Циклические и ациклические воздействии природной среды на антропоэкосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Циклические и ациклические воздействии природной среды на антропоэкосистемы

План:

Введение

1. Ациклические воздействия природной среды на антропоэкосистемы

1.1 Общая характеристика и территории России подвергающиеся воздействию смерчей

1.2 Антропоэкологическая характеристика ураганов и бурь на территории России

1.3 Классификация оползней и селей и их региональное проявление.

1.4 Антропоэкологические районы, подвергающиеся воздействию землетрясений

2. Циклические влияния природной среды на антропоэкосистемы

2.1 Наводнения и их антропоэкологическая характеристика

2.2 Заторы и их проявления

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

Мы не унаследовали землю от наших детей. Мы взяли ее в долг у наших детей. Древняя индийская мудрость.

В наши дни довольно трудно удивить кого-либо новостями о капризах погоды, но последствия мощных процессов в Мировом океане, гидросфере и литосфере никого не оставляют равнодушным.

По мере роста населения Земли и эволюционирования средств воздействия на ее природные богатства усиливается нагрузка на окружающую среду. Все меньше остается районов, не затронутых антропогенной деятельностью.

Современная цивилизация достигла небывалого могущества: человек покорил сушу, глубины морей и океанов, космос, вывел новые сорта растений и породы животных, построил огромные и не очень техногенные комплексы, отгородился «каменной сиеной» от природы.

Но это ему только кажется - миром по прежнему правит стихия природы. Всего за считанные секунды землетрясение, извержение вулкана способно уничтожить продукты человеческой деятельности, создаваемые не одним поколением.

В различных частях нашей планеты постоянно происходят такие природные катаклизмы, которые приводят к разрушениям жилых зданий и производственных сооружений, а также к гибели людей. По классификации чрезвычайных ситуаций, принятой в нашей стране (постановление Правительства Российской Федерации N° 1034 от 13 сентября 1996 г.), различают локальные, территориальные, федеральные и трансграничные, выходящие за пределы России, последствия этих явлений. Если привлечь данные палеонтологии и палеогеохимии, то можно говорить, что на Земле происходили и катастрофы, захватывающие практически всю ее поверхность. По мере развития человеческого общества последствия природных катастроф не уменьшаются, а, к сожалению, возрастают. Более того, чем больше промышленно развит регион проявления природных катастроф, тем больший материальный ущерб наносится ими и тем больше страдает людей.

В отдельных регионах определенные стихийные бедствия периодически повторяются, их можно предсказать заранее, следовательно, можно и нужно так организовать жизнедеятельность, чтобы уменьшить число жертв и наносимый стихией ущерб. Но некоторые природные бедствия предвидеть невозможно. В этих случаях все зависит от скорости и профессиональности ликвидации последствий природных чрезвычайных ситуаций, нарушающих безопасность жизнедеятельности.

В данной курсовой работе мы попытаемся рассмотреть и изучить причины, последствия и характеристики стихийных бедствий и катастроф. Сможем проследить их зарождение и эволюцию, а так же оценить материальный и человеческий ущерб причиняемый ими.



1. Ациклические воздействия природной среды на антропоэкосистемы

1.1 Общая характеристика и территории России, подвергающейся воздействию смерчей

Торнадо - так называют смерчи в Америке (только сухопутный смерч), в Западной и Южной Европе он зовется тромбом. В России - смерч. Русское слово "смерч" происходит от слова "сумрак", поскольку смерчи появляются из чёрных грозовых облаков, застилающих небо... Все это вихри с вертикальной осью вращения (скорость вращения300-500 м/ч), образующиеся в нижних слоях атмосферы при неустойчивом ее состоянии, когда воздух в верхних слоях очень холодный, а в нижних тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен, сопровождаемый образованием вихря огромной силы. Возникают смерчи в мощных грозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом (размеры отдельных градин в окружности иногда доходят до 45 см), нельзя сказать, что смерчи возникают в каждом грозовом облаке. Как правило, это происходит на гране фронтов - в переходной зоне между тёплой и холодной воздушными массами. Существуют они не долго: от нескольких секунд до нескольких часов, так как довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и таким образом поддерживающая его причина исчезает; движется же с довольно большой скоростью по прямой или зигзагообразной траектории. Смерч представляет собой огромный пустотелый цилиндр, ярко освещенный внутри блеском молний. Изнутри раздается оглушительный рев и жужжание; воронка смерча представляет собой вращающийся поток дождя и града, свернутый в спираль в виде относительно тонкой стенки. Содержание воды в стенках воронки должно по массе во много раз превосходить содержание там воздуха. Если плотность сухого воздуха составляет 1,3-1,4 кг/м3, то плотность воздуха, содержащего воду и лед внутри стенок смерча, может составлять > 50 кг/м3.

