БУРИ, УРАГАНЫ И СМЕРЧИ

Ураганы, бури, смерчи — метеорологические опасные явления, характеризующиеся высокими скоростями ветра.

Буря — ветер, скорость которого составляет 20 — 30 м/с (70 — 105 км/ч). Буря может наблюдаться при прохождении циклона или смерча. Различают беспыльные, песчаные и снежные бури. На море бурю называют штормом.

Ураган возникает, когда скорость ветра превышает 33 м/с (>120 км/ч), обладает большой кинетической энергией: ломает деревья, переворачивает автомобили, разрушает строения. Скоростной напор урагана обладает метательным действием.

Эти явления вы¬зываются неравномерным распределением атмосферного давле¬ния на поверхности земли и прохождением атмосферных фронтов, разделяющих воздушные массы с разными физическими свойства¬ми. Они зарождаются вокруг мощных восходящих потоков тепло¬го влажного воздуха (циклоны и тайфуны — над океанами), быстро вращаются против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном, при этом смещаются вместе с окружа¬ющей воздушной массой. По пути (в благоприятных условиях под¬питки влагой) они могут усиливаться.

Циклон — это область пониженного давления. Погода при циклоне пасмурная с сильным ветром.

Антициклон — это область повышенного давления. Погода при этом малооблачная, сухая, со слабыми ветрами.

Основными признаками возникновения ураганов, бурь и смер¬чей являются: усиление скорости ветра и резкое падение атмосфер¬ного давления; ливневые дожди и штормовой нагон воды; бурное выпадение снега и грунтовой пыли.

Обычно ураганы формируются в тропических районах, затем, следуя в северные или южные широты Земли, медленно рас¬сеиваются. Считается, что возникновение урагана связано с нали¬чием области низкого давления, а его поддержание — с некоторым постоянным источником энергии, который представляет влажный воздух, поднимающийся над водной поверхностью. Тепло, выделяющее¬ся при конденсации воды, питает ураганы энергией.

Для циклонов средних широт характерен диаметр порядка 1000 км, максимум 4000 км, существуют они до 3-4 недель, за кото¬рые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5-7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30-40 км/ч, редко до 100 км/ч.

Важнейшими характеристиками ураганов и бурь, оп¬ределяющими объемы возможных разрушений и потерь, являются скорость ветра, ширина зоны, охваченной ураганом, и продол¬жительность его действия. Скоростной напор урагана, зависит от силы ветра у земной поверхности, измеряемой на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью. Скорость ветра при ураганах, бурях и штормах в районах европейской части РФ изменяется от 20 до 50 м/с. а на Дальнем Востоке достигает 60-90 м/с и более. Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в урагане — бо¬лее 64 м/с, а в смерче -115 м/с. Фактором опас¬ности являются также интенсивные осадки.

Разрушительная способность ветра выражается условными бал¬лами и зависит от скорости:

0 баллов -18-32 м/с, слабые разрушения;

1 балл — 33-49 м/с, умеренные разрушения;

2 балла — 50-69 м/с, значительные разрушения;

3 балла — 70-92 м/с, сильные разрушения;

4 балла — 98-116 м/с, опустошительные разрушения.

Более подробные оценки скорости ветра содержит шкала адмирала Бо¬форта, модифицированная для ураганов специалистами националь¬ной службы погоды США. Эта шкала принята в 1963 г. Всемирной Метеорологической организацией. В таблице 1.23 ПРИЛОЖЕНИЯ 1 она приводится с некоторыми сокращениями второстепенных деталей и дополне¬ниями о разрушительном потенциале.

Таблица

Степень разрушения зданий и сооружений при ураганах в зависимости от скоростного напора (м/с)

Тип сооружения Степень разрушения

слабая средняя сильная

Промышленные здания 25-30 30-50 50-70

Кирпичные малоэтажные здания 20-25 25-40 40-60

Трансформаторные подстанции закрытого типа 35-45 45-70 70-100

Резервуары наземные металлические 30-40 40-55 55-70

Газгольдеры 30-35 35-45 45-55

Ректификационные колонны 25-30 30-40 40-55

Подъемно-транспортное оборудование 35-40 40-50 50-60

Трубопроводы наземные 35-45 45-60 60-80

Воздушные линии низкого напряжения 25-30 30-45 45-60

Кабельные наземные линии связи 20-25 25-35 35-50

Для достижения высоких скоростей ветра необходимы особые местные условия, в частности для ураганов — прохождение над воз¬вышенностями.

