление. В среднем они случаются два раза в год, обычно летом (июнь-июль) и чаще всего - после полудня, т.е. в часы максимального переноса тепла и воздушных масс в атмосфере.
Вот несколько примеров смерчей, случившихся в России. Самыми разрушительными были смерчи, которые пронеслись по Москве 29 июня 1904 года и по Иваново 9 июня 1984 года. "Пробег" первого смерча составил только 30 километров, а второго - 160. Смерч 1904 года в московском парке Сокольники повалил почти все деревья, а некоторые из них вырвал с корнями. В Иваново смерч прошёл полосой в 500 метров в направлении на север, срывал крыши домов, валил деревья, столбы и опоры линий электропередач, переворачивал вагоны, не говоря уже об автомобилях.
Самым большим по диаметру - до 1 километра был смерч, который прошёл по Башкирскому заповеднику в июле 1935 года.
Если для России смерчи - редкость, то в США торнадо (так здесь обычно называют смерчи) - сущее национальное бедствие: ведь в среднем по стране они случаются не реже двух раз в день (!) Видимо, такова "расплата" США за их географическое положение между льдами Аляски и Канады и тёплым Мексиканским заливом.
Теперь коротко об ураганах. Ураган - это ветер со скоростью более 33 метров в секунду (т.е. 120 км/час и больше), дующий продолжительное время (несколько часов и даже суток).
По международной шкале Бофорта скорость ветра оценивается баллами: всего 17 баллов, включая нулевой. Нулевым баллом оценивается штиль - скорость ветра равна 0,0 - 0,2 м/с; видимое действие ветра - дым поднимается вертикально, листья на деревьях неподвижны.
Ветер в 11 баллов имеет скорость 28,5 - 32,6 м/с и
характеризуется как жестокий шторм, несущий большие разрушения.
Ветер в 12 баллов имеет скорость 32,7 - 36,9 м/с и характеризуется как ураган,
несущий опустошительные разрушения.
Баллами 13-17 оцениваются ураганы со скоростями ветра 37 м/с и больше.
В метеорологии используется также понятие шквального ветра или шквальной бури. Так называют ветры, которые быстро (в течение 10-15 минут) достигают ураганной скорости (33 м/с) и так же быстро теряют эту скорость до 1-2 м/с.
Последствиями шквального ветра на суше могут быть разрушения лёгких построек, перевёрнутые автомобили, поваленные деревья, а на море шквальный ветер грозит реальной катастрофой даже крупным судам.
Существует также шкала категорий ураганов, так называемая шкала Саффир-Симпсона. Эта шкала делит все ураганы на пять категорий в зависимости от атмосферного давления в глазе (т.е. в центре), скорости ветра и причиняемого ущерба.
К урагану первой (низшей) категории относится ураган со скоростью ветра 34-42 м/с при давлении в глазе свыше 980 мбар; причиняемый ущерб - незначительный. Ураган пятой (высшей) категории характеризуется атмосферным давлением в глазе ниже 920 мбар и скоростью ветра выше 68 м/с (выше 245 км/час); причиняемый ущерб - колоссальный.
Тайфуны - опасное явление природы.
Отдельно нужно рассказать о таких явлениях, как тайфуны. Это тоже атмосферные вихри, но порождаются они тропическими циклонами. Циклон - это область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре. Основным районом возникновения тропических циклонов является акватория всех океанов, примыкающая к экватору и заключённая между параллелями 10-20 градусов северной и южной широт. Тропический циклон образуется там, где поверхность воды имеет высокую температуру (27°С и выше), превышающую температуру прилегающего воздуха на 2-3°С и более.
Тёплый и влажный воздух поднимается вверх, и огромные его массы за счет вращения Земли начинают круговое движение с одновременным смещением в район более низкого атмосферного давления. При значительном перепаде давления между серединой и периферией циклона скорость ветра вокруг середины быстро возрастает. Если она достигает ураганной силы - 33 м/с и более, а в отдельных случаях - до 100 м/с, это означает, что циклон превратился в тайфун. Такова упрощенная схема образования тайфуна.
