Антропоэкологическая характеристика ураганов и бурь на территории России

 

Слова "ураган" и "тайфун" на языках аборигенов островов Карибского моря, Центральной Америки и жителей Юго-Восточной Азии означают "сильный ветер"; другое название урагана - "циклон" имеет греческое происхождение и означает "кольцо змеи" — этим подчеркивается круговое вращение воздуха в циклоне.

Тайфуны и ураганы - тропические циклоны (На восточном побережье Азии и островах Тихого океана их называют тайфунами, в Северной Америке – ураганами). Сильные ветры со скоростью до 90-110 м/с возникающие над теплыми водами Мирового океана в его тропической зоне. Ураганы сопровождают катастрофические дожди, наводнения на суше и штормовые волнения в океане. В поперечнике достигает 300-1000 метров. В самом центре, где господствуют нисходящие воздушные потоки, располагается «глаз бури» - место почти без облаков и ветра. Но не стоит обольщаться – у границ «глаза» дожди и ветер обрушиваются с удесятеренной силой.

Наиболее важным условием для зарождения урагана является наличие обширной водной глади, которая изо дня в день в течение длительного времени интенсивно нагревается солнцем. С точки зрения физики, ураган - это вихревой поток. В природе вихри возникают во множестве и практически постоянно, особенно там, где скорость потока быстро меняется в направлении, перпендикулярном потоку. Вихревые движения характерны для атмосферы Земли. Однако далеко не все вихри "делают погоду". Погода на земном шаре в значительной степени зависит от присутствия гигантских атмосферных вихрей-циклонов и антициклонов, задающих ветровой режим в данном районе Земли.

В вихревой системе, называемой циклоном, атмосферное давление понижается от периферии к центру. Поэтому вблизи поверхности Земли воздушные течения направлены к центру циклона. Все циклоны имеют вращательную составляющую скорости ветра. В Северном полушарии она направлена против часовой стрелки, в Южном - по часовой. В развивающихся циклонах (то есть таких, у которых давление в центре продолжает падать) наблюдаются восходящие потоки. При этом образуется мощная облачность, и выпадают осадки.

Направление вращения циклонов в различных полушариях объясняется закручивающим действием силы Кориолиса, связанной с суточным вращением Земли.

Отклоняющее действие этой силы в нашем полушарии, например, заставляет реки подмывать свои правые берега. Воздушный поток не удерживается берегом, и поэтому при своем движении к центру он будет отклоняться вправо, если смотреть в сторону центра, то есть против часовой стрелки при взгляде сверху.

Интересно, что возле самого экватора в полосе широт менее 5 градусов по обе стороны от него мощные вихри не образуются. Этот факт объясняется тем, что на экваторе горизонтальная составляющая силы Кориолиса равна нулю.

Возникновение урагана начинается с конденсации значительных масс водяного пара. При этом выделяется огромное количество тепла, что усиливает восходящие потоки. Когда это происходит над морской поверхностью тропических морей, вода в которых теплее 26 градусов по Цельсию, возникает турбулентность. Циклоны, перерастающие в ураганы в нашем полушарии, возникают в экваториальной зоне между 5-м и 25-м градусами северной широты.

Действующие у экватора силы Кориолиса закручивают воздушные потоки в спирали. Известно 7 главных зон возникновения ураганов. Пять из них расположены в Северном полушарии. Ураганы – в основном метеорологические явления, но, учитывая то, как сильно они влияют на земную поверхность, эти проблемы можно рассматривать и как геологические явления.

В северной Атлантике сезон ураганов длится с 1 июня по 30 ноября.

В 1802 г. английский адмирал Бофорт (Beaufort) предложил оценивать скорость (а, следовательно, и силу) ветра в баллах, для чего им была предложена двенадцатибалльная шкала. (См. табл. 2)

 

Таблица 2

Краткая характеристика результатов действия ветра различной интенсивности и его оценка в баллах. (Алексеенко В.А., 2005)

