Лекция 12 Химия окружающей среды Опасные природные процессы

Лекция 12. Химия окружающей среды Опасные природные процессы и явления 1

Стихия Землетрясения - Оползни - Сели Стихия Воздух Смерчи - Ураганы – Тайфуны - Морозы - Снегопады Стихия Вода Наводнения - Град - Ливни – Цунами - Шторма Стихия Огонь Извержения вулканов – Лесные пожары 2

Извержения вулканов • • Причины: раздвигающиеся плиты, выпускают из под себя поток магмы. Симптомы: Извержения вулканов начинаются внезапно. Над вершиной горы появляется дым, слышится подземный гул, сотрясение земли. Из вершины горы начинает валить пар и пепел. Раздаётся грохот внутри горы. • Предупреждающие знаки: землетрясения, подземные взрывы и сильный гул, взрывы в кратере, тревожно ведут себя животные (коровы и овцы отчаяно мычат, ревут, блеют), нашествие муравьёв, сороконожек и змей. • Из 37 вулканов мира, которые в настоящее время считаются действующими, 29 лежат в так называемом Тихоокеанском огненном поясе. • Ученым-вулканологам удалось составить схему главных вулканических поясов, существующих на нашей планете: Средне-Атлантическая гряда, проходящая через Вест-Индию; каскад хребтов в северо-западной части Тихого океана; Гавайская гряда, безымянная цепь гор, идущая вдоль северного побережья Средиземного моря и проходящая на восток через Малую Азию. 33 3

Извержения вулканов 1. Евразийская плита 2. Австралийская плита 3. Антарктическая плита 4. Тихоокеанская плита 5. Южноамериканская плита 6. Североамериканская плита 7. Африканская плита 8. Карибская плита 9. Филиппинская плита 10. Плита Наска 11. Аравийская плита 12. плита кокос 13. индийская плита 4

Самый верхний покров Земли - земная кора. Если сравнить Землю с яблоком, то земная кора будет только его тонкой кожицей. Но именно эта «кожица» интенсивно используется человеком. На ее поверхности построены города, заводы и фабрики, из ее недр добывают различные полезные ископаемые, она дает человеку воду, энергию, одежду и многое-многое другое. Поскольку земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В недрах земной коры залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве. 5

Вулканизм 6

Вулканизм 7

Извержения вулканов Вулкан Augustine, Аляска, 26 марта 2006 (Cyrus Read AVOUSGS) 8

Извержения вулканов Вулкан Augustine, Аляска, 27 марта 2006 (Cyrus Read AVOUSGS) 9

Извержения вулканов Вулкан Chaiten, Чили, 17 июня 2008 (AP Photo. Christian Brown, Intendencia Regional de Los Lagos ) 10

Извержения вулканов Вулкан Chaiten, Чили, 17 июня 2008 (AP Photo. Christian Brown, Intendencia Regional de Los Lagos ) 11

Извержения вулканов Вулкан Ключевской, Россия, 30 сентября 1994. Фото с высоты 115 миль над землёй (Image Science and Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center)

Извержения вулканов 13 Вулкан Рабаула, Папуа Новая Гвинея, 13 апреля 2008 (Yoon S. Byun. Boston Globe Staff)

Извержения вулканов Пепел, прорывающийся через слой облака над Chaiten, Чили, 5 мая 2008 (Image Science and Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center 14

Извержение Этны 30 ого октября 2002 (Image Science and Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center) 15

Извержения вулканов 1. Евразийская плита 2. Австралийская плита 3. Антарктическая плита 4. Тихоокеанская плита 5. Южноамериканская плита 6. Североамериканская плита 7. Африканская плита 8. Карибская плита 9. Филиппинская плита 10. Плита Наска 11. Аравийская плита 12. плита кокос 13. индийская плита 16

