Бури, шквалы, ураганы их характеристика, поражающие факторы

Метеорологические опасные явления – природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растений, объекты экономики и окружающую природную среду.

Явления в атмосфере

Метеорологические и агрометеорологические опасные явления

Бури (9 – 11 баллов) Ураганы (12-15 баллов) Смерчи, торнадо. Шквалы. Вертикальные вихри. Крупный град. Сильный дождь, ливень. Сильный снегопад. Сильный гололед. Сильный мороз. Сильная жара. Сильный туман. Засуха. Суховей. Заморозки.

Ветер – это перемещение воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зоною низкого давления.

Ветер характеризуется: 1. Направлением ветра - определяется азимутом стороны горизонта, откуда он дует, и измеряется в градусах. 2. Скоростью ветра – измеряется в метрах в секунду (м/с; км/ч; милях/час) (1 миля = 1609 км; 1 морская миля = 1853 км). 3. Силой ветра – измеряется давлением, которое он оказывает на 1 м2 поверхности. Сила ветра меняется почти пропорционального скорости, поэтому силу ветра часто оценивают не давлением, а скоростью, что упрощает восприятие и понимание этих величин.

Для обозначения движения ветра используют много слов: смерч, буря, ураган, шторм, тайфун, циклон и множество местных названий. Чтобы их систематизировать, во всем мире пользуются шкалой Бофорта, которая позволяет весьма точно оценить силу ветра в баллах (от 0 до 12) по его действию на наземные предметы или на волнение в море. Удобна эта шкала еще и тем, что она позволяет по описанным в ней признакам довольно точно определить скорость ветра без приборов.

Шкала Бофорта (табл. 1)

Баллы Бофорта

Словесное определение силы ветра

Скорость ветра, м/с (км/ч)

Действие ветра на суше

На суше

На море

Штиль. Дым поднимается вертикально

Зеркально гладкое море

Направление ветра заметно по относу дыма,

Рябь, пены на гребнях нет

Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, движется флюгер

Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными

Листья и тонкие ветви деревьев колышутся, ветер развевает верхние флаги

Короткие хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют пену, изредка образуются маленькие белые барашки.

Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев

Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах.

Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями

Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки.

10,8 – 13,8 (38,88-49,68)

Качаются толстые сучья деревьев, гудят провода

Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади.

13,9 – 17,1 (50,04-61,56)

Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно

Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру

Очень крепкий ветер (буря)

17,2 – 20,7 (61,92-74,52)

Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно

Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по ветру.

Шторм (сильная буря)

Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу

Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн опрокидываются и рассыпаются в брызги.

Сильный шторм (полная буря)

Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко

Очень высокие волны с длинными загибающими вниз гребнями. Пена вздувается ветром большими хлопьями в виде густых полос. Поверхность моря белая от пены. Грохот волн подобен ударам. Видимость плохая.

Жестокий шторм (жесткая буря)

28,5 – 32,6 (102,6-117,3)

Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко

Исключительно высокие волны. Суда временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными хлопьями пены. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая.

32,7 и более (117,7 и более)

Тяжелые предметы переносятся ветром на значительные расстояния

Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость.

Бризом (от легкого до сильного бриза) моряки называют ветер, имеющий скорость от 4 до 31 мили/час. В пересчете на километры (коэффициент 1,6) это будет 6,4-50 км/час

Скорость и направления ветра определяют погоду и климат.

Сильные ветры, значительные перепады атмосферного давления и большое количество осадков вызывают опасные атмосферные вихри (циклоны, бури, шквалы, ураганы) которые могут вызвать разрушения и человеческие жертвы.

Циклон – общее название вихрей с пониженным давлением в центре.

Антициклон – это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре. В Северном полушарии ветры в антициклоне дуют против часовой стрелки, а в Южном – по часовой стрелке, в циклоне движение ветра обратное.

Ураган - ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого равна или превышает 32,7 м/с (12 баллов по шкале Бофорта), что равнозначно 117 км/ч (табл. 1). В половине случаев скорость ветра при урагане превышает 35 м/сек, доходя до 40-60 м/сек, а иногда и до100 м/сек.

В зависимости от скорости ветра ураганы классифицируются на три типа: - ураган (32 м/с и более), - сильный ураган (39,2 м/с и более) - жестокий ураган (48,6 м/с и более).

Причиной подобных ураганных ветров является возникновение, как правило, на линии столкновения фронтов теплых и холодных воздушных масс, мощных циклонов с резким перепадом давления от периферии к центру и с созданием вихревого воздушного потока, движущегося в нижних слоях (3-5 км) по спирали к середине и вверх, в северном полушарии – против часовой стрелки.

Такие циклоны, в зависимости от места их возникновения и структуры, принято подразделять на: - тропические циклоны встречаются над теплыми тропическими океанами, в стадии формирования обычно движется на запад, а после окончания формирования изгибаются к полюсам. Тропический циклон, достигший необычной силы, называется ураганом, если он рождается в Атлантическом океане и примыкающих к нему морям; тайфуном – в Тихом океане или его морях; циклоном – в регионе Индийского океана. циклоны умеренных широт могут формироваться как над сушей так и над водой. Обычно они движутся с запада на восток. Характерной особенностью таких циклонов является их большая «сухость». Количество осадков при их прохождении значительно меньше, чем в зоне тропических циклонов. На Европейский материк воздействуют как тропические ураганы, зарождающиеся в центральной Атлантике, так и циклоны умеренных широт. Буря – разновидность урагана, но имеет меньшую скорость ветра 15-31 м/сек.

