Результаты взаимодействия некоторых атмосферных процессов, которые характеризуются определенными сочетаниями нескольких метеорологических элементов, называются атмосферными явлениями.

К атмосферным явлениям относятся: гроза, метель, пыльная бурая, туман, смерч, полярное сияние и др.

Все метеорологические явления, за которыми осуществляются наблюдение на метеорологических станциях, разделяются на такие группы:

гидрометеоры , представляют собой сочетание редких и твердых или тех и других вместе частиц воды, взвешенных в воздухе (облака, туманы), которые выпадают в атмосфере (осадки); которые оседают на предметах возле земной поверхности в атмосфере (роса, иней, гололедица, изморозь); или поднятых ветром с поверхности земли (вьюга);

литометеоры , представляют собой сочетание твердых (не водных) частичек, которые поднимаются ветром с земной поверхности и переносятся на некоторое расстояние или остаются взвешенными в воздухе (пыльная поземка, пылевые бури и др.);

электрические явления, к которых належат проявления действия атмосферного электричества, которые мы видим или слышим (молния, гром);

оптические явления в атмосфере, которые возникают в результате отражения, преломление, рассеяние и дифракции солнечного или месячного света (гало, мираж, радуга и др.);

неклассифицированные (разные) явления в атмосфере, которые тяжело отнести к какому-нибудь виду, указанного выше (шквал, вихрь, смерч).

Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы

По характеру распределения температуры с высотой атмосфера разделяется на несколько слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.

На рисунке 2.3 представленный ход изменения температуры с удалением от земной поверхности в атмосфере.

А– высота 0 км, t = 15 0 С; В – высота 11 км, t = -56,5 0 С;

C – высота 46 км, t = 1 0 С; D – высота 80 км, t = -88 0 С;

Рисунок 2.3 – Ход температуры в атмосфере

Тропосфера

Мощность тропосферы в наших широтах достигает 10-12 км. В тропосфере сосредоточена основная часть массы атмосферы, поэтому здесь наиболее ярко проявляются разнообразные явления погоды. В этом слое наблюдается непрерывное снижение температуры с высотой. Оно составляет в среднем 6 0 С на каждые 1000 г. Солнечные лучи сильно нагревают земную поверхность и прилегающие нижние слои воздуха.

Тепло, которое идет от земли, поглощается водяным паром, углекислым газом, частицами пыли. Выше воздух более разрежен, водного пара в нем меньшее, а излучаемое снизу тепло уже поглощено нижними слоями – поэтому воздух там холоднее. Отсюда постепенное падение температуры с высотой. Зимой поверхность земли сильно охлаждается. Этому способствует снежный покров, который отражает большую часть солнечных лучей и вместе с тем излучает тепло в более высокие слои атмосферы. Поэтому, воздух возле поверхности земли очень часто холоднее, чем вверху. Температура с высотой немного повышается. Эта так называемая зимняя инверсия (обратный ход температуры). В летнее время земля нагревается солнечными лучами сильно и неравномерно. От наиболее нагретых участков поднимаются воздушные струйки, вихри. На смену воздуху, что поднялся, притекает воздух со стороны менее нагретых участков, в свою очередь, замещаясь воздухом, который опускается сверху. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция уничтожает туман и уменьшает запыленность нижнего слоя атмосферы. Таким образом, благодаря вертикальным движениям в тропосфере происходит постоянное перемешивание воздуха, который обеспечивает постоянство его состава на всех высотах.

Тропосфера – это место постоянного формирования облаков, осадков и других явлений природы. Между тропосферой и стратосферой находится тонкий (1 км) переходный пласт, названный тропопаузой.

Стратосфера

Стратосфера простирается до высоты 50-55 км. Стратосфера характеризуется ростом температуры с высотой. До высоты 35 км рост температуры происходит очень медленно, выше 35 км температура растет быстро. Рост температуры воздуха с высотой в стратосфере связан с поглощением солнечной радиации озоном. На верхней границе стратосферы температура резко колеблется в зависимости от времени года и широты места. Разрежение воздуха в стратосфере приводит к тому, что небо там почти черного цвета. В стратосфере всегда хорошая погода. Небо безоблачное и лишь на высоте 25-30 км появляются перламутровые облака. В стратосфере также имеет место интенсивная циркуляция воздуха и наблюдаются вертикальные его перемещения.

Мезосфера

Над стратосферой находится слой мезосферы, приблизительно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развитая турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются серебристые облака. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов. На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньшее, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, находится более чем 99,5 % всей массы атмосферы. На выше расположенные слои приходится незначительное количество воздуха.

Термосфера

Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосферу, которая простирается от мезосферы к высотам порядка тысячи километров, и экзосферу, которая расположенная над ней. Экзосфера переходит в земную корону.

Температура здесь увеличивается и достигает на высоте 500-600 км + 1600 0 С. Газы здесь сильно разрежены, молекулы редко сталкиваются друг с другом.

Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. На высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10 -8 -10 -10 г/м 3 . Но и при такой маленькой плотности 1 см 3 воздух на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда молекул или атомов, а на высоте 600 км - свыше 10 миллионов. Это на несколько порядков больше, чем содержание газов в межпланетном пространстве.

Ионосфера, как говорит самое название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха - содержание ионов здесь во много раз большее, чем в ниже расположенных слоях, несмотря на большую общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы оксидов азота и свободные электроны.

В ионосфере выделяется несколько слоев или областей с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100-120 км (пласт Е) и 200-400 км (пласт F). Но и в промежутках между этими пластами степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Сосредоточение электронов в особо большой концентрации называют электронными облаками.

От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 10-12 раз большее, чем у земной поверхности. Радиоволны подвергаются в ионосфере поглощению, преломлению и отражению. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются электронными облаками в нижней части ионосферы (на высотах 70-80 км). Средние и короткие волны отражаются выше расположенными ионосферными слоями.

Именно вследствие отражения от ионосферы возможная далекая связь на коротких волнах. Многоразовое отражение от ионосферы и земной поверхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространение радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдение над распространением радиоволн и есть средством для такого исследования.

В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба - постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля - ионосферные магнитные буры.

Ионизация в ионосфере проходит под действием ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов. Колебание магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности. С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, которая идет от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений. Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах близко 800 км она достигает 1000°.

Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов двигаются там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, которое находится в ионосфере, например спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство.

Экзосфера

Атмосферные слои выше 800-1000 км выделяются по названию экзосферы (внешней атмосферы). Скорости движения частиц газов, в особенности легких, здесь очень большие, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/с. Такие в особенности быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, "выскальзывать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния. Выскальзыванию поддаются преимущественно атомы водорода.

Недавно предполагалось, что экзосфера, а с ней вообще земная атмосфера, заканчивается на высотах порядка 2000-3000 км. Но наблюдения с помощью ракет и спутников показали, что водород, который выскальзывает из экзосферы, образовывает вокруг Земли так называемую земную корону, которая простирается более чем до 20000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно маленькая.

С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, который начинается на высоте нескольких сотен километров и простирается на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц - протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли, которые двигаются с очень большими скоростями. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.

По составу атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу.

Гомосфера простирается от поверхности земли до высоты около 100 км. В этом слое процентное содержание основных газов не изменяется с высотой. Остается постоянным и молекулярный вес воздух.

Гетеросфера располагается выше 100 км. Здесь кислород и азот находятся в атомарном состоянии. Молекулярный вес воздуха с высотой уменьшается.

Имеет ли атмосфера верхнюю границу? Атмосфера не имеет границы, а, постепенно разрежаясь, переходит в межпланетное пространство.

Бури и ураганы

Неравномерность нагревания атмосферы приводит к изменению атмосферного давления и, как следствие, вызывает общую циркуляцию воздуха в атмосфере, что и предопределяет особенности климата, погоду, возможность и частоту возникновения метеорологических чрезвычайных ситуаций.

Область пониженного атмосферного давления с минимумом в центре называется циклоном. Циклон в диаметре достигает нескольких тысяч километров. Циклоны формируют пасмурную с сильными ветрами погоду.

Бури и ураганы возникают во время циклонов. Скорость ветра около земной поверхности превышает 20 м/с и может достигать 100 м/с.

