Стихийные атмосферные явления

К природным опасностям относятся стихийные яв­ления, которые представляют непосредственную угрозу для жизни и здоровья людей.

Будучи естественными феноменами жизни и разви­тия природной среды, они в то же время воспринимают­ся человеком как аномальные.

В безопасности жизнедеятельности рассматриваются не все природные катастрофы и стихийные явления, а лишь те из них, которые могут принести ущерб здоровью или привести к гибели людей.

Несмотря на глубокие различия в существе, все природные опасности подчиняются некоторым общим зако­номерностям.

Во-первых, для каждого вида опасностей характерна определенная пространственная приуроченность. Во-вто­рых, установлено, что чем больше интенсивность (мощ­ность) опасного явления, тем реже оно случается. В-тре­тьих, каждому виду опасностей предшествуют некоторые специфические признаки (предвестники). В-четвертых, при всей неожиданности той или иной природной опасно­сти ее проявление может быть предсказано. Наконец, в-пятых, во многих случаях могут быть предусмотрены пассивные и активные защитные мероприятия от при­родных опасностей

Существует несколько видов природных стихийных явлений, но в данном реферате мы рассмотрим АТМОСФЕРНЫЕ стихийные явления.

Атмосферные явления представляют собой важный элемент погоды: от того, идёт ли дождь или снег, отмечается ли туман или пыльная буря, бушует ли метель или гроза, в значительной степени зависит как восприятие текущего состояния атмосферы живыми существами (человек, животные, растения), так и воздействие погоды на находящиеся под открытым небом машины и механизмы, постройки, дороги и т.д. Поэтому наблюдения за АТМОСФЕРНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ (их правильное определение, фиксация времени начала и прекращения, колебаний интенсивности) на сети метеостанций имеют большое значение. Впрочем, такие наблюдения доступны не только профессионалам, но и широкому кругу любителей природы; для этого нужно изучить описания явлений и понимать, с чем (условия ОБЛАЧНОСТИ, ВЕТЕР, диапазон ТЕМПЕРАТУРЫ и т.п.) связано то или иное ЯВЛЕНИЕ ПОГОДЫ.

Газовая среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с нею, называется атмосферой.

Состав ее у поверхности Земли: 78,1% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, в незначительных долях про­цента углекислый газ, водород, гелий, неон и др. газы. В нижних 20 км содержится водяной пар (3% в тропиках, 2 х 10-5% в Антарктиде). На высоте 20-25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы на Земле от вредного коротко­волнового излучения. Выше 100 км молекулы газов раз­лагаются на атомы и ионы, образуя ионосферу. В зависимости от рас­пределения температуры ат­мосферу подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Неравномерность нагре­вания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли. Сила ветра у земной поверхности оценивается по шкале Бофорта.

Атмосферное давление распределяется неравномер­но, что приводит к движению воздуха относительно Земли от высокого давления к низкому. Это движение называ­ется ветром. Область пониженного давления в атмосфе­ре с минимумом в центре называется циклоном.

Циклон в поперечнике достигает нескольких тысяч километров. В Северном полушарии ветры в циклоне дуют против часовой стрелки, а в Южном — по часовой. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильны­ми ветрами.

Структура тропического циклона

Антициклон

это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре. Поперечник антицик­лона составляет несколько тысяч километров. Антицик­лон характеризуется системой ветров, дующих по часо­вой стрелке в Северном полушарии и против— в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами.

В результате естественных процессов, происходящих в атмосфере, на Земле наблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность или затрудня­ют функционирование систем человека. К таким атмос­ферным опасностям относятся туманы, гололед, молнии, ураганы, бури, смерчи, град, метели, торнадо, ливни и др.

Гололед

слой плотного льда, образующийся на поверхности земли и на предметах (проводах, конструк­циях) при замерзании на них переохлажденных капель тумана или дождя.

Обычно гололед наблюдается при температурах воз­духа от 0 до -3°С, но иногда и более низких. Корка намерзшего льда может достигать толщины нескольких сантиметров. Под действием веса льда могут разрушать­ся конструкции, обламываться сучья. Гололед повыша­ет опасность для движения транспорта и людей.

Туман

скопление мелких водяных капель или ле­дяных кристаллов, или тех и других в приземном слое атмосферы (иногда до высоты в несколько сотен мет­ров), понижающее горизонтальную видимость до 1 км и менее.

В очень плотных туманах видимость может пони­жаться до нескольких метров. Туманы образуются в результате конденсации или сублимации водяного пара на аэрозольных (жидких или твердых) частицах, содер­жащихся в воздухе (т. н. ядрах конденсации). Туман из водяных капель наблюдается главным образом при тем­пературах воздуха выше -20°С. При температуре ниже -20°С преобладают ледяные туманы. Большинство ка­пель тумана имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуре воздуха и 2-5 мкм при отрицательной тем­пературе. Количество капель в 1 см3 воздуха колеблется от 50-100 в слабых туманах и до 500-600 в плотных. Туманы по их физическому генезису подразделяются на туманы охлаждения и туманы испарения.