Опасные природные процессы и явления в РФ 17

Карст • Под карстом понимается сложный процесс выщелачивания таких горных пород, как известняки, гипсы и соли, с образованием подземных полостей и характерных форм рельефа на поверхности. Суффозия. • Вода может вымывать под; землей частицы горных пород. Такой процесс называют суффозией. Оползни и обвалы • Оползнями называют смещения масс горных пород по склонам. Они бывают не только в горах, но и на крутых склонах долин у равнинных рек. Они широко распространены, например, на реках бассейна Волги. • Обвалы представляют собой падения больших масс горных пород на очень крутых склонах или обрывах. Они бывают в горах Северного Кавказа, в отдельных районах Алтая, Саян, Прибайкалья и Верхояно Колымского региона. Большие обвалы в горах иногда приводят к образованию подпрудных озер. Сели • Грязевые потоки, связанные обычно с бурным таянием ледников или обильными дождями, называют селями. Лавины • В горах Северного Кавказа, в Хибинах, на Полярном Урале, в Прибайкалье, в Верхоянье, на Камчатке и Сахалине зимой после сильных снегопадов нередко возникают лавины, сметающие на своем пути различные строения и прокладывающие широкие «просеки» в горных лесах. • Максимальный объем снежной массы, перемещенной снежной лавиной, был зафиксирован в горах Дагестана, где он составил 5 млн м 3.

Мерзлотные деформации грунтов Область развития многолетнемерзлых пород, иначе говоря, «вечной мерзлоты» , охватывает 65 % территории России: практически все северные районы, большую часть Сибири, высокогорные районы. 19

Стихийные гидрометеорологические бедствия в РФ По степени повторяемости и распространенности на территории России чрезвычайные ситуации (ЧС), вызванные опасными природными процессами (ОПП), подразделяются следующим образом: – – – – наводнения — 35 %, ураганы, бури, смерчи — 19, сильные дожди — 14, сильные снегопады и метели — 5— 7, сильные морозы, заморозки в вегетационный период — 3, лавины — 2, 5, засухи — 2, грозы, градобития, гололед, подтопление, карстовые провалы и др. — по 1 %. Гидрологические процессы – К одним из наиболее опасных природных явлений, с которыми связаны ЧС в России, относятся наводнения. – На большей части территории страны они вызываются ежегодными весенне летними половодьями — разливами рек вследствие таяния снега и льда в горах. В 2008 г. наводнениям подверглось 746 городов России. 20

Атмосферные процессы Циклон (ураган, тайфун) • Непостоянство погоды, сильные ветры и ураганы, интенсивные ливни на большей части России связаны с циклонами — мощными атмосферными вихрями, в центре которых формируется область пониженного давления с движением воздушных потоков против часовой стрелки (в Северном полушарии). Циклоны, при которых скорость ветра больше 35 м/с, называются в Европе ураганами, в Китае и Японии — тайфунами. • Ураган — сильный продолжительный ветер (в отличие от кратковременного шквала) большой разрушительной силы, связан ный с прохождением циклонов в атмосферных фронтах. Сила ветра обычно более 30 м/с, а при отдельных порывах может превышать 100 м/с. Ураганы вызывают большое число разрушений зданий, дорог, ЛЭП и линий связи, уничтожение деревьев, че ловеческие жертвы. • Ситуация, по мнению экспертов, не связана с воздействием деятельности человека на экологию. Просто наступил период активизации штормов и ураганов, который продлится еще 20 -30 лет, отмечают эксперты. Ураганы • Ураганы – в основном метеорологические явления, но, учитывая то, как сильно они влияют на земную поверхность, эти проблемы можно рассматривать и как геологические явления. Терминология • Понятие скорости ветра • В 1806 г. английский адмирал Бофорт предложил двенадцатибальную шкалу скоростей ветра. • В 1946 г. для 12 го балла было принято 6 подразделений, т. к. ураганы весьма различны по силе. 21

Шкала Бофорта Баллы Мили/ч м/с Км/ч Описание 0 0 1 0 0 Затишье 1 2 3 0, 9 3, 24 Легкий ветерок 2 4 7 2, 4 8, 64 Легкий бриз 3 8 12 4, 4 15, 84 Слабый бриз 4 13 18 6, 7 24, 12 Умеренный бриз 5 19 24 9, 3 33, 48 Свежий бриз 6 25 31 12, 3 43, 3 Сильный бриз 7 32 38 15, 5 55, 8 Сильный ветер 8 39 46 18, 9 68, 4 Буря 9 47 54 22, 6 79, 41 Сильная буря 10 55 63 26, 4 95, 0 Полная буря 11 64 75 30, 5 109, 8 Шторм 12 75 и более 34, 8 и более 122, 8 и более Ураган 22

