Опасные природные процессы 1
Тема № 4. Природные процессы в атмосфере 1. Атмосфера. Воздушные массы. Атмосферные фронты 2. Атмосферное давление. Циклоны и антициклоны. Ветры, вихри, смерчи 3. Облака 4. Атмосферные осадки. Обложные, моросящие, ливневые осадки. 5. Опасность природных явлений в атмосфере 6. Экстремальные температуры 7. Грозы 8. Эоловые процессы 2
1. Атмосфера. Воздушные массы. Атмосферные фронты 3
Атмосфера — газовая оболочка Земли, удерживаемая около неё гравитацией, и вращающаяся вместе с ней как единое целое. Воздушные массы (ВМ) — большие объёмы воздуха с горизонтальными размерами до несколько тыс. км, и вертикальными размерами в несколько километров, с примерной однородностью to и влагосодержания по горизонтали. Тёплая (холодная) ВМ которая теплее (холоднее) окружающей её среды и в этом районе постепенно охлаждается (нагревается), стремясь приблизиться к тепловому равновесию. При сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха между ними образуется наклонная поверхность раздела атмосфе рный фронт (АФ) — переходная зона в тропосфере между воздушными массами с разными физическими свойствами. 5
Различают фронты: q тёплые; q холодные, q окклюзии. Зона АФ очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами. Размеры: q фронтов десятки км; q воздушных масс тысячи км. 6
Тёплый фронт (ТФ) АФ, перемещающийся в сторону холодного воздуха. За ТФ приходит тёплая воздушная масса. Тёплый воздух, натекает на клин холодного воздуха и совершая восходящее скольжение охлаждается. При достижении насыщения в восходящем воздухе происходит облакообразование. Образуются слоистообразные облака (облака восходящего скольжения): перисто слоистые высоко слоистые слоисто дождевые (Cs As Ns). С приближением ТФ – q давление падает, q уплотняются облака, q выпадают обложные осадки. Карта погоды: ТФ отмечается красным цветом (зачернёнными полукружками, направленными в сторону перемещения фронта). 7
Холо дный фронт — АФ перемещающийся в сторону тёплого воздуха. За ХФ приходит холодная воздушная масса. Карта погоды: ХВ отмечается синим цветом или зачернёнными треугольниками, направленными в сторону перемещения фронта. При переходе через линию ХФ, ветер резко поворачивает вправо и усиливается. 8
Перед ХФ: q АД меняется медленно (падает), с прохождением быстрый рост (3 5 г. Па/3 ч. , до 6 8 г. Па/3 ч. и более). q наблюдаются осадки грозы и шквалы (особенно в тёплое полугодие). После прохождения: q температура воздуха падает — до 5… 10 °С и более за 1 2 часа. q понижается точка росы; q видимость улучшается (вторгается более чистый и менее влажный воздух из северных широт). 9
Фронт окклюзии (ФО) — АФ, возникающий за счёт того, что ХФ «догоняет» движущийся впереди ТФ и сливается с ним (процесс окклюдирования циклона). Обусловливает крупномасштабные восходящие движения воздуха и формирование протяжённой зоны облаков и осадков. С ФО связаны интенсивные осадки, в летнее время — сильные ливни и грозы. 10
11 Холодный фронт окклюзии Холодный фронт 1 го рода
Штормовой фронт облаков 12
2. Атмосферное давление. Циклоны и антициклоны. Ветры, вихри, смерчи 13
Атмосферное давление (АД) — гидростатическое давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы, создаваемое гравитационным притяжением воздуха к планете. Единица измерения АД атмосфера, равная q 101 325 Па, или q 760 мм ртутного столба. Отмечены колебания АД на уровне моря 684 — 809 мм рт. ст. АД : q уменьшается с высотой из за уменьшения количества газа; q изменяется от места к месту и во времени. 14
На картах АД показывается изобарами — линиями, соединяющими точки с одинаковым приземным АД, приведенным к уровню моря. Погоду определяют непериодические изменения АД, связанные с возникновением, развитием и разрушением: q антициклонов медленно движущихся областей высокого давления; q циклонов относительно быстро перемещающихся вихрей с пониженным давлением. 15
Систематика циклонов Главные виды циклонов Среднеширотные Тропические (тайфуны) 16
Н циклон ( «Н» низкое давление), В антициклон ( «В» высокое давление). Запад: «L» (low), «H» (high) 17 Атмосферные фронты : ХФ холодный, ТФ теплый, ФО – окклюзии.
18
Ветер поток воздуха, движущийся относительно земной поверхности со скоростью свыше 0, 6 м/с. Ветер: q возникает в результате неравномерного распределения АД (из за неравенства t 0 в атмосфере), q направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. 19
Направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров. Визуальная оценка скорости ветра – по шкале Бофорта: интервал возможных значений скорости ветра делится на 12 градаций (баллов), связывающих скорость ветра с различными его эффектами (волнение моря, качание ветвей деревьев, распространение дыма из труб и т. д. ) Вышла из употребления. 20
Б м/с Характеристика ветра 0 - Штиль. Полное отсутствие ветра. Дым из труб поднимается 0 0. 2 вертикально. Море зеркально гладкое. 0. 3 - Тихий. Ветер еще не приводит в движение флюгер, но уже относит 1 1. 5 дым. На море рябь, но пены нет. 1. 6 - Легкий. Ветер ощущается лицом. Шелестят листья. Флюгер в 2 3. 3 движении. Гребни не опрокидываются. Слабый. Непрерывно колышутся листья и тонкие ветви деревьев. 3. 4 - 3 Развеваются легкие флаги. Гребни волн, опрокидываясь, образуют 5. 4 стекловидную пену. Изредка возникают маленькие белые барашки. Умеренный. Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в 5. 5 - 4 движение тонкие ветви деревьев. Волны на море удлиненные, 7. 9 белые барашки видны во многих местах. 5 8. 0 - Свежий. Качаются тонкие стволы деревьев. Волны на море еще не 10. 7 очень крупные, но повсюду видны белые барашки. Сильный. Качаются толстые сучья. Гудят телефонные провода. 10. 8 - 6 Образуются крупные волны. Белые пенистые гребни занимают 13. 8 21 значительные площади.
