199_p1912_D2_9575

«прыганье». Пройдя некоторое расстояние по земле, они поднимаются и несутся по воздуху, не производя разрушений, затем снова опускаются – снова разрушения, далее опять поднимаются, снова опускаются, и так повторяется несколько раз.

Смерчи могут возникать и над поверхностью воды – морские водяные смерчи. Обычно возникают группами из одного материнского облака. Чаще всего они образуются и достигают наибольшей силы у грозовых кучево-дождевых облаков, но нередко связаны и с облачностью другого типа. Иногда они сопровождают тропические циклоны. Ливни и молнии, наблюдающиеся одновременно со смерчами, непосредственно с ними не связаны, но образуются из одного и того же облака. Как и над сушей, водяные смерчи часто сопровождаются громкими звуковыми явлениями: страшным ревом, грохотом, шипением. Наблюдаются на Балтике, на Черном море, Мексиканском заливе, Атлантическом, Тихом океанах, от Японии до берегов Австралии.

Разрушаются торнадо также быстро, как и возникают. Они относятся к короткоживущим структурам, но, как правило, идут цепочками или сериями по нескольку штук. Длина их пути от сотен метров до десятков километров.

Смерчи возникают обычно в теплом секторе циклона, но чаще перед его холодным фронтом, движутся в том же направлении, что и сам циклон. Они сопровождаются дождями, грозами и градом. Иногда случается, что дождевые капли бывают окрашены в различные цвета. Подобные явления наблюдаются тогда, когда смерч затягивает застоявшуюся в прудах и болотах воду буроватого и красного цвета. «Кровавый дождь» возможен и тогда, когда ветер поднимает вверх красноватую пыль, а та, попадая в облако, вместе с дождем выпадает на землю. Дожди бывают не только «кровавыми», но и голубыми. Такое явление, например, наблюдалось в Девенпорте в США, тогда цвет дождю придала пыльца с цветков американского тополя и вяза.

Если смерч достигает поверхности земли, разрушения неизбежны. Это обусловлено таранным ударом стремительно несущегося воздуха и большой разностью давления внутренней и периферийной частей столба. Только на территории США ежегодно возникают 750–800 торнадо.

Изучение торнадо чрезвычайно затруднено из-за того, что они образуются неожиданно, определить их траекторию невозможно, захватывают небольшую территорию и быстро исчезают. Наилучшая и, пожалуй, единственная защита от торнадо – это укрыться в подвале или прочном здании.

61

Факты истории

1925 г. Смерч опустошил 219-мильную полосу в штатах Миссури, Иллинойс и Индиана. За двадцать секунд торнадо снес все здания на главной улице г. Аннополис. В общей сложности в этих штатах погибло 689 чел., ранено около 2 тыс. чел.

1933 г. На Дальний Восток сильный ливень принес с собой множество медуз.

1940 г. Удивительный случай произошел в Горьковской области. В один из жарких летних дней во время сильной грозы с неба посыпались ... серебряные монеты времен Ивана Грозного. Позже выяснилось, что прошедшие накануне дожди местами размыли грунт и зарытый в землю сосуд с монетами оказался на поверхности. Смерч, проходя над этим местом, поднял деньги в воздух и, пронеся их несколько километров, выбросил на землю.

1944 г. 23 июня торнадо быстро высосал досуха р. Вест-Форк в Западной Виргинии. Действием торнадо иногда объясняют дожди из рыб, лягушек, и других предметов которые выхватывают их своим действием и переносят на значительные расстояния.

1958 г. Самая высокая скорость ветра в смерче была зафиксирована в штате Техас, США и составляла 450 км/час.

1962 г. В марте в Пензенской области выпал снег розово-желтого цвета. Причиной послужила пыль, принесенная ветрами из африканских пустынь на расстояние трех тысяч километров.

1982 г. Более 40 смерчей возникли в Черном море, они перенесли огромное количество воды на сушу. Жертвой смерчей стали пос. Джубга и близлежащие населенные пункты Краснодарского края. В море были смыты дома, автомобили и деревья.

1985 г. На рыболовный траулер, бороздивший воды озера Мичиган во время сильного шторма вдруг посыпалась корюшка.