Если воронка смерча обладает массивными стенками, то их вращение должно приводить к расширению воронки и понижению давления воздуха внутри нее из-за действия центробежных сил. Расширение воронки происходит до тех пор, пока перепад давления снаружи и внутри не уравновесит действия центробежных сил. Внутри воронки смерча давление резко понижено. Это обусловливает «взрывы изнутри» запертых домов с закрытыми окнами, высасывание воды из колодцев, песка, снега и другого материала. Как только скорость снежинок, песчинок или других частиц достигает критического значения, они будут выброшены через стенку наружу и могут образовать вокруг смерча своеобразный футляр или чехол. Характерной особенностью этого футляра-чехла является то, что расстояние от него до стенки смерча по всей высоте примерно одинаково: оно определяется скоростью, которая у всех частиц с одинаковой плотностью оказывается одинаковой. Важный частный случай, когда плотность тела, попавшего в смерч, близка к плотности стенки воронки. В этом случае равновесная скорость для тела совпадает со скоростью стенки. Если тело попадает на внутреннюю поверхность стенки, то на него действует воздушный вихрь, вращающийся внутри воронки, скорость тела возрастает и станет больше равновесной. Тело сместится к внешней поверхности стенки. Здесь под действием трения о внешний воздух тело затормозится, скорость станет меньше равновесной, и тело вновь сместится к внутренней поверхности стенки. Поэтому тела с плотностью стенки оказываются устойчивыми внутри стенок. Таким образом внешний и внутренний поверхностные слои оказываются в совершенно необычных условиях, при которых на них непрерывно действуют силы, стремящиеся убрать их с поверхности и "заглубить" внутрь стенки, т.е. силы, которые по своим свойствам напоминают силы поверхностного натяжения. Эти силы придают стенкам смерча повышенную устойчивость к возмущениям, делают их однородными по плотности, гладкими, четко ограниченными.

Смерчи характеризуются:

1. большой скоростью вращения (от 50-100 до 300 м/с);

2. высота столба (трубы, тромба)-300-3000м, что соответствует нижней границе кучевых и кучево-дождевых облаков, благодаря которым образуются смерчи;

3. диаметр смерча у земли составляет 0.001-2 км;

4. диаметр смерча у облака - 1-2 км;

5. длина пути - от нескольких метров до нескольких сотен километров;

6. средняя скорость движения торнадо у земной поверхности - 50-60 км/час;

7. ширина смерча составляет 50-500 м;

8. ширина пути разрушения - от нескольких метров до 2-3 километров (иногда до 500 км);

9. линейная скорость стенок смерча от 20-30 м/с до 100-300 м/с;

10. толщина стенок смерча -3 м;

11. пиковая мощность за 100с -30 ГВт;

12. давление внутри смерча < 0,4-0,5 атмосфер;

13. скорость перемещения от 0 до 150 км/ч;

14. максимальная масса поднятых предметов - 300 т;

15. длительность существования смерча - от 1-10 мин до 5 час;

16. площадь разрушения - от 10-100 м² до 400 км².

Интересные факты:

1. вероятность прохождения смерча большой интенсивности через определенный пункт равна 1:1000 или 1:10000 (даже в местах подверженных частому образованию смерчей), то есть 1 раз в 1000-10000 лет;

2. абсолютное большинство смерчей вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой в южном;

3. в пустынях смерчи более мощные и частые. Некоторые из них могут быть 1 км и более в диаметре. На территориях с зеленой растительностью смерчи более редки, слабее и имеют меньший срок жизни. Водяные смерчи возникают при прохождении их над водой. Они обычно коротко живущие и маловысотные, но указывают на хорошие термические условия, скорость ветра может превышать 200 км/ч и могут быть ипрозрачными, т.е. обнаружить их можно по необычным волнам на поверхности воды;

4. В странах умеренного климатического пояса смерчи над сушей наблюдаются в десятки раз реже, а в высоких широтах они совсем редки;

5. в присутствии торнадо возникают электромагнитные поля очень высокой напряжённости, видимый свет и шаровые молнии. Торнадо может стать причиной сплавления друг с другом физических объектов. Тогда материя действительно становится способной проникать сквозь другую материю (две сгоревших и обуглившихся деревянных доски слились друг с другом в торнадо, несмотря на то, что они раскрашивались при малейшем прикосновении; галька проходила через стекло и не разбивала его; соломинки проходили через окно и застревали в окне, не разбив его).

Смерч угасает, когда прекращается подпитка его теплым воздухом или он переходит на территорию, где блокируется его прогресс. Смерч в горах движется вверх и только на прогреваемых склонах. Термический поток, питаемый смерчом двигаясь по ветру, будет находиться левее смерча в северном полушарии и правее в южном.

Определить точно место зарождения торнадо или морского смерча на местности не представляется возможным. Лишь после их появления удается проследить их путь с помощью метеорологических радиолокаторов. География морских смерчей на открытых акваториях Мирового океана почти не изучена.

