Опасные природные процессы 1 Раздел 4

Опасные природные процессы 1

Раздел № 4. Стихийные явления в гидросфере и защита от них Лекция № 11. Морские гидрологические опасные явления 1. Характеристика морей, омывающих РФ 2. Тропические циклоны 3. Волны. 3. 1. Цунами 3. 2. Штормовые волны 4. Айсберги. 5. Приливы 2

1. Характеристика морей, омывающих РФ 3

Моря России, расположенные в порядке убывания площади 4

5

6

2. Тропические циклоны 7

ТЦ возникают во внутритропической зоне конвергенции над водой с температурой ≥ + 27°С (10° - 20 0 - 300 от экватора). Сформировавшись, движутся вместе с ВМ с востока на запад, отклоняясь к высоким широтам. Основной источник энергии - выделение тепла при конденсации водяного пара в восходящем потоке (на суше – быстро затухают). Часть ТЦ выходит из тропиков, поворачивая к востоку, приближаясь к свойствам внетропических циклонов. Атлантика (выявлены 25 -30 -летние циклы в активности ТЦ): q наблюдаются с июня до декабря, q время существования - до трех недель; q в среднем за сезон образуется 10 тропических штормов, из них 6 превращаются в ураганы, два — в сильные ураганы. 8

ТЦ: q диаметр – небольшой: 200 -300 км; q давление в центре циклона - 0, 95 - 0, 9 атмосфер; q очень большие барические градиенты; q ветры в северном полушарии дуют против часовой стрелки, в южном - по часовой стрелке; q скорость ветра 240 -320 км/ч (70 – 100 м/с); q имеет «глаз» циклона - штилевой центр (6, 5 - 48 км), где находится тёплый воздух, который опускается к поверхности земли (или воды); q во всей области ТЦ - сильное восходящее движение воздуха, мощная облачная система с обильными ливневыми осадками (до 1000 мм в сутки) и грозами. Для измерения потенциального ущерба от ураганов Гербертом Саффиром и Робертом Симпсоном в начале 1920 -х годов была разработана шкала оценки штормовых волн по пяти категориям. Основывается на скорости ветра. 9

Шкала Саффира-Симпсона 10

11

Траектории тропических циклонов за 1985 -2005 годы 12

04. 06. 2006 г. ТЦ Гону пятой категории по шкале Саффира-Симпсона. 13 Высота волн на побережье -12 м, скорость ветра - до 220 км/ч.

22. 04. 2006 г. ТЦ Моника - самый интенсивный в 2006 г. АД: 905 г. Па, ветер - 70 м/с 14

Глаз циклона – зона в центре круглой формы, диаметр – до 60 км. В ней - мощные нисходящие движения воздуха, повышающие температуру , отсутствие облачности, осадков, ветров

Глаз тайфуна «Одесса» , Тихий Океан, Август 1985

Ураган Иван. Снимок сделан с МКС в сентябре 2004.

18

Атмосферная депрессия, возникшая на юго-западном побережье Исландии 4 сентября 2003 года.

Ураган «Катрина» 28. 08. 2005 г.

Ураган «Катрина» 29. 08. 2005 г.

Траектория урагана Катрина на фоне облачности и температуры поверхности моря на 29. 08. 2005 г.

Рекордные ТЦ по причинённому ущербу: 1. Катрина (2005) — $89. 6 млрд. 2. Эндрю (1992) — $40. 7 млрд. 3. Айк (2008) — $24. 0 млрд. 4. Вилма (2005) — $22. 7 млрд. 5. Чарли (2004) — $18. 6 млрд. Рекордные ТЦ по числу погибших: Великий ураган 1780 года (1780) — 22000 погибших Митч (1998) — 22000 погибших Галвестон (1900) — 8 - 12 тысяч погибших Фифи (1974) — 8 - 10 тысяч погибших «Доминиканская республика» (1930) — 2 - 8 тысяч погибших Флора (1963) — от 7186 до 8000 погибших Pointe-à-Pitre (1776) — более 6000 погибших Ньюфаундленд (1775) — от 4000 до 4163 погибших Окичоби (1928) — 4075 погибших Сан Сириако (1899) — 3433 погибших 23

