Смерчи как опасные природные явления

 

Д. Классификация  ОПП по масштабу проявления

По масштабу проявления ОПП бывают:

1. всемирные (Всемирный потоп);
2. континентальные (гибель Атлантиды);
3. национальные (армянское землетрясение в г. Спитак);
4. региональные (вулканы, реки);
5. районные и местные.

 

Е. Классификация  ОПП по времени (продолжительности)

По времени действия ОПП подразделяются на:

1. мгновенные (секунды, минуты) — импактные, землетрясения;
2. кратковременные (часы, дни) — шквалы, атмосферные явления, паводки;
3. долговременные (месяцы, годы) — космогенные, климатические;
4. вековые (десятки, сотни лет) — климатические, эвстатические, космогенные.

 

 

Темой моего реферата являются атмосферные опасные природные  явления, а именно – смерчи, торнадо(тромбы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  Смерч

 

Смерч (торнадо, тромб, мезо-ураган) – это очень сильный вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, обладающий ураганными скоростями ветра более 33 м/с. Энергия типичного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с равна энергии эталонной атомной бомбы в 20 килотонн тротила, подобной первой атомной бомбе, взорванной США во время испытаний «Тринити» в Нью-Мексико 16 июля 1945. Форма смерчей может быть многообразной – колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола» и т.п. Но чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и их названия: tromb- по-французски труба и tornado – по-испански вращающийся. Вращение в смерчах происходит против часовой стрелки, как и в циклонах северного полушария Земли. Смерч проходит путь длиной 40-60 км. Он сопровождается грозой, дождём, градом. Когда смерч достигает поверхности земли, он почти всегда производит большие разрушения, всасывая в себя воду и предметы, поднимая их высоко вверх и перенося на большие расстояния.

 

В физике атмосферы смерчи относят к мезо-масштабным циклонам и их нужно отличать от синоптических  циклонов средних широт (с размерами 1500–2000 км) и тропических циклонов (с размерами 300–700 км). Мезо-масштабные циклоны (от греческого meso – промежуточный) относятся к середине диапазона между турбулентными вихрями с размерами порядка 1000 м и менее и тропическими циклонами, образующимися в зоне конвергенции (схождения) пассатов на 5-ом градусе северной широты и выше, вплоть до 30-го градуса широты. В некоторых тропических циклонах ветер достигает ураганной скорости 33 м/с и более (до 100 м/c) и тогда они превращаются в тайфуны Тихого океана, ураганы Атлантики или вилли-вилли Австралии.

 

Тайфун – китайское  слово, оно переводится как «ветер, который бьет». Ураган – это транслитерированное в русский язык английское слово hurricane . В больших синоптических циклонах средних широт ветер достигает штормовой скорости (от 15 до 33 м/с), но иногда и здесь он может стать ураганным, т.е. превысить предел 33 м/с. Синоптические циклоны образуются на зональном атмосферном течении, направленном в тропосфере средних широт северного полушария с запада на восток, как очень большие планетарные волны с размером, сравнимым с радиусом Земли (6378 км – экваториальный радиус). Планетарные волны возникают на вращающейся, сферической Земле и на других планетах.

 

Смерчи часто образуются на тропосферных фронтах – границах раздела в нижнем 10-километровом слое атмосферы, которые отделяют воздушные  массы с различными скоростями ветра, температурой и влажностью воздуха. В области холодного фронта (холодный воздух натекает на теплый) атмосфера  особенно неустойчива и формирует  в материнском облаке смерча и  ниже него множество быстро вращающихся  турбулентных вихрей. Сильные холодные фронты образуются в весенне-летний и осенний период. Но в большинстве своем смерчи возникают каждый год в летнюю пору в разных уголках земного шара, там, где стоит жаркая погода, сопровождающаяся развитием мощных грозовых облаков. Смерчи рождаются и над водой, и над сушей. Смерчи на суше в Европе называют тромбами, а в Америке - торнадо. Вихри над морем называют водяными смерчами. В тропических странах это явление довольно частое - в США, например, ежегодно бывает несколько сот смерчей, а в отдельные годы - более тысячи. В странах умеренного климатического пояса смерчи над сушей наблюдаются в десятки раз реже, а в высоких широтах они совсем редки. В водяных смерчах скорость ветра может превышать 200 км/ч. Водяные смерчи могут быть и прозрачными, их обнаружить можно по необычным волнам на поверхности воды. Если же смерч возникает над перегретой поверхностью пустыни он также может быть совершенно прозрачными и лишь нижняя часть, запыленная песком делает его видимыми.