Тайфуны отличаются огромными размерами: их поперечник (ширина захвата) достигает 300-700 километров, а в отдельных случаях - до 1000 км, высота - от 5 до 15 км. Тёплый и влажный воздух, поднявшийся вверх, образует над районом тайфуна дождевые облака, несущие огромное количество воды. Принесённые тайфуном проливные дожди продолжаются часами и нередко приводят к наводнениям.
Зародившиеся в северо-западной части тропической зоны Тихого океана тайфуны демонстрируют свою разрушительную мощь на южных берегах Китая и Кореи, на севере Вьетнама, на восточных берегах Японии и Курильских островов. Не оставляют они в покое и Приморский край России, а также Сахалин и Камчатку.
Название "тайфун" по-китайски означает "сильный ветер" и используется для обозначения тропических циклонов, буйствующих в только что перечисленных районах. Циклоны подобной силы, бушующие в восточной части Тихого океана и в Атлантике, называют ураганами, а такие же явления у берегов Индостана называют штормами или просто циклонами.
Циклоны возникают и в умеренных широтах, хотя значительно реже, чем в тропических. Конечно, не каждый циклон набирает ураганную силу и превращается в тайфун. Ежегодно на земном шаре бушует в среднем 20-25 тайфунов.
Циклоны - это гигантские возмущения атмосферного воздуха, связанные с резкими колебаниями давления и температуры воздушных масс. Эти колебания, а значит, и колебания погоды в огромных районах Земли, зависят в основном от взаимодействия океана и атмосферы, от характера обмена энергией и влагой между ними. Механизм зарождения циклонов не совсем ясен. Очень сложно с достаточной степенью достоверности определить, где и когда возникнет циклон, т.к. среди прочих факторов необходимо учитывать не только общий характер циркуляции атмосферы, но и особенности воздушных течений в каждом конкретном районе. Исследования циклонов затруднены, в частности, и тем, что обычно не удаётся своевременно доставить научную аппаратуру к месту события: циклоны существуют всего несколько суток (по крайней мере - в начальной стадии). Кроме того, на Земле, особенно в акватории океанов, есть немало труднодоступных районов, куда доставить научную аппаратуру вообще нет возможности.
В последние годы исследования циклонов становятся более эффективными за счёт использования специальных аэрозондов, оснащённых необходимыми измерительными приборами и спускаемых по команде с Земли с космических аппаратов, производящих мониторинг соответствующих районов акватории Мирового океана.
В декабре 1944 г. в 300 милях восточнее о. Лусон (Филиппины) корабли третьего флота США оказались в зоне урагана. В результате его воздействия свыше 800 человек погибли, 3 эсминца затонули, 2 других корабля получили повреждения, 146 самолетов на авианосцах были смыты за борт или повреждены.
Ураганы, бури и смерчи относятся к ветровым метеорологическим явлениям.
Ветер - это движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направленное от высокого давления к низкому.
Он характеризуется направлением и скоростью (силой). Направление определяется азимутом стороны горизонта, откуда ветер дует, и измеряется в метрах в секунду (м/с), в километрах в час (км/ч), в узлах или приближенно - в баллах по шкале Бофорта.
Шкала Бофорта служит для выражения силы ветра в баллах по визуальной оценке. Она принята Всемирной метеорологической организацией в 1963 г.
Основной причиной возникновения урагана, бури и смерча является циклическая деятельность атмосферы.
Циклон - это подвижный атмосферный вихрь диаметром от ста до нескольких тысяч километров, который характеризуется системой ураганных ветров, дующих против часовой стрелки в северном полушарии Земли и по часовой стрелке - в южном.
В зависимости от зарождения циклоны подразделяются на тропические и внетропические.
Непосредственной причиной возникновения тропических циклонов является конденсация пара в обширном слое влажного воздуха над океаном с выделением огромного количества энергии, внетропических - значительные контрасты температур и давлении смежных воздушных масс.