Затопленный Новый Орлеан Катрина

Последствия урагана Эндрю, нанесшего второй по величине ущерб среди ТЦ в истории Америки

3. Волны 3. 1. Цунами 3. 2. Штормовые волны 31

Волны – вызываемые дующим с переменной скоростью ветром колебания воды. Нижняя часть волны - подошва, верхняя — гребень. Высота волны - вертикальное расстояние от подошвы до гребня; длина - горизонтальное расстояние от гребня до гребня. Сначала возникает рябь, затем поверхность воды начинает ритмично подниматься и опускаться. 32

По мере усиления ветра волны становятся выше. Если глубина водоема сравнима с высотой волны, то гребень опережает подошву, наклоняясь вниз под действием силы тяжести, волна разбивается, высота волны уменьшается. В открытом море: q высота гребня волны может достигать 30 м, q расстояние между соседними гребнями – 300 м. Катастрофические волны - возникающие в результате: q резкого изменения глубины морского дна при образовании сбросов (цунами); q сильных штормов и ураганов (штормовые волны); q обвалов и оползней береговых обрывов 33

Шкала степени волнения Высота волны, м Балл степени волнения Характеристика волнения 0 0 Волнение отсутствует, штиль До 0, 25 I Слабое 0, 25 — 0, 75 II Умеренное 0, 75 — 1, 25 III Значительное 1, 25 — 2 IV Значительное 2 — 3, 5 V Сильное 3, 5 — 6, 0 VI Сильное (крупное) 6, 0 — 8, 5 VII Очень сильное (штормовое) 8, 5 — 11, 0 VIII Очень сильное (жесткое) 11, 0 и более IХ Исключительное (ураган) 34

35

3. 1. Цунами - длинные морские волны, возникающие вследствие: q землетрясений, связанных с быстрым образованием на дне океана сбросов, обвалов, оползней (90%); q деятельности вулканов; q мощных подводных взрывов. Очаги землетрясений, вызывающих цунами, расположены на глубинах до 40 -60 км. q q Статистика: при М 7. 5 цунами возникают почти всегда; при М = 7 7. 2 - в 67% случаев; при М = 6. 7 6. 9 - в 17% случаев; при М = 5. 8 6. 2 - в 14% случаев. 36

37

Самое разрушительное цунами отмечено на побережье Чили в результате землетрясения 22. 05. 1960 г. Все поселения между широтой 36 S и 44 S -полностью или частично разрушены. Погибли: Чили - 2000 чел. (3000 - ранены, два млн остались без крова), Гавайи - 61 чел. , Филиппины - 20, Окинава - 3, Япония - более 100 чел. Ущерб: Чили - 550 млн. дол. , Япония - 50 млн. , США (Гавайи, побережье) - 25 млн. Высота волн: о-вах Питкэрн - 13 м, г. Хило, Гавайи - 12 м, Япония - 7 м. 38

При землетрясении цунами образуются во время резкого вертикального движения горных пород вдоль разлома. Смещение, как поршень, толкает воду, образуя цунами. Колеблется не 39 приповерхностный слой, а вся толща воды.

Цунами в результате серии извержений вулкана Кракатау в 1883 г. смыли более 5000 лодок и много мелких островов. Волнами высотой с 12 -этажный дом снесено около 300 деревень, погибло 40 более 36 000 людей. Сейсмоволны прошли три раза вокруг Земли

В 1958 г. вследствие землетрясения в заливе Литуйя произошел обвал 81 млн т льда и твердой породы в море. Цунами с высотой волн 350 - 500 м (самые большие из зарегистрированных) вырвали с корнем все деревья и кустарники на склонах. 41

