Прогнозирование и оценка обстановки при цунами

Цунами - это морские волны, возникающие вследствие землетрясений, деятельности вулканов или мощных подводных взрывов.

Высота волны в океане составляет примерно 5 м. и очень длинной. Скорость волны в открытом океане определяется глубиной воды и составляет порядка 200 м/с (более 700 км/ч), период волны - 10 и даже 20 минут. Скорость волны на побережье - до 40 км/ч. После образования в каком-либо месте цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь.

Цунами характеризуют магнитудой, за которую принимают натуральный логарифм амплитуды колебания уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км. Магнитуда цунами отличается от магнитуды землетрясения. Сейсмическая магнитуда характеризует энергию землетрясения в целом, магнитуда цунами - только часть этой энергии, пошедшую на образование цунами. Соотношение между магнитудами землетрясения и цунами и связанной с последней высотой главной волны цунами показано в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Соотношение между магнитудами землетрясения и цунами

Магнитуда землетрясения	Магнитуда цунами	Высота главной волны h0, м
7,5	I	До 3
8,0	2	4-6
8,25	3	8-12
8,5	4	14-20

При распространении волны цунами от источника ее образования формируется группа волн, которые достигают берега с периодом до 90 минут. Как правило, наибольшей является одна из первых трех волн.

По мере продвижения волны к берегу при пологом дне происходит увеличение высоты волны и уменьшение ее длины. Основными разрушающими факторами цунами являются:

- гидростатическое давление слоя воды;

- динамическое воздействие потока воды;

- размывающее действие потока.

Прогнозирование и оценка обстановки при ураганах

Ураган - это ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого примерно равна 32 м/с и более.

В широком смысле слова ураганы - это циклоны с очень высокими, ураганными скоростями воздушного потока. Как правило, такими скоростями воздушного потока обладают тропические циклоны.

Циклон - атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха и ураганными скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вызывающее огромные разрушения и гибель людей. Циклон - гигантский атмосферный вихрь с убывающим к центру давлением воздуха и циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в Северном полушарии Земли и по часовой стрелке - в Южном. Вблизи земной поверхности (до высоты 1-1,5 км) ветер имеет составляющую, направленную внутрь циклона, и имеет вид сходящегося по спирали к центру вихря.

Циклоны, возникающие в тропических широтах, называются тропическими циклонами. Для них обычно характерны ураганные (32,0 м/с и более) скорости ветра.

Циклоны, возникающие и развивающиеся во внетропических широтах, называются внетропическими циклонами. Скорость ветра в глубоких внетропических циклонах с большими градиентами давления может доходить до ураганной, но в большинстве случаев не превышает 20 м/с.

В отличие от тропических циклонов Атлантического океана со скоростями ветра 32 м/с и более, которые обычно называют ураганами, тропические циклоны западной части Тихого океана часто называют тайфунами.

Урагану может предшествовать буря.

Буря - это ветер, скорость которого - 15-20 м/с. Убытки и разрушения, причиняемые бурями, существенно меньше, чем от ураганов. Иногда бурю порядка 11 баллов называют штормом.

Основная причина возникновения ураганов - циклоническая деятельность атмосферы. Непосредственными причинами их возникновения являются: в умеренных широтах - значительные контрасты температур и давлений смежных воздушных масс, а в тропических широтах - конденсация пара в обширном слое влажного воздуха над океаном с выделением огромного количества энергии. Небольшие потоки воздуха под влиянием указанных причин довольно быстро превращаются в мощный вихрь, и рождается ураган. Поток воздуха в урагане движется по спирали к середине и вверх. Он поднимается на высоту 12-16 км и слабеет по мере подъема. Ураганы возникают в любое время года, но наиболее часто в период времени с июля по октябрь. За остальные 8 месяцев ураганы редки, пути их коротки.

Самой важной характеристикой урагана является скорость ветра. Ветер, соответствующий по шкале Бофорта 12 баллам, является ураганным ветром.