Все циклоны имеют одинаковое строение. Центральную часть циклонов, обладающую наиболее низким давлением, слабой облачностью и слабыми ветрами, обычно называют «глазом бури» («глазом урагана»). Внешнюю часть, в которой обычно наблюдается максимальное давление и ураганные скорости вращения воздушных масс, - стеной циклона. Эта стена резко сменяется периферической частью, где атмосферное давление снижается, и ветры постепенно ослабевают.
Скорость перемещения циклонов весьма различна. Средняя ее величина для тропических циклонов составляет 50-60 км/ч, а максимальная - 150-200 км/ч. Скорость внетропических циклонов в среднем составляет 30-40 км/ч, а иногда достигает величины 100 км/ч. Циклоны Атлантического океана обычно называют ураганами, а тропические циклоны западной части Тихого океана - тайфунами.
Ураган (тайфун) - ветер огромной разрушительной силы, имеющий скорость выше 30 м/с, или 12 остов по шкале Бофорта.
В зависимости от места возникновения циклонов ураганы также подразделяются на тропические и внетропические.
Важнейшей характеристикой урагана является скорость ветра. Многолетние метеонаблюдения показывают, что скорость ветра при ураганах достигала в большинстве районов Европейской части РФ 30-50 м/с, а на Дальнем Востоке - 60-90 м/с и более.
Важными характеристиками ураганов являются также ширина и продолжительность действия, скорость перемещения и пути движения.
За ширину урагана обычно принимают ширину зоны катастрофических разрушений. Эта зона для тропических ураганов имеет ширину от 20 до 200 км и более. Внетропические ураганы характеризуются значительно большей шириной их действия, которая может составлять несколько тысяч километров.
Продолжительность существования урагана в среднем достигает 9-12 суток и более.
Пути движения тропических ураганов составляют преимущественно меридиональное направление, а внетропических - в основном с запада на восток.
Возникают ураганы в любое время года, но подавляющее большинство их проходит по территории РФ в августе и сентябре. Сроки их прохождения имеют определенную цикличность, что способствует более точному их прогнозированию. Для удобства контроля за движением ураганов и в целях уменьшения ошибок при передаче информации синоптики присваивают им короткие, легко запоминающиеся женские или мужские имена или используют четырехзначную нумерацию.
Ураганы сопровождаются и такими явлениями, как ливни, снегопады, град, электрические разряды. Ураганные ветры часто приводят к возникновению пыльных и снежных бурь.
Буря (шторм) - очень сильный со скоростью свыше 20 м/с продолжительный ветер, вызывающий большие разрушения на суше и волнения на море. Для бурь характерны меньшие, чем у ураганов, скорости ветра, и длительность их действия составляет до нескольких суток.
В зависимости от времени года, их образования и вовлечения в воздух различного состава частиц различают пыльные, беспыльные, снежные и шквальные бури.
Пыльные (песчаные) бури сопровождаются переносом большого количества почвы и песка. Они возникают в пустынных, полупустынных и распаханных степях и способны перенести миллионы тонн пыли на сотни и даже тысячи километров. Подобные бури отмечаются в основном летом, во время суховеев, иногда весной и в бесснежные зимы. В степной полосе они обычно возникают при нерациональной распашке земель. В РФ северная граница распространения пыльных бурь проходит через Саратов, Самару, Уфу, Оренбург и предгорье Алтая.
Беспыльные бури характеризуются отсутствием вовлечения пыли в воздух и сравнительно меньшими масштабами разрушений и ущерба. Однако по мере дальнейшего своего движения они могут превращаться в пыльные или снежные бури в зависимости от состава и состояния поверхностного слоя земли и наличия снежного покрова.
Снежные бури характеризуются также значительными скоростями ветра, что способствует зимой перемещению по воздуху огромных масс снега. Их продолжительность колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Они имеют сравнительно узкую полосу действия (от нескольких километров до нескольких десятков километров). Снежные бури большой силы бывают на равнинах европейской части РФ и в степной части Сибири.