Интенсивность, размеры и длину пути смерча определяют обычно косвенно, по причиненному им ущербу. В последние годы появилась возможность для непосредственных измерений характеристик смерча благодаря внедрению в метеорологию таких средств, как радиолокация, фотограмметрия и др. Но тем не менее до сего времени основным источником сведений о смерче по-прежнему являются результаты причиненных им разрушений. Даже при помощи самых современных средств определить его физические особенности можно только грубо.

Интенсивность торнадо оценивают по шкале Фуджита -- Персона, названной так по имени ученых, исследовавших это явление. По этой шкале интенсивность смерчей оценивается по трем показателям: силе (скорости ветра) F, длине L и ширине траектории W. (См. табл. 1)

Представление о характере и размере повреждений и разрушений, причиняемых торнадо, могут дать также отдельные выдержки из международной классификации. Например, F 0 -- частично повреждаются дымовые трубы и телеантенны, ломаются верхушки деревьев и кустарники, F 2 -- срываются крыши с домов, с корнем вырываются большие деревья, на шоссе поднимаются в воздух и переносятся на значительные расстояния автомашины.

Таблица 1

Интенсивность торнадо по шкале Фуджита-Персона (Борисенко М.М., 1986)

ИНТЕНСИВНОСТЬ ТОРНАДО ПО ШКАЛЕ ФУДЖИТА-ПЕРСОНА
Индекс шкалы	F, м/с	L, км	W,м	Оценка разрушения
F 0	17.8-32.6	<1.6	<16	Повреждения легкие
F 1	32.7-50.3	1.6-5.0	16-50	Разрушения умеренные
F 2	50.4-70.3	5.1-16.0	51-160	Разрушения значительные
F 3	70.4-91.9	16.1-50.8	161-508	Разрушения сильные
F 4	92.0-116.6	50.9-160	509-1500	Разрушения опустошительные
F5	116.7-142.5	161-507	1600-5000	Разрушения неимоверные
F 6	>142.5	>507	>5000	Разрушения невообразимые

Где F-скорость ветра, L-длина и W-ширина траектории движения.

В Америке существует система измерения силы торнадо по шкале Ф:

Ф0 - простейшие смерчи, которые мы можем видеть в ветреные 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.

Уменьшить отрицательные последствия рассматриваемого природного процесса можно, во-первых, в районах периодически повторяющихся катастроф - постройкой зданий и сооружений, выдерживающих соответствующие движения воздушных масс, а во-вторых, заблаговременным предупреждением о грозящей катастрофе.

Смерчи в России

Сопоставляя описания смерчей (торнадо) прошлого и нынешнего столетий в России и других странах, можно видеть, что они развиваются и живут по одинаковым законам, но эти законы до конца не выяснены и поведение смерча кажется непредсказуемым. Каждый год во всем мире от смерчей погибают около 400 человек.

В жаркую погоду могут появиться и в средней полосе РФ. В Восточной Европе к областям повышенной смерчевой деятельности относятся Центрально-Черноземный район, Прибалтику и Белоруссию, в Сибири смерчи распространены до низовьев Оби. Отдельные смерчи были зарегистрированы на территории от Соловецких островов до Сочи; так же смерчи отмечались вблизи побережий Азовского, Черного и Балтийского морей, озер Иссык-Куль, Севана и в глубине континента.

Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом "вихорь страшен зело" поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс так, что они стали "невидимы бысть". На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другую сторону Волги, а человек пропал без вести...

Над восточной частью Москвы 29 июня 1904 г. пронесся сильнейший вихрь. Его путь лежал неподалеку от трех московских обсерваторий: Университетской - в западной части города, Межевого института - в восточной и Сельскохозяйственной академии - в северо-западной, поэтому ценный материал зафиксировали самописцы этих обсерваторий. Надвигался циклон с Юго-Юго-Востока на Северо-Северо-Запад. Около 17 ч, во время прохождения смерча через Москву, город находился на северо-восточном фланге циклона. В последующие дни циклон ушел в Финский залив, где вызвал бури на Балтике. Фронт смещался к северу со скоростью 32-35 км/ч. Образование московского смерча произошло перед теплым фронтом, где при участии тропического воздуха всегда создается угроза возникновения сильнейших гроз и шквалов. В тот день была отмечена сильная грозовая деятельность в четырех районах Московской области: в Серпуховском, Подольском, Московском и Дмитровском, почти на протяжении 200 км. Грозы с градом и бурей наблюдались в Калужской, Тульской и Ярославской областях. Начиная с Серпуховского района, буря превратилась в ураган. Ураган усилился в Подольском районе, где пострадало 48 селений и имелись жертвы.

Самые же страшные опустошения принес смерч, возникший к юго-востоку от Москвы в районе деревни Беседы. Ширина грозовой области в южной части Московского района определена в 15 км; здесь буря двигалась с юга на север, а смерч возник в восточной (правой) стороне грозовой полосы. Смерч на своем пути произвел огромные разрушения. Были уничтожены деревни Рязанцево, Капотня, Чагино; далее ураган налетел на Люблинскую рощу, вырвал с корнем и сломал до 7 га леса, затем разрушил деревни Грайвороново, Карачарово и Хохловку, вступил в восточную часть Москвы, уничтожил Анненгофскую рощу в Лефортово, посаженную еще при царице Анне Иоановне, сорвал крыши домов в Лефортово, прошел в Сокольники, где повалил вековой лес, направился в Лосиноостровскую, где уничтожил 120 га крупного леса, и распался в районе Мытищ. Далее смерча не было, и отмечена только сильная буря. Длина пути смерча - около 40 км, ширина все время колебалась от 100 до 700 м. По внешнему виду вихрь представлял собой столб, широкий внизу, постепенно сужавшийся в виде конуса и вновь расширявшийся в облаках; в других местах иногда он принимал вид просто черного крутящегося столба. Многие очевидцы принимали его за поднимающийся черный дым от пожара. В тех местах, где смерч проходил через Москва-реку, он захватывал столько воды, что обнажалось русло. Среди массы поваленных деревьев и общего хаоса местами удалось обнаружить некоторую последовательность: так, вблизи Люблино лежали три правильно расположенные ряда берез: северный ветер повалил нижний ряд, над ним лег второй, сваленный восточным ветром, а верхний ряд упал при южном ветре. Следовательно, это признак вихревого движения. При прохождении смерча с юга на север он захватил этот участок правой стороной, судя по смене ветра, и вращение у него было циклональное, т.е. против часовой стрелки, если смотреть сверху. Вертикальная составляющая вихря была необычайно велика. Сорванные крыши зданий летели в воздухе, как клочья бумаги. Были даже разрушены каменные стены. В Карачарово снесена половина колокольни. Вихрь сопровождался страшным гулом; его разрушительная работа продолжалась от 30 с до 1-2 мин. Треск валившихся деревьев заглушался ревом вихря. В некоторых местах завихренные движения воздуха отчетливо видны по характеру бурелома, но в большинстве случаев сваленные деревья даже на небольших пространствах лежали во всевозможных направлениях. По характеру разрушений можно отметить существование двух воронок, одна из которых двигалась в направлении Люблино - Рогожская застава - Лефортово - Сокольники - Лосиноостровская-Мытищи, а вторая - Беседы - Грайвороново - Карачарово - Измайлово - Черкизово. Ширина пути обеих воронок была от ста до тысячи метров, но границы путей были четкими. Строения на расстоянии нескольких десятков метров от границ пути оставались нетронутыми. Когда надвигалась воронка, становилось совершенно темно. Темноте сопутствовал страшный шум, рев и свист. Зафиксированы электрические явления необыкновенной интенсивности. Из-за частых разрядов молний погибло 2 человека, несколько получили ожоги, возникали пожары. В Сокольниках наблюдалась шаровая молния. Дождь и град также имели необыкновенную интенсивность. Градины с куриное яйцо отмечались неоднократно. Отдельные градины имели форму звезды и весили 400-600 грамм. Количество жертв превышало сто человек, раненых насчитали 233.

Смерч, пронесшийся над Горьким в 1974 г. нанес большой ущерб городскому хозяйству. Судя по характеру и масштабам повреждений, его интенсивность составила 2--3 балла по шкале Фуджита -- Персона.

В 1958 нанес урон ростовскому кремлю, в 1985 на одном из аэродромов Дальнего Востока смерч уничтожил 17 вертолетов.

Во второй половине дня 9 июня 1984 года через Московскую, Калининскую, Ярославскую, Ивановскую и Костромскую области прошли смерчи чудовищной силы. Наиболее мощный смерч наблюдался в Иванове. В 15.45 близ города появилось очень темное облако с "хоботом". Напоминающий воронку выступ опускался к земле, раскачиваясь из стороны в сторону. Почти коснувшись поверхности, воронка стала быстро расширяться и всасывать в себя предметы. Нижний конец её приподнимался и вновь опускался. Было хорошо видно, что "хобот" стремительно вращается, выбрасывая на высоте втянутые в него предметы. Слышался сильный свист и гул, словно от реактивного самолета. Воронка внутри светилась, и все это напоминало кипящий котёл. Облако, из которого опустился смерч, быстро перемещалось на север. В полосе шириной около 500 метров смерч сравнивал с землей дома, ломал и вырывал деревья, столбы, линии электропередач, сносил с рельсов вагоны. Приподнимались, многократно перевертывались и отбрасывались в сторону автомобили, автобусы, троллейбусы. Падали вывороченные с корнем ели, ломались сосны и березы, рушились дома. Бак водонапорной башни весом 50 тонн был отброшен на 200 метров в сторону. За одно мгновение смерч превратил всё в сплошное месиво, оставив после себя трупы людей и вырванные с корнем деревья. Спаслись только те жители Иванова, кто укрылся в погребах, каменных домов. Смерч начисто стёр с лица земли деревни Беляницы и Говядово. Только в городской больнице №7 были прооперированны 97 человек, еще 166 оказана первая помощь. Общее количество жертв было огромным, а точное число погибших и по сей день неизвестно.