7 8 9 10 11 12 Крепкий. Качаются стволы деревьев. Идти против ветра трудно. 13. 9 - Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по 17. 1 ветру. Очень крепкий. Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра 17. 2 - очень трудно. Волны на море умеренно высокие, длинные. По 20. 7 краям гребней начинают взлетать брызги. Шторм. Ветер срывает черепицу и дымовые колпаки. Волны 20. 8 - высокие. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. 24. 4 Гребни волн опрокидываются и рассыпаются в брызги, ухудшая видимость. Сильный шторм. Ветер разрушает строения, с корнем вырывает 24. 5 - деревья. Волны оч. высокие, с загибающимися вниз гребнями. 28. 4 Сильный грохот волн подобен ударам. Поверхность моря белая от пены, выдуваемая большими хлопьями. Видимость на море плохая. Жестокий шторм. Суда небольшого и среднего размера из за волн 28. 5 - временами скрываются из вида. Края волн повсюду сдуваются в пену. 32. 6 На суше столь сильный ветер наблюдается редко. Ураган. Море все покрыто полосами пены. Воздух наполнен пеной и 22 ˃32. 7
23
Сильный ветер движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью свыше 14 м/с. Шквал резкое кратковременное усилие ветра до 20 -30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления, связанное с конвективными процессами. Шторм длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий сильные волнения на море и разрушения на суше. Ураган ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с. Вихрь атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси. 24
Смерч сильный маломасштабный вихрь с вертикальной осью, диаметром 100 -200 (до 1000) м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/c; обладает большой разрушительной силой. Возникает в передней части грозового облака. Виден: 1) темный столб между облаками и землей, расширяющийся кверху и книзу, 2) хобот, свисающий из облака (втягивает сверху облако, а снизу пыль или воду. При сильном падении АД внутри вихря происходит конденсация водяного пара. Скорость 30 40 км/ч. Время существования десятки минут (несколько часов). Проходит: над морем несколько км, над сушей – десятки (сотни) км. АД в вихре понижено на десятки (до сотни) гектопаскалей. 25
26
27
28
29 22. 08. 2002 г. Черноморское побережье Кавказа (поселок Лоо)
Ветры над большими площадями образуют обширные воздушные течения: q муссоны — периодические ветры в тропическом поясе, несущие большое количество влаги, и дующие зимой с суши на океан, а летом — с океана на сушу; q пассаты — постоянные ветры силой 3 4 баллов, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы. 30
Ветры в определенном районе, с характерными особенностями, объяснимыми географией этого района называются местными : q Бриз — тёплый ветер, дующий с берега на море ночью (береговой бриз), и с моря на берег днём (морской бриз). q Бора — холодный резкий ветер, дующий с гор на побережье или долину. холодный воздух (серый) накапливается перед хребтом и переваливает через него 31
q Фён — лёгкий тёплый ветер, дующий с гор на побережье или долину. q Сирокко — итальянское название сильного южного или юго западного ветра, зарождающегося в Сахаре. 32
3. Облака – видимые на небе взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара. 33
Облака подразделяются: 1. Перистые Cirrus (Ci) 2. Перисто кучевые Cirrocumulus (Cc) облака 3. Перисто слоистые Cirrostratus (Cs) верхнего 4. Высококучевые Altocumulus (Ac) яруса 5. Высокослоистые Altostratus (As) 6. Слоисто кучевые Stratocumulus (Sc) 7. Слоисто дождевые Nimbostratus (Ns) облака 8. Слоистые Stratus (St) нижнего 9. Кучевые Cumulus (Cu) яруса 10. Кучево дождевые Cumulonimbus (Cb) Количество облаков на небе оценивается визуально по 10 - бальной системе. Записывается в виде дроби: q числитель покрытие неба вообще общая облачность; q знаменатель покрытие неба облаками нижнего яруса. 34
Типы облаков 35
36
1. Перистые облака (Cirrus, Ci) 37
38
2. Перисто-кучевые - Cirrocumulus (Cc) 39
4. Высококучевые - Altocumulus (Ac) 40
41
5. Высокослоистые облака (Altostratus, As) 42
7. Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns) 43
9. Кучевые облака (Cumulus) 44
10. Кучево-дождевые - Cumulonimbus (Cb) 45
46
Наковальня 47
48
49
Образование облаков: q из за охлаждения влажного воздуха при подъёме и расширении; q вследствие турбулентного обмена (смешения); q радиационного выхолаживания. 50
На теплых АФ образуются облака слоистых форм Ci, Cs, As, Ns. На холодных АФ развиваются преимущественно кучево дождевые облака (Cb). Перед прохождением ХФ наблюдается выброс вперед высококучевых (As lent), или перистых и высокослоистых облаков. Наиболее обширная облачность на ФО (слияние теплого и холодного АФ). 51
4. Атмосферные осадки. Обложные, моросящие, ливневые осадки 52
АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ обычное явление природы, приводящее к возникновению ЧС при отклонении от традиционной нормы в любую сторону. АО вода в жидком или твердом состоянии выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и различные предметы Выпадающие из облаков осадки: дождь, морось, град, снег, крупа. Осаждающиеся из воздуха осадки: роса, иней, изморозь, гололёд. 53
АО измеряются толщиной слоя выпавшей воды в мм. В среднем на земном шаре выпадает: q 1000 мм осадков в год, q в пустынях и в высоких широтах менее 250 мм в год. Различают: 1) обложные осадки, связанные с теплыми фронтами; 2) моросящие осадки внутримассовые; 3) ливневые осадки, связанные с холодными фронтами. 54
1) Обложные осадки - характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения несколько часов (до 1 2 суток), иногда слабые осадки могут длиться 0, 5 – 1 час. Выпадают из слоисто-дождевых или высоко-слоистых облаков при сплошной облачности (10 баллов). 55
Высокослоистые облака (Altostratus, As) 56
Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns) 57
Дождь — жидкие осадки в виде капель диаметром 0. 5 5 мм. Переохлаждённый дождь — жидкие осадки в виде капель 0. 5 5 мм, выпадающие при ОТВ - отрицательной температуре воздуха (0… 10°, до − 15°); падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд. Ледяной дождь — твердые осадки, выпадающие при ОТВ (0… 10°, до − 15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1 3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая, вода которая при их разбитии вытекает, образуя гололёд. Снег: твердые атмосферные осадки из сложных ледяных кристаллов (снежинок) разнообразной формы (зависит от условий образования). Основная форма – шестилучевая звезда. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет дымки, тумана и т. п. ) - 4 -10 км, при умеренном 1 -3 км, при сильном снеге — менее 1000 м 58
Сильный снегопад - продолжительное интенсивное выпадение снега из облаков, приводящее к значительному ухудшению видимости и затруднению движения транспорта. Мокрый снег — смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега. Дождь со снегом — смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если дождь со снегом выпадает при ОТВ, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд. Сильная метель - перенос снега над поверхностью земли сильным ветром, возможно в сочетании с выпадением снега, приводящий к ухудшению видимости и заносу транспортных магистралей. (Метель, вьюга, буран, пурга понятия 59 относящиеся к одному и тому же явлению природы).
Метель в Москве 14. 02. 2005 г. 60
2) Моросящие осадки - небольшой интенсивности, выпадают монотонно из слоистых облаков или тумана при сплошной облачности (10 баллов).
Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность несколько часов (до 1 2 сут). Часто сопровождаются ухудшением видимости (дымка, туман). Морось — жидкие осадки в виде капель (< 0. 5 мм), с очень малой скоростью падения. Они легко переносятся ветром в горизонтальном направлении. Переохлаждённая морось — жидкие осадки в виде капель (< 0. 5 мм), к. б. парящих в воздухе, выпадающих при ОТВ (0… 10°, до − 15°); оседая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд. Снежные зёрна — твердые осадки в виде мелких непрозрачных белых частиц (палочек, крупинок, зёрен) диаметром < 2 мм, выпадающие при ОТВ. 62
3) Ливневые осадки - характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность от нескольких минут до 1 2 часов (в тропиках до 1 2 суток). Сопровождаются грозой и шквалами. Главный признак выпадение из конвективных (кучеводождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности осадков. Количество облаков м. б. от 2 -3 до 7 -10 баллов. 63
Кучево-дождевые - Cumulonimbus (Cb) 64
Ливень: кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или снега. Ливневой дождь — дождь ливневого характера. Ливневой снег — снег ливневого характера с резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6 10 км до 2 4 км (500— 1000 м, 100— 200 м) от нескольких минут до 0, 5 часа (снежные «заряды» ). Ливневой дождь со снегом — смешанные осадки ливневого характера в виде смеси капель и снежинок. При ОТВ образуется гололёд. Снежная крупа — твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около 0° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок 2 5 мм. Выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним. 65
Ледяная крупа — твердые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от − 5 до +10° в виде прозрачных (полупрозрачных) ледяных крупинок 1 3 мм; в центре крупинок — непрозрачное ядро, при падении на твёрдую поверхность отскакивают. При температуре воздуха ниже 0°, образуется гололёд. Град - атмосферные осадки, выпадающие в теплое время года, в виде частичек плотного льда диаметром 0, 5 15 см, (вес – до 0, 3; 1; 2 кг), обычно вместе с ливневым дождем при грозе. Продолжительность града — от 1 2 до 10 20 минут. Для образования градин необходима большая водность облаков, поэтому град выпадает при высоких температурах у земной поверхности. 66
67 Град выпавший 22. 06. 2003 в Небраске: диаметр 17, 8, периметр 47, 8 см
68
Зона мелкого и крупного града, зона осадков и направление воздушных потоков в кучево дождевом облаке (Cumulonimbus, Cb) 69
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах Роса — капельки воды, образующиеся при конденсации водяного пара при положительной температуре воздуха и почвы, малооблачном небе и слабом ветре (в ночные и ранние утренние часы, с дымкой или туманом). Иней — белый кристаллический осадок, образующийся при сублимации водяного пара в воздухе при отрицательной температуре почвы, малооблачном небе и слабом ветре. (аналог росы, образующийся при отрицательной температуре). Кристаллическая изморозь — белый кристаллический осадок из частиц льда, образующийся при сублимации водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Зернистая изморозь — белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся при оседании мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах (в любое время суток) при температуре воздуха 00− 10° и умеренном (сильном) ветре. 70
Гололёд — слой плотного стекловидного льда, образующийся в результате намерзания частиц осадков на поверхность с отрицательной температурой (лёд везде). Наблюдается при температуре воздуха 00 − 10° (до − 15°), при резком потеплении 0…+3°. Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые осадки (несколько часов, при мороси и тумане — несколько суток). Гололедица — слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся из за замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). Лёд только на земной поверхности (дороги, тротуары, тропинки). Может сохраняться много дней подряд (до покрытия свежевыпавшим снегом, или пока не растает). 71
5. Опасность природных явлений в атмосфере 72
Опасные природные явления в атмосфере: q парализуют транспорт, хозяйственную деятельность; q вызывают : v повреждения деревьев, линий связи и электропередач, зданий (из за груза снега), v снеговые нагрузки, паводки снеготаяния, в горах лавины, оползни и т. д. ; q затрудняет передвижение людей, животных, транспорта; q травмируют и убивают людей и животных; q наносят ущерб сельскому хозяйству; q являются причинами возникновения других стихийных бедствий наводнений, селей, обвалов. 73
ЧС при снегопадах: ЧС-1: нарушение порядка на улицах замедление скорости автомобилей при толщине снежного покрова (М) 5 10 см; ЧС-2: создание неудобств еще большее замедление движения, увеличение в 2 раза кол ва авто аварий, опоздание ЖД транспорта < 4 ч, задержка полетов, М = 10 20 см; ЧС-3: крайнее затруднение движения – кол во аварий в 3 раза больше, опоздание поездов > 4 ч, приостановка полетов, возможно закрытие школ, М = 20 30 см; ЧС-4: остановка движения, закрытие автодорог и аэропортов, перерыв движения 12 ч, закрытие магазинов, школ, предприятий, обрыв ЛЭП и линий связи, М > 30 см. 74
ЧС по метелям: ЧС-1: случаи общей метели при скорости ветра 20 м/с в течение суток; ЧС-2: случаи общей метели при скорости ветра 35 м/с и более. 75
6. Экстремальные температуры воздуха 76
Опасные явления по температуре воздуха: 1. Изменение максимальной или минимальной температуры на 100 С и более за сутки. 2. Сильный мороз или сильная жара, когда ожидается соответственно температура, близкая к абсолютному минимуму зимой и абсолютному максимуму летом. 3. Заморозок в воздухе или на почве в вегетационный период с охватом до 30% площади района. Стихийные (особо опасные) явления по температуре воздуха: Понижение температуры воздуха в субтропиках до - 7ºС и ниже. 77
Экстремально низкие и экстремально высокие температуры воздуха понятие относительное; характерны для определенных территорий и представляют собой значительные отклонения от обычных средних температур данной местности, при этом характер и размер ущерба зависят не от самих величин отклонений, а от приспособленности населения и хозяйства к таким событиям. 78
Экстремально низкие температуры (ЭНТ) воздуха устанавливаются при зимнем антициклоне. В субтропиках они м. б. вызваны вторжением масс холодного воздуха из более высоких широт. Среднегодовой мировой ущерб от ЭНТ и снегопадов занимает 5 -е место после ущерба от ураганов, наводнений, землетрясений и засух. Морозы: q парализуют жизнь городов, q губительно воздействуют на посевы, q увеличивают вероятность технических аварий, q снижают прочность металлических и пластмассовых деталей и конструкций (при ниже 30°С), q приводят к гибели людей и животных. Сильные морозы особенно опасны в малоснежные зимы. 79