Сила ветра в баллах по шкале Бофорта и морское волнение

таблица 1  

Баллы	Словесное обозначение силы ветра	Скорость ветра, м/с	Действие ветра
			на суше	на море (баллы, волнение, характеристика, высота и длина волны)
0	Штиль	0-0,2	Полное отсутствие ветра. Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны.	Волнение отсутствует. Зеркально гладкое море
1	Тихий	0,3-1,5	Дым слегка отклоняется от вертикального направления, листья деревьев неподвижны	Слабое волнение. На море лёгкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн 0,1 м, длина - 0,3м.
2	Легкий	1,6-3,3	Ветер чувствуется лицом, листья временами слабо шелестят, флюгер начинает двигаться,	Слабое волнение. Гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными. На море короткие волны высотой 0,3 м. и длиной - 1-2м.
3	Слабый	3,4-5,4	Листья и тонкие ветки деревьев с листвой непрерывно колеблются, колышутся лёгкие флаги. Дым как бы слизывается с верхушки трубы (при скорости более 4 м/сек).	Легкое волнение. Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки. Средняя высота волн 0,6-1 м, длина - 6м.
4	Умеренный	5,5-7,9	Ветер поднимает пыль, бумажки. Качаются тонкие ветви деревьев и без листвы. Дым перемешивается в воздухе, теряя форму. Это лучший ветер для работы обычного ветрогенератора (при диаметре ветроколеса 3-6 м)	Умеренное волнение. Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах. Высота волн 1-1,5 м, длина - 15 м. Достаточная ветровая тяга для виндсёрфинга (на доске под парусом), с возможностью выйти в режим глиссирования (при ветре не менее 6-7 м/с)
5	Свежий	8,0-10,7	Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой. Вытягивает большие флаги. Свистит в ушах.	Неспокойное море. Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги). Высота волн 1,5-2 м, длина - 30 м
6	Сильный	10,8-13,8	Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телеграфные провода, зонтики используются с трудом	Крупное волнение. Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади. Образуется водяная пыль. Высота волн — 2-3 м, длина - 50 м
7	Крепкий	13,9-17,1	Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра.	Сильное волнение. Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру. Высота волн до 3-5 м, длина - 70 м
8	Очень крепкий	17,2-20,7	Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно.	Очень сильное волнение. Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра. Высота волн 5-7 м, длина - 100 м
9	Шторм	20,8-24,4	Гнутся большие деревья, ломает большие ветки. Ветер срывает черепицу с крыш	Очень сильное волнение. Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость. Высота волн — 7-8 м, длина - 150 м
10	Сильный шторм	24,5-28,4	На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем	Очень сильное волнение. Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая. Высота — 8-11 м, длина - 200 м
11	Жестокий шторм	28,5-32,6	Наблюдается очень редко. Сопровождается большими разрушениями на значительных пространствах.	Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Видимость плохая. Высота - 11м, длина 250м
12	Ураган	>32,6	Опустошительные разрушения. Отдельные порывы ветра достигают скорости 50-60 м\сек. Ураган может случиться перед сильной грозой	Исключительное волнение. Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость. Высота волн >11м, длина - 300м.

Важными характеристиками, необходимыми для прогнозирования ураганов, являются скорость и путь перемещения циклона, являющегося источником ураганного ветра.

Скорость перемещения такого циклона весьма различна: у тропических циклонов составляет 50-60 км/ч, а максимальная скорость перемещения достигает величин 150-200 км/ч. Иногда циклон, являющийся источником ураганного ветра, день-два почти стоит на месте или движется со скоростью несколько км/ч. Скорость движения внетропических циклонов в среднем составляет 30-40 км/ч, иногда достигая величины 100 км/ч.

Пути движения тропических циклонов с ураганным ветром определяются вращением Земли и местными условиями. Вращение Земли придает им вид параболы, всегда открытой на восток. Внетропические циклоны в Северном полушарии Земли движутся в основном с запада на восток или с юго-запада на северо-восток, иногда с юга на север.

Движется циклон как единое целое, независимо от его системы ветров. Движение циклона определятся движением его центра.

Размеры ураганов весьма различны. Обычно за ширину урагана принимают ширину зоны катастрофических разрушений или зоны ветров ураганной силы. Эта зона для тропических циклонов имеет ширину от 20 до 200 км. Часто к этой зоне прибавляют зону ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями, тогда ширина урагана измеряется сотнями километров, иногда до 1000 и даже 1500 км. Для тайфунов (тропических ураганов Тихого океана) полоса разрушений составляет обычно 15-45 км, но бывает и до 80 км. Большую площадь захватывает зона разрушительных ливней.

Средняя продолжительность урагана составляет 9-12 дней. При своем движении иногда тропический циклон превращается во внетропический.

Ураган является одной из самых мощных сил стихии. По своему пагубному воздействию ураганы нередко не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Количество энергии, выделяемой средним по мощности ураганом в течение одного часа, равно энергии ядерного взрыва мощностью 36 Мт.

Ураганы вызывают огромные разрушения, нередко унося множество человеческих жизней, а материальный урон от них превышает миллиарды долларов.

Основными разрушительными факторами урагана являются высокая скорость ветра, скоростной напор воздушного потока, его сила и продолжительность действия. На величину ущерба, причиняемого ураганом, оказывают также большое влияние сопровождающие его гидрологические явления: огромные массы приливных вод на морском побережье и продолжительные ливневые дожди, вызывающие обширные наводнения. Кроме того, величина ущерба зависит от характера экономики района бедствия, рельефа местности, степени застройки и прочности строений, вида растительности, присутствия в зоне действия урагана населения, животных, времени года, проведенных профилактических мероприятий.

Характеристиками последствий действия ураганного ветра являются: количество погибших и пострадавших, оставшихся без крова людей, количество разрушенных и поврежденных жилых домов, производственных и культурно-бытовых зданий, мостов, опор линий электропередач, связи и других народнохозяйственных объектов, площади сельскохозяйственных угодий с погибшими посевами, урожаем, количество погибших сельскохозяйственных животных и т.п.

При ураганах различают четыре степени разрушения зданий и сооружений (слабая, средняя, сильная и полная), характеристики, трех из которых приведены в табл. 5.7

Таблица 5.7

Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений при ураганах

Здания, сооружения и оборудование	Степень разрушения
	слабая	средняя	сильная
Производственные и административные здания	Разрушения наименее прочных конструкций зданий и сооружений: заполненных дверных и оконных проемов; небольшие трещины в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах или падение их отдельных частей	Разрушения пере-городок, кровли, части оборудова-ния; большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб, разрушение окон-ных и дверных заполнений, появ-ление трещин в стенах	Значительные де-формации несущих конструкций; сквоз-ные трещины и проломы в стенах, обрушения частей стен и перекрытий верхних этажей, деформация перек-рытий нижних эта-жей.
Технологическое оборудование	Повреждение и дефор-мация отдельных дета-лей, электропроводки, приборов автоматики	Повреждение шес-терен и поврежде-ния передаточных механизмов, обрыв маховиков и рыча-гов управления.	Смещение с фунда-ментов и деформа-ция станин, трещи-ны в деталях, изгиб валов и осей
Подъемно-транспортные механизмы, крановое оборудование	Частичное разрушение и деформация обшивки повреждение стекол и приборов	Повреждение наружного обору-дования, разрыв трубопроводов систем питания, смазки и охлажде-ния	Опрокидывание, срыв отдельных частей, общая деформация рамы
Газгольдеры, резервуары для нефтепродуктов и сжиженных газов	Небольшие вмятины, деформация трубопро-водов, повреждение запорной арматуры	Смещения на опо-рах, деформация оболочек, подво-дящих трубопрово-дов, повреждение запорной арматуры	Срыв с опор, опро-кидывание, разру-шение оболочек, обрыв трубопрово-дов и запорной арматуры
Трубопроводы	Повреждения стыковых соединений, частичное повреждение КИП	Разрыв стыковых соединений, пов-реждения КИП и запорной армату-ры, переломы труб на вводах и отдель-ных местах	Переломы труб на вводах. Разрыв и деформация труб. Сильные поврежде-ния арматуры

Степень разрушения зданий и сооружений зависит от скорости ветра и характеристики застройки, которая содержит данные по назначению, этажности зданий и сооружений, а также материалу стен, перекрытий и покрытий. Например, по этажности выделяют следующие типы зданий

- малоэтажные (до 4 этажей);

- многоэтажные (от 5 до 8 этажей);

- повышенной этажности (от 9 до 25 этажей);

- высотные (более 25 этажей).

В зависимости от степени разрушения зданий в соответствии с табл. 5.8 определяются потери населения.

Таблица 5.8

Вероятность потерь населения в разрушенных зданиях при ураганах

Вероятность потерь	Степени разрушения зданий
	слабая	средняя	сильная	полное
Общие	0,05	0,30	0,60	1,00
Безвозвратные	0	0,08	0,15	0,60

В результате проведенной таким образом оценки могут быть получены следующие данные:

- количество зданий и сооружений, получивших определенные степени разрушения;

- качественное описание разрушений зданий и сооружений;

- потери населения в результате разрушения зданий.