Шквальные бури характеризуются почти внезапным началом, таким же быстрым окончанием, незначительной продолжительностью действия и огромной разрушительной силой. Эти бури распространены повсеместно на европейской части России как на морских акваториях (здесь они называются шквалами), так и на суше.
Смерч (торнадо) - атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и часто распространяющийся до поверхности земли. Он имеет вид столба иногда с изогнутой осью вращения, диаметром от десятков до сотен метров с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки со скоростью до 100 м/с и одновременно поднимается по спирали, втягивая с земли пыль, воду и различные предметы. Существуют смерчи недолго - от нескольких минут до нескольких часов, проходя за это время путь от сотен метров до нескольких десятков километров.
Смерчи подразделяются по своему строению на плотные (резко ограниченные) и расплывчатые (неясно ограниченные). По времени и пространственному воздействию они подразделяются на малые смерчи короткого действия (до 1 км), малые (до 10 км) и смерчи - ураганные вихри (более 10 км).
Смерч почти всегда хорошо виден, при его подходе слышен оглушительный гул. Средняя скорость его перемещения 50- 60 км/ч.
Смерчи наблюдаются во всех районах земного шара. В России наиболее часто смерчи возникают в Поволжье и Сибири, на Урале и Черноморском побережье.
Последствия ураганов, бурь и смерчей. Ураганы, бури и смерчи являются одними из самых мощных сил стихии и по своему разрушающему воздействию часто сравнимы с землетрясением. Они вызывают значительные разрушения, наносят большой ущерб народному хозяйству, приводят к человеческим жертвам.
Основным показателем, определяющим разрушающее действие ураганов, бурь и смерчей, является скоростной напор воздушных масс, обусловливающий силу динамического удара и обладающий метательным действием.
Ураганный ветер повреждает прочные и сносит легкие строения, обрывает провода линий электропередач и связи, опустошает поля, ломает и вырывает с корнями деревья.
Людям, попавшим в зону урагана, поражение наносится за счет их переброски по воздуху (швыряния), ударов летящими предметами, ударов и придавливания обрушившимися конструкциями.
Разрушающиеся под действием ураганов постройки придавливают находящихся в них. В итоге люди гибнут, получают травмы различной тяжести и контузии.
Возможные разрушения зданий и сооружений при ураганах и смерчах подразделяют на полные, сильные и слабые.
При полном разрушении сохраняются только фундаменты и подвальные помещения зданий, а также заглубленные сооружения и убежища. Такие объекты впоследствии восстановлению и использованию не подлежат. Подобные разрушения наблюдаются редко.
Сильные разрушения характеризуются обрушением стен верхних этажей. Нижние этажи и подземные помещения зданий сохраняются. Инженерные сети разрываются или деформируются.
Возможность восстановления подобных объектов связывается с их перестройкой.
При средних разрушениях сохраняются прочные конструкции сооружений (стены, перекрытия, лестницы). Возможны повреждения инженерных сетей в местах стыков. Объекты с такими повреждениями восстанавливаются в полном объеме.
К слабым разрушениям относят деформацию легких пристроек, оконных и дверных коробок, карнизов и крыш. Внутри зданий повреждаются перегородки и штукатурка стен. При таких незначительных разрушениях восстановление помещении осуществляется, как правило, в процессе эксплуатации сооружений.
Ураган, проходя над океаном, формирует мощные облака, являющиеся источниками катастрофических ливней, которые вызывают наводнения не только в прибрежных районах, но и на значительных территориях континента. Ливневые осадки, сопровождающие ураганы, являются также причиной таких стихийных явлений, как селевые потоки и оползни.
Распространенным вторичным последствием урагана являются пожары, возникающие в результате аварий в системах электроснабжения, утечки легковоспламеняющихся веществ, нарушения локализации источников огня на производстве и в быту.
Бури (штормы), вследствие того что характерные для них скорости ветра значительно меньше, чем у ураганов, приводят к гораздо меньшим разрушительным последствиям. Однако если они сопровождаются переносом песка, пыли или снега, возможен значительный ущерб сельскому хозяйству, транспорту и другим отраслям.
