Природные атмосферные (метеорологические) опасные явления – ураганы, циклоны, бури, штормовые ветры, шквалы, смерчи (торнадо).

Охарактеризовать атмосферные опасные явления (циклоны, тайфуны, ураганы, бури, штормы, шквалы, смерчи сильные осадки, засухи, туманы, гололед, метели, заморозки, морозы, буровей, гроза).

Мы живем на дне большого воздушного океана, который расположен вокруг Земного шара. Глубина этого океана 1000 км и называется атмосферой.

Ветры – это так называемые «приборы смешивания», они обеспечивают:

- обмен между загрязненным и чистым воздухом;

- насыщением кислородом полей и лесов, теплых и холодных арктических областей:

- разгоняют тучи и приносят дождевые тучи на поля, которые дают урожаи, таким образом, ветер является наиважнейшим компонентом жизни.

Газовая среда вокруг Земли, которая вращается вместе с ней, называется атмосферой. Не равномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли.

Атмосферное давление распределяется неравномерно, что приводит к движению воздуха относительно Земли от высокого к низкому. Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого.

Сила ветра зависит от барического градиента: чем больше разность атмосферного давления и чем ближе находятся взаимодействующие области, тем быстрее происходит выравнивание перепада давления и тем выше скорость ветра.

 

Направление ветра зависит от:

- взаиморасположения области высокого и низкого давления;

- вращения Земли;

- трения.

В 1806 году, английский адмирал Бафарт разработал шкалу для определения силы ветра в баллах. Этой шкалой пользуются до сих пор.

Ветер начинает вызывать повреждения при скорости около 20 м/с. Скорость ветра исчисляют как в метрах в секунду, так и в километрах в секунду. Умножив первое значение на коэффициент 3.6, получим второе значение (при обратном действии этот же коэффициент выступает в роли делителя).

Человек удерживается на ногах при скорости ветра до 36 м/с. При скорости ветра 44 м/с никто не отважится покинуть помещение. Как только давление ветра, которое ровняется квадрату скорости, превысит массу человека, силы ему изменят, ветер его подхватывает и несет.

Для человека наиболее благоприятной скоростью ветра в жаркие дни, когда он легко одет, является 1-2 м/с. При скорости ветра 3-7 м/с появляется раздражение. Сильный ветер более 20 м/с вызывает нарушение жизнедеятельности.

 

Шкала Бофорта для определения силы ветра

Сила ветра (баллы)	Словесное обозначение	Скорость м/с	Средняя округленная, м/с	Средняя округленная, км/ч	Средняя округленная, узлы	Округленное среднее давление, кг/м	Влияние ветра на предметы
	Тихий ветер	0,3-1,5			2,5	0,1	Ощущается легкое дуновение. По дыму можно определить направление ветра. Листья и флаги неподвижны.
	Легкий ветер	1,6-3,3				0,5	Слегка колеблется вымпел, временами флаги и листья на деревьях.
	Слабый ветер	3,4-5,4					Флаги полощутся, колеблются небольшие покрытые листьями ветки деревьев.
	Умеренный ветер	5,5-7,9					Вытягиваются небольшие флаги и вымпелы, колеблются ветки деревьев без листвы. Ветер поднимает пыль и клочки бумаги
	Свежий ветер	8,0-10,7					Вытягиваются большие флаги, колеблются большие голые ветки деревьев.
	Сильный ветер	10,8-13,8					Колеблются большие сучья, свистит в снастях, между домами и неподвижными предметами.
	Крепкий ветер	13,9-17,1					Колеблются стволы небольших деревьев без листвы. Гудят телефонные провода.
	Очень крепкий ветер	17,2-24,4					Качает большие деревья, ломает ветки и сучья. Заметно задерживает движение против ветра.
	Шторм	20,7-24,4					Ломает большие голые сучья деревьев, сдвигает легкие предметы, повреждает крыши.
	Сильный шторм	24,5-28,4					Ломает деревья, повреждает строения.
	Жестокий шторм	28,5-32,6					Производит большие разрушения.
	Ураган	32 и более	Более 32	Более 105	Более 57	Более 74	Производит катастрофические разрушения, вырывает деревья с корнями

 

Погодные условия играют роль кондиционера воздуха, благодаря чему наша планета остается обитаемой. Они являются движущей силой, перемещающей тепло и влагу из одних мест в другие и способных создавать сильнейшие всплески энергии.

Погодные системы – это круговые области вихревых потоков воздуха ширина от 150 до 400 км. Их толщина сильно колеблется, достигая 12-15 км и располагаясь фактически по всей высоте тропосферы (самого близкого к Земле атмосферного слоя). Толщина других, более мелких и быстро перемещающихся систем не превышает 1-3 км.

Погодные системы характеризуются изменениями давления воздуха, а также различными обувающими ветрами.

Основными погонными (барическими) системами являются циклоны и антициклоны. Антициклон – это область повышенного атмосферного давления с нисходящим воздушным потоком с максимумом в центре. Циклон представляет собой область пониженного давления с восходящими потоками воздуха с минимумом в центре. Поэтому для циклонов характерна облачная погода.