Энергия скорости ветра, т.е. скоростной напор q, пропорциона¬лен произведению плотности атмосферного воздуха на квадрат скорости воздушного потока q = 0,5*p*V2.

Согласно строительным нормам максимальное нормативное значение ветрового давление для территории России составляет q = 0,85 кПа, что при плотности воздуха р = 1,22 кг/м3 соответст¬вует скорости ветра:

(1.3)

Для сравнения приведем расчетные значения скоростного на¬пора, использованные при проектировании 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.

Частотным анализом годового числа ураганов установлена воз¬можность его описания распределением Пуассона:

f(x)=p*exp(-n)/x, (1.4)

где: f(x) — функция распределения; х — ежегодная частота; n — средняя ежегодная частота. Например, для всех урага¬нов Атлантического побережья США р = 2.

Функция распределения вероятностей образования урагана мо¬жет быть положена в основу прогноза риска возможных разруше¬ний. Непосредственная опасность надвигающегося урагана может фиксироваться слежением за его перемещением радиолокаторами, а также спутниками, что позволяет определить направление дви¬жения путем краткосрочного прогноза.

Действия населения при урагане

Получено сообщение о приближающемся урагане

1. Плотно закрыть двери, окна (ставни), чердачные люки; с крыш, лоджий и балконов убрать предметы, которые порывами ветра могут быть сброшены вниз.

2. Предметы, находящиеся во дворах надёжно закрепить, потушить огонь в печах.

3. Укрыться в заглублённом помещении или в естественном укрытии.

Шквальный ветер или ураган застал Вас на улице

1. Укрыться в ближайшем прочном здании, заглублённом помещении, естественном укрытии.

2. Так как ураган часто сопровождается грозой, нельзя укрываться под отдельно стоящими деревьями и подходить к опорам ЛЭП.

Очень часто ураганы сопровождаются ливнями, снегопадами, градом, возникновением пыльных и снежных бурь.

Ураган, проходя над морем или океаном, может сформировать мощные облака, которые являются источниками ливневых дождей.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) — это вихри, возникающие в теплое время года, в основном на мощных атмосферных фрон¬тах, но иногда и при особо интенсивной местной циркуляции.

Шквалы — горизонтальные вихри под краем наступающей по¬лосы мощных кучево-дождевых облаков. Ширина шквала соответ¬ствует ширине атмосферного фронта и достигает сотен километ¬ров. Скорость движения воздуха в вихре складывается со скоростью движения фронта и местами достигает ураганной (до 60-80 м/с).

Их ширина — 2-5 км, длина пути — 20 — 700 км, длительность в каждой точке пути — 2-30 мин. Они сопровождаются мощными лив¬нями и грозами. Шквалы и местные шквальные бури характерны для всех территорий, охватываемых циклонической деятельностью. Их повторяемость и сезонность зависят от некоторых характеристик сталкивающихся воздушных масс и весьма различны от места к месту.

В средних широтах ширина зоны действия урагана может дос¬тигать нескольких тысяч километров. Продолжительность действия ураганного ветра может изменяться от 9 до 12 суток и более, а бурь и штормов — от нескольких часов до нескольких суток. Ветер при ураганах в наших широтах, в основном, направлен с запада на восток. Наиболее часто ураганы на территории Российской Феде¬рации возникают в августе-сентябре.

Смерчи, называемые в Северной Америке «торнадо», — мощные сконцентрированные вихри с вертикальной осью вращения, по¬рождаемые грозовыми облаками на высоте до 12-15 км.