Бывает, что смерч втягивает в себя огромное количество воды, которая при распаде его колонны выливается на землю единым потоком. 21 августа 1985 года близ Сочи водяным валом, пронёсшимся по речке Хобза, в море было смыто около 40 автомобилей и множество палаток с находившимися в них людьми. Накануне в этом районе почти сутки непрерывно шёл дождь, но заметного подъема уровня воды в реке не наблюдалось. Оказалось, что с моря на сушу вышел смерч. Вся содержащаяся в нём вода - несколько миллионов кубометров - пролилась в верховьях Хобзы. Образовался водяной вал высотой 5,5 метра и шириной около 150 метров, который понёсся к морю, сметая всё на своём пути.

Что же делать, если смерч застанет врасплох? Лучше всего укрыться в подвале. Если есть время, нужно закрыть двери, вентиляцию, слуховые окна. Свет и газ во избежание пожара включать не рекомендуется. Бежать от смерча невозможно, но на автомобиле можно от него уехать. При этом стоит помнить, что траектория смерча непредсказуема, как и места падения поднятых им предметов или градобития. К тому же автомобиль - хорошая мишень для молний. Лучше всего укрыться в кювете дороги, яме, рве, овраге и плотно прижаться к земле. Ещё лучше, если есть возможность чем-то прикрыться сверху (лезть под автомобиль не рекомендуется). Ни в коем случае нельзя привязывать себя к каким-то предметам, сцена спасения двух учёных, привязавших себя к трубам в фильме режиссёра Яна де Монта "Смерч", является полностью вымышленной.

1.2 Антропоэкологическая характеристика ураганов и бурь на территории России

Слова "ураган" и "тайфун" на языках аборигенов островов Карибского моря, Центральной Америки и жителей Юго-Восточной Азии означают "сильный ветер"; другое название урагана - "циклон" имеет греческое происхождение и означает "кольцо змеи" -- этим подчеркивается круговое вращение воздуха в циклоне.

Тайфуны и ураганы - тропические циклоны (На восточном побережье Азии и островах Тихого океана их называют тайфунами, в Северной Америке - ураганами). Сильные ветры со скоростью до 90-110 м/с возникающие над теплыми водами Мирового океана в его тропической зоне. Ураганы сопровождают катастрофические дожди, наводнения на суше и штормовые волнения в океане. В поперечнике достигает 300-1000 метров. В самом центре, где господствуют нисходящие воздушные потоки, располагается «глаз бури» - место почти без облаков и ветра. Но не стоит обольщаться - у границ «глаза» дожди и ветер обрушиваются с удесятеренной силой.

Наиболее важным условием для зарождения урагана является наличие обширной водной глади, которая изо дня в день в течение длительного времени интенсивно нагревается солнцем. С точки зрения физики, ураган - это вихревой поток. В природе вихри возникают во множестве и практически постоянно, особенно там, где скорость потока быстро меняется в направлении, перпендикулярном потоку. Вихревые движения характерны для атмосферы Земли. Однако далеко не все вихри "делают погоду". Погода на земном шаре в значительной степени зависит от присутствия гигантских атмосферных вихрей-циклонов и антициклонов, задающих ветровой режим в данном районе Земли.

В вихревой системе, называемой циклоном, атмосферное давление понижается от периферии к центру. Поэтому вблизи поверхности Земли воздушные течения направлены к центру циклона. Все циклоны имеют вращательную составляющую скорости ветра. В Северном полушарии она направлена против часовой стрелки, в Южном - по часовой. В развивающихся циклонах (то есть таких, у которых давление в центре продолжает падать) наблюдаются восходящие потоки. При этом образуется мощная облачность, и выпадают осадки.

Направление вращения циклонов в различных полушариях объясняется закручивающим действием силы Кориолиса, связанной с суточным вращением Земли.

Отклоняющее действие этой силы в нашем полушарии, например, заставляет реки подмывать свои правые берега. Воздушный поток не удерживается берегом, и поэтому при своем движении к центру он будет отклоняться вправо, если смотреть в сторону центра, то есть против часовой стрелки при взгляде сверху.

Интересно, что возле самого экватора в полосе широт менее 5 градусов по обе стороны от него мощные вихри не образуются. Этот факт объясняется тем, что на экваторе горизонтальная составляющая силы Кориолиса равна нулю.

Возникновение урагана начинается с конденсации значительных масс водяного пара. При этом выделяется огромное количество тепла, что усиливает восходящие потоки. Когда это происходит над морской поверхностью тропических морей, вода в которых теплее 26 градусов по Цельсию, возникает турбулентность. Циклоны, перерастающие в ураганы в нашем полушарии, возникают в экваториальной зоне между 5-м и 25-м градусами северной широты.

Действующие у экватора силы Кориолиса закручивают воздушные потоки в спирали. Известно 7 главных зон возникновения ураганов. Пять из них расположены в Северном полушарии. Ураганы - в основном метеорологические явления, но, учитывая то, как сильно они влияют на земную поверхность, эти проблемы можно рассматривать и как геологические явления.