Длительность бурь – от нескольких часов до нескольких суток, ширина от десятков до нескольких сотен километров. Бури подразделяются:

1. Вихревые (пылевые) – представляют собой сложные вихревые образования, обусловленные циклонической деятельностью и распространяющиеся на большие площади. Они бывают: - пыльные – в воздух поднимается большое количество пыли, которая переносится на значительные расстояния. Пыльные бури вызывают удушье и приводят к болезням (переносят различных паразитов), в значительной мере страдает техника. Пыльным бурям подвержены несколько областей Земли (в основном пустыни); - снежные – образуются зимой. Такие бури называют пургой, бураном, метелью; - шквальные бури – возникают внезапно, а по времени крайне не продолжительные (несколько минут). Например, в течение 10 минут скорость ветра может возрасти с 3 до 31 м/сек.

2. Потоковые бури – это местные явления небольшого распространения. Они слабее, чем вихревые бури. Они подразделяются: - стоковые – поток воздуха движется по склону сверху вниз. - Струевые – характерны тем, что поток воздуха движется горизонтально или вверх по склону. Проходят потоковые бури чаще всего между цепями гор, соединяющих долины. В зависимости от окраски частиц, вовлеченных в движение, различают черные, красные, желто-красные и белые бури. В зависимости от скорости ветра бури классифицируются: - буря 20 м/сек и более - сильная буря 26 м/ сек и более - жесткая буря 30,5 м/сек и более.

Шквал – резкое кратковременное усиление ветра до 20–30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления, связанного с конвективными процессами. Несмотря на кратковременность шквалов, они могут приводить к катастрофическим последствиям. Шквалы в большинстве случаев связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками либо местной конвекции, либо холодного фронта. 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.

По возможности ограничения зоны воздействия все перечисленные стихийные бедствия относят к нелокализуемым.

Опасные последствия ураганов и бурь.

Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии и по своему пагубному воздействию не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется тем, что ураганы несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течение 1 ч, равно энергии ядерного взрыва в 36 Мт. За один день выделяется количество энергии, которой хватило бы для полугодового обеспечения электричеством такой страны, как США. А за две недели (средняя продолжительность существования урагана) такой ураган выделяет энергию, равную энергии Братской ГЭС, которую она может выработать за 26 тыс. лет. Очень высоким является и давление в зоне урагана. Оно достигает нескольких сот килограммов на квадратный метр неподвижной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению движения ветра.

Ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на коммунально-энергетических сетях, в производстве. Известны случаи, когда ураганный ветер разрушал дамбы и плотины, что приводило к большим наводнениям, сбрасывал с рельсов поезда, срывал с опоры мосты, валил фабричные трубы, выбрасывал на сушу корабли. Часто ураганы сопровождают сильные ливни, которые опаснее самого урагана, так как являются причиной селевых потоков и оползней.

Размеры ураганов различны. Обычно за ширину урагана принимают ширину зоны катастрофических разрушений. Часто к этой зоне прибавляют территорию ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями. Тогда ширина урагана измеряется сотнями километров, достигая иногда 1000 км. Для тайфунов полоса разрушений обычно составляет 15-45 км. Средняя продолжительность урагана – 9-12 суток. Ураганы возникают в любое время года, но наиболее часто с июля по октябрь. В остальные 8 месяцев они редки, пути их коротки.

Ущерб, причиняемый ураганом, определяется целым комплексом различных факторов, в том числе рельефом местности, степенью застройки и прочностью строений, характером растительности, присутствием в зоне его действия населения и животных, временем года, проведенными профилактическими мероприятиями и рядом других обстоятельств, главным из которых является скоростной напор воздушного потока q, пропорциональный произведению плотности атмосферного воздуха на квадрат скорости воздушного потока q = 0,5pv 2 .

Согласно строительным нормам и правилам максимальное нормативное значение ветрового давления составляет q = 0,85 кПа, что при плотности воздуха r = 1,22 кг/м3 соответствует скорости ветра.

Для сравнения можно привести расчетные значения скоростного напора, использованные для проектирования атомных станций для района Карибского бассейна: для сооружений I категории – 3,44 кПа, II и III – 1,75 кПа и для открытых установок – 1,15 кПа.

Ежегодно около ста мощных ураганов шествуют по земному шару, вызывая разрушения и нередко унося человеческие жизни (табл. 2). 23 июня 1997 года над большей частью Брестской и Минской областей пронесся ураган, в результате которого 4 человека погибли, 50 – были ранены. В Брестской области было обесточено 229 населенных пунктов, выведена из строя 1071 подстанция, сорваны крыши с 10-80 % жилых домов в более чем в 100 населенных пунктах, разрушено до 60 % зданий сельскохозяйственного производства. В Минской области было обесточено 1410 населенных пунктов, повреждены сотни домов. Поломаны и вывернуты с корнями деревья в лесах и лесопарках. В конце декабря 1999 года от ураганного ветра, пронесшегося по Европе, пострадала и Беларусь. Были порваны линии электропередачи, многие населенные пункты обесточены. Всего от урагана пострадали 70 районов и более 1500 населенных пунктов. Только в Гродненской области вышли из строя 325 трансформаторных подстанций, в Могилевской еще больше – 665.

Таблица 2 Последствия воздействия некоторых ураганов