Пыльные бури засыпают поля, населенные пункты и дороги слоем пыли и песка, достигающим иногда нескольких десятков сантиметров, на площадях в сотни тысяч квадратных километров. В таких условиях значительно снижается или полностью пропадает урожай, и требуются большие затраты сил и средств на очистку населенных пунктов, дорог и восстановление сельскохозяйственных угодий.
Снежные бури (бураны) в нашей стране часто достигают большой силы на огромных пространствах. Следствием их является прекращение движения в городах, сельских районах и на дорогах, гибель сельскохозяйственных животных и даже людей. Такие ситуации нарушают производственный ритм в масштабах всей страны и требуют значительных затрат сил и средств на восстановительные работы, особенно на железных и автомобильных дорогах.
Сильные ветры при низких температурах воздуха способствуют возникновению таких опасных метеорологических явлений, как гололед, изморозь и наледь. В результате возможен выход из строя воздушных линий электропередач и связи, контактных сетей электрифицированного транспорта, антенно-мачтовых и других подобных сооружений.
Таким образом, ураганы и бури, опасные сами по себе, характеризуются разрушениями и жертвами.
Смерч, соприкасаясь с поверхностью земли, часто наносит разрушения той же степени, которые возникают при сильных ураганных ветрах, но на значительно меньших площадях. Эти разрушения связаны с действием стремительно вращающегося воздуха и резким подъемом воздушных масс вверх. В результате некоторые объекты (автомобили, легкие дома, крыши зданий, люди и животные) могут оторваться от земли и перенестись на сотни метров, что вызывает их разрушение: люди при этом получают травмы и контузии, а порою гибнут. Одновременно за счет вовлечения в воздух огромного количества предметов наблюдаются значительные косвенные поражения людей.
Смерч
Смерчи, даже если они небольшие - самые мощные в природе ураганы. Крутясь и извиваясь, как змеи, выползают они из туч и, спускаясь к земле, причиняют огромные опустошения, разрушая дома, разбрасывая, как мячики, автомобили и вырывая с корнями деревья. Те, кто пережил встречу со смерчем, рассказывают, что на месте происшествия находили соломинки, вбитые в стволы деревьев, как гвозди. Звук приближающегося смерча подобен грохоту гигантского по длине товарного состава.
Соединенные Штаты Америки (США) - чемпион по количеству смерчей. В год в США в среднем бывает до 700 смерчей (в одних штатах смерчи бывают чаще, чем в других). В 1953 году на Аляске был один – единственный смерч, в то время как в Канзасе - больше 1200. На втором месте после США идет Австралия со своими жалкими 15 смерчами в год.
Как образуется смерч или торнадо?
К большой грозовой туче добавляется ветер, дующий в противоположном направлении. Когда этот встречный ветер достигнет тучи, он направляется резко вверх. Если вы посмотрите на вершину грозовой тучи, то увидите, как она вихрем закручивается вверх, а затем опадает вниз, в то время как мощные потоки восходящего воздуха пробуравливают тучу в направлении снизу вверх. Иногда этот восходящий поток, встречаясь с противоположно направленным потоком воздуха в туче, начинает закручиваться.
Материалы по теме:
Почему подросток не слушается родителей?
Почему смерчи чаще всего бывают в США?
В США смерчи называют торнадо. Высоко над Скалистыми горами дуют мощные западные ветры. Вырываясь на равнину, они встречают низкие теплые влажные ветры с Мексиканского залива. Эти воздушные массы сталкиваются над центральными штатами, формируя сильные ураганы и торнадо.
Природа смерча и торнадо
Крутящийся столб поднимающегося воздуха называется мезоциклоном. Эта масса крутящегося воздуха и облако, как горловина слива в ванне, наполненной водой, называется вортексом (водоворотом). В центре вортекса атмосферное давление падает, и в горловину водоворота засасывается все больше воздуха. Никто не знает точно, насколько снижается давление в центре смерча, но некоторые ученые считают, что до половины нормального атмосферного давления.
Загрузка...