Опасность этих явлений природы создается в результате динамической нагрузки от потока воздушных масс. Разрушение зданий, сооружений и других объектов, поражения людей происходит в результате действия скоростного напора воздуха, который вызывает значительное давление на объекты.

Для характеристики силы ветра часто пользуются 12-ти бальной шкалой Бофорта, которая основывается на характерных следствиях действия ветра на земной поверхности (табл. 2.2).

Таблица 2.2 - Шкала Бофорта

Баллы	Скорость ветра м/с	Характеристика ветра	Следствия действия ветра
	0-0,5	штиль	листья на деревьях не шевелятся, дым из дымоходов поднимается вертикально
	0,5-1,7	тихий	дым немного отклоняется, ветер почти не чувствуется
	1,7-3,3	легкий	чувствуется слабый ветерок
	3,3-5,2	слабый	качаются мелкие ветки
	5,2-7,4	умеренный	поднимается пыль, качаются ветки средней толщины
	7,4-9,8	достаточно большой	качаются тонкие деревья и толстые ветки, на воде образуется рябь
	9,8-12	сильный	качаются толстые стволы деревьев
	12,0-15,0	очень сильный	качаются большие деревья, тяжело идти против ветра
	15,0-18,0	чрезвычайно сильный	ломаются толстые стволы деревьев
	18,0-22,0	шторм	разрушаются легкие здания, заборы
	22,0-25,0	сильный шторм	разрушаются достаточно крепкие здания, ветер вырывает деревья с корнем
	25,0-29,0	жестокий шторм	значительные разрушения, опрокидываются вагоны, автомобили
	свыше 29	ураган	разрушаются кирпичные дома, каменные ограждения

Бури разделяют на вихревые, пылевые и потоковые (на море шторм) - сила ветра 9-11 баллов, скорость ветра 20-32 м/с вызывает повреждение зданий, вырывает деревья с корнем, переворачивает машины, разрушает воздушные линии связи и линии электропередач. Поражение людей происходит в результате повреждения строений, переворачивания машин и механизмов, падения деревьев.

Ураган - сила ветра 12 баллов, скорость ветра 32-60 м/с, порой до 100 м/с - разрушает и опустошает все на своем пути.

Для обеспечения безопасности во время бури и урагана объявляется "Штормовое предупреждение". По этому сообщению, ограничивается выход в море плавсредств, закрепляются по "штормовому" башенные краны и другие строительные механизмы больших габаритов, ограничивается движение транспортных средств, прекращается заготовка леса, полевые работы и др. Кроме того на предприятиях меры пресечений предусматривают укрепление сооружений, зданий, уборку или закрепление предметов, которые могут травмировать людей, принимают меры для сохранения техники.

В частных домах, квартирах и в производственных помещениях плотно закрывают двери, окна. С крыш, лоджий, балконов забирают предметы, которые от порывов ветра могут упасть вниз и травмировать людей. Предметы, находящиеся во дворах, закрепляют или заносят в помещение.

Бурю (ураган) может сопровождать гроза. При этом необходимо избегать ситуаций, при которых растет возможность поражения молнией.

Прогнозирование и предупреждение о буре (урагане) осуществляется гидрометеослужбой с помощью современных приборов, в т. ч. метеорологических спутников, фиксирующих возникновение чрезвычайных метеорологических явлений, после чего рассчитывается возможное направление их перемещения, вероятная мощность и время подхода к определенному району. Оповещаются о приближении урагана (бури) административные органы областей, районов, штабы гражданской защиты, сельскохозяйственные, лесохозяйственные и промышленные объекты. Местные органы власти оповещают население, а руководители предприятий и штабы ГЗ - работников. Это позволяет вовремя привести в готовность формирования гражданской защиты, провести предупредительные работы в зонах возможного действия урагана или бури и эффективно ликвидировать последствия стихийного бедствия.

В районе урагана, бури, смерча формирования гражданской защиты и населения должны быть готовыми к:

Проведению эвакуации населения и материальных ценностей из опасных районов;

Спасанию людей; поиска и освобождения потерпевших из под разрушенных зданий и сооружений;

Предоставлению первой медицинской помощи и доставке потерпевших в лечебные учреждения;

Тушению пожаров;

Ликвидации аварий на производственных объектах и коммунально-энергетических сетях.

Град

Град - атмосферные осадки в виде частиц льда неправильной формы. Интенсивный град уничтожает сельскохозяйственные посевы, а особенно крупный приводит к разрушению кровель, повреждает автомобили, может нанести серьезные травмы или даже привести к смерти человека.

Смог

Химические реакции, которые происходят в воздухе приводят к возникновению дымных туманов-смогов. Смоги возникают при следующих условиях: во-первых, загрязнение атмосферы в результате интенсивного поступления пыли, дыма, выхлопных и промышленных газов, других продуктов в виде мелкодисперсных частиц, которые города выбрасывают в воздух, и во-вторых, длинного существования антициклонов, при которых загрязнители накапливаются в приземном слое атмосферы. Большая задымленность, что по своему действию подобно смогу, возникает также при больших лесных пожарах. Смог и задымленность вызывают у людей обострение хронических легочных заболеваний, ухудшения самочувствия, вызывают определены материальный ущерб, связанный с удалением налета на оборудовании, размещенном на улице, окнах и тому подобное.

Выделяют три слоя смога:

Нижний, размещенный в приземных слоях воздуха. Он образуется в основном от выхлопных газов транспорта и перераспределения поднятой в воздух пыли;

Второй слой образуется благодаря выбросам отопительных систем, располагается на высоте около 20-30 м над поверхностью земли;

Третий слой размещается на высоте 50-100 м и больше, образуется, в основном, в результате выбросов промышленных предприятий. Смог достаточно токсичен.

Молния

Молнии и разряды в той или иной мере связаны с веществом в состоянии плазмы. Молнии бывают линейные и шаровые.

Линейные молнии возникают при росте напряженности электрического поля между тучами и землей. Параметры линейных молний:

Длина - не больше 10 км;

Диаметр канала - до 40 см;

Сила тока - 105-106 А;

Время одного разряда молнии - 10 -4 с;

Температура в канале молнии до 10 000°К.

Удар молнии, в результате ее термического и электродинамического действия, может повлечь травмы и гибель людей, разрушения сооружений, пожар. Наибольшие разрушения возникают от удара молнии в наземные объекты при отсутствии громоотвода или других хороших проводников между местом удара и землей. При ударе молнии, от электрического пробоя в материале возникают каналы, в которых образуется высокая температура и часть материала испаряющегося с последующим взрывом и пожаром. Кроме прямого действия молнии, во время удара возможно возникновение значительной разницы электрических потенциалов между отдельными предметами, что может привести к поражению людей электрическим током.

Защита от молний осуществляется с помощью громоотводов, которыми оснащаются все дома и сооружения. Степень защиты зависит от назначения дома или сооружения, интенсивности грозовой деятельности в данном районе и ожидаемой достоверности поражения объекта молнией.

Шаровые молнии зарождаются при ударе мощных линейных молний, имеют диаметр около 30 см, их световое излучение приблизительно равняется 100 Вт лампочке, световой поток ~ 1400 люмен, тепловое излучение небольшое, скорость передвижения 3-5 м/с, иногда до 10 м/с, энергия, выделяющаяся во время взрыва составляет около 10000 Дж. Шаровая молния часто притягивается к металлическим предметам, ее распад происходит в большинстве случаев взрывом, но она также может просто угасать и разрушаться на части. Взрыв шаровой молнии не мощный, однако может вызывать ожоги, опасность представляют предметы, сорванные взрывом. Результатом действия шаровой молнии может быть пожар.

Личная безопасность во время встречи с шаровой молнией нужно сидеть или стоять неподвижно, наблюдая за ней. Если молния приблизилась, можно подуть на нее - молния отлетит. В любом случае необходимо отойти как можно дальше от шаровой молнии, так как "поведение" молнии непредсказуемо.

Стихийные бедствия.

Стихийное бедствие - катастрофическое природное явление (или процесс), которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.

К стихийным бедствиям относятся землетрясения, извержения вулканов, сели, оползни, обвалы, наводнения, засухи, циклоны, ураганы, смерчи, снежные заносы и лавины, длительные проливные дожди, сильные устойчивые морозы, обширные лесные и торфяные пожары. К числу стихийных бедствий относят также эпидемии, эпизоотии, эпифитотии, массовое распространение вредителей лесного и сельского хозяйства.