Характеристики цунами: q длина волны - превышает 100 (до 300) км; q проходит несколько тысяч км (почти не уменьшаясь); q скорость - в океане 700 800, у побережья - 30 40 км/час. Самая большая волна, зафиксированная людьми – 24. 04. 1971 г. у о-ва Исигаки (архипелаг Рюкю, Япония) — 85 м при скорости 700 км/ч. От места образования формируется группа волн, порядка десяти, которые достигают берега с периодом от 5 до 90 минут; как правило, наибольшей является одна из первых трех волн. По мере продвижения волны к берегу, при пологом дне, происходит увеличение высоты волны и уменьшение ее длины. Передний склон волны становится круче. 42

Трансформация волны цунами 43

Разрушающие факторы цунами: qгидростатическое давление; qдавление гидравлического потока; qразмывающее действие; qтранспортирующее действие. 44

Зависимость степени разрушения береговых строений от высоты волн и давления гидропотока Высота волн, м Давление потока, Вид разрушений Кпа 1 до 5 повреждения 1. 5 5 - 10 слабые 2 10 - 20 средние 2. 5 20 - 30 сильные 3 30 - 40 полные 45

46

80 % случаев цунами приходятся на акваторию Тихого океана. q q Цунамиопасные регионы на территории России: Курильские о-ва, п-в Камчатка, о-в Сахалин, побережье Тихого океана. 47

Зоны воздействия цунами на побережьях Камчатки и Курил при землетрясениях начала–середины XX в. 48

Высота волн цунами на побережьях Камчатки и Курил при землетрясении 5 ноября 1952 г. 49

Уничтожен город Северо-Курильск и множество поселков на 50 Камчатке и Курилах. Погибло 5000 чел.

Подводное землетрясение 26. 12. 2004 г. - причина цунами, самого смертоносного стихийного бедствия за последние 100 лет. Магнитуда - 9, 0, четвёртое по силе с 1900 года. Эпицентр - к северу от о-ва Симеулуе (Суматра, Индонезия). Достигло Шри-Ланки, Индии, Таиланда, ЮАР (6900 км от ЭЦ). Высота волн превышала 15 м. Погибло 225 000 - 300 000 чел. 51

В течение нескольких минут произошёл 2 -х фазовый сдвиг около 1200 (1600 км) породы на расстояние в 15 м; Индийская плита «залезла» под Бирманскую плиту. 1 -я фаза со скоростью 2 км/с в течение 100 с сформировала разлом 400 х 100 км в 30 км от уровня моря. 2 -я фаза, после паузы в 100 сек, окончательно сформировала разлом на север. Т. к. разлом был расположен в направлении север-юг, то наибольшей силы волны цунами достигали в направлении восток-запад. Волны прошли на 2 - 4 км в глубь суши. 52

53

54

55

56

Для q выявления и привязки зон сильных землетрясений в Тихоокеанском регионе, q определения, являлись ли они причиной образования цунами в прошлом, и q предупреждения населения об опасности цунами, создана Система предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе, которая непрерывно следит за сейсмической обстановкой и уровнем поверхности океана. 57

Сейсмические станции и станции наблюдения за приливами 58 Системы предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе

Для выявления волн цунами в открытом океане используются придонные датчики гидростатического давления. Система предупреждения США DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis): информация от придонного датчика поступает на приповерхностный буй, откуда по спутниковому каналу связи передаётся на береговой приёмный центр. Обнаружив волну тем или иным образом, можно определить время её прибытия в различные населённые пункты. 59

На базе Минприроды России в составе РСЧС создана функциональная подсистема предупреждения о цунами (Росгидромет, совместно с: q. Геофизической службой РАН, q. МЧС России, q. Минкомсвязью России, qадминистрациями субъектов РФ в Дальневосточном регионе) 60