 

Смерчи и торнадо надо отличать от образующихся на атмосферных  фронтах шквальных бурь, характеризующихся  быстрым (в течение 15 минут) возрастанием скорости ветра до 33 м/с и затем  ее убыванием до 1–2 м/с (также в  течении 15 минут). Шквальные бури ломают деревья в лесу, могут разрушить легкое строение, а на море могут даже потопить корабль. 19 сентября 1893 броненосец «Русалка» на Балтийском море был опрокинут шквалом и сразу же затонул. Погибло 178 человек экипажа. Некоторые шквальные бури, возникшие на холодном фронте, достигают стадии смерча, но обычно они слабее и не образуют воздушных воронок.

 

Давление воздуха в  циклонах понижено, но в смерчах  падение давления может быть очень  сильным, до 666 мбар при нормальном атмосферном давлении 1013,25 мбар. Масса воздуха в торнадо вращается вокруг общего центра («глаза бури», где наблюдается затишье) и средняя скорость ветра может достигать 200 м/c , вызывая катастрофические разрушения, часто с человеческими жертвами. Внутри торнадо есть более мелкие турбулентные вихри, которые вращаются со скоростью, превышающей скорость звука (320 м/с). С гиперзвуковыми турбулентными вихрями связаны самые злые и жестокие проделки смерчей и торнадо, которые разрывают людей и животных на части или сдирают с них кожу и шкуру. Пониженное давление внутри смерчей и торнадо создает «эффект насоса», т.е. втягивания окружающего воздуха, воды, пыли и предметов, людей и животных внутрь тромба. Этот же эффект приводит к подъему и взрыву домов, попадающих в депрессионную воронку.

 

Одиночный смерч, опускаясь  к земле, производит опустошение  в полосе шириной несколько сот  метров и длиной от нескольких километров до нескольких десятков километров. Большую  опасность при смерчах над  сушей представляют поднятые в воздух и разлетающиеся в разные стороны  твердые предметы - доски, щепки, обломки  зданий, листы железной кровли и  пр. Энергия смерча колоссальна: он способен сорвать и опрокинуть железнодорожный  мост, тяжелый грузовой автомобиль или поднять в воздух и затем  бросить на землю самолет весом  десять тонн.

 

В Америке существует система  измерения силы торнадо по шкале Фуджиты.

 

Ф0 - простейшие смерчи, которые мы можем видеть в ветренные дни, завихрения листьев и снега, и обычно не приводят к каким либо ощутимым последствиям.

Ф1 - такой смерч может перевернуть урну, обломить ветку, сломать антенну.

Ф2 - смерчи со скоростью 100-200км/ч приносят умеренные разрушения, могут переносить большие скопления всякого мусора.

Ф3 - смерчи со скоростью 200-300км/ч приносят уже очень ощутимые разрушения. Обычная доска, вылетев из смерча такой силы, способна продырявить машину насквозь.

Ф4 - смерчи со скоростью 300-400 км/ч являются предпоследней ступенью. Эти смертельноопасные смерчи могут переносить по воздуху легковые, и иногда грузовые автомобили.

Ф5 - самые разрушительные смерчи в мире. Их скорость превышает 500км/ч. Такие смерчи могут не только порвать вдребезги дом, но запросто поднимут в воздух тяжеленный, несколькотонный вагон поезда, а уж автомобили для него тем более не проблема. Один из сильнейших смерчей был зарегистрирован в Америке, и принес гигантские разрушения. Его скорость достигла 720 км/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Прогнозирование вероятности появления смерча и действия населения при угрозе возникновения смерча

 

Природным оружием массового  поражения называют разрушительные смерчи, которые сметают все на своем пути, не щадя ничего живого. К  сожалению, ни российские специалисты, ни западные коллеги не научились  предсказывать смерчи или торнадо  достаточно заблаговременно, то есть за полтора или хотя бы за полдня. На практике решение этой задачи в значительной степени зависит от интуиции синоптика.