1997 г. 20 сентября над Амурским и Уссурийским заливами образовались несколько смерчей, которые сместились на отдельные районы г. Владивостока и его пригороды, вызвав значительные разрушения. В бухте Новик о- ва Русский смерч приподнял над водой на 3–4 м 12-местный пассажирский катер и несколько минут крутил его над волнами. По свидетельству очевидцев, в одном из пригородов Владивостока, смерч выбросил на сушу около центнера рыбы, которая попала в воронку, видимо, при перемещении над заливом.

Очень сильный дождь (дождь со снегом, снег с дождем, мокрый снег) – количество осадков достигает 50 мм и более (в селеопасных горных районах – 30 мм и более) в течение 12 ч или менее.

Сильный ливень – количество выпадающих осадков может достигать 30 мм/ч. Опасность ливней заключается в том, что они создают благоприятные условия для возникновения других стихийных бедствий –

62

наводнений, оползней, селей и обвалов. Ливни способны переносить огромное количество воды. Наибольшее количество дождливых дней на зем- номшареприходитсянаГавайскиео-ва, где350 днейвгодуидутдожди.

Факты истории

1899 г. 8 августа на о-ве Пуэрто-Рико, США, за 6 ч выпало 2 млрд т во-

ды.

1911 г. В июле в Багио (Филиппинские о-ва) за сутки выпало 1 168 мм осадков, а за 4 дня – 2 233 мм (для примера, в Москве норма осадков состав-

ляет 500–700 мм/год).

1947 г. В штате Флорида (США) ливни обрушивали на землю 500 млн т воды каждый час, т. е. 12 млрд т воды в сутки.

1966 г. В Италии выпала за два дня полугодовая норма осадков. Река Арно затопила 750 населенных пунктов, толщина воды составила 6 м.

1970 г. Самый сильный ливень зарегистрирован в г. Барсте, Гваделупа, когда выпадало 38,1 мм/мин осадков.

Продолжительные сильные дожди – количество осадков может достигать 100 мм и более за 2 суток или менее.

Град – атмосферные осадки, состоящие из частичек льда размером от мелкой горошины до голубиного яйца. Крупным считается град, когда горошины достигают в диаметре 20 мм и более. Возникновение града связано с сильными восходящими потоками воздуха, которые приводят к замерзанию или намерзанию на твердые пылевые частицы капель воды в переохлажденном облаке. Град, как правило, выпадает в теплое время года при сильных грозах. Толщина выпавшего слоя может достигать 20– 30 см. Град обычно наносит большой урон, главным образом, сельскому хозяйству. Известны случаи, когда град приводил к гибели людей. В Ставропольском крае России отмечались градины весом более 2 кг, а при их выпадении были повреждены дома, автомобили и деревья.

Факты истории

1867 г. 28 марта в окрестностях Белллари, Индия, градины размером с кокос и манго разбомбили весь сельский район, в одном из поселков было убито 2 чел., 2470 овец.

1977 г. 4 апреля интенсивный градопад заставил совершить самолет ДС-9 аварийную посадку на шоссе под Нью-Хоупом, штат Джорджия, погибло 68 чел.

1986 г. 14 апреля в Бангладеш градом были убиты 92 чел., а вес градин составлял около 1 кг.

1996 г. 27 марта в штате Манипур (Индия) выпал град, диаметр горошин которого достигал 26 см, его выпадение привело к гибели нескольких тысяч домашних птиц.

63

Шквальная буря – внезапное кратковременное усиление ветра, обычно сопровождающееся изменением его направления. Причиной возникновения является перемещение воздушных масс под влиянием разницы температур. Продолжительность шквальной бури от нескольких секунд до десятков минут. Скорость ветра достигает 72–108 км/час и более.

Факты истории

1985 г. Над Смоленской областью пронеслась шквальная буря, за час были повреждены десятки километров линий электропередачи, тысячи деревьев были поломаны и вырваны с корнем.