В северной Атлантике сезон ураганов длится с 1 июня по 30 ноября.

В 1802 г. английский адмирал Бофорт (Beaufort) предложил оценивать скорость (а, следовательно, и силу) ветра в баллах, для чего им была предложена двенадцатибалльная шкала. (См. табл. 2)

Таблица 2

Краткая характеристика результатов действия ветра различной интенсивности и его оценка в баллах. (Алексеенко В.А., 2005)

Баллы	м/с	км/ч	Признаки	Баллы	м/с	км/ч	Признаки
1	0,9	3,24	Изгибается дым	7	15,5	55,8	Изгибаются стволы деревьев
2	2,4	8,64	Шевелятся листья	8	18,9	68,4	Ломаются ветви
3	4,4	15,84	Двигаются листья	9	22,6	79,41	Срываются черепица и трубы
4	6,7	24,12	Летят листья и пыль	10	26,4	95,0	Вырываются деревья с корнем
5	9,3	33,48	Качаются тонкие деревья	11	30,5	109,8	Везде повреждения
6	12,3	43,3	Качаются толстые ветви	12	34,8	122,28	Большие повреждения, несчастья

Однако не так уж редко встречающиеся катастрофические перемещения воздушных масс существенно превышают скорости, отмечаемые даже при двенадцатибалльных ураганах (в атлантических ураганах нередки скорости, превышающие 240 км/ч, а в отдельных случаях они достигали значений 644 км/ч; в смерчах скорость ветра может превысить звуковую, т.е. 1200 км/ч).

Среди ураганов особо выделяются тропические, представляющие собой гигантские атмосферные вихри (циклоны) с убывающим к центру атмосферным давлением (так называемый глаз циклона) и циркуляцией воздуха вокруг него по часовой стрелке в Южном полушарии и против - в Северном. Их средняя ширина составляет несколько сотен километров, а высота обычно колеблется от 6 до 15 км. В центре («глаза циклона» или «в воронке») почти нет облаков и ветра, а наиболее сильные ветры фиксируются по его краю.

Молэн, проникший на самолете в центр урагана, так пишет о нем: «У него нет отчетливых границ, это масса со смутными очертаниями в два раза выше Эвереста, с кратером в центре...Это мир неистовых сил, мир неотвратимой гибели, мир с энергией, равной энергии трех атомных бомб в секунду» (1967).

Установлена связь средней продолжительности ураганов с местом их зарождения. Для зародившихся в Атлантическом океане она составляет 9-12 дней; для зародившихся в Африке и в районе островов /Зеленого мыса 3-4 недели. Скорость поступательного движения ураганов - до 400 км/ч.

В начальной стадии развития намечается спиральное вращение дождевых облаков без их замкнутого кольца. При этом скорость ветра меньше 12 баллов. В зрелую стадию появляется «глаз урагана», а все его тело, сжимаясь, приобретает форму почти круглой спирали. В конечную стадию скорость движения урагана ослабевает, а облака, ранее образовывавшие спираль, распадаясь, располагаются неправильно, в форме отдельных куч.

При всем разнообразии путей движения тропических ураганов они в своем большинстве подчиняются планетарным закономерностям. Чаще всего атлантические ураганы зарождаются в западной части Сахары и доходят до Северной Америки, редко затем достигая Европы и крайне редко - России. Тропические циклоны Тихого океана чаще всего зарождаются над Тихим океаном в районе острова Гуам и обычно достигают Японии, Кореи и Китая. На Дальний Восток России эти циклоны проникают сравнительно редко и обычно ослабленные.

Тропические циклоны чаще всего возникают: в районе Желтого моря, Филлипинских островов, Малых Антильских островов, островов Зеленого Мыса, к западу от Мексики, в Карибском море, в Мексиканском заливе, в Бенгальском заливе, в Аравийском море; к востоку от Гвинеи и северной Австралии до островов Самоа, между Мадагаскаром и Маскаренскими островами, между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами (местное название - вили-вилли).

Всего на земном шаре за год возникает в среднем 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами.

Внетропические циклоны по своему строению близки к тропическим. Пути одних из них чаще всего приурочены к субполярным и полярным широтам. Другие, зарождаясь в пустынях Африки или над Средиземным морем, проникают в Европу, доходя до Украины, Польши, Голландии и Англии.

Основное отличае таких циклонов от тропических в том, что в о внетропических циклонах происходит постоянное возникновение, развитие, перемещение, а затем разрушение циклонов и антициклонов (циклоническая деятельность).

Энергия и разрушительная сила ураганов чрезвычайно велики. Подсчеты показали, что выделяемой ураганом за сутки энергии хватило бы для снабжения электроэнергией США в течение полугода. А тепло, выделяемое большим ураганом, равно теплу, связанному со сгоранием 2-3 млн. т угля.