Ученым известно, что смерчи возникают из кучево-дождевых облаков  большого вертикального развития, связанных  с образованием мощной конвекции. Тем  не менее, штормовое предупреждение о таких событиях, сопровождающихся значительными разрушениями, почти  никогда не дается, потому что даже в областях с активной конвекцией смерчи повторяются очень редко.

Российские ученые пытаются прогнозировать появление смерчей  в несколько этапов. Во-первых, за двенадцать часов, за сутки и за полтора  суток выделяют области, где возникают  сильные порывы ветра со скоростью  более двадцати метров в секунду. Для этого они используют оперативный  метод прогноза скорости сильных  ветров, который построен на учете  большого количества параметров атмосферы. Этот метод, разработанный специалистами  из Гидрометцентра РФ, основан на статистическом анализе гидродинамических моделей  краткосрочного прогноза погоды и успешно  используется в разных регионах России. По сути, на карте европейской части  России расчерчиваются линии равной вероятности и выделяются области, где можно ожидать возникновения  опасных ветров.

«При прогнозе очень высоких  скоростей ветра, более 35 метров в  секунду, можно с вероятностью, близкой  к единице, говорить о возникновении  в данном районе смерчей», - говорят  авторы исследований. Поэтому для  уточнения «диагноза» - прогноза возникновения  смерчей в выделенных областях –  они предлагают использовать экспертную систему. Она опирается на большое  количество известных, собранных за долгое время, качественных признаков  опасных метеорологических ситуаций и атмосферных характеристик, при  которых возможно возникновение  смерчей.

«Эти признаки образуют базу знаний, включающую широкий набор  правил возникновения смерчей при  различных ситуациях с заданным коэффициентом доверия, который  пересчитывается каждый раз при  поступлении дополнительной информации.

«Таким образом, система  способна к самообучению», – объясняют  метеорологи.

База знаний о смерчах  была бы неполной без сведений об облачности, из которой вырастают смерчи. Поэтому  ученые используют снимки облаков, сделанные  из космоса.

 

Таким образом, в силу малой повторяемости и небольших размеров смерчей крайне редки случаи, когда удается с помощью обычных метеорологических наблюдений измерить характеристики смерча. Поэтому каждый случай непосредственных измерений смерча представляет интерес для выяснения физической сущности его образования.

 

Получив штормовое предупреждение, необходимо:

• Закрыть окна, двери, чердачные помещения;
• С балконов и лоджий убрать все, что может быть сброшено ураганом;
• Выключить газ, потушить огонь в печах, подготовить фонари, свечи, лампы;
• Дома занять внутреннюю комнату, подальше от окон;                                                                  
• Запастись водой, продуктами, держать радиоточку, телевизор, приемник включенными;
• На открытой местности укрыться в канаве, яме, овраге;
• Укрыться в защитном сооружении;
• Подготовить медикаменты и перевязочные материалы.

При урагане, буре, смерче опасно:

• Находиться на возвышенных местах, мостах, около трубопроводов, линий электропередач,
• Прикасаться к оборванным электропроводам, трубам центрального отопления, газоснабжения и водоснабжения.
• Вблизи столбов и мачт, объектов с ядовитыми и легковоспламеняющимися веществами.
• Укрываться под деревьями, за рекламными щитами , ветхими постройками и заборами.
• Заходить в поврежденные здания.
• В доме пользоваться электроприборами, газовыми плитами.

После урагана, бури, смерча:

• Будьте осторожны, обходя оборванные провода.
• Опасайтесь поваленных деревьев, раскачивающихся ставен, вывесок, транспарантов,
• Утечки газа в доме, нарушений в электросети (до проверки пользуйтесь электрическими фонарями).
• Пользоваться электроприборами можно только после того, как они будут просушены и проверены.
• Если буря сопровождается грозой, избегайте поражения электрическими разрядами.

 

 

 

 

5. Смерчи на Земле и других планетах

 

Классической страной  торнадо является США. Например, в 1990 в США зарегистрировано 1100 разрушительных смерчей. Торнадо 24 сентября 2001 над  футбольным стадионом в Колледж  парке в Вашингтоне вызвало 3 смерти, ранило несколько человек и вызвало  многочисленные разрушения на своем  пути. Свыше 22 000 человек осталось без  электричества.