Низкие температуры по континентам Земли Температура Мир Азия Северная Америка Европа Южная Америка Африка Австралия /Океания Место Станция Восток, − 89. 6 °C (− 128. 6 °F) Антарктида Верхоянск и − 68 °C (− 90 °F) Оймякон, Россия Дата − 66 °C (− 87 °F) Нортайс, Гренландия 9 января 1954 − 55 °C (− 67 °F) − 24 °C (− 11 °F) Усть-Щугор, Россия Валле де Лос Патос Супе 17 июля 1972 Супериор, Аргентина Ифран, Марокко 11 февраля 1935 − 23 °C (− 9. 4 °F) Шарлотт-Пасс, Австралия 29 июня 1994 − 39 °C (− 38. 2 °F) 21 июля 1983 7 февраля 1892 6 февраля 1933 80
Холод температура воздуха, близкая к 00 С и ниже Степени поражения холодом: Охлаждение длительное воздействие отрицательной температуры на человека. Разделяется на: q общее – следствие длительного воздействия холода на организм; q локальное – кратковременное воздействие холода на отдельные (как правило, незащищенные) участки тела. Переохлаждение - процесс постоянного снижения температуры тела под воздействием холода до опасных пределов. Обморожение - некроз (омертвение) или воспаление тканей под воздействием холода. 81
Абсолютный максимум температуры — максимальная температура воздуха, зарегистрированная в данной точке, стране или на Земле в целом за всю историю метеорологических наблюдений. Москва: + 38, 2 °C (2012), земной шар: + 57, 8 °C (Ливия). Температура Место Мир 58 °C (136 °F) Северная Америка 56. 7 °C (134 °F) Долина Смерти, Калифорния 7 октября 1913 Азия 54 °C (129 °F) Тират-Цви, Израиль 21 июня 1942 Альазизайя, , Ливия Дата 13 сентября 1922 Австралия/Океан 50. 7 °C (123 °F) Ооднадатта, Австралия ия 1 февраля 1960 Европа 50 °C (122 °F) Севилья, Испания 4 августа 1881 Южная Америка 49, 1 °C (120. 4 °F) Антарктида 15 °C (59 °F) Вилла-Де-Мария, Аргентина Станция Ванда, Берег Скотта 2 января 1920 5 января 1974 82
Засуха - стихийное бедствие, связанное с высокими температурами воздуха. Это комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и пониженной влажностью воздуха. q q Результаты воздействия: гибель растительности, падеж скота, голод, гибель людей. 84
7. Грозы 87
Гроза атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с: q ливневым дождем, q градом, q шквальным усилением ветра. Гроза одно из самых опасных для человека природных явлений, по количеству смертных случаев – 88
89
90
91
Одновременно на Земле: q действует ~ 1500 гроз, q средняя интенсивность разрядов 46 молний в секунду. Распределяются неравномерно: над океаном гроз в 10 раз меньше, чем над континентами. В тропической и субтропической зоне (30° N 30° S широты) 78 % молниевых разрядов. Максимум грозовой активности Центральная Африка. Сильные грозовые центры Гималаи и Кордильеры. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: q максимум – летом, в дневные послеполуденные часы; q минимум – перед восходом солнца. 92
Распределение грозовых разрядов по поверхности Земли 93
Условия возникновения грозового облака: q конвекция или иной механизм, создающий восходящие потоки; q запас влаги, достаточный для образования осадков; q наличие структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, часть — в ледяном. Случаи возникновения конвекции: q неравномерное нагревание приземного слоя воздуха над различной подстилающей поверхностью (над водой и сушей из за различий в t 0 воды и почвы; над крупными городами интенсивность конвекции значительно выше, чем в окрестностях); q при подъеме (вытеснении) теплого воздуха холодным на АФ; q при подъеме воздуха в районах горных массивов (возвышенности на местности приводят к усилению образования 94 облаков за счет вынужденной конвекции).
Все грозовые облака последовательно проходят стадии: q кучевого облака, q зрелого грозового облака, q распада. 95
1) Возникает кучевое облако хорошей погоды, растущее вертикально и горизонтально. Восходящие потоки находятся по всему объему облака и увеличиваются от 5 м/с до 15 20 м/с, нисходящие очень слабы. Воздух активно проникает внутрь облака, конденсируемые водяные капли сливаются в более крупные, уносимые восходящими потоками вверх. 2) В зоне отрицательных температур (4 5 км) капли превращаются в кристаллы льда, облако переходит в стадию мощно-кучевого. Т. к. состав облака – смешанный, создаются условия для выпадения осадков, облако кучево-дождевое, с вертикальными потоками до 25 м/с и уровнем вершины 7 8 км. На стадии зрелости присутствуют и восходящие и нисходящие воздушные потоки. 3) Испаряющиеся осадки охлаждают воздух, усиливая нисходящие потоки. На стадии распада преобладают нисходящие, постепенно охватывающие все облако. 96
Условие для образования грозовых облаков неустойчивое состояние атмосферы, формирующее восходящие потоки, которые создают облака различных типов (1 4). 1. Одноячейковые кучево-дождевые (Cb) облака (внутримассовые, или локальные грозы) развиваются в дни со слабым ветром в малоградиентном барическом поле. Состоят из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной части; достигая грозовой и градовой интенсивности, быстро разрушаться с выпадением осадков. Размеры: поперечный 5 -20 км, вертикальный — 8 -12 км, продолжительность жизни 30 мин - 1 час. Серьезных изменений погоды после грозы не происходит. 97
Цикл жизни одноячейкового облака. 98
2. Многоячейковые кластерные грозы - наиболее распространенный тип гроз, имеющих масштаб 10 1000 км. Кластер состоит из группы грозовых ячеек в разных стадиях развития, но двигающихся как единое целое. Зрелые ячейки (стадия около 20 мин) располагаются в центральной части, распадающиеся с подветренной стороны кластера, который существует несколько часов. Поперечные размеры: 20— 40 км, вершины поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Могут давать: град, ливневые дожди, слабые шквальные ветра. Данный тип грозы более интенсивен, чем одноячейковая гроза. 99
3. Многоячейковые линейные грозы (линии шквалов - ЛШ) - линии гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. ЛШ может быть сплошной или содержать бреши. Выглядит как темная стена облаков, покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии) с большим числом близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха. ЛШ дают: крупный град, интенсивные ливни, создают сильные нисходящие потоки. Близка по свойствам к холодному фронту, часто возникает впереди него. 100
Приближение грозы 11 августа 2003 г. в районе Коломны 101