Внетропические ураганы обычно обладают меньшей разрушительной силой. Однако в 1968 г. в Индии и Пакистане таким ураганом было разрушено 7500 деревень с населением свыше миллиона человек. В этом же году разрушительные ураганы обрушились на Приморский край России, Калининградскую область, Финский залив и Ленинград.

Огромную опасность представляют сопровождающие ураганы ливни и грозы. Так, на Тайване за двое суток ливня, сопровождавшего ураган 1963 г., выпало 160 см осадков. Сильнейшие наводнения от урагана Диана средней силы (1955) причинили США ущерб в миллионы долларов.

Часто ураганы сопровождают своеобразные электрические явления - многочисленные шаровые молнии. Еще более многочисленные «обычные молнии» иногда описываются так: «Казалось, что масса огненных паров соприкасается с домами и извергает на землю горящее пламя» (Дове, 1869). Естественно, что такие явления вызывают и человеческие жертвы, и пожары.

Предотвратить ураганы человечество пока не в силах. Нет и способов использовать громадную энергию ураганов. Но есть возможность следить за их зарождением и продвижением из космоса. Это позволяет заранее оповещать население о приближении ураганов. Частая повторяемость путей их движения делает возможным в пределах таких участков возводить сооружения, наиболее устойчивые к этому явлению природы. (См. приложение 1).

Бури. Буря - это ливень, сопровождающийся сильным ветром шквального характера, что может легко вызвать паводок в реке, наводнение или сель. Буре часто предшествует гроза, сильные электрические разряды молнии. Зачастую приближение молнии предваряется металлическим звуком, свечением на острых поверхностях и предметах с металлическими краями, волосы на голове встают "дыбом". Эти стихийные бедствия повсеместно отмечаются на земном шаре и характеризуются большим разнообразием. Часть из них отличается одновременным развитием вихревого и поступательного движения (вихревые бури). Для других характерно только движение воздуха в форме потока (потоковые бури).

Среди вихревых бурь часто выделяются пыльные, которые можно рассматривать как огромные воздушные реки шириной до 500 км и с обычной скоростью перемещения воздушного потока около 60 км/ч. Как правило, такой поток переносит пыль и мелкообломочный материал из засушливых областей в полузасушливые и влажные. На высоте нескольких десятков сантиметров перемещаются щебень и грубый песок; до высоты 2 м летит тонкий песок, а выше (до 1,5 км) - темное, плотное облако тонкой пыли. В зависимости от состава наиболее часто переносимых частиц различают черные бури, характерные для юга европейской части России (переносится чернозем); желтые, обычные для Средней Азии (переносятся желто-бурые супеси и суглинки); красные (суглинки, окрашенные оксидами железа); белые, имеющие место среди обширных солончаков (переносится соль). Последние, чаще всего наблюдаемые в районе погибающего озера Арал, вызывают засоление сопредельных земель на больших территориях. Длительность пыльных бурь - от нескольких часов до 7- 10 суток. Скорость ветра обычно не превышает 40 м/с.

Пыльные бури практически не представляют непосредственной опасности для жизни людей, но наносят громадный материальный ущерб. За последние 30-40 лет мощность гумусового (плодородного) слоя российских черноземов уменьшилась на 10-15 см, при этом содержание гумуса в почвах уменьшилось на 1/3. Такое снижение естественного плодородия почв соответствует недобору зерна в среднем по 10 ц с гектара. Значительная, а часто основная роль в этом явлении принадлежит пыльным бурям. Так, в результате целинной эпопеи было «сдуто» как минимум 10 млн га пашни, часто превращенной после пыльных бурь в развеиваемые пески.

На водораздельных участках (элювиальные и трансэлювиальные ландшафты), где пыльные бури обладают небольшой скоростью, но повторяются довольно часто, выдуваются только наиболее легкие частицы почв. Те же из них, которые сорбировали тяжелые металлы, остаются. За счет этого происходит резкое обогащение верхнего горизонта почв тяжелыми металлами до концентраций, вредных для организмов.

Методы борьбы с пыльными бурями довольно просты:

1. нельзя распахивать как одно поле огромные территории (в период освоения в СССР целинных земель было распахано свыше 42 млн га);

2. необходимо соблюдать севообороты с травосеянием;

3. необходимо проводить лесомелиоративные работы.

Своеобразной разновидностью вихревых бурь являются шквальные со следующими характерными признаками: почти внезапное образование, малая продолжительность, часто значительная разрушительная сила. Отмечаются они на море и на суше, сопровождаются грозой, ливнями, градом. Примером этого явления может служить шквальная буря в Подмосковье в 1937 г., когда скорость ветра достигала 35 м/с. С корнем вырывались громадные деревья, срывались крыши, выдавливались окна, температура понизилась на 12°С. Разрушения прослеживались более чем на 100 км.