Антициклоны, как область повышенного атмосферного давления, обычно характеризуется устойчивой погодой, которая чаще всего существенно не меняется в течении нескольких дней. Ветер дует по часовой стрелке вокруг центра в северном полушарии и против – в южном. На синоптических картах антициклоны изображаются в виде концентрических изобар (линий. соединяющих области с одинаковым давлением), вокруг центра с наибольшим давлением.

Для антициклонов обычно характерны легкие ветра и чистое небо. Отсутствие облачности означает, что тепло, излучаемое поверхностью днем, улетучивается в космическое пространство. В результате почва и поверхностный слой воздуха быстро охлаждаются ночью. Зимой охлаждение является причиной морозов при влажности в воздухе, изморози или тумана. Легкие ветра области антициклонов способствуют эволюции этих погодных явлений. Если бы сильный, он мог бы перемешать воздушные массы, и поверхностное охлаждение распространилось бы на гораздо более глубокие слои воздуха.

Теплый и холодный воздух перемешиваются с трудом. Поэтому теплый воздух, текущий волнами в полярном фронте перетекает через поток холодного плотного воздуха, а не смешивается с ним. Холодный же воздух следует за теплым и таким образом образуется циклон. Обычно внутри циклона есть 2 фронта: теплый фронт отделяет приближающийся поток теплого воздуха от холодного. При этом теплый воздух поднимается над слоем находящегося впереди холодного плотного воздуха. В восходящем охлаждаемом воздухе водяные пары конденсируются и образуются облака. За теплым фронтом следует холодный фронт. Вдоль этого фронта, холодный воздух пробивается под слоем теплого воздуха, заставляя его подниматься вверх. Поэтому холодный фронт несет также облачную, дождливую погоду. Холодный фронт движется быстрее теплого, вследствие чего они, в конце концов, сталкиваются, и теплый воздух вытесняется вверх.

Метеорологи тщательно изучают последовательность погодных условий, связаны с циклонами. Эти знания крайне важны для прогноза погоды. Например, тонкие перистые облака верхнего яруса, за которым следуют серые дождевые облака нижнего яруса. Эти облака обычно несут дожди, льющиеся в течение нескольких часов, прежде чем теплый фронт.

За теплым фронтом находится область теплого воздуха с присущей ей облачностью и влажностью.

Затем следует холодный фронт, где вследствие восходящих потоков воздуха возникают грозы. Часто вдоль границы холодного фронта выпадает сильный дождь, продолжительность которого обычно меньше, чем в условиях теплого фронта. После прохождения холодного фронта, как правило, наступает ясная холодная погода.

В результате естественных процессов, происходящих в атмосфере, на Земле наблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность и затрудняют функционирование систем человека. К атмосферным опасностям относим циклоны (ураганы, тайфуны), бури (штормы), смерчи (торнадо), град, метели, ливни, гололед, туманы, молнии.

 

Циклоны могут быть:

1. Обычными (нетропическими), которые возникают в результате взаимодействия друг с другом холодного и теплого воздушных фронтов.

2. Тропическими, которые имеют различные названия:

- «ураган» - название связано с именем бога бурь у древнего народа майя, называют жители США. Центральной и Южной Америки.

- «тайфун» в переводе с китайского «очень большой ветер», называют жители России (Дальний Восток), Австралии, Кореи, Китая, Индии, Японии. По странной иронии тайфунам и ураганам дают женские имена.

 

Тропические циклоны

На родине ураганов, в тропиках, массы воздуха сильно нагреты и насыщены водяными парами – температура поверхности океана на этих широтах достигает двадцати семи – двадцати восьми градусов Цельсия. Вследствие этого возникают мощные восходящие токи воздуха и выделением запасенного им солнечного тепла и конденсацией содержащихся в нем паров. Процесс развивается и нарастает, получается своеобразный гигантский насос – в воронку, образовавшуюся в месте зарождения этого насоса, засасываются соседние массы такого же теплого и насыщенного парами воздуха, и таким образом процесс распространяется еще и вширь, захватывая все новые и новые площади на поверхности океана.

Когда вы выливаете воду из ванны через сливное отверстие, образуется водоворот. Примерно то же самое происходит и с воздухом, поднимающимся кверху в месте зарождения циклона, – он начинает вращаться.

Гигантский воздушный насос продолжает работать, все больше влаги конденсируется на его воронкообразной вершине, все больше тепла при этом высвобождается. (Американские метеорологи подсчитали: в течение одного дня кверху может быть поднято свыше миллиона тонн воды – в виде пара, которым непрерывно насыщается приповерхностный слой атмосферы; энергии, высвободившейся при конденсации за какие-нибудь десять дней, хватило бы такому высокоразвитому в промышленном отношении государству, как США, на шесть лет!). Считается, что циклон средней силы выделяет приблизительно такое же количество энергии, сколько 500000 атомных бомб с мощностью сброшенной над Хиросимой. Атмосферное давление в центре зародившегося циклона и на его окраинах становится неодинаковым: там, в центре циклона, оно гораздо ниже, а резкий перепад давления – это причина сильных ветров, перерастающих вскоре в ураганные. На пространстве диаметром от трехсот до пятисот километров начинают свою бешеную круговерть сильнейшие ветры.