По синоптическим условиям образования различают туманы внутримассовые, формирующиеся в однородных воздушных массах, и туманы фронтальные, появление которых связано с фронтами атмосферными. Преоблада­ют туманы внутримассовые.

В большинстве случаев это туманы охлаждения, при­чем их делят на радиационные и адвективные. Радиаци­онные туманы образуются над сушей при понижении температуры вследствие радиационного охлаждения зем­ной поверхности, а от нее и воздуха. Наиболее часто они образуются в антициклонах. Адвективные туманы обра­зуются вследствие охлаждения теплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Адвективные туманы развиваются как над сушей, так и над морем, чаще всего в теплых секто­рах циклонов. Адвективные туманы устойчивее, чем радиационные.

Фронтальные туманы образуются вблизи атмосфер­ных фронтов и перемещаются вместе с ними. Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспор­та. Прогноз туманов имеет важное значение в безопасно­сти.

Град

вид атмосферных осадков, состоящих из сфе­рических частиц или кусочков льда (градин) размером от 5 до 55 мм, встречаются градины размером 130 мм и массой около 1 кг. Плотность градин 0,5-0,9 г/см3. В 1 мин на 1 м2 падает 500-1000 градин. Продолжи­тельность выпадения града обычно 5-10 мин, очень ред­ко — до 1 ч.

Разработаны радиологические методы определения градоносности и градоопасности облаков и созданы опе­ративные службы борьбы с градом. Борьба с градом основана на принципе введения с помощью ракет или снарядов в облако реагента (обычно йодистого свинца или йодистого серебра), способствующего заморажива­нию переохлажденных капель. В результате появляется огромное количество искусственных центров кристал­лизации. Поэтому градины получаются меньших разме­ров и они успевают растаять еще до падения на землю.

Ливни

кратковременные атмосферные осадки, обычно в виде дождя (иногда мокрого снега, крупы), отличающиеся большой интенсивностью (до 100мм/ч). Ливни возникают в неустойчивых воздушных массах на холодном фронте или в результате конвекции.

(Конве́кция (от лат. convectio — принесение, доставка) — явление переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества).

Мете́ль

(метелица, вьюга) — перенос ветром снега над землей.

В метели может участвовать как снег, отложенный на поверхности земли, так и снег, выпадающий из облаков, который ещё не коснулся поверхности. По этому признаку различают:

верховую метель — снегопад при ветре, когда снежинки движутся вместе с потоком воздуха до момента касания ими земной поверхности, где они остаются лежать неподвижно;

низовую метель — ветровое перемещение отложенного ранее снега. Если высота подъема снежных частиц не превышает 10-20 см, это явление называют позёмкой;

общую метель — сочетание верховой и низовой метелей.

Некоторым аналогом низовых метелей могут служить пыльные бури. Более того, в засушливых, но холодных в зимнее время районах, возможны своеобразные снежно-песчаные позёмки и даже бури, при которых пыль и песок переносятся вместе с сухим снегом.

Буря

это очень сильный ветер, приводящий к боль­шому волнению на море и к разрушениям на суше. Буря может наблюдаться при прохождении циклона, смерча. Скорость ветра у земной поверхности превышает 20 м/с и может достигать 100 м/с. В метеорологии при­меняется термин «шторм», а при скорости ветра больше 30 м/с — ураган. Кратковременные усиления ветра до скоростей 20-30 м/с называются шквалами.

Молния

природный разряд больших скоплений электрического заряда в нижних слоях атмосферы. Одним из первых это установил американский государственный деятель и ученый Б.Франклин. В 1752 он провел опыт с бумажным змеем, к шнуру которого был прикреплен металлический ключ, и получил от ключа искры во время грозы. С тех пор молния интенсивно изучалась как интересное явление природы, а также из-за серьезных повреждений линий электропередачи, домов и других строений, вызываемых прямым ударом молнии или наведенным ею напряжением.

Молния способна воздействовать на здания и соору­жения прямыми ударами (первичное воздействие), ко­торые вызывают непосредственное повреждение и раз­рушение, и вторичными воздействиями — посредством явлений электростатической и электромагнитной ин­дукции. Высокий потенциал, создаваемый разрядами молнии, может заноситься в здания также по воздуш­ным линиям и различным коммуникациям. Канал глав­ного разряда молнии имеет температуру 20 000°С и выше, вызывающую пожары и взрывы в зданиях и сооружениях.

Схема развития наземной молнии

а, б – две ступени лидера; 1- облако; 2 – стримеры; 3 – канал

ступенчатого лидера; 4 – корона канала; 5- импульсная

корона на головке канал; в – образование главного канала молнии (К)

Торнадо

узкий чудовищно вращающийся столб воздуха, который тянется от грозового облака до земли. Поскольку ветер невидим, вы не всегда можете рассмотреть торнадо. Видимый признак – воронка, состоящая из водяных капель, иногда предметов, на протяжении своего существования торнадо не всегда соприкасается с поверхностью земли. Пыль и мусор во вращающейся воронке также делают торнадо видимым и указывают на положение смерча.

