книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Глава 8. Атмосферные опасные процессы

вые облака. Восходящий поток (термик) образует вначале плоское кучевое облако, которое может перерасти в мощное кучевое с ливнями, градом и молниями.

Из многочисленных описаний торнадо А.Е. Шейдеггером (1981) выве­ дены феноменологические особенности этого явления.

1.Торнадо опускаются сверху вниз и вызывают разрушения, когда ка­ саются земли.

2.В горизонтальном разрезе торнадо образует ядро (глаз), окруженное вихрем. Скорость ветра около земли может достигать 90 м/с.

3.Постоянно существует значительная разность давлений между ядром

ипериферийной частью торнадо. В центре величина давления меньше на 20—80 мбар.

4.Имеются, по-видимому, некоторые «точки всасывания», которые дви­ жутся вокруг ядра со скоростью вращения всего вихря. В них вихрь может приподнимать с рельсов железнодорожные вагоны массой до 13 т. Это соот­ ветствует ветру, имеющему скорость 100 м/с.

5.Есть доказательство, что в пределах торнадо существуют также силь­ ные нисходящие потоки. При прохождении торнадо отдельные доски вда­ вливаются в землю на глубину до 45 см.

6.Часто вместе с торнадо наблюдаются молнии.

7.Средняя скорость движения центра торнадо относительно земли со­ ставляет около 27 м/с.

Самая мощная вспышка торнадо в США наблюдалась в апреле 1974 г. — 148 торнадо. В результате было убито 315 человек, ранено — 6142, ущерб составил 600 млн долл.

Ниже, в табл. 8.1 приведена шкала градации торнадо, используемая в США, других странах.

301

Раздел II. Опасные природные процессы

Негативные последствия. Разрушительные последствия крупных атмосферных вихрей обусловлены ураганными ветрами, обильными ливневыми осадками или снегопадами, грозами, сопровождающимися штормовыми на­ гонами, наводнениями, смерчами и оползнями. По мере развития циклона вовлекаются другие массы, и полная его разгрузка в 3—5 раз больше перво­ начального объема. В 1941 г. циклон с Балкан, на территории СССР, за 3 су­ ток пролил 40 млрд м3 осадков, что равно водоему Н = 30 м и S = 1500 км2. Масштабы разрушений во многом зависят от повторяемости и размеров тер­ ритории, которую захватывают эти явления.

Наиболее сильно они влияют на хозяйственную деятельность. Так, ци­ клоны тропических широт имеют V > 120 км/ч (ураганы), на море — это тайфуны. Они во многом определяют жизнь на Филиппинах, Японии, в Юго-Восточной Азии. Ураганы Индийского океана наиболее разрушитель­ ны и часто сопровождаются наводнениями на побережьях Индии. В ноябре 1970 г. ураган над Бангладеш унес жизни 250 тыс. человек, большинство из них утонуло. На суше существует опасность наводнения от ливневых дож­ дей. Ущерб от урагана Хьюго (по США и странам Вест-Индии) в сентябре 1989 г. составил 10 млрд долл. В 1972 г. ураган над США вызвал наводнения, был нанесен ущерб на 3 млрд долл. Ураганы охватывают значительные тер­ ритории и могут длиться много дней.

8.1.4

Интенсивные дожди, грозы, град, туманы

Интенсивные дожди являются причиной наиболее распространенного типа бедствий — наводнений, поэтому приносят основ­ ной экономический ущерб. Кроме того, это причина снижения урожайно­ сти на полях и стимулятор всех склоновых процессов (оползни, сели, обва­ лы, разжижение грунта).

Интенсивные дожди имеют две региональные привязки. Во-первых, они связаны с так называемыми фронтальными дождями, расположенны­ ми вдоль линии атмосферного фронта, и часто сопровождаются шквалами. Во-вторых, это циклонические дожди. В случае тропических циклонов наи­ более часто они вызывают наводнения.

Многие явления, сопровождающие ураган, не менее страшны, чем он сам. Нередко они даже превосходят его по своей разрушительной силе. Час­ то ливни, сопровождающие ураган, гораздо опаснее самого ураганного ветра.

Достаточно опасны и разрушительны и ураганные шквалы, град и элек­ трические силы (грозы), но и они занимают последующие места по своей разрушительной силе или по масштабам действия этой силы.

302

Глава 8. Атмосферные опасные процессы

Гидрометеорологические явления, сопровождающие ураганы и бури, считаются стихийными (особо опасными), если по своей интенсивности достигают следующих критериев:

скорость ветра (в том числе шквалов) — 25 м/с и более; для побере­ жий акваторий океанов, арктических и дальневосточных морей — 30 м/с и более; на акватории неарктических морей — 25 м/с и более;

волнение — в океанах высота волн 8 м и более; на морях — высота волн, особо опасная для мореплавания, ведения промысла и береговых со­ оружений;

сильный дождь — количество осадков 50 мм и более в течение 12 ч и ме­ нее, а в горных, селевых и ливневых районах — 30 мм и более в течение 12 ч; продолжительный дождь — жидкие атмосферные осадки, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, могущие

вызвать паводки, затопление и подтопление (ГОСТ Р 22.0.03-95); крупный град — диаметр градин 20 мм и более; сильный снегопад — количество осадков 20 мм и более за 12 ч и менее;

сильные метели в течение дня или ночи, преобладающая скорость ве­ тра 15 м/с и более, а для побережий арктических и дальневосточных мо­ рей — 25 м/с и более;

сильные пыльные (песчаные) бури — преобладающая скорость ветра 15 м/с и более.