За последние 20 лет XX века от стихийных бедствий в мире пострадало в общей сложности более 800 млн. человек (свыше 40 млн. человек в год), погибло более 140 тыс. человек, а ежегодный материальный ущерб составил более 100 млрд. долларов.

Наглядными примерами могут служить три стихийных бедствия в 1995 г.

1) Сан-Анджело, Техас, США, 28 мая 1995 года: смерчи и град обрушились на город с 90-тысячным населением; причиненный ущерб оценивается в 120 миллионов американских долларов.

2) Аккра, Гана, 4 июля 1995 года: самые обильные за последние почти 60 лет осадки вызвали сильные наводнения. Около 200 000 жителей потеряли все свое имущество, еще более 500 000 не могли попасть в свои дома, и 22 человека погибли.

3) Кобе, Япония, 17 января 1995 года: землетрясение, длившееся всего 20 секунд, унесло жизни тысяч людей; десятки тысяч получили ранения, и сотни остались без крова.

Чрезвычайные ситуации природного характера можно классифицировать следующим образом:

1. Геофизические опасные явления:

2. Геологические опасные явления:

3. Морские гидрологические опасные явления:

4. Гидрологические опасные явления:

5. Гидрогеологические опасные явления:

6. Природные пожары:

7. Инфекционная заболеваемость людей:

8. Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных:

9. Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.

10. Метеорологические и агрометеорологические опасные явления:

бури (9 - 11 баллов);

ураганы и бури (12 - 15 баллов);

смерчи, торнадо (разновидность смерча в виде части грозового облака);

вертикальные вихри;

крупный град;

сильный дождь (ливень);

сильный снегопад;

сильный гололед;

сильный мороз;

сильная метель;

сильная жара;

сильный туман;

заморозки.

Ураганы и Бури

Бури - это продолжительное по времени движение ветра, как правило, в одном направлении с высокой скоростью. По своему виду они делятся на: снежные, песчаные. А по интенсивности ветра по ширине полосы на: ураганы, тайфуны. Движение и скорость ветра, интенсивность измеряется по шкале Бофорта в баллах.

Ураганы-это ветры силой 12 баллов по шкале Бофорта, т. е. ветры, скорость которых превышает 32,6 м/с (117,3 км/ч).

Бури и ураганы возникают при прохождении глубинных циклонов и представляют собой движение воз­душных масс (ветер) с огромной ско­ростью. При урагане скорость движе­ния воздуха превышает 32,7 м/с (бо­лее 118 км/ч). Проносясь над земной поверхностью, ураган ломает и выры­вает с корнем деревья, срывает крыши и разрушает дома, линии электропере­дач и связи, здания и сооружения, вы­водит из строя различную технику. В результате короткого замыкания электросетей возникают пожары, на­рушается снабжение электроэнергией, прекращается работа объектов, воз­можно возникновение других вредных последствий. Люди могут оказаться под обломками разрушенных зданий и сооружений. Летящие с большой ско­ростью обломки разрушенных зданий и сооружений и другие предметы мо­гут нанести людям тяжелые травмы..

Достигая высшей стадии, ураган проходит в своем развитии 4 этапа: тропический циклон, ба­рическая депрессия, шторм, интенсивный ураган. Ураганы формируются, как правило, над тропи­ческой частью северной Атлантики, зачастую - от западного побережья Африки, и набирают силу, двигаясь к западу. Большое число зарождающихся циклонов развивается подобным образом, но в сред­нем только 3,5 процентов из них достигают стадии тропического шторма. Лишь 1-3 тропических штор­ма, обычно находящихся над Карибским морем и Мексиканским заливом, ежегодно доходят до вос­точного побережья США.

Многие ураганы зарождаются у западного по­бережья Мексики и движутся на северо-восток, уг­рожая прибрежным территориям Техаса.

Ураганы обычно существуют от 1 до 30 дней. Они развиваются над перегретыми территориями океанов и преобразуются в сверхтропические цик­лоны после длительного прохождения над более про­хладными водами северной части Атлантического океана. Попадая на подстилающую поверхность суши, они быстро гаснут.

Условия, необходимые для зарождения урагана, полностью неизвестны. Есть проект «Штормы», пред­назначенный правительством США для разработки способов разрядки ураганов в их источнике. В насто­ящее время этот комплекс проблем глубоко изучает­ся. Известно следующее: интенсивный ураган почти правильно округлый по форме, достигает иногда 800 километров в поперечнике. Внутри трубы сверхтеп­лого тропического воздуха находится так называе­мый «глаз» - пространство чистого голубого неба ди­аметром примерно 30 километров. Его окружает «сте­на глаза» - наиболее опасное и беспокойное место. Именно здесь завихряющийся внутрь, пропитанный влагой воздух устремляется вверх. При этом он вы­зывает конденсацию и выделение опасной скры­той теплоты - источника силы шторма. Поднявшись на километры над уровнем моря, энергия выбрасыва­ется к периферийным слоям. В том месте, где рас­положена стена, восходящие потоки воздуха, смеши­ваясь с конденсацией, образуют сочетание максималь­ной силы ветра и неистовое ускорение.

Облака тянутся вокруг этой стены в форме спи­рали параллельно направлению ветра, придавая, таким образом, урагану характерную форму и ме­няя проливной дождь в центре урагана на тропи­ческий ливень по краям.

Ураганы, как правило, движутся со скоростью 15 километров в час по западному пути и часто набирают скорость, обычно отклоняясь к северно­му полюсу на линию 20-30 градусов северной широты. Но нередко они развиваются по более сложной и непредсказуемой модели. В любом слу­чае ураганы способны вызвать громадные разру­шения и потрясающие людские потери.

До подхода ураганного ветра за­крепляют технику, отдельные строе­ния, в производственных помещениях и жилых домах закрывают двери, ок­на, отключают электросети, газ, воду. Население укрывается в защитных или заглубленных сооружениях.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколь­ко часов и даже суток предупредить население города или це­лого прибрежного района о надвигающемся урагане (шторме), а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях.

Наиболее надежной защитой населения от ураганов являет­ся использование защитных сооружений (метро, убежищ, под­земных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в при­брежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвы­шенных участках местности.

Ураган на суше разрушает строения, линии связи и электро­передач, повреждает транспортные коммуникации и мосты, ло­мает и вырывает с корнем деревья; при распространении над морем вызывает огромные волны высотой 10-12 м и более, повреждает или даже приводит к гибели суда.

После урагана формирования сов­местно со всем трудоспособным насе­лением объекта проводят спасатель­ные и аварийно-восстановительные ра­боты; спасают людей из заваленных защитных и других сооружений и ока­зывают им помощь, восстанавливают поврежденные здания, линии электро­передач и связи, газо- и водопровода, ремонтируют технику, проводят другие аварийно-восстановительные работы.

В декабре 1944 г. в 300 милях восточнее о. Лусон (Филиппины) корабли 3-го флота США оказались в районе близ центра тайфуна. В результате 3 эсминца затонуло, 28 других кораблей получили повреждения, 146 самолетов на авианосцах и 19 гидросамолетов на линкорах и крейсерах бы­ли разбиты, повреждены и смыты за борт, погибло свыше 800 чело.

От ураганных ветров небывалой силы и гигантских волн, обрушившихся 13 ноября 1970 г. на прибрежные районы Вос­точного Пакистана, пострадало в общей сложности около 10 млн. человек, в том числе примерно 0,5 млн. человек погиб­ли и пропали без вести.

Смерч

Смерч – одно из жестоких, разрушительных явлений природы. По мнению В.В. Кушина, смерч - это не ветер, а скрученный в тонкостенную трубу «хобот» дождя, который вращается вокруг оси со скоростью 300-500 км/ч. За счет центробежных сил внутри трубы создается разряжение, и давление падает до 0,3 атм. Если стенка «хобота» воронки рвется, наткнувшись на препятствие, то внутрь воронки врывается наружный воздух. Перепад давлений 0,5 атм. разгоняет воздушный вторичный поток до скоростей 330 м/с (1200 км/ч) и более, т.е. до сверхзвуковых скоростей. Смерчи образуются при неустойчивом состоянии атмосферы, когда воздух в верхних слоях очень холодный, а в нижних тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен, сопровождаемый образованием вихря огромной силы.