4. Суперячейковые грозы - редки, но наиболее опасны. Как и одноячейковое, имеет одну зону восходящего потока. Диаметр ячейки 50 км, высота 10 -15 км (верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость вращающегося восходящего потока до 40 60 м/с. Создает экстремальные по силе погодные явления: q гигантский град (более 5 см в диаметре), q шквальный ветер до 40 м/с, q сильные разрушительные смерчи. q q Условия образования: очень сильная конвективная неустойчивость воздуха; температура воздуха у земли (до грозы) +27…+30 и выше; ветер переменного направления, вызывающий вращение; сдвиг ветра в средней тропосфере. 102
Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака в зону нисходящего потока. Разделение зон в пространстве обеспечивает жизнь облака длительное время. На передней кромке слабый дождь; вблизи зоны восходящего потока ливневые осадки, наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо востоку от зоны основного восходящего потока. 103
7. 1. Физические характеристики грозовых облаков 104
Физические характеристики грозовых облаков Единичная грозовая ячейка достигает высоты 8 — 10 км и живет порядка 30 минут. Изолированная гроза состоит из нескольких ячеек находящихся в различных стадиях развития и длится около 1 часа. Крупные грозы м. б. в диаметре десятки километров, их вершина может достигать высоты свыше 18 км, и они могут длиться много часов. Восходящие и нисходящие потоки в изолированных грозах имеют диаметр 0. 5 - 2. 5 (до 4 -х) км и высоту 3 - 8 км. Скорость восходящего потока 5 -10 (до 20) м/с. 105
Шквалы - интенсивные нисходящие воздушные потоки, создающие на поверхности земли ветер разрушительной силы. Шквал диаметром более 4 км может создавать ветер до 60 м/с. Имеющие меньшие размеры микрошквалы создают ветер до 75 м/с. При наличии теплого и влажного воздуха, микрошквал будет сопровождаться интенсивным ливневым дождем. Нисходящие воздушные потоки серьезная опасностью для самолетов, особенно во время взлета или посадки, так как они создают вблизи земли ветер с сильными внезапными изменениями скорости и направления 106
Вертикальное развитие Грозовые облака достигают высоты 10 км, иногда более 18 20 км. Если влагосодержание и нестабильность атмосферы высоки, то при благоприятном ветре облако может вырасти до тропопаузы (8 18 км) области высокой стабильности. С приближением восходящего потока к стратосфере, воздух в вершине облака становится холоднее и тяжелее окружающего воздуха и рост вершины останавливается. С достижением кучевого облака блокирующего слоя инверсии тропопаузы, оно начинает растекаться в стороны и образует «наковальню» . Ветер, дующий на высоте наковальни, сносит облачный материал по направлению ветра. 107
108
Движение гроз относительно земли определяется взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза. Скорость перемещения изолированной грозы 20 км/час, в экстремальных ситуациях до 65 — 80 км/час (во время прохождения активных холодных фронтов). 109
Нисходящие потоки возникают на высотах где температура воздуха ниже, чем температура в окружающем пространстве. С началом таяния ледяных частиц осадков и испарения облачных капель, поток становится еще холоднее. Воздух в потоке более плотный, чем окружающий, и несет горизонтальный момент количества движения. У земли этот воздух выносится вперед грозой со скоростью большей, чем скорость движения всего облака, образуя зону 500 м 2 км (шквальный фронт). Шквал образует характерный шквальный ворот с горизонтальной осью, резким падением температуры и изменением направления ветра. В экстремальных случаях фронт шквала может достичь скорости превышающей 50 м/с, и приносит разрушения домам и посевам. Следом за холодным воздухом обычно начинается дождь. 110
Шквальный ворот крупной грозы. 111
7. 2. Электрическая структура грозового облака. Характеристика молний. Защита от них 112
В кучево дождевом облаке с крупными водяными каплями, сильные турбулентные восходящие потоки воздуха начинают дробить эти капли. Отделившиеся наружные частички капель несут в себе отрицательный заряд, а оставшиеся ядра капель оказываются заряженными положительно.
Электрическая структура грозового облака На стадии зрелости облака положительный заряд находится в верхней части облака, отрицательный заряд под ним, внутри облака, в основании облака и под ним наблюдается нижний положительный заряд. Основной отрицательный заряд грозового облака расположен на высотах с температурой воздуха − 5 − 17 °C. Чем больше скорость восходящего потока в облаке, тем на большей высоте находится центр отрицательного заряда. Существуют грозы с инверсной структурой зарядов: отрицательный в верхней части облака, положительный во внутренней части, а также со сложной структурой с четырьмя и более зонами объемных зарядов разной полярности. 114
Структура зарядов в грозовх облаках в различных регионах 115
Когда величина накопившегося в облаке объемного электрического заряда становится достаточно большой, между областями заряженными противоположным знаком происходит молниевый разряд. Разряд может произойти также между облаком и землей, облаком и нейтральной атмосферой, облаком и ионосферой. Обычно от 2/3 до 100 % разрядов внутриоблачные разряды, межоблачные разряды, разряды облако — воздух. Оставшаяся часть — разряды облако земля. 116
Диаметр канала молнии 1 см, ток в канале десятки (до 100) килоампер, температура в канале 25 000°С, продолжительность разряда доли секунды. Прямой удар молнии (первичное воздействие атмосферного электричества) приводит к механическим разрушениям зданий, сооружений, скал, деревьев, вызывает пожары и взрывы, является причиной гибели людей. К вторичному воздействию Ат. Э относят: q электростатическую и электромагнитную индукции; q занос высоких потенциалов в здания и сооружения. 117
Для защиты объектов от прямых ударов молнии сооружаются молниеотводы, принимающие на себя ток молнии и отводящие его в землю. Молниеотвод состоит из опоры 1 (отдельно стоящий высотой до 25 м — из дерева, до 5 м — из металла или железобетона), молниеприемника 2 (стальной профиль сечением не менее 100 мм 2), токоотвода 3 (сечением ≥ 48 мм 2) и заземлителя 4 118
119
8. Эоловые процессы 120
Эоловые процессы геологические процессы, порожденные энергией ветра (Эол, др. гр. бог ветра). Эоловые отложения, образовавшиеся с помощью ветра. Наиболее интенсивны - в песчаных пустынных и полупустынных областях, в меньшей степени в степных. На территории России: побережья Каспийского, Балтийского, Аральского и др. морей, долины Оби и др. рек. Угрозы: q песчаные заносы домов и поселений; q разрушение дамб и насыпей; q осложнение строительные работы и удлинение их сроков; q выдувание и развевание песков обнажает стальные трубопроводы, фундаменты береговых опор мостов и иных сооружений и т. д. 121