Строение и форма циклонов • Тропические циклоны зарождаются над океанами, преимущественно в их западных частях, в экваториальной зоне затишья, но достаточно далеко от экватора (10 15° широты). • Строение и форма. • Для тропического урагана характерно симметричное строение, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости Глаз урагана • Глаз урагана представляет собой чашу с выпуклыми стенами из облаков, отделяющими зону затишья от зоны ураганных ветров. • В горизонтальном сечении глаз может быть или круглым, если ось вихря направлена вертикально вверх, • или овальным, если ось наклонена к горизонту. 23

Схема деформации водной поверхности в центре урагана 24

Строение и форма ураганов

Строение и форма ураганов Ураган Дамрей (Damrey) с ярко выраженным глазом

Строение и форма ураганов Фотография урагана Бонни (Bonnie) из космоса. 27

Строение и форма ураганов Фотография урагана «Сэнди» из космоса 28

Строение и форма ураганов 29

Строение и форма ураганов Ураган Чарли (Charley) 30

Строение и форма ураганов Ураган Иван (Ivan) над Карибским Морем в 2004 г 31

Тропические ураганы на побережье Мексиканского залива – явление сезонное. Казалось бы, жители и власти юга США должны быть готовы к нашествию стихии. Но трагические события августа 2005 года показали, что это не так… Ураган «Катрина» набрал невиданную силу над Мексиканским заливом 32

Тропические ураганы на побережье Мексиканского залива Ураган «Катрина» набрал невиданную силу над Мексиканским заливом 33

ЦУНАМИ • В переводе с японского слово «цунами» означает «большая волна в заливе» . Это явление следствие землетрясения в море или океане. Более 90% очагов сильных землетрясений возникает в областях перехода от океанов к континентам в так называемых зонах субдукции, где океанская плита пододвигается под край континента или островную дугу. Классические зоны субдукции западные окраины Южной и Северной Америки, Курило Камчатская дуга, Алеутская дуга, Японская, Филиппинская и Зондская островные дуги. • Но далеко не каждое подводное землетрясение приводит к цунами. • Для образования гигантской волны необходимо внезапное резкое смещение океанского дна на глубине примерно 10 км. Причиной возникновения цунами могут стать извержения вулканов, оползни прибрежных пород и даже падение метеорита. • Самым опасным считается регион Тихого океана: здесь прошли 80% всех зафиксированных в истории цунами, от которых за последние 2 тыс. лет погибли 450 тыс. человек. • Больше всего досталось Японским островам. Остров Ява, 1883 • Извержение вулкана Кракатау вызвало цунами. Погибли 36 тыс. человек Япония, 1933 • Остров Хонсю за 100 лет пережил 7 больших землетрясений. Наиболее мощное, силой 8, 3 балла, вызвало волны высотой более 29 м Гавайские острова, 1946 • Землетрясение в районе Алеутских островов породило цунами высотой 30 м. Разрушен город Хило. 150 погибших Аляска, 1964 • Оползни после землетрясения в Северной Америке вызвали волны высотой до 67 м Папуа-Новая Гвинея, 1998 • Десятиметровые волны цунами привели к гибели свыше 2 тыс. человек 34

ЦУНАМИ В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью до 1000 километров в час. Но там они очень пологие, так как длина волны (расстояние между гребнями) достигает 100 300 километров, а высота от подошвы до вершины всего несколько метров, и поэтому не опасны для судоходства. • При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость резко уменьшается до 50 100 километров в час, а высота увеличивается. 35

ЦУНАМИ • Земная поверхность была вспорота ступенчатым разломом небывалых размеров, а вертикальная составляющая подвижки вдоль этого разлома спровоцировала чудовищной силы удар по толще воды снизу, что привело к образованию гигантского цунами. • Уже через час одиночная волна огромной протяженности преодолела половину расстояния между Суматрой и Шри Ланкой, а через два обрушилась на побережья Шри Ланки и Индии. • В течение последующих шести часов цунами добралось до Сомали на африканском побережье и перешло в Атлантический океан. На востоке волна "перелилась" в Тихий океан и дошла до побережья Канады. • Фактически в течение суток это цунами охватило весь Мировой океан. 36