Возникают такие вихри в мощных грозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом. Очевидно, нельзя сказать, что смерчи возникают в каждом грозовом облаке. Как правело, это происходит на гране фронтов – в переходной зоне между тёплой и холодной воздушными массами. Прогнозировать смерчи пока не удаётся, и поэтому их появление бывает неожиданным.

Смерч живёт недолго, так как довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и таким образом поддерживающая его причина исчезает. Однако даже за непродолжительный период своей жизни смерч может произвести огромные разрушения.

Физическая природа смерча очень разнообразна. С точки зрения физика-метеоролога - это скрученный дождь, неизвестная ранее форма существования осадков. Для физика-механика - это необычная форма вихря, а именно: двухслойный вихрь с воздушно-водяными стенками и резким различием скоростей и плотностей обоих слоев. Для физика-теплотехника смерч - это гигантская гравитационно-тепловая машина огромной мощности; в ней мощные воздушные потоки создаются и поддерживаются за счет теплоты фазового перехода вода-лед, которая выделяется водой, захваченной смерчем из любого естественного водоема, когда она попадает в верхние слои тропосферы.

До сих пор смерч не спешит раскрывать и другие свои тайны. Так, нет ответов на многие вопросы. Что представляет собой воронка смерча? Что придает ее стенкам сильное вращение и огромную разрушительную силу? Почему смерч устойчив?

Исследовать смерч не просто трудно, но и опасно - при непосредственном контакте он уничтожает не только измерительную аппаратуру, но и наблюдателя.

Сопоставляя описания смерчей (торнадо) прошлого и нынешнего столетий в России и других странах, можно видеть, что они развиваются и живут по одинаковым законам, но эти законы до конца не выяснены и поведение смерча кажется непредсказуемым.

Во время прохождения смерчей естественно все прячутся, бегут, и людям не до наблюдений, а тем более измерений параметров смерчей. То немногое о внутреннем строении воронки, что удалось узнать, связано с тем, что смерч, отрываясь от земли, проходил над головами людей, и тогда можно было видеть, что смерч представляет собой огромный пустотелый цилиндр, ярко освещенный внутри блеском молний. Изнутри раздается оглушительный рев и жужжание. Считается, что скорость ветра в стенках смерча доходит до звуковой.

Смерч может всосать и поднять ввысь большую порцию снега, песка и др. Как только скорость снежинок или песчинок достигает критического значения, они будут выброшены через стенку наружу и могут образовать вокруг смерча своеобразный футляр или чехол. Характерной особенностью этого футляра-чехла является то, что расстояние от него до стенки смерча по всей высоте примерно одинаково.

Рассмотрим в первом приближении процессы, возникающие в грозовых облаках. Обильная влага, попадающая в облако из нижних слоев, выделяет много тепла, и облако становится неустойчивым. В нем возникают стремительные восходящие потоки теплого воздуха, которые выносят массы влаги на высоту 12-15 км, и столь же стремительные холодные нисходящие потоки, которые обрушиваются вниз под тяжестью образовавшихся масс дождя и града, сильно охлажденных в верхних слоях тропосферы. Мощность этих потоков особенно велика из-за того, что одновременно возникают два потока: восходящий и нисходящий. С одной стороны, они не испытывают сопротивления окружающей среды, т.к. объем воздуха, идущего вверх, равен объему воздуха, уходящего вниз. С другой стороны, затраты энергии потоком на подъем воды вверх полностью восполняется при падении ее вниз. Поэтому потоки имеют возможность разгонять себя до огромных скоростей (100 м/с и более).

В последние годы была выявлена еще одна возможность подъема больших масс воды в верхние слои тропосферы. Часто при столкновении воздушных масс происходит образование вихрей, которые за свои относительно небольшие размеры получили название мезоциклонов. Мезоциклон захватывает слой воздуха на высоте от 1-2 км до 8-10 км, имеет диаметр 8-10 км и вращается вокруг вертикальной оси со скоростью 40-50 м/с. Существование мезоциклонов установлено достоверно, структура их исследована достаточно подробно. Обнаружено, что в мезоциклонах на оси возникает мощная тяга, которая выбрасывает воздух на высоты до 8-10 км и выше. Наблюдателями было обнаружено, что именно в мезоциклоне иногда зарождается смерч.

Наиболее благоприятная обстановка для зарождения воронки выполняется при выполнении трех условий. Во-первых, мезоциклон должен быть образован из холодных сухих масс воздуха. Во-вторых, мезоциклон должен выйти в район, где в приземном слое толщиной 1-2 км скопилось много влаги при высокой температуре воздуха 25-35 о С. Третье условие - это выбрасывание масс дождя и града. Выполнение этого условия приводит к уменьшению диаметра потока от первоначального значения 5-10 км до 1-2 км и увеличению скорости от 30-40 м/с в верхней части мезоциклона до 100-120 м/с - в нижней части.

Для того чтобы иметь представление о последствиях смерчей, кратко дадим описание московского смерча 1904 г. и ивановского - 1984 г.

Над восточной частью Москвы 29 июня 1904 г. пронесся сильнейший вихрь. Его путь лежал неподалеку от трех московских обсерваторий: Университетской - в западной части города, Межевого института - в восточной и Сельскохозяйственной академии - в северо-западной, поэтому ценный материал зафиксировали самописцы этих обсерваторий. По карте погоды в 7 ч утра этого дня на востоке и западе Европы располагались области повышенного давления (более 765 мм рт.ст.). Между ними, преимущественно на юге Европейской части России, находился циклон с центром между Новозыбковом (Брянская обл.) и Киевом (751 мм рт.ст.). В 13 ч он углубился до 747 мм рт.ст. и сместился к Новозыбкову, а в 21 ч - к Смоленску (давление в центре упало до 746 мм рт.ст.). Таким образом, циклон двигался с ЮЮВ на ССЗ. Около 17 ч, во время прохождения смерча через Москву, город находился на северо-восточном фланге циклона. В последующие дни циклон ушел в Финский залив, где вызвал бури на Балтике. Если остановиться только на этом синоптическом описании, то причина смерча явственно не проступает.

Картина несколько проясняется, если произвести анализ распределения температур и воздушных масс. Теплый фронт шел от центра циклона на Калугу, Заметчино и Пензу, а холодный фронт - от центра циклона на Курск, Харьков, Днепропетровск и далее к югу. Таким образом, циклон имел хорошо выраженный теплый сектор с массами теплого влажного воздуха при дневных температурах 28-32 о С. Перед теплым фронтом располагался сухой холодный воздух с температурой 15-16 о С. В самой фронтальной зоне температура несколько выше. Контраст температур весьма большой. Расчет показывает, что теплый фронт смещался к северу со скоростью 32-35 км/ч. Образование московского смерча произошло перед теплым фронтом, где при участии тропического воздуха всегда создается угроза возникновения сильнейших гроз и шквалов.

В тот день была отмечена сильная грозовая деятельность в четырех районах Московской области: в Серпуховском, Подольском, Московском и Дмитровском, почти на протяжении 200 км. Грозы с градом и бурей наблюдались, кроме того, в Калужской, Тульской и Ярославской областях. Начиная с Серпуховского района, буря превратилась в ураган. Ураган усилился в Подольском районе, где пострадало 48 селений и имелись жертвы. Самые же страшные опустошения принес смерч, возникший к юго-востоку от Москвы в районе деревни Беседы. Ширина грозовой области в южной части Московского района определена в 15 км; здесь буря двигалась с юга на север, а смерч возник в восточной (правой) стороне грозовой полосы.

Смерч на своем пути произвел огромные разрушения. Были уничтожены деревни Рязанцево, Капотня, Чагино; далее ураган налетел на Люблинскую рощу, вырвал с корнем и сломал до 7 га леса, затем разрушил деревни Грайвороново, Карачарово и Хохловку, вступил в восточную часть Москвы, уничтожил Анненгофскую рощу в Лефортово, посаженную еще при царице Анне Иоановне, сорвал крыши домов в Лефортово, прошел в Сокольники, где повалил вековой лес, направился в Лосиноостровскую, где уничтожил 120 га крупного леса, и распался в районе Мытищ. Далее смерча не было, и отмечена только сильная буря. Длина пути смерча - около 40 км, ширина все время колебалась от 100 до 700 м.