Известные факты

Торнадо - самое неистовое стихийное бедствие.

Существует две разновидности этого явления: торнадо, причиной возникновения которых стали сильнейшие грозы, и торнадо, появившиеся вследствие других факторов.

Как правило, торнадо появляются в результате грозы и часто наиболее опасны. Супершторм – продолжительная (более одного часа ) гроза продолжающаяся за счет, восходящего воздушного потока, наклонного и беспрестанно вращающегося. Ширина этого потока достигает 10 миль в диаметре и 50000 футов в высоту требуется от 20 до 60 минут для формирования торнадо. Ученые называют это вращение мезоциклон, когда он определяется на радаре Доплера. Торнадо – крайне небольшая часть этого масштабного круговращения. Наиболее мощные торнадо возникают в результате сильных гроз.

Торнадо второго вида образуются без участия восходящих крутящихся воздушных потоков. Такой торнадо – представляет собой вихрь пыли и мусора, образующийся возле самой поверхности земли, вдоль линии фронта ветра без той страшной крутящейся воронки. Другой вариант торнадо – смерч, или иначе ураган. Это явление характеризуется узкой веревочнообразной воронкой, которая образуется , когда грозовая туч еще только формируется и нет восходящего закручивающегося потока воздуха. Водяной смерч аналогичен «сухопутному» только возникает он над водой.

Смерчи

атмосферные вихри, возникающие в грозовом облаке и распространяющиеся вниз, часто до самой поверхности Земли, в виде тёмного столба (иногда с изогнутой осью вращения) диаметром до 1000 м., с воронкообразными расширениями сверху и снизу.

Атмосферные условия, необходимые для возникновения смерчей, включают высокую влажность, температурную нестабильность и схождение в одной точке теплого влажного воздуха на нижних высотах и прохладного сухого на больших. Сначала можно заметить тёмную вращающуюся воронку, затем наступает на какое-то время тишина, а потом неожиданно возникает смерч. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки и одновременно поднимается по спирали, соприкасаясь с поверхностью Земли, втягивает пыль, воду и различные предметы. Эти разрушения связаны с действием стремительно вращающегося воздуха и резким подъемом воздушных масс вверх. В результате этих явлений некоторые объекты (автомобили, легкие дома, крыши зданий, люди и животные) могут отрываться от земли и переноситься на сотни метров. Такое действие торнадо часто вызывает разрушение поднятых объектов, а людям наносит травмы и контузии, которые могут привести к гибели. Также смерчи приводят к авиакатастрофам. Существуют смерчи недолго, от нескольких минут до нескольких часов, проходя за это время путь от сотен метров до десятков километров.

Мер предосторожности почти не существует, но люди могут переждать смерч в подвале или в убежище.

Смерчи происходят нечасто, однако за четырёхлетний период с 1995 по 1998 год было зарегистрировано 33 урагана, что составляет абсолютный рекорд.

В США смерчи называют торнадо.

Ураганы

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

Английский адмирал Френсис Бофорт ещё в 1806 г. предложил 12 - бальную шкалу ветров, названную по его имени шкалой Бофорта. Он подразделил ветры в зависимости от перемещения воздушных масс. Уже при силе в 9 баллов, когда скорость составляет от 20 до 24 м/сек, ветер валит ветхие строения, срывает крыши с домов. Его называют штормом. Если же скорость ветра достигает 32 м/сек, о нём говорят как об урагане. Штормы наиболее опасны на морских побережьях и в устьях больших рек, ибо шторм гонит огромные водяные валы. Эти валы заливают берега и разрушают всё. Зимой штормы могут поднимать в воздух огромные массы снега и вызывать снежные бури, что приводит к заносам, остановке движения автомобильного и железнодорожного транспорта, нарушению систем водо-, газо-, электроснабжения и связи.

Ураганами называют также тропические циклоны, возникающие в Тихом океане вблизи берегов Центральной Америки; на Дальнем Востоке и в районах Индийского океана ураганы носят название тайфунов, одних из наиболее опасных и разрушительных природных явлений на Земле. Во время тропических циклонов скорость ветра часто превышает 50 м/с, а иногда достигает 110 м/с. Тайфуны сопровождаются обычно интенсивными ливневыми дождями.

Сила тайфунов колоссальна: средний тайфун за сутки выделяет в 500 тыс. раз больше энергии, чем выделилось при взрыве атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. но обычно по площади действия относительно невелик - от 300 до 1000 км в диаметре. В самом его центре, где господствуют нисходящие воздушные потоки, почти нет ветра и облаков - это так называемый «глаз бури». Тому, кто попал в него, после кратковременной передышки следует ожидать не избавления от страданий, а самого худшего: дожди и ветер у границы «глаза» обрушатся с большей силой. 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.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане или шторме. 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.

Для визуальной оценки силы (скорости) ветра в бал­лах по его действию на наземные предметы или по вол­нению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеоро­логической организацией и широко применяется в си­ноптической практике.

Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта

(на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)