Интенсивное развитие эоловых процессов при сочетании условий: q поверхностные отложения из легковыдуваемых песков, супесей и др. рыхлых пород в сухом состоянии; q длительно действуют ветры со скоростями более 5 м/с; q растительный покров отсутствует (сильно разрежен). Эоловые процессы м. б. значительно активизированы деятельностью человека, вызывающей нарушение или полное уничтожение растительного покрова. Составные части активной эоловой (ветровой) работы в пустынных и полупустынных районах: q дефляция, q корразия, q транспортировка, q аккумуляция (накопление) песчано пылеватого материала. 122
8. 1. Дефляция, корразия, эоловая транспортировка, эоловая аккумуляция 123
Дефляция (от лат. «дефляцио» выдувание) выдувание и развевание ветром тонких песчаных и пылеватых частиц. q q q Интенсивность ветровой дефляции зависит от: скорости ветра, устойчивости почвы и верхней части толщи горных пород, наличия растительного покрова, особенностей рельефа, других факторов. Наиболее резко проявляется в пустынных районах. На ее развитие влияние оказывают техногенные факторы. 124
q q С ней связано образование отрицательных форм рельефа: котловин выдувания, борозд, траншей, «ярдангов» — желобов глубиной от 1 2 до 6 м и др. Оказывает негативное влияние на почвенный покров степных районов. Выдувание плодородных почв достигает 10 -15 см (до 25 см). 125
Корразия обтачивание горных пород твердыми песчинками, переносимыми ветром. В результате корразии в горных породах образуются ниши, ячейки, борозды, а в горных местностях – скалы-останцы, грибообразные и шаровидные скалы и др. Максимальная корразия наблюдается в нижней части скал, что приводит к образованию своеобразных форм эолового рельефа. 126
127
128
129
130
Эоловая транспортировка заключается в переносе выдуваемых частиц горных пород и почв на сотни (тысячи) километров. Общее количество переносимого в мире эолового материала превышает 1, 5 млрд т/год. Крупнейшие источники пыли на постсоветском пространстве: q Арал общая масса переносимой ветром пыли достигает 90 млн т в год; q Черные земли в Калмыкии. 131
При уменьшении скорости ветра наблюдаются эоловая аккумуляция и формирование эоловых отложений. Уплотнение и цементация эоловых отложений (песчаных, пылеватых и глинистых) происходит более медленно, чем у других типов осадков, поэтому обычно они находятся в рыхлом состоянии. При строительном освоении важное значение имеет степень их закрепления корневой системой растений. По этому признаку эоловые отложения делят на: q подвижные формы (барханы, дюны); q закрепленные формы (грядовые и бугристые пески). 132
Барханы песчаные холмы серповидной формы высотой до 30 50 м и более, располагающиеся перпендикулярно к господствующему направлению ветра. Имеют наибольшее распространение среди подвижных форм. Скорость передвижения барханов: от десятков см до сотен метров в год. Дюны песчаные холмы и гряды высотой до 30 м и более (до 100 м Атлантическое побережье Франции), образованные в результате деятельности ветра во внепустынных областях на песчаных побережьях морей, озер и крупных рек. При частом изменении направления ветра образуются пирамидальные дюны, имеющие треугольную форму. Скорость движения дюн: от 0, 2 до 25 м/год. Дюны менее устойчивы к динамическим воздействиям, чем барханы, что неоднократно приводило к деформациям и авариям различных сооружений. 133
Закрепленные формы эолового рельефа: грядовые, бугристые и другие виды песков – потерявшие способность к перемещению. Их движение остановлено пустынной растительностью с сильно развитой корневой системой. 134
Мелкая пыль переносится ветром на расстояния в сотни (тысячи) км. Перемещающиеся скачками более крупные частицы: отлагаются в ветровой тени за отдельно стоящими предметами (кусты, деревья, здания и сооружения) в виде кос и бугров, вытянутых по направлению ветра, или в виде валов за и перед протяжёнными препятствиями, расположенными продольной осью поперек или под углом к направлению ветра (лесные полосы, профилированные дороги, открытые оросительные каналы и лотки). 135
Наиболее подвержены ветровой эрозии несвязные пески. Скорости переноса: q песок в сухом состоянии 4— 6 м/с; q песчаные почвы с содержанием глины ≥ 9% 9— 10 м/с; q почвы глинистого состава с высоким содержанием гумуса — 13— 15 м/с. Влажные почвы не подвергаются ВЭ при любой скорости ветра. 136
ВЭ чаще проявляется в засушливых районах. В районах с малоснежными зимами и средней температурой в зимние месяцы близкой к 0, из за попеременного высыхания увлажнения и, особенно, замерзания оттаивания, крупные почвенные комки распадаются на мелкие, не связанные между собой силами молекулярного сцепления частицы. Поэтому скорость начала переноса частиц — величина достаточно условная и зависит от свойств почвы, и от ее состояния в период, когда возможны сильные ветры. 137
Мощный регулятор ВЭ растительный покров. При 30— 50% покрытии растительностью пашни, проявление ВЭ практически исключено; при 30%-м покрытии растительностью ВЭ не развивается. На пахотных землях покрытие растениями поверхности почвы меняется в течение года от нуля до 100%. В сезон, когда проективное покрытие не совпадает с периодом сильных ветров, можно ожидать развития ВЭ. 138
Вызывающие ВЭ сильные ветры случаются повсеместно, но с различной повторяемостью и продолжительностью, зависящими от: q закономерностей циркуляции атмосферы; q шероховатости земной поверхности (пересеченный рельеф и горы). Скорость ветра выше на безлесных равнинах (тундры, степи, пустыни). Обобщающий показателем эрозионной способности ветра эрозионный потенциал ветра (ЭПВ). Рассчитывается с учетом скорости и продолжительности ветров по многолетним данным, и зависит от свойств почвы. 139
Распределение величины ЭПВ имеет зональный характер, на который накладывается влияние местных условий. Зона высоких значений ЭПВ север России (тундра, особенно ее прибрежная часть). С удалением от моря, величина ЭПВ падает (складки местности). Зона низких значений ЭПВ лесная зона. Самые низкие значения ЭПВ в центральной части Якутии (слабая ветровая активность, гористый рельеф, высокая залесенность). К югу от лесной зоны ЭПВ увеличивается (до сухих степей и полупустынь). Рекордно высокие значения Северный Кавказ, Нижний Дон. 140
Распространение дефляции в районе Северного Кавказа Интенсивность дефляции: 1 — отсутсвует или следы; 2 — слабая; 3— умеренная; 4 — сильная или очень сильная 141