Сильная пыльная (песчаная) буря – при средней или максималь-

ной скорости ветра 15 м/с и более, сопровождается ухудшением видимости до 500 м и менее. В воздух поднимается огромное количество пыли, а в пустыне – песка, переносимых на значительные расстояния. Выдувается верхний слой почвы до 25 см на площадях десятки и сотни квадратных километров. При пыльных бурях эродируются почвы, и наоборот, огромные площади полей и пастбищ оказываются занесенными бесплодной пылью, заносятся дороги, загрязняются водоемы. Известны случаи гибели людей и караванов от пыльных бурь в пустыне. Пыльным бурям подвержено несколько областей Земли: центральная и западная часть Сахары, Северная Африка, Судан, страны Аравийского п-ова, Ирак и Сирия – здесь пыльные бури носят арабское название хамсин или шамаль. Например, по статистическим данным, в Багдаде ежегодно бывает 15 дней с пыльными бурями, в Южном Кувейте – 18 дней. Пыльные бури наблюдаются и в Поволжье, северных предгорьях Кавказа, на юге Сибири и в Монголии.

Циклоны – крупномасштабные атмосферные возмущения в области низкого давления. В северном полушарии ветры дуют из области высокого в область низкого давления против часовой стрелки, а в южном полушарии – по часовой. В циклонах умеренных широт, называемых внетропическими, обычно выражен холодный фронт, а теплый, если существует, не всегда хорошо заметен. Воздух в циклоне поднимается вверх, вытесняемый сходящимися ветрами. Поскольку именно восходящие движения воздуха приводят к формированию облаков, облачность и осадки приурочены большей частью к циклонам. В умеренных широтах

сциклонами связана значительная часть осадков.

Вцентре циклонов всегда пониженное давление. Из-за значительного перепада давления в центре и на периферии возникают сильные ветры, нередко сопровождаемые ливневыми осадками. Диаметр циклонов составляет от 1 тыс. до 4 тыс. км. Они могут существовать 3–4 недели, за которые проходят расстояние до 10 тыс. км, в том числе 5–7 тыс. км над сушей. Ско- ростьдвиженияциклонасоставляет30–40 км/ч, реже100 км/ч.

64

Антициклоны – область повышенного давления воздуха. Обычно с ним связана хорошая погода при ясном и малооблачном небе. В Северном полушарии дующие из центра антициклона ветры отклоняются по часовой стрелке, а в Южном – против. Размеры антициклонов обычно больше, чем циклонов (диаметр антициклона может достигать нескольких тысяч километров), перемещаются они медленнее. Воздух в антициклоне растекается от центра к периферии, более высокие слои воздуха опускаются, компенсируя его отток. Воздух нагревается, делается сухим, облака рассеиваются. Антициклоны весной и летом вызывают засуху: гибнут посевы, горят леса, возникают суховеи. Зимой в районе антициклонов низкие температуры, и при отсутствии снежного покрова вымерзают озимые.

Тропические циклоны (среднеазиатские тайфуны – от китайского «тайфын» – «большой ветер») возникают в тропических широтах и от внетропических отличаются размерами. Диаметр тропических циклонов составляет 200–500 км, для них характерна четкость концентрации энергии в небольшом пространстве, большие перепады давления и высокая скорость ветра. Максимальная скорость ветра в урагане при прохождении тропических циклонов может достигать 50–70 м/с, а иногда и рекордной около 100 м/с. Количество выделяющейся при этом энергии может соответствовать одновременному взрыву 500 тыс. атомных бомб или составлять ~ 1017–1020 Дж. При этом отметим, что количество энергии, получаемой Землей от Солнца, составляет ~ 1025–1026 Дж. Кроме того, существует соотношение между балльностью ветра (B) и его скоростью (V), которое описывается уравнением:

V = 0,88 B1,44.

При больших скоростях перемещения воздушных потоков в тропическом циклоне шкала Бофорта перестает работать и поэтому в США для оценки интенсивности тропических ураганов используют шкалу Саффи- ра–Симпсона (Кукал, 1985). Эта шкала (табл. 1.13) учитывает три характеристики: атмосферное давление в «глазе» тайфуна, скорость ветра и его разрушительные последствия. Статистическое выражение, приведенное выше, позволяет привести в соответствие шкалы Бофорта и Саффи- ра–Симпсона на уровне энергетики процесса турбулентности атмосферы.