Интенсивные ливни создают наводнения, эрозию, сели и оползни в го­ рах; несвоевременные и затяжные дожди вредны для урожая. Максимальные значения интенсивности осадков бывают выше летом, вблизи океанов, по­ ставляющих влагу, а также на наветренных склонах гор, в наиболее влажных районах экваториального и тропического климатических поясов. В этих же условиях относительно невелики колебания максимальных значений интен­ сивности. В противоположных условиях абсолютные величины интенсивно­ сти ниже, но выше их колебания. Поэтому и в сухих районах возможны на­ воднения и другие последствия ливней, причем для населения они более тяжелые, поскольку оно здесь подготовлено хуже.

Рекорды минутной интенсивности принадлежат конвективным (грозо­ вым) ливням тропиков Центральной Америки — до 20—25 мм/мин при сред­ ней интенсивности более 10—20 мм/мин. Конвективные ливни обычно охва­ тывают небольшие территории (до 200 км2), непродолжительны (в тропиках до 2—4 ч, чаще до 1 ч; в средней полосе — до 30 мин), неравномерны, начи­ наются и заканчиваются резко. Наибольший диаметр капель достигается при таких ливнях (в тропиках — до 7—8 мм, в умеренных широтах — до 4—5 мм).

Фронтальные ливневые дожди длятся от нескольких часов до 4 суток, с перерывами до 2—3 недель. Они охватывают территории площадью до сотен тысяч квадратных километров. При тропических циклонах интенсивность ливней нередко превышает 150 мм/сутки и достигает 500—800 мм/сутки (ре­ корд установлен на о. Реюньон в мае 1952 г. — 1850 мм/сутки). Чаще всего

303

Раздел II. Опасные природные процессы

ливень длится 5—10 ч. За 10—20 ч может выпасть годовая норма осадков.

Врайонах, где эта норма особенно, велика (например, на Филиппинах 2000—3000 мм), ее могут набирать интенсивные ливни в течение 60—70 ч.

Всубтропиках Средиземноморья атлантические циклоны могут приносить ливни интенсивностью до 400—500 мм/сутки, (рекорд установлен в Генце, Италия, в 1882 г. — 810 мм/сутки). Наибольшая часовая интенсивность мо­ жет быть близка к суточной, хотя чаще равна 1/3—1/4 суточной. В Батуми интенсивность ливней превышает 250 мм/сутки, что отвечает нескольким метрам снега в близлежащих горах Аджарии. В умеренном климатическом поясе величины интенсивности еще меньше: в Англии, Молдавии, Украи­ не — 100—200 мм/ч, в центральных районах Европейской части России — 50—100 мм, северных районах — до 50 мм/сутки.

Наводнения, вызванные ливневыми дождями — извечное бедствие, преследующее людей. Так, в 1982 г. в Гондурасе в течение недели потока­ ми бушующей воды разрушительной силы ливня были сметены с лица зе­ мли 20 поселений. На огромной площади полностью уничтожен урожай ко­ фе и зерновых культур. Погибло более 60 тыс. человек, 20 тысяч остались без крова.

В 1951 г. в Италии, в Альпах, несколько дней подряд шли сильнейшие ливневые дожди. Даже самые мштенькие речки превратились в бурные по­ токи. Переполнилась река По и, прорвав в нескольких местах плотины и дамбы, ринулась на дома, сады, виноградники, затопила десятки поселков. Имелись многочисленные человеческие жертвы. Север Италии представ­ лял собой водную пустыню.

Что же происходит в небесах? Почему они вдруг начинают так не­ щадно изливать на Землю потоки воды? Одна из причин ливневых, ин­ тенсивных дождей — особо сильный прогрев влажной почвы в жаркую летнюю пору. Масса испаряющейся с поверхности Земли влаги образует огромные дождевые тучи. Толщина облачного слоя достигает 6—8 км, а то и 10 км.

Из перенасыщенных, перегруженных водой туч и низвергаются вниз ливни, и даже град. Внутри таких облаков, как правило, господствуют мощные конвекционные и восходящие потоки (рис. 8.20).

Ливни такого происхождения особенно характерны для тропических широт. В наших широтах облака образуются, как правило, иначе: при фронтальной встрече различно нагретых воздушных масс, когда холодный воздух вклинивается в более теплый, и развивается более сложный, бурно протекающий процесс по всей линии атмосферного фронта. Специалисты называют этот процесс конвекцией. Физический смысл его в том, что про­ исходит перемещение больших воздушных масс, сопровождающееся пере­ носом теплоты и других физических факторов. В результате образуются ку­ чево-дождевые облака, несущие ливни и грозу.

304

Разде 7 //. Опасные природные процессы

да выпадает в среднем 12,5 м осадков. Это означает, что если бы проливша­ яся здесь дождевая вода не стекала в реку и не уходила в почву, она покры­ ла бы поверхность слоем 12,5 м. Осенью 1978 г. в этом районе в результате проливных дождей, продолжавшихся более месяца, погибло свыше 1 тыс. человек, нанесен огромный экономический ущерб: не работали все виды транспорта, были нарушены все основные элементы жизнеобеспечения населения.

К числу самых больших в мире наводнений, виновником которых был тропический ливень, относят наводнение в декабре 1887 г. в китайской провинции Хэнань. Вышедшая из берегов река Хуанхэ прорвала огромную плотину близ города Кайфын, и все, что возвышалось над землей, было безжалостно смыто. Большая территория, по площади равная Голландии, на время превратилось в озеро. Погибло 900 человек. На рис. 8.21 предста­ влена карта распределения среднегодового количества осадков по миру.

Рис. 8 .2L Среднегодовое количество осадков по миру [Аллисон А.. Палмер Д., 1984]

В 2000 г. в Швейцарии выпало 600 мм осадков за сутки, это вызвало наводнения, сели, что повлекло ущерб и жертвы.

306