По внешнему виду вихрь представлял собой столб, широкий внизу, постепенно сужавшийся в виде конуса и вновь расширявшийся в облаках; в других местах иногда он принимал вид просто черного крутящегося столба. Многие очевидцы принимали его за поднимающийся черный дым от пожара. В тех местах, где смерч проходил через Москва-реку, он захватывал столько воды, что обнажалось русло.

Среди массы поваленных деревьев и общего хаоса местами удалось обнаружить некоторую последовательность: так, вблизи Люблино лежали три правильно расположенные ряда берез: северный ветер повалил нижний ряд, над ним лег второй, сваленный восточным ветром, а верхний ряд упал при южном ветре. Следовательно, это признак вихревого движения. При прохождении смерча с юга на север он захватил этот участок правой стороной, судя по смене ветра, и вращение у него было циклональное, т.е. против часовой стрелки, если смотреть сверху. Вертикальная составляющая вихря была необычайно велика. Сорванные крыши зданий летели в воздухе, как клочья бумаги. Были даже разрушены каменные стены. В Карачарово снесена половина колокольни. Вихрь сопровождался страшным гулом; его разрушительная работа продолжалась от 30 с до 1-2 мин. Треск валившихся деревьев заглушался ревом вихря.

В некоторых местах завихренные движения воздуха отчетливо видны по характеру бурелома, но в большинстве случаев сваленные деревья даже на небольших пространствах лежали во всевозможных направлениях. Картина разрушений московского смерча оказалась очень сложной. Анализ его следов заставил считать, что 29 июня 1904 г. через Москву промчались несколько смерчей. Во всяком случае, по характеру разрушений можно отметить существование двух воронок, одна из которых двигалась в направлении Люблино - Рогожская застава - Лефортово - Сокольники - Лосиноостровская-Мытищи, а вторая - Беседы - Грайвороново - Карачарово - Измайлово - Черкизово. Ширина пути обеих воронок была от ста до тысячи метров, но границы путей были четкими. Строения на расстоянии нескольких десятков метров от границ пути оставались нетронутыми.

Сопровождавшие явления также характерны для сильных смерчей. Когда надвигалась воронка, становилось совершенно темно. Темноте сопутствовал страшный шум, рев и свист. Зафиксированы электрические явления необыкновенной интенсивности. Из-за частых разрядов молний погибло два человека, несколько получили ожоги, возникали пожары. В Сокольниках наблюдалась шаровая молния. Дождь и град также имели необыкновенную интенсивность. Градины с куриное яйцо отмечались неоднократно. Отдельные градины имели форму звезды и весили 400-600 г.

Особенно велика разрушительная сила смерчей в садах, парках и лесах. Вот что писал “Московский листок” (1904,№170). У Черкизово “...вдруг черное облако совершенно опустилось на землю и непроницаемой пеленой закрыло митрополичий сад и рощу. Все это сопровождалось страшным шумом и свистом, ударами грома и беспрерывным треском падающего крупного града. Раздался оглушительный удар, и на террасу упала громадная липа. Падение ее было чрезвычайно странно, так как она попала на террасу через окно и толстым концом вперед. Ураган перебросил ее по воздуху на 100 м. Особенно пострадала роща. В три-четыре минуты она превратилась в поляну, сплошь покрытую обломками огромных берез, местами с корнем вырванных из земли и переброшенных на значительные расстояния. Кирпичная ограда кругом рощи разрушена, причем некоторые кирпичи отброшены на несколько сажен”.

Действия населения при угрозе и во время ураганов, бурь и смерчей.

С получением сигнала о надвигающейся опасности население приступает к неотложным работам по повышению защищенности зданий, сооружений и других мест расположения людей, предотвращению пожаров и созданию необходимых запасов для обеспечения жизнедеятельности в экстремальных условиях ЧС.

С наветренной стороны зданий плотно закрываются окна, двери, чердачные люки и вентиляционные отверстия. Стекла окон оклеиваются, окна и витрины защищаются ставнями или щитами. С целью уравнивания внутреннего давления двери и окна с подветренной стороны зданий открываются.

Непрочные учреждения (дачные домики, навесы, гаражи, штабеля дров, туалеты) желательно закрепить, прикопать землей, убрать выступающие части или разобрать, придавив разобранные фрагменты тяжелыми камнями, бревнами. Нужно убрать все вещи с балконов, лоджий, подоконников.

Необходимо позаботиться о подготовке в местах укрытия электрических фонарей, керосиновых ламп, свечей, походных плиток, керосинок и примусов, о создании запасов продуктов питания и питьевой воды на 2-3 дня, медикаментов, постельных принадлежностей и одежды.

В домашних условиях жильцы должны проверить размещение и состояние электрощитов, газовых и водопроводных магистральных кранов и, в случае необходимости, уметь их перекрывать. Всех членов семьи необходимо научить правилам самоспасения и оказания первой помощи при травмах и контузии.

Радиоприемники или телевизоры должны быть постоянно включенными.

С получением информации о непосредственном приближении урагана или сильной бури жители населенных пунктов занимают ранее подготовительные места в зданиях или укрытиях, лучше всего в подвальных помещениях и подземных сооружениях (но не в зоне затопления).

Находясь в здании, следует остерегаться ранений осколками оконного стекла. При сильных порывах ветра необходимо отойти от окон и занять место в нишах стен, дверных проемах или стать вплотную к стене. Для защиты рекомендуется также использовать встроенные шкафы, прочную мебель и матрацы.

При вынужденном пребывании под открытым небом необходимо находиться в отдалении от зданий и занимать для защиты овраги, ямы, рвы, канавы, кюветы дорог. При этом нужно лечь на дно укрытия и плотно прижаться к земле, руками ухватиться за растения.

Одна из летописей, найденных на территории Белоруссии, сообщала об урагане в Борисове. Людей, работавших в поле, “носило поверх деревьев”. Те, которые успели ухватиться и крепко держались, остались живы. “А иные на поле за стернь мощно взявшись и держались, если не пустили ветер под себе…”

Любые защитные действия снижают число травм, наносящихся метательным действием ураганов и бурь, а также обеспечивают защиту от летящих осколков стекла, шифера, черепицы, кирпича и различных предметов. Следует также избегать нахождения на мостах, трубопроводах, в местах непосредственной близости от объектов, имеющих сильнодействующие ядовитые и легковоспламеняющиеся вещества (химические, нефтеперегонные заводы и базы хранения).

Во время бурь следует избегать ситуаций, при которых возрастает вероятность поражения электрическими разрядами. Поэтому нельзя укрываться под отдельно стоящими деревьями, столбами, близко подходить к опорам линий электропередачи.

В ходе и после урагана или бури не рекомендуется заходить в подверженные здания, а при необходимости это следует делать с осторожностью, убедившись в отсутствии значительных повреждений лестниц, перекрытий и стен, очагов пожара, утечек газа, порыва электропроводов.

Во время снежных или пыльных бурь покидать помещение разрешается в исключительных случаях и только в составе группы. При этом в обязательном порядке сообщается родственникам или соседям маршрут движения и время возвращения. В таких условиях допускается использования только заранее подготовленных автомобилей, способных двигаться при снежных, песчаных заносах, гололедице. При невозможности дальнейшего движения следует обозначить стоянку, полностью закрыть жалюзи и укрыть двигатель со стороны радиатора.

При получении информации о приближении смерча или обнаружении его по внешним признакам следует покинуть все виды транспорта и укрыться в ближайшем подвале, убежище, овраге, или лечь на дно любого углубления и прижаться к земле. При выборе места защиты от смерча следует помнить, что это природное явление часто сопровождается выпадением интенсивных ливневых осадков и крупного града. В таких случаях нужно принимать меры защиты и от поражения этими гидрометеорологическими явлениями.

После окончания активной фазы стихийного бедствия начинаются аварийно-спасательные и восстановительные работы: разборка завалов, поиск живых, раненых и погибших, оказание помощи тем, кто в ней нуждается, восстановление жилья, дорог, предприятий и постепенное возвращение к нормальной жизнедеятельности.

ВОПРОСЫ:

1) Чем часто сопровождаются вихри в мощных грозовых облаках?

Вихри в мощных грозовых облаках часто сопровождаются грозой, дождём, градом.

2)Что по внешнему виду вихрь представляет собой?

По внешнему виду вихрь представляет собой столб, широкий внизу, постепенно сужавшийся в виде конуса и вновь расширявшийся в облаках.

3) Что может всосать и поднять ввысь смерч?

Смерч может всосать и поднять ввысь большую порцию снега, песка.

4) Какая скорость ураганов?

Ураганы - это ветры, скорость которых превышает 32,6 м/с (117,3 км/ч).

5) Какова наиболее надежная защита населения от ураганов?

Наиболее надежной защитой населения от ураганов являет­ся использование защитных сооружений (метро, убежищ, под­земных переходов, подвалов зданий и т. п.).

6) По какой шкале измеряется движение и скорость?

Движение и скорость ветра, интенсивность измеряется по шкале Бофорта в баллах.

Лекция

ЧС природного характера и мероприятия по снижению возможного воздействия от них

1. Теоретические положения

2. Природные явления метеорологического происхождения

3. Природные явления геофизического происхождения

4. Природные явления геологического происхождения

5. Природные явления космического происхождения

6. Природные явления биологического происхождения

Теоретические положения

ЧС природного характера угрожают обитателям нашей планеты с начала цивилизации. Размер ущерба зависит от интенсивности природных явлений, уровня развития общества и условий жизнедеятельности. Природные явления могут быть экстремальными, чрезвычайными и катастрофическими. Катастрофические природные явления называют стихийными бедствиями. Стихийное бедствие – это катастрофическое природное явление, которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы и нанести значительный материальный ущерб. Общее число стихийных бедствий во всем мире постоянно увеличивается. Природные явления чаще всего внезапные и непредсказуемые , а также они могут носить взрывной и стремительный характер. Природные явления могут происходить независимо друг от друга (например, сход лавины и природные пожары) и во взаимодействии (например, землетрясение и цунами). Человечество не так уж беспомощно перед лицом стихии. Некоторые явления можно предсказать, а некоторым успешно противостоять. Для эффективного противодействия ЧС природного характера необходимо знание состава события, исторической хроники и местной характеристики природных угроз. Защита от природных опасностей может быть активной (например, строительство инженерно-технических сооружений) и пассивной (использование укрытий, возвышенностей. По причине возникновения природные явления в настоящее время делятся на шесть групп.

Природные явления метеорологического происхождения

Метеорология – наука, изучающая изменения, происходящие в атмосфере Земли. Это температура, влажность, атмосферное давление, воздушные потоки (ветер), изменение магнитного поля Земли. Движение воздуха относительно земли называют ветром. Сила ветра оценивается по 12-ти бальной шкале Бофорта (на стандартной высоте 100 метров над открытой ровной поверхностью).

Буря – продолжительный и очень сильный ветер, скорость которого превышает 20 м/с.

Ураган – ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого 32 м/с (120 км/час). Ветер ураганной силы, сопровождающийся выпадением обильных осадков, в Юго-Восточной Азии называют тайфуном.

Смерч – или торнадо – атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке, а затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря. Принцип действия смерча напоминает работу пылесоса.

Опасности для людей при таких природных явлениях заключаются в разрушениях домов и сооружений, воздушных линий электропередач и связи, наземных трубопроводов, а также поражении людей обломками разрушенных сооружений, осколками стекол, летящими с большой скоростью. При снежных и пыльных бурях опасны снежные заносы и скопления пыли на полях, дорогах и населенных пунктах, а также загрязнение воды. Движение воздуха направлено от высокого давления к низкому. Формируется область низкого давления с минимумом в центре, что называется циклоном. Циклон в поперечнике достигает несколько тысяч километров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с усилением ветра. Метеочувствительные люди во время прохождения циклона жалуются на ухудшение самочувствия.

Сильные морозы – характеризуются понижением температуры в течение нескольких дней на 10 и более градусов ниже среднестатистических показателей для данной местности.

Гололед – слой плотного льда (несколько сантиметров), образующийся на поверхности земли, тротуарах, проезжей части улиц и на предметах и строениях при намерзании переохлажденного дождя и мороси (тумана). Гололед наблюдается при температуре от 0 до 3 С. Как вариант – ледяной дождь.

Гололедица - это тонкий слой льда на поверхности земли, образующийся после оттепели или дождя в результате похолодания, а также замерзания мокрого снега и капель дождя.

Опасности. Увеличение количества ДТП и травм среди населения. Нарушение жизнедеятельности при обледенении линий электропередач, контактных сетей электротранспорта, что может привести к электротравмам и пожарам.

Метель (вьюга, пурга) – это гидрометеорологическое бедствие. Связанное с обильным выпадением снега, при скорости ветра выше 15 м/с и продолжительности снегопада более 12 часов

Опасности для населения заключаются в заносах дорог, населенных пунктов и отдельных зданий. Высота заноса может быть более 1 метра, а в горных районах до 5-6 метров. Возможно снижение видимости на дорогах до 20-50 метров, а также разрушение зданий и крыш, обрывы электропередачи и связи.

Туман – скопление мелких водяных капель или ледяных кристаллов в приземном слое атмосферы, снижающее видимость на дорогах.

Опасности . Снижение видимости на дорогах нарушает работу транспорта, что ведет к авариям и травматизму среди на населения.

Засуха – продолжительный и значительный недостаток осадков, чаще при повышенной температуре и пониженной влажности.

Сильная жара – характеризуется повышением среднегодовой температуры окружающего воздуха на 10 и более градусов в течение нескольких дней

Тема лекции: «Природные опасности и защита от них».

План.

Общие закономерности и классификация природных опасностей.

Геологические опасности.

Метеорологические опасности.

Гидрологические опасности.

Природные пожары.

Космические опасности.

1. Кприродным опасностям относятся стихийные явления, представляющие непосредственную угрозу для жизни и здоровья людей (например, наводнения, землетрясения и т.д.).

Опасности природного характера угрожают обитателям Земли с начала цивилизации.

Несмотря на глубокие различия, все природные опасности подчиняются некоторым общим закономерностям :

Для каждого вида опасностей характерна определенная пространственная приуроченность.

Установлено, что чем больше интенсивность (мощность) опасности, тем реже она случается.

Каждому виду опасностей предшествуют некоторые специфические признаки (предвестники).

При всей неожиданности природной опасности ее проявление может быть предсказано и предусмотрены защитные мероприятия.

Между природными опасностями существует взаимосвязь (одно явление может быть причиной другого).

Антропогенное влияние может привести к усилению опасных воздействий.

Предпосылка успешной защиты от природных опасностей – изучение их причин и механизмов. Зная сущность процессов, можно их предсказывать. Своевременный и точный прогноз – важная предпосылка эффективной защиты.

По локализации природные опасности условно делят на группы:

геологические (землетрясения, извержения вулканов, оползни, сели, лавины);

метеорологические (бури, ураганы, смерчи, ливни, заморозки, град);

гидрологические (наводнения, цунами);

природные пожары (лесные, пожары степных и хлебных массивов, торфяные, подземные пожары горючих ископаемых);

космические (падение метеоритов).

2. Землетрясения – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Наука о землетрясениях - сейсмология .

Очаг землетрясения – это некоторый объем в толще Земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии. Центр очага – условная точка, именуемая гипоцентром . Проекция гипоцентра на поверхность Земли – эпицентр , вокруг которого происходят наибольшие разрушения.

Ежегодно на Земном шаре регистрируются сотни тысяч землетрясений. Примерно через каждые 30 секунд происходит одно землетрясение. Большинство из них относятся к слабым, и мы их не замечаем.

Силу землетрясений оценивают а) по сейсмической энергии и б) по интенсивности разрушений на поверхности Земли.

В 1935 г. Ч. Рихтер (профессор Калифорнийского технологического института) предложил оценивать энергию землетрясения магнитудой . Рихтер предложил 9-магнитрудную шкалу (в Японии используют 7-магнитудную шкалу). Значение магнитуды определяется из наблюдений на сейсмических станциях. Колебания грунта регистрируются специальными приборами – сейсмографами .

По международной шкале МSК-64 (Медведев-Шпонхейер-Керник) сила землетрясений оценивается в баллах в зависимости от интенсивности разрушений, возникающих на поверхности Земли (12-балльная шкала). Данная шкала принята в России.

Магнитуда обозначается арабскими цифрами, а интенсивность – римскими (например, интенсивность землетрясения, произошедшего 7.12.1988 г. в Спитаке, оценили в IX-X баллов).

Землетрясения распространены по земной поверхности очень неравномерно. Анализ сейсмических и географических данных позволяет наметить те области, где следует ожидать в будущем землетрясений и оценить их интенсивность. Карта сейсмического районирования – это официальный документ, которым должны руководствоваться проектирующие организации. В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется сейсмостойкое или антисейсмическое строительство.

В настоящее время известны два сейсмических пояса:

Среднеземноморско-Азиатский (Португалия, Италия, Греция, Турция, Иран, Северная Индия)

Тихоокеанский (Сахалин, Курильская гряда).

В России наиболее опасные районы находятся в Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах, в Южной Сибири и на Северном Кавказе.

Антисейсмические мероприятия :

А) предупредительные, профилактические, осуществляемые до возможного землетрясения – изучение природы землетрясений, механизма, идентификация предвестников (рост слабых толчков, подъем воды в скважинах, повышение уровня радиации, беспокойное поведение животных); разработка методов прогноза, обучение населения, сейсмостойкое или антисейсмическое строительство, подготовка служб спасения;

Б) мероприятия, осуществляемые непосредственно перед, во время и после землетрясения, т.е. действия в чрезвычайной ситуации – аварийно-спасательные работы.

Действия населения при землетрясении

Не паниковать, действовать спокойно и предусмотрительно.

Удалиться от высоких зданий и линий электропередач.

С началом землетрясения люди, находящиеся в домах, должны срочно покинуть помещение (за 25-30 секунд) и выйти на открытое место (лифтом пользоваться запрещено! ).

При невозможности покинуть здание встать в дверной проем капитальной внутренней стены. Выключить газ, свет, воду. После прекращения подземных толчков покинуть помещение.

Включиться в работу по спасению людей.

Вулканическая деятельность.

Вулканическая деятельность возникает в результате постоянных активных процессов, происходящих в глубинах Земли. Около 200 млн. человек проживают в опасной близости к действующим вулканам.

Совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в земной коре и на ее поверхности, называется вулканизмом.

Магма – это расславленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Достигая земной поверхности, магма извергается в виде лавы.Лава отличается от магмы отсутствием газов, улетучивающихся при извержении. Вулканы представляют геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергается на земную поверхность магма. Магматические очаги находятся в мантии на глубине 50-70 км.

Вулканы подразделяются на:

Действующие;

Уснувшие;

Потухшие.

К уснувшим относятся вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения.

Потухшие – это вулканы без какой-либо вулканической активности.

Извержения вулканов бывают длительными и кратковременными.

Существует взаимосвязь вулканической деятельности и землетрясений. Сейсмические толчки, как правило, обозначают начало извержения. При этом опасность представляют лавовые фонтаны, потоки горячей лавы, раскаленные газы. Взрывы вулканов могут инициировать оползни, лавины, обвалы, на морях и океанах – цунами.

Профилактические мероприятия.

Мероприятия состоят в изменении характера землепользования, строительстве дамб, отводящих потоки лавы, в бомбардировке лавового потока для перемешивания лавы с землей и превращения её в менее жидкую массу.

При начале вулканической деятельности, которую можно предсказать с помощью современной аппаратуры, необходимо эвакуировать близлежащее население.

Оползень – это скользящее смещение вниз по уклону под действием сил тяжести масс грунта, формирующих склоны холмов, гор, речные, озерные и морские террассы. Побудители оползневых процессов – землетрясения, извержения вулканов, строительные работы, атмосферные осадки, выветривание и т.д. Опасность оползней в том, что огромные массы почвогрунтов, внезапно смещаясь, могут привести к разрушению зданий и сооружений и большим жертвам.

Самый трагический оползень был в 1920 г. В Китае. После сильнейшего землетрясения в горах тысячи кубических метров леса завалили долины, засыпали города и селения, что привело к гибели 200 тыс. человек

Мероприятия по защите:

устройство инженерных сооружений (подпорные стенки);

охранно-ограничительные мероприятия (запрещение строительства, производства взрывных работ и др.).

В опасных местах предусматривается система наблюдения и оповещения населения, а также аварийно-спасательные службы.

Сели – кратковременные бурные паводки на горных реках, имеющие характер грязекаменных потоков. Причинами селей могут быть землетрясения, обильные снегопады, ливни, интенсивное таяние снега. Основная опасность – огромная кинетическая энергия грязеводных потоков, скорость движения которых может достигать 15 км/ч.

Селевые потоки происходят внезапно, быстро нарастают и продолжаются обычно от 1 до 3 часов, иногда 6-8 часов. Сели прогнозируются по результатам наблюдений за прошлые годы и по метеопрогнозам.

К профилактическим противоселевым мероприятиям относятся: строительство гидротехнических сооружений (селезадерживающих и селенаправляющих), спуск талой воды, лесопосадочные работы, регулирование рубки леса и т.д.

В селеопасных районах создаются автоматические системы оповещения о селевой угрозе и разрабатываются соответствующие планы мероприятий.

Снежная лавина – это снежный обвал, масса снега, падающая или сползающая с горных склонов под влиянием какого-либо воздействия и увлекающая на своем пути новые массы снега. Снежные лавины распространены в горных районах. Опасность лавины – в большой кинетической энергии лавинной массы, обладающей огромной разрушительной силой. Скорость схода лавины может достигать 100 м/с, в среднем 20-30 м/с.

Методы защиты : использование снегоудерживающих щитов, посадка леса, искусственное провоцирование схода лавины в заранее выбранное время и при соблюдении мер безопасности (взрывы направленного действия, сильные источники звука) и др.

3. Метеорологические опасности:

сильный ветер (в том числе буря, ураган, смерч);

сильный дождь (при количестве осадков 50 мм и более в течение 12 часов и более);

сильный снегопад (при количестве осадков 20 мм и более за 12 часов);

сильные метели (при скорости ветра 15 м/с и более);

крупный град (диаметр градин 20 мм и более);

• заморозки (при понижении температуры воздуха в вегетационный период на поверхности почвы ниже 0 0 С);

  сильные морозы или сильная жара;

Ветер – это движение воздуха относительно земли. Движение воздуха направлено от высокого давления к низкому. Область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре – циклон. Погода при циклоне более пасмурная, с сильными ветрами. Антициклон – область повышенного давления с максимумом в центре. Антициклон характеризуется малооблачной, сухой погодой и слабыми ветрами.

Для оценки силы ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1805 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптической практике (12-балльная шкала). По этой шкале 0 б. – штиль, скорость ветра 0-0,2 м/с.

9 б. – шторм или сильная буря, скорость ветра 20, 8-24,4 м/с, ветер срывает черепицу, небольшие повреждения.

12 б. – ураган, скорость ветра 32,7 м/с и более, ветер большой разрушительной силы.

Шквалы – кратковременные усиления скорости ветра до 20-30 м/с.

Тайфуны – ураганы, возникающие над Тихим океаном. Средняя продолжительность 9-12 дней.

Смерч – это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря. В верхней части имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаками. Как и ураганы, смерчи опознают со спутников погоды. Чаще возникают внезапно, их трудно предсказать.

В США смерчи над сушей называют торнадо .

4. Наводнение – это значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемое различными причинами. Наводнение – наиболее распространенная природная опасность.

По причинам возникновения наводнения бывают:

половодье; - паводковые; - ливневые; - заторные; - зажорные; - селевые; - нагонные; - при авариях на гидротехнических сооружениях.

Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длинное увеличение водоносности рек, сопровождающееся повышением уровня воды. Возникает из-за весеннего таяния снега, льда в горах.

Паводок – сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня вод. Возникает из-за дождей, зимних оттепелей с мокрым снегом.

Наводнения нередко вызываются загромождением русла крупными кусками льда при ледоходе – затор (бывает в конце зимы или весной.) или закупориванием русла внутренним рыхлым льдом под неподвижным ледяным покровом и образованием ледяной пробки –зажор (бывает в начале зимы).

Иногда наводнения возникают под действием ветров, нагоняющих воду с моря и вызывающих повышение уровня за счет задержки в устье приносимой рекой воды – нагонные наводнения .

Цунами – это гравитационные волны очень большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных землетрясениях (реже вулканических извержениях).

Действия населения при наводнении

Самый эффективный способ защиты – эвакуация. Перед эвакуацией нужно отключить в домах электроэнергию, газ, воду; взять запас продуктов, медикаменты, документы и убыть по указанному маршруту. При внезапном наводнении надо срочно покинуть дом и занять ближайшее безопасное возвышенное место, вывесив сигнальное белое или цветное полотнище.

После спада воды при возвращении домой нужно соблюдать меры безопасности: не соприкасаться с электропроводкой, не использовать продукты питания, попавшие в воду. При входе в дом провести проветривание. Запрещается включение газа и электричества.

5 . Средиприродных пожаров выделяют:

• пожары степных и хлебных массивов;

  торфяные;

  подземные пожары горючих ископаемых.

В 90-97 случаях из 100 виновники возникновения пожара – люди, не проявляющие должной осторожности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. Пожары от молний составляют 2% от общего количества.

Лесные пожары – это неконтролируемое горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории. Крупные лесные пожары развиваются в период чрезвычайной опасности в лесу, при длительной и сильной засухе. Их развитию способствует ветреная погода и захламленность лесов.

В зависимости от характера возгорания и состава леса пожары подразделяются на низовые, верховые, почвенные. Почти все пожары в начале своего развития носят характер низовых и, если создаются определенные условия, переходят в верховые и почвенные. По скорости распространения огня низовые и верховые подразделяются на устойчивые и беглые от 0,02 м/с до 2 м/с. Интенсивность горения зависит от состояния запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и особенно силы ветра.

Беглые низовые пожары характеризуются быстрым продвижением кромки огня, когда горят сухая трава и опавшая листва. Они чаще происходят весной, обычно не повреждают взрослые деревья, но часто создают угрозу возникновения верхового пожара. При устойчивых низовых пожарах кромка продвигается медленно, образуется много дыма, что указывает на гетерогенный характер горения. Они типичны для второй половины лета.

Торфяной (подземный) пожар – при нем горит торфяной слой заболоченных и болотных почв. Скорость распространения – 1-3 м/мин. Характерная черта – беспламенное горение торфа с выделением большого количества тепла. Происходят от молний, самовозгорания торфа при неблагоприятных метеоусловиях (высокая температура воздуха, засуха).

6 . Среди серьезных опасностей, которые угрожают человеку и всему живому на Земле, следует выделить те, которые связаны со столкновениями планеты с космическими телами: астероидами, кометами, метеоритами.

Астероиды – это малые планеты, обращающиеся вокруг Солнца, диаметр которых колеблется в пределах 1-1000 км.

Комета – относительно небольшое, по сравнению с астероидом, небесное тело. Большинство комет движется вокруг Солнца по удлиненным эллипсам: при приближении к Солнцу под действием его тепла они выделяют газы, образующие светящуюся оболочку вокруг ядра – голову кометы, и развивают хвост, направленный в противоположную от Солнца сторону. При удалении кометы от Солнца хвост постепенно рассеивается в космическом пространстве.

Метеорит – малое твердое тело, влетевшее со скоростью в десятки км/с в земную атмосферу и не успевшее целиком испариться или распылиться в атмосфере Земли.

Болид – очень яркий метеор с длинным светящимся хвостом; полет болида иногда сопровождается сильным звуком и заканчивается выпадением на земную поверхность метеорита.

В настоящее время известно около 300 космических тел, которые могут пересекать орбиту Земли. Всего по прогнозам астрономов в Космосе существует ≈ 300 тыс. астероидов и комет. Встреча Земли с такими небесными телами представляет серьезную угрозу для всей биосферы. По расчетам, удар астероида диаметром около 1 км сопровождается выделением энергии, в десятки раз превосходящей весь ядерный потенциал, имеющийся на Земле.

Основное средство борьбы – ракетно-ядерная технология. Предлагается разработать систему планетарной защиты от астероидов и комет, которая основана на изменении траектории опасного космического объекта или разрушении его на несколько частей. Для этой цели предполагается использовать межконтинентальные баллистические ракеты с ядерной боеголовкой.

Лекция «Биологические и социальные чрезвычайные ситуации»

К биологическим ЧС относятся эпидемии, эпизоотии и эпифитотии.

Эпидемия – широкое распространение инфекционной болезни среди людей, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости.

Пандемия – необычно большое распространение заболеваемости как по уровню, так и по масштабам распространения с охватом ряда стран, целых континентов и даже земного шара.

Инфекционные болезни подразделяются на:

инфекции внутренних органов (вирусный гепатит (болезнь Боткина), бруцеллез, брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллез);

инфекции дыхательных путей (туберкулез, различные пневмокониозы);

кровяные или трансмиссивные (ВИЧ);

инфекции наружных покровов (дерматиты, экзема, псориаз, грибковые заболевания).

В основу общебиологической классификации инфекционных заболеваний положено их разделение, прежде всего, в соответствии с особенностями возбудителя (антропонозы, зоонозы), а также разделение на трансмиссивные и нетрансмиссивные. Инфекционные болезни по виду возбудителя – вирусные болезни, риккетсиозы, бактериальные инфекции, протозойные болезни, гельминтозы, тропические микрозы, болезни системы крови.

Эпизоотии – инфекционные болезни животных. Эти болезни имеют такие признаки как наличие специфического возбудителя, цикличность развития, способность передаваться от зараженного животного к здоровому и принимать эпизоотическое распространение.

Эпизоотический очаг – место пребывания источника возбудителя инфекции на определенном участке местности, где при данной ситуации возможна передача возбудителей болезней восприимчивым животным.

По широте распространения эпизоотический процесс встречается в трех формах: спорадическая заболеваемость, эпизоотия, панзоотия.

Спорадия – единичные, несчастные случаи проявления инфекционной болезни, не связанные между собой единичным источником возбудителя инфекций (самая низкая степень интенсивности болезни).

При эпизоотии наблюдается средняя степень интенсивности болезни, которая сопровождается распространением болезней в хозяйстве, районе, области. Таким болезням свойственна общность источника возбудителя инфекции, одновременность поражения, периодичность, сезонность.

По эпизоотической классификации все инфекционные болезни животных делятся на 5 групп:

1 группа – алиментарные инфекции, передаются через почву, корм, воду. В основном поражаются органы пищеварительной системы. Возбудитель передается через инфицированные корма, навоз, почву (сибирская язва, ящур, сап, бруцеллез).

2 группа – респираторные инфекции (аэрогенные) поражение слизистых оболочек дыхательных путей и легких. Основной путь передачи – воздушно-капельный (птичий грипп, экзотическая пневмония, оспа овец и коз, чума плотоядных).

3 группа – трансмиссивные инфекции, передаются при помощи кровососущих членистоногих (энцефаломиелиты, туляремия, инфекционная анемия лошадей).

4 группа – инфекции, передающиеся через наружные покровы без участия переносчиков (столбняк, бешенство, оспа коров).

5 группа – инфекционные болезни с невыясненными путями заражения.

Панзоотия – высшая степень развития эпизоотии, характеризуется необычайно широким распространением болезни, охватывающей одно государство, несколько стран, материк.

Для оценки масштаба заболеваний растений применяют такие понятия как эпифитотия и панфитотия.

Эпифитотия – распространение инфекционных болезней растений на значительные расстояния в течении определенного промежутка времени.

Панфитотия – массовые заболевания, охватывающие несколько стран или континентов.

Наиболее опасными болезнями являются стеблевая ржавчина злаковых и фитофтороз картофеля.

Болезни растений классифицируются по следующим признакам:

Место или фаза развития у растений (болезни семян, всходов, рассады, зрелых растений);

Место появления (местные, локальные, общие);

Течение (острые, хронические);

Поражаемая культура;

Причина возникновения (инфекционные или нет).

Все патологические изменения в растениях проявляются в разнообразных формах: гнили, мумификации, увядание, налеты, наросты.