Баллы	м/с	км/ч	Признаки	Баллы	м/с	км/ч	Признаки
1	0,9	3,24	Изгибается дым	7	15,5	55,8	Изгибаются стволы деревьев
2	2,4	8,64	Шевелятся листья	8	18,9	68,4	Ломаются ветви
3	4,4	15,84	Двигаются листья	9	22,6	79,41	Срываются черепица и трубы
4	6,7	24,12	Летят листья и пыль	10	26,4	95,0	Вырываются деревья с корнем
5	9,3	33,48	Качаются тонкие деревья	11	30,5	109,8	Везде повреждения
6	12,3	43,3	Качаются толстые ветви	12	34,8	122,28	Большие повреждения, несчастья

 

Однако не так уж редко встречающиеся катастрофические перемещения воздушных масс существенно превышают скорости, отмечаемые даже при двенадцатибалльных ураганах (в атлантических ураганах нередки скорости, превышающие 240 км/ч, а в отдельных случаях они достигали значений 644 км/ч; в смерчах скорость ветра может превысить звуковую, т.е. 1200 км/ч).

Среди ураганов особо выделяются тропические, представляющие собой гигантские атмосферные вихри (циклоны) с убывающим к центру атмосферным давлением (так называемый глаз циклона) и циркуляцией воздуха вокруг него по часовой стрелке в Южном полушарии и против - в Северном. Их средняя ширина составляет несколько сотен километров, а высота обычно колеблется от 6 до 15 км. В центре («глаза циклона» или «в воронке») почти нет облаков и ветра, а наиболее сильные ветры фиксируются по его краю.

Молэн, проникший на самолете в центр урагана, так пишет о нем: «У него нет отчетливых границ, это масса со смутными очертаниями в два раза выше Эвереста, с кратером в центре...Это мир неистовых сил, мир неотвратимой гибели, мир с энергией, равной энергии трех атомных бомб в секунду» (1967).

Установлена связь средней продолжительности ураганов с местом их зарождения. Для зародившихся в Атлантическом океане она составляет 9-12 дней; для зародившихся в Африке и в районе островов /Зеленого мыса 3-4 недели. Скорость поступательного движения ураганов – до 400 км/ч.

В начальной стадии развития намечается спиральное вращение дождевых облаков без их замкнутого кольца. При этом скорость ветра меньше 12 баллов. В зрелую стадию появляется «глаз урагана», а все его тело, сжимаясь, приобретает форму почти круглой спирали. В конечную стадию скорость движения урагана ослабевает, а облака, ранее образовывавшие спираль, распадаясь, располагаются неправильно, в форме отдельных куч.

При всем разнообразии путей движения тропических ураганов они в своем большинстве подчиняются планетарным закономерностям. Чаще всего атлантические ураганы зарождаются в западной части Сахары и доходят до Северной Америки, редко затем достигая Европы и крайне редко - России. Тропические циклоны Тихого океана чаще всего зарождаются над Тихим океаном в районе острова Гуам и обычно достигают Японии, Кореи и Китая. На Дальний Восток России эти циклоны проникают сравнительно редко и обычно ослабленные.

Тропические циклоны чаще всего возникают: в районе Желтого моря, Филлипинских островов, Малых Антильских островов, островов Зеленого Мыса, к западу от Мексики, в Карибском море, в Мексиканском заливе, в Бенгальском заливе, в Аравийском море; к востоку от Гвинеи и северной Австралии до островов Самоа, между Мадагаскаром и Маскаренскими островами, между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами (местное название – вили-вилли).

Всего на земном шаре за год возникает в среднем 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами.

Внетропические циклоны по своему строению близки к тропическим. Пути одних из них чаще всего приурочены к субполярным и полярным широтам. Другие, зарождаясь в пустынях Африки или над Средиземным морем, проникают в Европу, доходя до Украины, Польши, Голландии и Англии.

Основное отличае таких циклонов от тропических в том, что в о внетропических циклонах происходит постоянное возникновение, развитие, перемещение, а затем разрушение циклонов и антициклонов (циклоническая деятельность).

Энергия и разрушительная сила ураганов чрезвычайно велики. Подсчеты показали, что выделяемой ураганом за сутки энергии хватило бы для снабжения электроэнергией США в течение полугода. А тепло, выделяемое большим ураганом, равно теплу, связанному со сгоранием 2-3 млн. т угля.

Внетропические ураганы обычно обладают меньшей разрушительной силой. Однако в 1968 г. в Индии и Пакистане таким ураганом было разрушено 7500 деревень с населением свыше миллиона человек. В этом же году разрушительные ураганы обрушились на Приморский край России, Калининградскую область, Финский залив и Ленинград.