Возникнув, циклоны начинают перемещаться со средней скоростью 10-30 км/ч, иногда они могут на некоторое время зависать над местностью.

Циклоны (обычные и тропические) представляют собой крупномасштабные вихри диаметром: обычные от 1000 до 2000 км; тропические от 200 до 500 км и высотой от 2 до 20 км.

Воздушные массы двигаются в области циклона по спирали, закручивающейся к его центру (против часовой стрелки в северном полушарии, в южном наоборот) со скоростью:

- обычные не более 50-70 км/ч;

- тропические 400-500 км/ч

В центре циклона давление воздуха ниже чем на периферии, именно поэтому, двигаясь по спирали, воздушные массы стремятся к центру, где они затем подымаются вверх, порождая сильную облачность.

Если в центре:

- обычного циклона давление воздуха по сравнению с атмосферным (760 мм р.с.) составляет 713-720 мм р.с.;

- то в центре тропического циклона давление падает до 675 мм р.с.

В центре тропического циклона есть область низкого давления с высокой температурой, диаметром 10-40 км, где царит затишье – глаз тайфуна.

Ежегодно на Земном шаре возникают и полностью развиваются не менее 70 тропических циклонов.

Когда тропический циклон (тайфун, ураган) приближается к побережью он несет перед собой громадные массы воды. Штормовой вал сопровождается сильными дождями и смерчами. Он налетает на прибрежные районы, уничтожая все на своем пути.

Пример

В 1970 году тайфун. который прорвал устье реки Ганг (в Индии) затопил 800 000 км² побережья. Имел скорость ветра 200-250 м/с. Морская волна достигала высоты 10 м. Погибло около 400 000 человек.

Сегодня существуют современные методы прогнозирования тропических циклонов (тайфунов, ураганов). Каждое подозрительное скопление облаков, где оно не возникло, фотографируется метеорологическими спутниками из космоса, самолеты метеослужбы летают к «глазу тайфуна» чтобы получить точные данные. Эта информация закладывается в компьютеры, чтобы рассчитать путь и продолжительность тропического циклона (тайфуна, урагана) и заранее оповестить население о опасности.

 

Ураган

Ураганом называется ветер силой в 12 баллов (до 17 баллов) по шкале Бофорта, т.е. со скоростью 32,7 м/с (более 105 км/ч) и достигает до 300 м/с (1194 км/ч)

Ураган – сильный маломасштабный атмосферный вихрь, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с. Он имеет форму столба (иногда с вогнутой осью вращения) с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух вращается против часовой стрелки и одновременно поднимается по спирали, втягивая пыль, воду, различные предметы. Ураган на суше называется бурей, а на море штормом. Основными характеристиками ураганов являются:

- скорость ветра;

- пути движения;

- размеры и построение;

- средняя продолжительность действий.

Самой важной характеристикой ураганов является скорость ветра. Из нижеприведенной таблицы (по шкале Бофорта) видна зависимость скорости ветра и наименования режимов. Средняя скорость передвижения урагана на Украине 50-60 км/ч.

Размеры ураганов весьма различные. Обычно за его ширину принимают ширину зоны катастрофических разрушений, которая может измеряться сотнями километров. Фронт урагана достигает длины до 500 км. Ураганы возникают в любое время года, но более часто с июля по октябрь. В остальные 8 месяцев они редки, пути их коротки.

Средняя продолжительность урагана – 9-12 дней. На Украине ураганы длятся недолго от нескольких секунд до нескольких часов.

Ураган практически всегда хорошо виден, при его приближении слышно сильное гудение.

Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии. По своему пагубному воздействию не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется тем, что они несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течении одного часа, равно энергии ядерного взрыва в 36 Мгт.

Ураган несет тройную угрозу людям, которые оказываются на его пути. Наиболее разрушительными являются ветер, волны и дождь.

Часто ливни, сопровождающиеся ураганом, гораздо опаснее самого ураганного ветра, особенно для тех людей, которые живут на побережье или вблизи от него. Ураган создает на побережье волны высотой до 30 м, может быть причиной ливней, а позднее обусловить появление эпидемии, например ураганный штормовой прилив, совпавший с обычным, вызвал в 1876 году гигантское наводнение на побережье Индии, во время которого волна поднималась на 12-13 м. Утонуло около 100 000 человек и почти столько же погибло от последствий свирепой эпидемии.

Ураган при распространении над морем вызывают огромные волны высотой 10-12 метров и более, повреждают или даже приводят к гибели суда.

Наибольшую опасность во время урагана представляют предметы, поднятые с земли и раскрученные до огромной скорости. В отличие от бурь, ураган идет узкой полосой, поэтому его можно избежать. Нужно только определить направление его движения и двигаться в противоположную сторону.

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 комунально-энергетических сетях в производстве. Бывали случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опор мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли.