Природные чрезвычайные ситуации: смерчи, торнадо
Природные чрезвычайные ситуации: смерчи, торнадо
смерч атмосферный торнадо расплывчатый
Введение
Каждый год страшные смерчи уносят жизни сотен людей на Земле. Они оставляют человека без жилища, имущества, а иногда и без семьи. Мощные смерчи поднимают многотонные машины, дома и не оставляют от них практически ничего. Смерч зарождается на высотах до 1000 м над поверхностью. Некоторые из них так и не достигают земли, другие могут коснуться ее и вновь подняться. Они так же могут возникать далеко в море, постепенно продвигаясь к суше. Смерчи чаще всего называются торнадо, они могут делиться, так, например из одного может образоваться сразу три. При этом максимальные скорости ветра достигают 65-120 км/ч и только в 1% - 320 км/ч и выше. Постичь тайну смерча пытались многие, но удалось это российскому физику С.В. Цивинскому, который создал модель смерча. Он предложил способы, с помощью которых человек может использовать смерч в своих целях. Физик определил, что смерч возникает и существует с помощью кориолисовой силы, проще говоря, из-за вращения земли. При нагреве поверхности земли или воды восходит поток теплого воздуха, давление у поверхности уменьшается, и сюда, по радиусу, в центр круга идет воздух из окружающего пространства. На движущиеся частицы действует кориолисова сила, которая заставляет их крутится по спирали в центр.
1. Описание: понятия, классификация
.1 Понятие «смерч»
Смерч (или торнадо от исп. <#"justify">Бичеподобные
Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Слабые смерчи и опускающиеся на воду смерчевые воронки, как правило, являются бичеподобными смерчами.
Расплывчатые
Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 0,5 км) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Наносят огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.
Составные
Могут состоять из двух и более отдельных тромбов вокруг главного центрального смерча. Подобные торнадо могут быть практически любой мощности, однако, чаще всего это очень мощные смерчи. Они наносят значительный ущерб на обширных территориях.
Огненные
Это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Именно такие смерчи впервые были искусственно созданы человеком (опыты Дж. Дессена в Сахаре <#"justify">2. Причина образования
Смерч может возникнуть при поступлении теплого воздуха, насыщенного водяным паром, когда происходит соприкосновение теплого влажного с холодным сухим «куполом», образовавшимся над холодными участками поверхности земли (моря). В месте соприкосновения происходит конденсация водяного пара, при этом образуются дождевые капли и выделяется тепло, локально нагревающее воздух. Нагретый воздух устремляется вверх, создавая зону разряжения. В эту зону разряжения втягивается близлежащий теплый влажный воздух облака и нижележащий холодный воздух, что приводит к лавинообразному развитию процесса и выделению значительной энергии. В результате этого образуется характерная воронка. Внутри воронки воздух поднимается вверх с большой скоростью, в воронке формируется разряжение. Холодный воздух, затягиваемый в зону разряжения, ещё более охлаждается. Опускаясь вниз, воронка достигает поверхности земли, в зону разряжения втягивается все, что может быть поднято воздушным потоком. Сама зона разряжения перемещается в сторону, откуда поступает больший объём холодного воздуха. Воронка двигается, причудливо изгибаясь, касаясь поверхности земли. Осадки при этом относительно небольшие [4].
3. Географическое распространение
Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим климатом и арктическим климатом, однако смерчи могут сопровождать только те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов.
Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США, меньше - в восточных штатах США. На юге, в штате Флорида у островов Флорида-Кис, смерчи появляются с моря почти каждый день, с мая до середины октября, за что этот район получил прозвище «край водяных смерчей». В 1969 году здесь было зафиксировано 395 подобных вихрей.
В Европе смерчи сравнительно редки и наблюдаются преимущественно в жаркую летнюю погоду в послеполуденные часы в воздушных массах тропического происхождения с большими вертикальными градиентами температуры.
В направлении к северу они отмечались до северной Шотландии, южной Норвегии, Швеции (до 60° с. ш.), Соловецких островов; в Сибири - до низовьев Оби. На Европейской территории СНГ каждое лето в разных местах, и на юге, и в центре, отмечается несколько смерчей. Были случаи, когда они достигали особой катастрофической силы, как, например, московский смерч 29 июня 1904 г., сравнимый по интенсивности с американскими торнадо. По-видимому, на Азиатской территории СНГ смерчи возникают значительно чаще, но, проходя в малонаселенных районах, наблюдаются реже [3, 6.].
Смерч зародился примерно в 15 км к югу от Иваново на границе леса и поля. Далее он двигался по западным пригородам Иваново, затем войдя в лес, проложил полосу из поваленных или сломанных на высоте 1-3 м деревьев. Деревья оказались поваленными в основном в направлении перемещения смерча - на север. По краям полосы намечалось вращение смерча по часовой стрелке, а кое-где - противоположное. Через час смерч оказался примерно в 60 км к северо-северо-востоку от Иваново, на холмистом берегу Волги, у турбазы Лунево, где вновь проявился особенно сильно. Падали вывороченные с корнем ели, ломались сосны и березы, рушились щитовые домики; бак водонапорной башни массой 50 т был отброшен на 200 м в сторону. Как и на окраине Иваново, бетонные и большие кирпичные строения в основном не разрушались, с них срывалась кровля, вылетали или разбивались стекла. В Лунево диаметр выпавшего града перед смерчем достигал 3 см. Перейдя Волгу, смерч ослабевая пошел на север. Полосы лесоповалов прослеживались далеко на север от Костромы (Обнорское - Любим).
Смерчи были также отмечены в двух местах Ярославской области. Очевидно, это был один и тот же смерч. Он прошел путь от района в 30 км к юго-западу от Ростова на северо-восток до района западнее Данилова. Общая длина пути смерча составила. около 100 км, ширина полосы разрушений 300-500 м. Смерч сопровождался выпадением града, диаметр градин составлял 3-15 см, масса отдельных градин достигала до 1 кг. Лесоповалы и повреждения, связанные со смерчами или сильными шквалами, отмечены еще в двух районах к востоку от Иваново: восточнее Шарьи - западнее Вохмы и восточнее Луха - западнее Юрьевца. Полосы повреждений в лесу также были направлены примерно с юга на север [8]
4. Поражающие факторы
.1 Всасывание предметов
В наружных частях смерча развиваются мощные восходящие потоки воздуха, засасывающие все на своем пути. Их скорость настолько велика, что попавшие в смерч тела забрасываются им на высоту до 12 километров, откуда они падают обледеневшими. Иногда предметы, поднятые смерчем, увлекаются струйными течениями в атмосфере, перемещающими их на 200-300 километров от места прохождения смерча.
Если в зону всасывания попадает человек, то при скорости потока, превышающей 55 м/c, он будет поднят и сброшен в так называемой "зоне рассеяния" с многокилометровой высоты. Иногда к скорости свободного падения добавляется скорость нисходящих потоков; в таких случаях тело жертвы расплющивается от страшного удара, словно под прессом.
Бывает так, что смерч, подняв человека, начинает ослабевать. Когда скорость восходящих потоков становится меньше 55 м/с и уменьшается постепенно, а сам смерч при этом не разрывается посередине, всосанный в него человек может довольно плавно опуститься на землю.
Такой случай произошел, например, в сентябре 1975 года в селе Куприяново Завитинского района Амурской области. Вечером житель села С. Д. Тертица вышел из дома, чтобы прикрыть только что выкопанный картофель от непогоды, но был застигнут смерчем. Вихрь пронес его над всем селом и сбросил в траншею, заполненную силосной массой. Полет поневоле закончился благополучно, человек не получил никаких повреждений. Однако в большинстве случаев такой полет в смерче заканчивается трагически.
4.2 Разлетающиеся предметы
При прохождении смерча далеко не все предметы взлетают и падают в "зоне рассеяния". Некоторые из них просто отбрасываются в сторону со значительным ускорением, иногда сделав несколько витков вокруг его колонны, некоторые срываются с места ветром, сопровождающим смерч.
Скорость превращает разлетающиеся предметы в мощные снаряды независимо от их веса. Метеорологи отмечали случаи, когда не очень прочные предметы, разогнанные ветром до больших скоростей, пробивали навылет стены домов и стальные трубы. В 1823 году смерч, прошедший близ Калькутты, пробил бамбуковой палкой стену толщиной полтора метра! Попадание такого предмета в человека, как правило, смертельно.
Еще страшнее разлетающиеся в разные стороны плоские предметы, обладающие значительной парусностью - железные листы с крыш, рекламные щиты, вывески и т. п.
4.3 Град
Большинство смерчей сопровождается градом, причем вес отдельных градин может превышать килограмм. Среди людей, попавших в зону градобития, могут быть погибшие и раненые. Именно так, например, произошло 2 сентября 1945 года во время смерча, разрушившего подмосковные деревни Хомутово и Оболдино.
Слева от зоны разрушения выпал крупный град величиной от голубиного до куриного яйца и больше; среди градин впоследствии увидели несколько кусков льда неправильной формы грязно-серого цвета. Градины ранили несколько местных жителей. Во время другого смерча, прошедшего через Москву в 1904 году, падали градины весом до 600 грамм, убивавшие людей на месте.
4.4 Молнии и электрические явления
Смерчи также генерируют сильные электромагнитные поля и сопровождаются молниями. Шаровые молнии в смерчах наблюдались неоднократно.
В смерчах наблюдаются не только светящиеся шары, но и светящиеся облака, пятна, вращающиеся полосы, а иногда и кольца. Очевидно, что свечения внутри смерча связаны с турбулентными вихрями разной формы и размеров. Иногда светиться желтым светом весь смерч.
В смерчах зачастую развиваются токи огромной силы. Они разряжаются бесчисленными молниями (обычными и шаровыми) или приводят к появлению светящейся плазмы, покрывающей всю поверхность смерча и воспламеняющей попавшие в нее предметы. Известный исследователь Камилл Фламмарион, изучив 119 смерчей, пришел к выводу, что в 70 случаях наличие в них электричества было несомненно, а в 49 случаях "электричества в них не было и следа, или, по крайней мере, оно не проявлялось".
Свойства плазмы, иногда окутывающей смерчи, известны гораздо хуже. Бесспорно, что некоторые предметы близ зоны разрушений оказываются сожженными, обугленными или высохшими. После смерча, который произвел разрушения в Москве в 1904 году, многие поваленные деревья оказались сильно обожженными.
4.5 Перепад давления
Резкий перепад давления приводит к тому, что все предметы с более или менее герметичной оболочкой взрываются, разрываемые изнутри - шины, бидоны, консервные банки, газовые баллоны, даже целые дома. В ряде случаев такой эффект оказывается спасительным - все бревна в разрушенных домах отбрасываются в сторону, не задев находящихся в нем людей.
4.6 Массы воды
Бывает, что смерч втягивает в себя огромное количество воды, которая при распаде его колонны выливается единым "залпом". Это тоже может привести к трагедиям.
августа 1985 года близ Сочи водяным валом, пронесшимся по речке Хобза, в море было смыто около 40 автомобилей и много палаток с находившимися в них людьми. Накануне в этом районе почти сутки непрерывно шел сильный дождь, но заметного подъема уровня воды в реке не наблюдалось. Оказалось, что с моря на сушу вышел смерч. Вся содержащаяся в нем вода - несколько миллионов кубометров - пролилась в верховьях Хобзы. Образовался водяной вал высотой 5,5 метров и шириной около 150 метров, который понесся к морю, сметая все на своем пути [1].
5. Последствие смерчей
По статистике ежегодно от смерчей погибает в среднем 400 человек; а 18 марта 1925 года в штатах Иллинойс, Миссури, Теннесси, Кентукки (США) погибло около 700 человек. В штате Северная Дакота в 1957 году торнадо уничтожил 500 построек и принес убытков на 15 млн. долларов. В нашей стране самый памятный смерч обрушился на Ивановскую и Костромскую области в 1984 году. Он переворачивал подъемные краны, поднимал в воздух автомашины и вагоны, разрушал постройки, как спички ломал деревья и даже погнул рельсы железной дороги. Его диаметр достигал 2 км.
Разрушительные действия смерчей связывают, прежде всего, с ветром, но следующая за этим фаза ливней и наводнений значительно более опасна. Эти явления приобретают грозный характер, оборачиваются разгулом стихии с катастрофическими последствиями в масштабах целых государств или даже нескольких стран какого-либо географического района. Основными причинами гибели и травмирования людей является разрушение построек, падение деревьев.
Сопутствующие компоненты смерчей: наводнения, штормовой нагон воды.
В результате смерчей происходит нарушение условий жизнедеятельности населения: поражение коммунального хозяйства, транспорт, дорог, страдает сельское хозяйство, создается опасность активизации берегоразрушительных и оползневых процессов, прерывается телефонная связь и нарушается электроснабжение населенных пунктов с населением в десятки и сотни тысяч человек.
Из пострадавших районов может быть временно отселено практически все население.
Особую настороженность для министерств и ведомств, принимающих участие в ликвидации последствий ЧС и катастроф природного характера, вызывают объекты представляющие опасность: ГЭС, АЭС, химические, биологические, пожаро-взрывоопасные, производственные, военные склады и хранилища. Объекты социально-бытового назначения: аэропорты, вокзалы, транснациональные железные и автомобильные дороги, страховые компании, банки, стратегические объекты экономики и, главное - энергетический потенциал, от которого зависит работоспособность всего комплекса инфраструктуры городов [1].
6. Предупреждение и ликвидация последствий
Катастрофические торнадо наблюдаются редко, поэтому для их прогноза затруднительно использовать статистический подход. Обычно ориентируются на то, что торнадо могут возникнуть в любом из тех районов, где они уже происходили раньше, и следует принять соответствующие меры предосторожности. Если ведутся атмосферные наблюдения и если торнадо обнаружен, делается соответствующее предупреждение.
Поскольку вероятность появления торнадо в каком-либо конкретном районе весьма мала при проектировании обычных промышленных и гражданских зданий и сооружений нагрузки от торнадо строительными нормами не учитываются (по экономическим соображениям). Нагрузки от торнадо учитываются при выборе площадок для атомных электростанций как в России, так и за рубежом. При этом учитываются скорость ветра (скоростной напор ветра), изменение атмосферного давления при прохождении торнадо над сооружением, удары летящих предметов.
Разрушения, причиняемые торнадо, как и ураганами, определяются давлением скоростного напора ветрового потока, но, кроме того, взрывным эффектом от быстрого падения давления в центре торнадо. Железобетонные сооружения обычно являются устойчивыми к действию торнадо. Наилучшим укрытием от торнадо являются убежища гражданской обороны, а при их отсутствии - прочные подвалы зданий [2].
Заключение
Смерч- это очень сильный вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, обладающий ураганными скоростями ветра более 33 м/с. Форма смерчей может быть многообразной - колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола» и т.п., но чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака.
В среднем за год насчитывается свыше 200 смертных случаев от торнадо, а в одном только случае торнадо 18 марта 1925 г. было убито почти 700 человек. Убытки от торнадо ежегодно исчисляются многими десятками миллионов долларов. Одно единственное торнадо в Северной Дакоте 20 июня 1957 г. разрушило 500 домов на площади в одну квадратную милю и причинило убытков на 15 миллионов долларов.
Список использованных источников
. Кочетков, К. Е.аварии и катастрофы . Предупреждения и ликвидация последствий. Учебное пособие в 3-х книгах. Книга 1 / К. Е. Кочетков, В. А. Котляров, А. В. Забегалов и др. - М.: АСВ, 1995. - 320 с.
. Мурзаев, Э. М. Земля неразгаданная: рассказы о том как открывали и продолжают открывать нашу планету / Э. М. Мурзаев, В. А. Везенцев. - М.: Мысль, 1983. - С. 136-142.
. Наливкин, Д. В. Смерчи / Д. В. Наливкин. - М.: Наука, 1984. - 111 с.
.Наливкин, Д. В. Ураганы, буря и смерчи. Географические особенности и геологическая реальность / Д. В. Наливкин. Ленинграл.: Наука, 1969. - 487 с.
. Пушкарь, В. С. Экология: Природные катастрофы и их экологические последствия / В. С. Пушкарь, М. В. Черепанова. - Владивосток: ВГУЭС, 2003. - 84 с.
.Советский энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1981. - 1600 с.
. Всё о торнадо // Смерчи в России от 5. 07. 10. - Режим доступа http://www.smerchweb.com/tornado-5.html .