Экспериментально установлено, что давление воздуха на препятст-

вия при скорости ветра 28 м/с составляет 55 кг/м2, при 40 м/с – 100 кг/м2,

при 56 м/с – 280 кг/м2, при 80 м/с – 400 кг/м2, а при 120 м/с – 900 кг/м2.

Для тропических циклонов характерная скорость ветра – 50–70 м/с, а рекордная – около 100 м/с. Таким образом, ветер может вызывать колоссальные разрушения.

65

Таблица 1.13

Категории тропических ураганов по шкале Саффира–Симпсона

Факты истории

1936 г. Ураган 5-й категории по шкале Саффира-Симпсона прошел над п-овом Флорида, США.

1959 г. Ураган Агнесс в штате Миссисипи (США) отнесен к 5-й категории по шкале Саффира–Симпсона, нанес ущерб 21 млн долларов.

Как возникает тропический циклон? Считается, что тропические циклоны Атлантического океана и Карибского моря возникают тогда, когда поверхность моря нагревается выше 26 °С. Площадь нагретой морской поверхности должна быть достаточно велика (примерно 8,5 × 106 км2). Теплый и влажный воздух вовлекается в циркуляцию и обеспечивает процесс необходимой энергией. На первой стадии возникновения циклона отсутствует полная круговая циркуляция воздуха, «глаз тайфуна» не виден, скорость ветра не больше 30 м/с, давление не падает ниже 1 тыс. мбар. Затем циклон перемещается и созревает, его диаметр составляет 50–60 км, барический градиент повышается, давление падает ниже 1 тыс. мбар. Затем захватываются дополнительные воздушные массы, вращательным движением охватывается зона шириной в несколько сот километров, образуется «глаз тайфуна», четко ограниченный плотной воздушной стеной. Давление в области глаза падает ниже 950 мбар. Заключительная стадия может длиться от 12 до 24 ч, а иногда и более недели. Затем циклон утрачивает симметрию и вращательное движение. Над сушей циклон долго не «живет», так как для пополнения энергии ему необходим океан и теплый влажный воздух. Энергия циклона колоссальна. Ежегодно над Землей формируется 70–80 тропических циклонов. Именно они наносят большой ущерб странам, расположенным на побережьях

66

океанов. Их прохождение нередко сопровождается проливными дождями и снежными штормами в зависимости от сезонов года. Но самая губительная сила циклона для человека заключается в его колоссальной скорости ветра, который воздействует на сушу и вызывает волнение на море. Среди динамических воздействий, которые тропический циклон оказывает на океан, следует различать эффекты, производимые им в открытом море, и прибрежные явления (штормовые нагоны). Штормовой нагон возникает в результате комбинированного действия барической аномалии и напряжения ветра. Наиболее высокие нагоны бывают в заливах с широким устьем и резким уменьшением его глубины или ширины. Высота нагона может достигать 2–5,5 м, а его продолжительность – от нескольких десятков минут до нескольких суток.

Факты истории

1937 г. Штормовым приливом в Бангладеш, вызванным тайфуном, были смыты 100 тыс. чел., а 200 тыс. погибли от последовавших за этим эпидемий.

1959 г. Во время катастрофического нагона высотой в 3–4 м, вызванного тайфуном Вера, затопило г. Нагоя, что привело к гибели около 5 тыс. чел.

В странах, подвергающихся влиянию тропических циклонов, сформированы региональные комитеты. Основными задачами этих структур являются изучение поведения циклона в регионе и координация между странами при предупреждении и уменьшении ущерба от воздействия стихии. В Азиатско-Тихоокеанском регионе действует комитет по тайфунам, включающий 14 стран и территорий. Основная цель комитета – координация усилий, направленных на совместное наблюдение, прогнозирование, предупреждение и снижение возможных ущербов и количества человеческих жертв от воздействия стихии. Хотя количество тайфунов не уменьшилось, цифра ущерба снижается. Это происходит за счет разработки более совершенных моделей прогноза и интеграции усилий стран-участниц. Как только зарождается тайфун, каждая страна отслеживает его, прогнозирует развитие по своим гидродинамическим моделям, а затем, обмениваясь информацией, координируют свои действия.

Называют циклоны чаще всего женскими именами. В XVI–XVIII вв. испанцы на о-вах Карибского моря давали циклонам имена святых (например, Санта-Анной был назван на о-ве Пуэрто-Рико циклон 1825 г.). Иногда циклонам давали имена пострадавшей от них области. Система женских имен сложилась постепенно и не определена официально. По одной из версий ее предложил писатель Д. Стюарт в своем романе «Шторм». Герой романа назвал циклон «Марией» по имени своей любимой, которая доставила ему много страданий. Во время Второй мировой

67

войны женскими именами циклоны называли летчики, летавшие через Тихий океан. В 1953 г. появилась специальная рекомендация с приложением списка женских имен на несколько лет вперед. Феминистские движения выступают против названия циклонов женскими именами. В 1979 г. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) совместно с национальной метеослужбой США расширили этот список, включив также и мужские имена. В 2000 г. комитет предложил новый список названий тайфунов. Список состоит из существительных, обозначающих растения, деревья, животных, названия кулинарных блюд. Кроме имени каждый тайфун получает номер. Например, тайфун-0312 означает, что это 12-й тайфун 2003 г. (http//www.primpogoda.ru). В некоторых районах земного шара тропические циклоны имеют местные названия: на о-ве Гаити – тайно, у западного побережья Мексики – кордонасо, на Филиппинах – багуйо или баруйо, в Австралии – вили-вилли.

Нередко опасность для жизнедеятельности человека представляют местные ветры, характерные только для определенных географических районов. Происхождение их различно. Во-первых, они могут быть проявлением местных циркуляций, независимых от общей циркуляции атмосферы, налагающихся на нее. Например, бризы по берегам морей и больших озер. Различия в нагревании берега и воды днем и ночью создают вдоль береговой линии местную циркуляцию. При этом в приземных слоях атмосферы днем ветер дует с моря на более нагретую сушу, а ночью – наоборот, с охлажденной суши на море. Скорость ветра при бризах – около 3–5 м/с, в тропиках больше. Особенно отчетливо они выражены, когда погода ясная и общий перенос воздуха слаб.

Во-вторых, местные ветры могут представлять собой местные изменения течений общей циркуляции атмосферы под влиянием орографии или топографии местности. Например, фен – теплый ветер, дующий по горным склонам в долины, когда течение общей циркуляции переваливает горный хребет. Нисходящее движение фена, связанное с повышением температуры воздуха, является следствием влияния хребта на общее циркуляционное движение. В начале действия фена могут наблюдаться резкие и быстрые колебания температуры и влажности вследствие встречи теплого воздуха фена с холодным воздухом, заполняющим долины. Отмечен факт, когда в Монтане (Скалистые горы) в течение 7 ч температура повысилась с -40 до + 4 градусов. Продолжительный и интенсивный фен может привести к бурному таянию снега в горах, к повышению уровня и разливам горных рек. Летом фен вследствие своей высокой температуры и сухости может губительно действовать на растительность. Даже в Гренландии стекание воздуха с трехкилометровой высоты ледяного плато на фиорды создает сильное повышение температуры. В

68

Исландии при фенах наблюдались повышения температуры почти на 30 °С за несколько часов (Мазур, Иванов, 2004).

Влиянием орографии объясняется и бора – холодный порывистый ветер (до 40–60 м/с), дующий с низких горных хребтов в сторону достаточно теплого моря. Бора с давних пор известна в районе Новороссийской бухты, на Адриатическом побережье Югославии. К типу боры относится сарма близ пролива Ольхонские ворота на Байкале. Холодный воздух переваливает невысокий горный хребет и под действием силы тяжести приобретает значительную скорость (свыше 20 м/с). Падая на поверхность воды, этот нисходящий ветер создает сильное волнение. При этом резко понижается температура воздуха, которая до начала боры над теплым морем была достаточно высокой. Новороссийская бора затухает в море в нескольких километрах от города и наблюдается в среднем 46 дней в году с ноября по март. При боре происходит обледенение морских судов в портах.