На территории РФ дефляция развивается в весенние месяцы (отсутствует растительный покров на пахотных землях); на юго-востоке Европейской части России – и в зимние месяцы (снежный покров неустойчив). 142
Распространение дефляции на территории России 143
ИСТОРИЧЕСКИ: ВЭ развивалась – q в пустынях, q на свежих отложениях рыхлого материала по берегам водоемов. Воздействие антропогенного фактора: q распространение скотоводства в зоне недостаточного увлажнения; q земледелие, при котором естественный растительный покров заменяется на искусственный, защищающий поверхность пашни от ветра лишь часть года. 144
Появление пыльных бурь и рост их повторяемости – следствие: q увеличения распаханности территории; q вовлечения в пашню все новых земель, вплоть до 70 х годов XX века; q увеличения доли пропашных культур; q изменения системы обработки почв с усилением механических нагрузок на почву. q q Статистика: первые упоминания о пыльных бурях конец XVIII века; XIX век наблюдались 9 раз; первые 30 лет XX века пыльные бури наблюдались 9 раз; последующие 40 лет — 25 раз. 145
Пылевая буря 146
Районы проявления: Карачаево-Черкессия (за пыльные бури 1969— 1970 гг. продолжительностью 200 часов снесен слой почвы до 70 см, в среднем мощность почвенного профиля сократилась на 26 см). Северный Кавказ (потери почвы 100— 150 т в год с га). Юго-восточная часть Зап. Сибири и степная часть Алтайского края (после освоения целинных земель, когда были распаханы большие площади почв легкого состава). Левобережье Волги в Саратовской области, Башкирия, Оренбургская и Челябинская области – эпизодически. 147
Пыльная буря над Аральским морем, 2009 г. 148
Источники эмиссии пыли в атмосферу – q карьеры, q терриконы, q строительные площадки и др. Интенсивность пыления техногенных очагов дефляции зависит от характера воздействия на мелкодисперсные грунты и влажности. Максимум пыления приходится на сухой сезон. Выпадение осадков прекращает пыление; после высыхания пыление не возобновляется, пока на поверхности грунта сохраняется устойчивая к воздействию ветра затвердевшая корка. 149
Ущербы от ВЭ: q гибель озимых посевов в результате засекания всходов песчинками и частицами почвы, движущимися большими массами во время пыльных бурь; q потеря большого количества элементов питания, накопившихся в пахотном слое за десятилетия регулярного внесения минеральных удобрений; q занос дорог, населенных пунктов и хозяйственных объектов. 150
Примеры: В отдельные годы на Сев. Кавказе пересевают до 100 000 га после пыльных бурь. После катастрофических пыльных бурь 1969— 1970 годов на Сев. Кавказе и Нижнем Дону: q пришлось проводить планировку полей, примыкающих к лесным полосам с заветренной (западной и северо западной) стороны, где отложились миллионы тонн наносов; q вместе с почвой пахотные земли лишились порядка 20 миллионов тонн форфорных удобрений в действующем веществе. 151
Пыльная буря в Сиднее 152
Защита от дефляции 153
Главная задача в деле предупреждения дефляции всемерное повышение почвозащитной способности растительного покрова. Приемы предупреждения дефляции: А) агротехнические; Б) агролесомелиоративные; В) фитомелиоративные меры. 154
А) Задача максимально повысить количества биомассы на поверхности почвы (пожнивные остатки и вегетирующие растения) в течение круглого года или в период ветров со скоростями, превышающими пороговые значения. Решается за счет: q снижения в севооборотах доли культур с плохими почвозащитными свойствами; q внедрения способов обработки почвы, обеспечивающих максимально возможное сохранение пожнивных остатков на поверхности почвы: v плоскорезная система обработки почвы; v различные варианты минимальной обработки почвы; v использование с/х машин с минимальным мех. воздействием на почву и пожнивные остатки. 155
Б). Лесомелиоративные меры включают: q лесные полосы на пахотных и пастбищных землях; q массивные лесонасаждения на песках, если условия увлажнения позволяют произрастать древесным и кустарниковым породам. Химические меры защиты применяются в качестве временного средства для закрепления песков, пока не укоренятся посевы трав или не подрастут лесные посадки. 156
Прекращение дефляции отвалов породы выработанных карьеров залужение оголенных поверхностей мелкодисперсной породы с применением гидросева — семена в смеси с удобрениями и мульчирующим материалом выбрасываются со струей воды из насадки высокого давления и распределяются по подлежащей закреплению территории. Для прекращения пыления на строительных площадках в сухую погоду регулярно проводить полив: 10— 20 м 3 воды на гектар. 157
158
159
160
161
162
163
Конец лекции 164
Поэтому, оценивая почвозащитную эффективность севооборотов и агротехники , необходимо учитывать: q Свойства полевых культур; q их фазы развития в течение вегетационного периода; q внутригодовое распределение эрозионного потенциала ветра; q агрофон в период покоя; q наличие и мощность снежного покрова. Агрофон - условия, создаваемые для успешного формирования урожая необходимой (или возможной) величины и качества. (В открытом грунте основной упор делается на подготовку почвы; в теплицах – на грунт и поддержание микроклимата). 165
166
167
168
Чрезвычайные ситуации в атмосфере q Опасные атмосферные процессы (циклоны, смерчи, сильные ливни, снегопады и др. ) q Опасные атмосферные вихри. В порядке уменьшения энергии и размеров к ним относятся циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо) 169
Циклон — общее название вихрей с пониженным давлением в центре. Это вихревое движение вызывается сочетанием двух сил: q контрастом между низким давлением в центре или осью атмосферного давления и повышенным давлением вокруг него; q силой Кариолиса, которая представляет собой стремление любого движущегося тела на Земле или на ее поверхности отклоняться в сторону из за вращения Земли. В Северном полушарии отклонение идет вправо от направления движения Земли, а в Южном — влево. Сочетание этих двух сил образует циклоническую модель. 170
Антицикло н — атмосферная масса, вихревое движение воздуха с высоким давлением в центре, по часовой стрелке — в Северном полушарии, против часовой стрелки — в Южном. Отличительная особенность антициклонов: направление ветра от центра к периферии (в направлении снижения давления воздуха; воздействие силы Кориолиса, поворачивающая движущий поток вправо в северном полушарии, и влево в Южном полушарии Именно поэтому ветер в антициклонах Северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в Южном — наоборот.
Среднеширотные циклоны могут формироваться как над сушей, так и над водой. Иногда их связывают с волнами или возмущениями вдоль полярных фронтов, и обычно они движутся с преобладающими ветрами с запада на восток. Тропические циклоны встречаются над теплыми тропическими океанами, в стадии формирования обычно движутся на запад с потоком пассатов (ветры), 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. 172
Разрушительная способность ветра • 0 баллов — 18— 32 м/с, слабые разрушения; • 1 балл — 33— 49 м/с, умеренные разрушения; • 2 балла — 50— 69 м/с, значительные разрушения; • 3 балла — 70— 92 м/с, сильные разрушения; • 4 балла — 93— 116 м/с, опустошительные разрушения. 173
Шкала Бофорта 0— 7 баллов — менее 19 м/с (56 км/ч), от затишья до сильного ветра; 8 баллов — 19— 23 м/с (68— 79 км/ч), буря; ломает тонкие ветки деревьев; опасна для судов, буровых вышек и аналогичных сооружений; 9 баллов — 23— 26 м/с (79— 95 км/ч), сильная буря; повреждения легких построек, кровли, труб; 10 баллов — 26— 30 м/с (95— 110 км/ч), полная буря; вырывает с корнями деревья; значительное повреждение легких построек; 11 баллов — 30— 35 м/с (110— 122 км/ч), шторм; массовое повреждение легких построек; 12 баллов — более 35 м/с, ураган. 174
Детальное подразделение: 12. 1: 35— 42 м/с (122— 150 км/ч); сильный ветровал; значительное разрушение легких деревянных поселков (ЛДП); валятся некоторые телефонные столбы; 12. 2: 42— 49 м/с (150— 175 км/ч); в ЛДП разрушается > 50% домов, в прочих постройках (ПП) — повреждения крыш, окон, дверей; штормовой нагон воды на 1, 6— 2, 4 м выше нормального уровня моря (НУМ); 12. 3: 49— 58 м/с (175— 210 км/ч); полное разрушение ЛДП; в ПП большие повреждения; штормовой нагон на 1, 5— 3, 5 м выше НУЬ; серьезное нагонное наводнение, повреждение зданий водой; 12. 4: 58— 70 м/с (210— 250 км/ч); полный ветровал деревьев; полное разрушение ЛДП и сильное повреждение ПП; штормовой нагон на 3, 5— 5, 5 м выше НУЬ; сильная абразия морского берега; сильные повреждения нижних этажей зданий водой; 12. 5: > 70 м/с (250 км/ч); многие прочные здания разрушаются ветром, при скорости 80— 100 м/сек разрушаются каменные здания, при скорости 110 м/с — практически все; штормовой нагон > 5, 5 м; интенсивные разрушения наводнением. 175
Типы натурных (полевых) контактных методов изучения ОПП q специальных тематических исследований: гидрографических, гидрологических, гидрометеорологических, геологических, геохимических, геофизических, экологических, в том числе химических, радиационных, биотических, бактериологических и др. ; q тематических съемок и картирования территорий; q опробования природных субстанций окружающей среды: воздуха, вод, почв, грунтов, биоты; q разведки территорий, в том числе с помощью горных выработок; q проведения опытных натурных работ наземных и подземных (в выработках): натурное моделирование развития процессов (сход лавин, размыв берегов, склоновые процессы, объемные деформации массивов грунтов: просадки, оседания, набухание, усадка, опытно фильтрационные работы и др. ); q стационарных наблюдений на специально оборудованных станциях, ключевых участках, закрепленных базисах, профилях, створах. 176
Циклоны средних широт, тропические циклоны (ураганы, тайфуны) Для циклонов средних широт (ураганов) характерен диаметр порядка 1000 км (максимум 4000 км); существуют они до 3— 4 недель, за которые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5— 7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30— 40 км/ч, редко до 100 км/ч. Над Северной Атлантикой циклоны рождаются круглый год и движутся в Евразию 177
Ураган — ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности. Это атмосферные вихри больших размеров со скоростью ветра до 1 20 км/ч, а в приземном слое до 200 км/ч. Разрушительное действие ураганов определяется, в основном, энергией скорости ветра, т. е. скоростным напором (g), пропорциональным произведению плотности атмосферного воздуха (р) на квадрат скорости воздушного потока = 37, 3 м/с (134 км/ч). 178
Баллы Скорость ветра Характеристика ветра (название ветрового режима) Признаки м/с км/час 0 0 0 Штиль (полное затишье) Дым идет прямо 1 0, 9 3, 24 Тихий Дым изгибается! 2 2, 4 8, 64 Легкий Листья шевелятся 3 4, 4 15, 84 Слабый Листья двигаются 4 6, 7 24, 12 Умеренный Листья и пыль летят 5 9, 3 33, 48 Свежий Тонкие деревья качаются 6 12, 3 43, 30 Сильный Качаются толстые ветки 7 15, 5 55, 80 Крепкий 8 19, 1 68, 80 Буря Стволы деревьев изгибаются 9 22, 9 79, 41 Шторм, буря Ветви ломаются 10 26, 4 95, 00 Сильный шторм Черепица и трубы срываются 11 30, 5 110, 00 Жестокий шторм Деревья вырываются с корнем 12 34, 8 122, 00 Ураган Везде повреждения 13 39, 2 145, 00 Сильный ураган Большие разрушения 14 43, 8 158, 00 Тоже 15 48, 6 175, 00 Жестокий ураган —» — 16 53, 6 193, 00 Тоже —» — 17 >58 <200 —» — Тоже J 179
Классификация смерчей Чаще всего смерчи подразделяют по строению на плотные (резко ограниченные) и расплывчатые (неясно ограниченные). Кроме того, различают: q смерчи — пылевые вихри; q смерчи — ураганные вихри; q малые смерчи — короткого действия (до километра по длине пути); q малые смерчи — длительного действия; q водные смерчи. 181
Интенсивность смерчей по Фуджите Пирсону – классы: О, 1 и 2: максимальные скорости ветра 18— 32, 33— 49 и 50— 69 м/с, длина пути до 16 км, ширина до 160 м; повреждения отвечают ветру 8— 10, 10— 12. 2 и 12. 2— 12. 5 баллов по шкале Бофорта; • 3: 70— 92 м/с, длина пути 16— 51 км, ширина 160— 510 м; серьез ные разрушения: некоторые здания разрушены полностью, перевернуты автомобили и железнодорожные поезда, большинство деревьев в лесу вырвано с корнем; • 4: 93— 116 м/с, длина пути 51— 160 км, ширина 510— 1600 м; опустошительные повреждения: от домов остались груды обломков, сильно разрушены стальные конструкции, автомобили и поезда отброшены в сторону, с деревьев сорвана кора, в воздухе летят крупные предметы; • 5: 117— 142 м/с, длина пути 161— 507 км, ширина 1600— 5070 м; потрясающие повреждения: сильно повреждены железобетонные кон струкции, в воздухе летят предметы размером с автомобиль; • 6: скорости ветра и другие показатели — еще выше; невообразимые разрушения, в том числе вторичные — от 182 падающих тяжелых предметов.
Взаимодействие атмосферы с космическим пространством, с 183 земной поверхностью, с недрами и водами Мирового океана
Стоковые ветры в Антарктиде 184
Холодные фронта 2 го рода 185
Шкала Бофорта 186
187
Пороговая скорость для почв супесчаного — глинистого состава может быть определена по ее противодефляционной устойчивости П, которая рассчитывается по формуле: П = 24, 7 + 0, 9 а + 0, 36 b + 0, 4 d + 10, 1 Н где a, b, d, H — соответственно, содержание ила (менее 0, 001 мм), мелкого песка (0, 05— 0, 25 мм), крупного и среднего песка (1— 0, 25 мм) гумуса, %. 188
189
190