ЦУНАМИ • По числу жертв и разрушений цунами занимают далеко не первое место среди стихийных катастроф на нашей планете. • Но случаются они довольно часто. • Согласно статистике, небольшие цунами происходят раза четыре в год, а сильнейшие из них, высотой более 8 метров, — раз в десятилетие. 37

Механика большой волны 38

Механика большой волны • При этом большая часть очагов сильных землетрясений (более 90%) возникает в областях перехода от океанов к континентам, • в так называемых зонах субдукции, где океанская плита пододвигается под континентальную окраину или островную дугу, а затем погружается в глубины мантии Земли. 39

• • • Карта основана на результатах широкомасштабных исследований 1992– 1999 гг. , проводившихся под эгидой ООН в рамках крупной Международной программы оценки глобальной сейсмической опасности с целью получения новых данных о географическом и количественном распределении сейсмической опасности на земной поверхности. Холодные тона соответствуют низкой сейсмической опасности и занимают свыше 70% суши, а красные и коричневые цвета, свидетельствующие о более значительной опасности, покрывают около 8% земной поверхности. Красно коричневые цвета характерны для областей вдоль границ крупных литосферных плит Тихоокеанского кольца, Средиземноморья, Ближнего и Среднего Востока, Центральной Азии, Гималаев и Трансазиатского сейсмоактивного пояса. Несмотря на относительно невысокую долю площади зон с высокой опасностью, многие из 40 крупнейших городов мира находятся внутри этих зон.

Цунами высотой до семи метров смыло деревни и пляжные курорты сразу в семи странах, омываемых северо восточной частью Индийского океана. 41

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. ) • • • Гавайи. Тихоокеанский центр наблюдения за цунами (ТЦНЦ). 15. 07 по местному времени. После землетрясения прошло 8 минут. Увидев голубую линию на ленте сейсмографа, сотрудник Центра Стюарт вмиг забыл о том, что сегодня праздник второй день католического Рождества. Произведя расчеты, он выдал первую оценку: магнитуда землетрясения 8. Этого достаточно, чтобы вызвать волну, способную причинить немалый ущерб близлежащему побережью. В подобной ситуации дежурный сейсмолог ТЦНЦ обязан немедленно разослать предупреждения если землетрясение 42 произошло в Тихом океане.

43

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. ) 44

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. ) 45

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. ) 46 Цунами обрушивается на берега Шри. Ланки в 2004 году. Спутниковая съемка. Фото: FOTOBANK. COM/SIPA PRESS

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 47

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 48

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 49

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 50

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 51

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда Американский спутник, пролетавший над Индийским океаном, когда фронт цунами находился между Суматрой и Шри-Ланкой, зарегистрировал 100 -километровые волны высотой всего около 80 см. 52

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 53

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 54

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. Западное побережье Таиланда 55

Хроника катастрофического цунами (26 декабря 2004 г. ) • • • 26 декабря 2004 года. Землетрясение магнитудой 9, гипоцентр которого находился в Индийском океане к западу от Суматры, спровоцировало цунами высотой 10— 20 метров — в зависимости от места, где оно обрушилось на берег. Удару стихии подверглись западная часть Индонезии, Таиланд, Шри Ланка, Мальдивы и Индия. Погибли более 200 тысяч человек, разрушено бесчисленное количество прибрежных курортных сооружений 56

Наша страна пострадала от цунами в 1952 году Данные о трагедии Северо Курильска долго были засекречены 57

Наша страна пострадала от цунами в 1952 году 58

Наша страна пострадала от цунами в 1952 году • • На территории России самое катастрофическое цунами произошло в ночь с 4 на 5 ноября 1952 года на дальневосточном острове Парамушир, где расположен город Северо Курильск. Примерно в 4 утра начались сильнейшие подземные толчки, от которых стали рушиться жилища. Полураздетые люди выбегали кто куда, но через полчаса, когда землетрясение прекратилось и настала полная тишина, они вернулись в дома. Лишь немногие оставались на улице и потому заметили приближающийся водяной вал. Они бросились к сопкам и оттуда увидели, как исчезает в волнах их город. Выждав немного, уцелевшие спустились вниз осматривать разрушения и разыскивать родных, но не прошло и получаса, как океан разразился еще более высокой волной, чем была первая, — около 15 метров. Не имея на пути препятствий, второе цунами растеклось по местности и смыло не только оставшихся людей, обломки строений, но и многотонные тракторы, станки, машины. Капитан одного буксира, стоявшего на рейде Северо Курильска, рассказывал, что в ту ночь моряки ничего не заметили, а рано утром удивились большому количеству мусора, мебели, плававших вокруг в воде. Когда утренний туман рассеялся — города на берегу не было. Большинство жителей Советского Союза так никогда и не узнали бы об этой катастрофе, унесшей жизни более 2000 человек, — завесу тайны приоткрыли лишь в начале 1990 х годов. 59

Цунами в СССР (1952 год) 60

Самые грозные ураганы, тайфуны и циклоны с начала XX века Регион Дата Число жертв Цунами 26 декабря 2004 года 2004 40000 Ураган Карел 2004 Ураган Жанна, Гаити 2004 250 Ураган Иван, Карибский бассейн, Флорида, США 2004 100 Ураган Френсис, Гаити 2004 128 Ураганы Чарли и Френсис, Флорида, США 2004 27 Ураган Исабель, Гаити 2004 90 Ураган Исабель. Северная Каролина, США 2003 33 Ураган Флойд. Восточные районы США 1999 17 Ураган Джордж. Пуэрто-Рико, Флорида, юго-восток США 1998 16 Циклон. Андхра-Прадеш, Индия 1996 >1000 Ураган Эндрю. Флорида, Луизиана, США 1992 61 Циклон. Бангладеш 1991 139000 Ураган Хьюго. Пуэрто-Рико, Виргинские острова, Южная и 1989 86 Циклон. Бангладеш 1970 300000 Ураган Флора. Карибское море 1963 600 Тайфун Вера (Айсван). Япония 1959 4466 Циклон. Бенгальский залив 1942 40000 Северная Каролина (США) 61

Землетрясения. Италия. Аквила 07. 04. 09 В ночь на 6 апреля 2009 года в Италии произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился в 85 километрах к северо востоку от Рима недалеко от города Аквила. Сила землетрясения составила 5, 8 магнитуды. В результате стихийного бедствия погибли более 170 человек, около 50 тысяч жителей лишились крова. 62

Землетрясение в Италии. Аквила 07. 04. 09 63

Землетрясение в Чили. 01. 03. 2010 01/03/2010 Землетрясение на побережье в Чили, которое произошло в ночь на субботу, достигло 723 человек, 19 пропали без вести, сообщила в понедельник местная газета Mercurio. Подземные толчки магнитудой 8, 8 были зафиксированы в Чили в субботу в 03. 34 по местному времени (09. 34 мск субботы) в 115 километрах к северу от города Консепсьон, на глубине 55 километров. Ранее сообщалось о 711 погибших. За землетрясением последовала серия цунами. Волны обрушились на 11 чилийских городов. На острове Робинзона Крузо из чилийского архипелага Хуан-Фернандес (Juan Fernаndez) трехметровая волна унесла жизни как минимум пяти человек. В Новой Зеландии максимальная высота волн составила два метра, в Японии 1, 2 метра, в Австралии - 40 сантиметров. 64

65

Землетрясение в Китае. 22. 04. 2013 Не менее 208 человек погибли в результате землетрясения на юго западе Китая, информирует РИА Новости. Ранее сообщалось о 179 жертвах. Землетрясение магнитудой 7, 0 произошло 20 апреля в провинции Сычуань. Его эпицентр располагался в уезде Лушань городского округа Яань, очаг залегал на глубине около 13 километров. В регионе продолжается сейсмологическая активность: с утра субботы зафиксировано более 70 подземных ударов магнитудой свыше 3, 0. По уточненной информации, число раненых приближается к 12 тысячам. В общей сложности от удара стихии пострадали более 1, 5 миллиона местных жителей. 66

67