Иногда на ограниченных территориях наблюдаются резкие кратковременные усиления ветра, шквалы, обычно сопровождающиеся изменением его направления. Шквалы в большинстве случаев связаны с ку- чево-дождевыми (грозовыми) облаками либо местной конвекции, либо холодного фронта. В облаке и под ним возникает вихревое движение воздуха с направлением по горизонтальной оси, в которое вовлекается воздух из смежных районов. Таким образом, огромную роль играет восходящее движение теплого воздуха перед продвигающимся холодным фронтом и нисходящее движение в голове холодного воздуха за фронтом, принимающее форму резкого обрушивания. Шквал обычно связан с ливневыми осадками и грозой, иногда с градом. Атмосферное давление при шквале резко повышается в связи с бурным выпадением осадков, а затем снова падает.

Грозовые фронты возникают в кучево-грозовых облаках и обусловлены разрядкой атмосферного электричества в виде молний между облаками и облаками и землей. Объем грозового облака достигает от сотен до нескольких тысяч кубических километров. Потенциальная энергия грозового облака составляет от 1013 до 1014 Дж. Заряд облака (части облака) образует мельчайшие одноименно заряженные частицы воды (в жидком и твердом состоянии). Почти всегда гроза сопровождается молнией, которая представляет собой высокоэнергетический заряд, возникающий вследствие установления разности электрических потенциалов между поверхностями облачного покрова и земли. Основной формой релаксации разрядов атмосферного электричества является молния. Большинство молний возникают внутри облаков и принимают форму дерева с кронами на обоих концах ствола, одна из которых входит в область отрица-

69

тельного заряда, а другая – в область положительного заряда. В случае разряда между облаком и землей отрицательно заряженная «крона дерева» превращается в ступенчатый лидер (зигзаг), через который к земле течет ток силой несколько сотен ампер. Когда лидер опускается до высоты 100 м, с поверхности Земли выбрасывается ответный разряд – стример. Если разряд попадает на Землю, то к ней переносится отрицательное электричество. Температура разряда равна 25–30 тыс. °С. Длина молнии зависит от высоты расположения облаков (от 2 до 50 км). Сила тока составляет 50–60 × 103А, иногда 200 × 103 А. Напряженность электрического поля внутри облака – 105 В/м. Диаметр канала молнии равен 1 см, продолжительность разряда – доли секунды. Гроза умеренной силы порождает несколько вспышек в минуту. При сильных грозах может возникать более 100 молний в минуту.

Что происходит в облаках? Установлено, что в облаке заряды распределены в трех слоях. Основной слой отрицательного заряда располагается на высоте около 6 км, он имеет толщину около 100 м и температуру 15 °С. Молнии чаще всего возникают внутри этого слоя. Верхняя положительно заряженная область достигает тропопаузы на высоте, равной Н = 13 км. Нижняя положительная область очень маломощна, и часто здесь доминирует влияние отрицательного слоя.

Молния является мощным поражающим опасным фактором. Прямой удар молнии приводит к механическим разрушениям зданий, сооружений, скал, деревьев, пожарам и взрывам; является прямой или косвенной причиной гибели людей. Механические разрушения вызываются мгновенным превращением воды и вещества в пар высокого давления на пути протекания тока молнии. Прямой удар молнии называют первичным воздействием атмосферного электричества. Ко вторичному воздействию относятся электростатическая и электромагнитная индукция, занос высоких потенциалов в здания и сооружения.

Весьма опасны прямые удары молнии в воздушные линии связи с металлическими опорами. Оценка опасности воздействия молнии основана на статистике частоты гроз с опасными молниями в данном районе. Повторяемость опасных молний относят к единице площади, что дает возможность получить величину риска. Защита зданий и сооружений от молний состоит в безопасном заземлении электрических импульсов, т. е. в применении громоотводов. Для защиты человека от молнии на открытом месте необходимо найти заземленное убежище. Таким убежищем может служить лес. Отдельно стоящее дерево представляет опасность, так как является громоотводом, и не исключен пробой между деревом и человеком.

70