Процесс образования смерча протекает иногда лишь за 20-30 минут и начинается с появления восходящей струи теплого влаж¬ного воздуха, порождающей особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вок¬руг восходящей струи. В какой-то момент завеса дождя закручива¬ется в спираль в форме цилиндра или конуса, касающегося земли. Цилиндр (конус) стремится расшириться вследствие центробежной силы, что создает пониженное давление в трубке. Для поддержа¬ния смерча требуются продолжение подачи влажного воздуха вверх (что облегчается пониженным давлением в трубе) и определенная плотность вращающейся стенки, состоящей из дождя и града. На¬чальное условие — мощное грозовое облако и обильные осадки из него — обычно достигается при комбинировании тепловой конвек¬ции и поднятия теплого воздуха подтекающим под него клином холодного. Поэтому 90% смерчей связаны с холодными фронтами, остальные — с экстремально сильной внутримассовой конвекцией. Среднее время существования смерча — 10-30 минут, а при наи¬лучших условиях подпитки на пути до 1 часа — на Русской равнине, 5 часов — в Великобритании, 7,5 часов — в США. Смерчи движутся со скоростью атмосферного фронта, на котором они родились (в среднем 50-60 км/ч, редко более 150 км/ч), и проходят путь дли¬ной до 50 км — на Русской равнине, 300 км — в Великобритании, 500 км — в США. Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в смерче -115 м/с.

Средний диаметр смерча у земли — 200-400 м, на Русской равни¬не — до 1 км. Высота смерча может достигать 800-1500 м. Площадь разрушений в среднем менее 1 км2, макси¬мум до 400 км2.

Пыльные (песчаные) бури возникают в распаханных степных районах и сопровождаются переносом миллионов тонн почвы и песка на десятки и сотни километров. Пыльные бури отмечаются летом в сухое время года, иногда весной и в малоснежные зимы. Пыльные бури, сопровождаются ухудшением видимости, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растениями, засыпанием посевов и транспортных магистралей. На территории РФ пыльные бури могут возникать в районах юж¬нее линии Саратов, Уфа, Оренбург, в предгорьях Алтая и в Хакассии.

Снежные бури характеризуются перемещением огромных масс снега и сравнительно небольшой полосой действия — от несколь¬ких километров до 10-20 км. Они возникают на равнинной терри¬тории РФ и в степной части Западной и Восточной Сибири.

В результате обильного выделения осадков, сопровождающих ураганный ветер, могут возникать затопления местности и снеж¬ные заносы на большой территории. Кроме того, возможны разру¬шения линии электроснабжения и связи. Разрушения зданий при ураганном ветре и перехлестывание про¬водов ЛЭП способствуют возникновению и быстрому распростра¬нению массовых пожаров.

На территории России ежегодно наблюдается до 100 ураганов, шквалов и смерчей (1995 г. — 53, 1996 г. — 98).

16 мая 1990 года территория Иркутской области подверглась действию ураганного ветра со скоростью более 30 м/с. При этом были разрушены и сожжены 723 жилых дома, 24 общественных здания, 4 крупных лесопромышленных объекта, повреждены 24 ЛЭП, схлестнулись провода на 31 ЛЭП, сгорело 255 деревянных опор ЛЭП и связи. Уничтожены зерновые на полях площадью 165 тыс. га. Погибло 27 человек и 296 голов крупного рогатого скота. Было эвакуировано около 700 человек населения г. Ангарска. Об¬щий ущерб составил 150 млн. рублей.

Засуха — комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель.

Стихийные метеорологические и гидрометеорологические явления на территории Красноярского края имеют следующие особенности. Возникновение сильных ветров (более 20 м/с) связано с развитием циклонической деятельности воздушных масс и прохождением холодных фронтов. В течение года активность этих процессов отмечается в мае и ноябре. Наибольшее число дней (более 50 за год) с сильным ветром наблюдается в районе нижнего течения Енисея. До 40 дней в году сильные ветра возникают в юго-западной части Красноярского края. На остальной территории среднее годовое число дней с сильным ветром не превышает 20.

Период возникновения сильных метелей составляет около восьми месяцев (октябрь-май). Наибольшей активности метелевая деятельность достигает в ноябре-декабре, в северных районах – в январе, на среднесибирском плоскогорье – в марте. Непрерывная продолжительность одной метели на территории края в среднем составляет 3-9 часов, среднее отклонение изменяется в пределах 3-11 часов. Наиболее часто (50-90% случаев) наблюдаются метели с продолжительностью не более 6 часов. Особо опасные метели (продолжительность более 12 часов при скорости ветра 15 м/с и более) на большей части территории края наблюдались не чаще 1-2 раз в год. В северных районах они отмечаются значительно чаще.

Интенсивные и продолжительные осадки на территории Красноярского края происходят в теплую половину года с неравномерным распределением по месяцам. Повторяемость числа случаев сильных дождей с интенсивностью более 35 мм/сут увеличивается от весны к лету, а к осени снова уменьшается. Осадки теплого периода, которые дают за сутки слой от 15 до 50 мм, выпадают на всей территории края. Пространственная изменчивость повторяемости этих осадков незначительна. Осадки интенсивностью более 50 мм/сут на территории края крайне редки. На севере и в центральной части региона они не отмечаются вообще, и лишь на юге территории — 1-2 дня с интенсивностью 50 мм/сут, а на отдельных станциях – 3-4 дня за последние 10 лет. Интенсивные и продолжительные осадки приносят ущерб сельскому хозяйству региона, затрудняют проведение строительных работ, ухудшают состояние автодорог и аэродромов, вызывают дождевые паводки и наводнения на реках, сели в горах, приводят к разрушению гидротехнических сооружений.

Выпадение крупного града – довольно редкое событие, происходящее преимущественно в теплое время года и сопровождающееся ливневыми осадками, грозами, шквальными ветрами. Максимум числа дней выпадения града приходится на июнь. Размеры градин обычно не превышают 1 см, но иногда достигают 2-5 см в диаметре. В суточном ходе максимум случаев выпадения града приходится на вторую половину дня – между 15 и 18 часами. Продолжительность выпадения града в 80-90% случаев не превышает 10 мм.

Снежные лавины представляют опасность для целого ряда автодорог края:

• автодорога «Курагино-Жаровское» между деревнями Бугуртак и Жербатиха с ежегодным сходом лавин, перекрывающих полотно дороги протяженностью 1,5 км;

• автодорога «Красноярск-Госграница» на участке 600-638 км с четырьмя лавиноопасными участками и сходом лавин всех типов с октября по май;

• автодороги в Норильско-Талнахском промышленном районе с восемью лавиноопасными участками.

Прогноз возможных природных ЧС ПХ в России

«Синергические бедствия» – когда опасное природное явление может вызвать серию других процессов, вплоть до техногенных аварий. Так, изменения климата вызывают перераспределение осадков по территории России, увеличение числа и силы засух, возрастание количества ландшафтных пожаров, сезонные перераспределения речных стоков, разрушение зоны вечной мерзлоты и т.д.

В нынешнем столетии по прогнозам средняя температура нашей планеты повысится на 1,2-3,5 градуса (с 70-х гг. за счет увеличения объема выброса углеродистых соединений в атмосферу). Для России это приведет к растоплению почвенной мерзлоты и дополнительному загрязнению поверхностных и подземных вод, и далее к проседанию грунтов, авариям на нефте- и газодобывающих сооружениях, затоплениям прибрежных зон, усилению штормовой активности. Киотский протокол 1997г. по «парниковому эффекту» (главные загрязнители – США (22,4%), Китай, Россия, Япония). Снижение потребления нефти и газа, переход на альтернативные источники энергии.

Общий риск смерти от воздействия природной среды – 3,0х10-5 на человека в год.

Наводнениям в стране подвержены 746 городов, оползням и обвалам – 725, землетрясениям – 103, смерчам –500.

За 1963-1992гг. От ОПЯ погибло более 3 тыс.чел., пострадало около 540 тыс.чел. Сумма экономического ущерба 500-570 млрд. руб .(в ценах 1990года).

Геофизические опасные явления

2001-2010гг. В каждом из трех сейсмоопасных районов (Камчатка, Курилы, Прибайкалье, Северный Кавказ) может произойти по одному разрушительному землетрясению.

Метеорологическая опасность

Снегопады (10-8 случаев в год). Кавказ, Ставрополье, Центральная часть России, Среднее и Верхнее Поволжье, Ленинградская область, Красноярский край, Тюменская область.

Смерчи (около 4 случаев в год — незначительно).

Шквалы – на прежнем уровне.

Лесные пожары – в целом тенденция роста.

Рубрики: Лекции | Дата публикации: 19.07.2010

Комментарии и Отзывы