Огромную опасность представляют сопровождающие ураганы ливни и грозы. Так, на Тайване за двое суток ливня, сопровождавшего ураган 1963 г., выпало 160 см осадков. Сильнейшие наводнения от урагана Диана средней силы (1955) причинили США ущерб в миллионы долларов.

Часто ураганы сопровождают своеобразные электрические явления - многочисленные шаровые молнии. Еще более многочисленные «обычные молнии» иногда описываются так: «Казалось, что масса огненных паров соприкасается с домами и извергает на землю горящее пламя» (Дове, 1869). Естественно, что такие явления вызывают и человеческие жертвы, и пожары.

Предотвратить ураганы человечество пока не в силах. Нет и способов использовать громадную энергию ураганов. Но есть возможность следить за их зарождением и продвижением из космоса. Это позволяет заранее оповещать население о приближении ураганов. Частая повторяемость путей их движения делает возможным в пределах таких участков возводить сооружения, наиболее устойчивые к этому явлению природы. (См. приложение 1).

Бури. Буря - это ливень, сопровождающийся сильным ветром шквального характера, что может легко вызвать паводок в реке, наводнение или сель. Буре часто предшествует гроза, сильные электрические разряды молнии. Зачастую приближение молнии предваряется металлическим звуком, свечением на острых поверхностях и предметах с металлическими краями, волосы на голове встают "дыбом". Эти стихийные бедствия повсеместно отмечаются на земном шаре и характеризуются большим разнообразием. Часть из них отличается одновременным развитием вихревого и поступательного движения (вихревые бури). Для других характерно только движение воздуха в форме потока (потоковые бури).

Среди вихревых бурь часто выделяются пыльные, которые можно рассматривать как огромные воздушные реки шириной до 500 км и с обычной скоростью перемещения воздушного потока около 60 км/ч. Как правило, такой поток переносит пыль и мелкообломочный материал из засушливых областей в полузасушливые и влажные. На высоте нескольких десятков сантиметров перемещаются щебень и грубый песок; до высоты 2 м летит тонкий песок, а выше (до 1,5 км) - темное, плотное облако тонкой пыли. В зависимости от состава наиболее часто переносимых частиц различают черные бури, характерные для юга европейской части России (переносится чернозем); желтые, обычные для Средней Азии (переносятся желто-бурые супеси и суглинки); красные (суглинки, окрашенные оксидами железа); белые, имеющие место среди обширных солончаков (переносится соль). Последние, чаще всего наблюдаемые в районе погибающего озера Арал, вызывают засоление сопредельных земель на больших территориях. Длительность пыльных бурь - от нескольких часов до 7- 10 суток. Скорость ветра обычно не превышает 40 м/с.

Пыльные бури практически не представляют непосредственной опасности для жизни людей, но наносят громадный материальный ущерб. За последние 30-40 лет мощность гумусового (плодородного) слоя российских черноземов уменьшилась на 10-15 см, при этом содержание гумуса в почвах уменьшилось на 1/3. Такое снижение естественного плодородия почв соответствует недобору зерна в среднем по 10 ц с гектара. Значительная, а часто основная роль в этом явлении принадлежит пыльным бурям. Так, в результате целинной эпопеи было «сдуто» как минимум 10 млн га пашни, часто превращенной после пыльных бурь в развеиваемые пески.

На водораздельных участках (элювиальные и трансэлювиальные ландшафты), где пыльные бури обладают небольшой скоростью, но повторяются довольно часто, выдуваются только наиболее легкие частицы почв. Те же из них, которые сорбировали тяжелые металлы, остаются. За счет этого происходит резкое обогащение верхнего горизонта почв тяжелыми металлами до концентраций, вредных для организмов.

Методы борьбы с пыльными бурями довольно просты:

1. нельзя распахивать как одно поле огромные территории (в период освоения в СССР целинных земель было распахано свыше 42 млн га);

2. необходимо соблюдать севообороты с травосеянием;

3. необходимо проводить лесомелиоративные работы.

Своеобразной разновидностью вихревых бурь являются шквальные со следующими характерными признаками: почти внезапное образование, малая продолжительность, часто значительная разрушительная сила. Отмечаются они на море и на суше, сопровождаются грозой, ливнями, градом. Примером этого явления может служить шквальная буря в Подмосковье в 1937 г., когда скорость ветра достигала 35 м/с. С корнем вырывались громадные деревья, срывались крыши, выдавливались окна, температура понизилась на 12°С. Разрушения прослеживались более чем на 100 км.

У потоковых бурь отсутствует вихревое тело, поэтому движение воздуха имеет вид потока. Среди них наиболее распространены бури, движущиеся по склонам сверху вниз (их часто называют стоковыми). Классическим примером потоковой бури служит так называемая Новороссийская бора. Поступающий с севера холодный воздух, перевалив через западное окончание Кавказского хребта, скатывается к Цемесской бухте Черного моря и обрушивается на Новороссийск. При этом температура за несколько часов может понизиться более чем на 20°С. Брызги морской воды, срываемые ветром, порывы которого превышают 60 м/с, замерзают на портовых и городских строениях и на судах, не успевших выйти из бухты. Толщина образующегося льда в отдельных случаях превышает 4 м. Из-за обледенения корабли опрокидываются. В 1848 г. была практически уничтожена черноморская эскадра (уцелели только флагманский фрегат «Мидия» и шхуна «Смелый», остальные были выброшены на берег или же, обледенев, утонули вместе с командами). Окна и двери многих зданий выдавливаются, громадные деревья, телеграфные столбы и крыши ряда домов срываются ветром, переворачиваются железнодорожные вагоны. Новороссийской боре аналогичны Антарктическая, Новоземельская, Балхашская.

Предсказать место развития шквальных бурь пока практически невозможно, а следовательно, невозможно и принимать специальные предупреждающие меры безопасности.

В отличие от шквальных потоковые бури типа Новороссийской боры постоянно развиваются в одних и тех же местах, поэтому поступающие предупреждения позволяют судам покинуть бухты до начала бури, а людям принять все меря для уменьшения разрушительных последствий боры.

Чтобы избежать риска быть пораженными бурей или ураганом, надо вести себя следующим образом:

- отключить телевизор и другие электрические приборы; - не стоять перед открытым окном, не держать в руках металлических предметов; - закрыть окна и двери, потому что поток воздуха - хороший проводник электрического тока;- помнить, что середина комнаты - самое надежное место;- находясь вне помещения, никогда не бежать, остановить автомашину; - не укрываться под деревьями, особенно под дубами и лиственницами; - переместиться из возвышенной местности в низину; - держаться подальше от металлоконструкций, труб и водных поверхностей.

При приближении смерча необходимо:

- закрыть двери и окна, избегать находиться на последнем этаже, выключить газ и электроэнергию, укрыться в подвале;

- если дом находился в эпицентре смерча лишь несколько минут, прежде чем возвратиться туда, осмотрите строение и выполните возможные ремонтные работы;

- ураганы нередко сопровождаются грозой, поэтому избегайте укрываться под отдельно стоящими деревьями; не подходите близко к опорам линий электропередач и т.п. во избежание поражения молнией.

Несколько полезных наблюдений для тех, кто попал в грозу:

- ветер не дает правильного представления о направлении движения грозы, грозы часто идут против ветра;

- расстояние до грозы можно определить по времени между вспышкой молнии и раскатом грома (1с - расстояние 300-400 м, 2с - 600-800 м, 3с - 1000 м);

- непосредственно перед началом грозы обычно наступает безветрие или ветер меняет направление;

- мокрая одежда и тело повышает опасность поражения молнией;

- предпочтительно в лесу укрываться среди невысоких деревьев, в горах в 3-8 метрах от высокого "пальца" 10-15 метров, на открытой местности - в сухой ямке, канаве;

- песчаная и каменистая почва безопаснее глинистой;

- признаками повышенной опасности являются: шевеление волос, жужжание металлических предметов, разряды на острых концах снаряжения.

В грозу запрещено:

- укрываться возле одиноких деревьев;

- не рекомендуется при движении прислоняться к скалам и отвесным стенам;

- останавливаться на опушке леса;

- идти и останавливаться возле водоемов;

- прятаться под скальным навесом;

- передвигаться плотной группой;

- хранить металлические предметы в палатке.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане, а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях. Наиболее надежной защитой населения от ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежищ, подземных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в прибрежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвышенных участках местности.