3. 2. Штормовые волны Самые большие штормовые волны наблюдаются в Тихом океане: весной 1972 г. были зафиксированы волны высотой более 34 м, следовавшие через каждые 20 сек, со скоростью 138 км/ч. Волны-убийцы (блужда ющие во лны, волны-монстры) — гигантские одиночные волны высотой 20— 30 м, возникающие в океане и обладающие нехарактерным для морских волн поведением. Представляют случайное сложение амплитуд волн с различными скоростями, законами дисперсии и другими физическими параметрами. При полном штиле вода внезапно «закипала» , над ней поднималась огромная волна, неожиданно уходящая назад. За 20 лет от них погибли не менее 200 судов (22 супертанкера); > 600 чел. 61

62 Статистика встреч супертанкеров с волнами-убийцами за 1968 -1994 гг

63

64

4. Айсберги 65

АЙСБЕРГИ - крупные глыбы пресного льда, отломившиеся от ледников. Источники: q шельфовые ледники Антарктиды; q фиордовые ледники Гренландии. Антарктические айсберги: q длина – до 80 км; q возвышение над водой – более 60 м; q подводная часть в 7– 9 раз больше надводной; q перемещаются океаническими течениями (часто движутся против ветра); q встречались в 160 км к югу от Австралии. Южная Атлантика: дрейфуют с Фолклендским течением от мыса Горн к мысу Доброй Надежды. Северная часть Тихого океана свободна от айсбергов (узкий Берингов пролив). 66

67

Гренландско – канадские айсберги: q ежегодно откалываются от ледников 10– 15 тыс. айсбергов; q Лабрадорским течением смещаются вдоль Ньюфаундленда, и Гольфстримом - в северо-восточном направлении; q круглый год наблюдаются севернее 43° с. ш. (до широты Азорских островов). В ясную погоду видны издалека (блестящая поверхность), ночью заметны по бурунам (образуют предупредительную белую линию вокруг их основания). В тумане - плохо различимы на расстоянии свыше 90 м; ранее обнаруживались корабельной сиреной (отражение звука). «Титаник» : 14. 04. 1912 г. на скорости 22 узла столкнулся с айсбергом. Затонул через 2 ч 40 мин. 1513 погибших. 68

69

5. Приливы 70

Прили в — периодическое колебание уровня океана или моря (до 15 м и более), обусловленное силами притяжения Луны и Солнца, а также другими приливообразующими силами. Вызывают изменения в высоте уровня моря и прили вные течения. Каждые 24 ч 52 мин происходят два прилива и два отлива. Прили вные изменения — результат изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа. Высота прилива — разница между высшим уровнем воды приливе (полная вода) и низшим её уровнем при отливе (малая вода). Котидальные линии на карте - точки с одинаковыми фазами прилива, характеризуют положение гребня приливной волны для каждого часа - отражают скорость распространения приливной волны за 1 час. 71

Места самых высоких приливов Государство Высота прилива, м Kанада 19, 6 Аргентина 18, 0 Kанада 17, 4 Великобритания 16, 3 Франция 14, 7 Австралия 14, 4 Франция 14, 1 Пенжинская губа Россия 13, 2 Kамбейский залив Индия 12, 5 Мексика 12, 1 Место Залив Фанди (Нов. Шотландия) Устье реки Гальегос Фробишер-Бей (Баффинова Земля) Устье реки Северн Гранвиль (залив Сен-Мало) Kинг, залив Сен-Мало (залив Сен-Мало) Устье реки Kолорадо 72

Составляющая прилива M 2 73

Приливами обусловлены многие сильные течения в прибрежной зоне, что влияет на безопасность навигации. В проливах, соединяющих Внутреннее море Японии с открытым океаном, приливо-отливные течения достигают скорости 20 км/ч, а в проливе Симор-Нарроус у (Британская Колумбия, о. Ванкувер) зарегистрирована скорость ок. 30 км/ч. 74

Малая вода (Бретань, Франция) 75

КОНЕЦ ЛЕКЦИИ 76

Пути ТЦ за 1985 -2005 гг. Точки - положения циклонов через каждые 6 часов; их цвет - сила ТЦ по шкале Саффира-Симпсона

78