У потоковых бурь отсутствует вихревое тело, поэтому движение воздуха имеет вид потока. Среди них наиболее распространены бури, движущиеся по склонам сверху вниз (их часто называют стоковыми). Классическим примером потоковой бури служит так называемая Новороссийская бора. Поступающий с севера холодный воздух, перевалив через западное окончание Кавказского хребта, скатывается к Цемесской бухте Черного моря и обрушивается на Новороссийск. При этом температура за несколько часов может понизиться более чем на 20°С. Брызги морской воды, срываемые ветром, порывы которого превышают 60 м/с, замерзают на портовых и городских строениях и на судах, не успевших выйти из бухты. Толщина образующегося льда в отдельных случаях превышает 4 м. Из-за обледенения корабли опрокидываются. В 1848 г. была практически уничтожена черноморская эскадра (уцелели только флагманский фрегат «Мидия» и шхуна «Смелый», остальные были выброшены на берег или же, обледенев, утонули вместе с командами). Окна и двери многих зданий выдавливаются, громадные деревья, телеграфные столбы и крыши ряда домов срываются ветром, переворачиваются железнодорожные вагоны. Новороссийской боре аналогичны Антарктическая, Новоземельская, Балхашская.

Предсказать место развития шквальных бурь пока практически невозможно, а следовательно, невозможно и принимать специальные предупреждающие меры безопасности.

В отличие от шквальных потоковые бури типа Новороссийской боры постоянно развиваются в одних и тех же местах, поэтому поступающие предупреждения позволяют судам покинуть бухты до начала бури, а людям принять все меря для уменьшения разрушительных последствий боры.

Чтобы избежать риска быть пораженными бурей или ураганом, надо вести себя следующим образом:

- отключить телевизор и другие электрические приборы; - не стоять перед открытым окном, не держать в руках металлических предметов; - закрыть окна и двери, потому что поток воздуха - хороший проводник электрического тока;- помнить, что середина комнаты - самое надежное место;- находясь вне помещения, никогда не бежать, остановить автомашину; - не укрываться под деревьями, особенно под дубами и лиственницами; - переместиться из возвышенной местности в низину; - держаться подальше от металлоконструкций, труб и водных поверхностей.

При приближении смерча необходимо:

- закрыть двери и окна, избегать находиться на последнем этаже, выключить газ и электроэнергию, укрыться в подвале;

- если дом находился в эпицентре смерча лишь несколько минут, прежде чем возвратиться туда, осмотрите строение и выполните возможные ремонтные работы;

- ураганы нередко сопровождаются грозой, поэтому избегайте укрываться под отдельно стоящими деревьями; не подходите близко к опорам линий электропередач и т.п. во избежание поражения молнией.

Несколько полезных наблюдений для тех, кто попал в грозу:

- ветер не дает правильного представления о направлении движения грозы, грозы часто идут против ветра;

- расстояние до грозы можно определить по времени между вспышкой молнии и раскатом грома (1с - расстояние 300-400 м, 2с - 600-800 м, 3с - 1000 м);

- непосредственно перед началом грозы обычно наступает безветрие или ветер меняет направление;

- мокрая одежда и тело повышает опасность поражения молнией;

- предпочтительно в лесу укрываться среди невысоких деревьев, в горах в 3-8 метрах от высокого "пальца" 10-15 метров, на открытой местности - в сухой ямке, канаве;

- песчаная и каменистая почва безопаснее глинистой;

- признаками повышенной опасности являются: шевеление волос, жужжание металлических предметов, разряды на острых концах снаряжения.

В грозу запрещено:

- укрываться возле одиноких деревьев;

- не рекомендуется при движении прислоняться к скалам и отвесным стенам;

- останавливаться на опушке леса;

- идти и останавливаться возле водоемов;

- прятаться под скальным навесом;

- передвигаться плотной группой;

- хранить металлические предметы в палатке.

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане, а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях. Наиболее надежной защитой населения от ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежищ, подземных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в прибрежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвышенных участках местности.

1.3 Классификация оползней и селей и их региональное проявление

Сели - бурные грязекаменные потоки, устремляющиеся по балкам и долинам горных рек вниз; временный горный русловой поток, характеризующийся высоким содержанием твердого материала и резким подъемом уровня. Начало движения таких потоков обычно провоцируется либо продолжительными дождями (ливнями), либо таянием снегов и ледников. Масса перемещающегося грязекаменного потока может измеряться миллионами кубометров. Около 80% потока представлено обломками и грязью (крупнообломочного материала, песчаных, пылеватых и глинистых частиц), 20% приходится на воду, реже - 30% общей массы. Верхняя часть потока обычно движется в 5-7 раз быстрее нижней, поэтому за непродолжительное время в нижних частях скапливается громадное количество материала, движущегося со скоростью 0,5-5,0 м/с. В составе грязекаменного потока можно встретить валуны до 3,5 м в диаметре. Сель -- это горный поток, состоящий из смеси воды и рыхлообломочной породы. Плотность селевых потоков колеблется от 1100 до 2500 кг/м³ (плотность горной породы в среднем 2700 кг/м³).

Под действием различных видов выветривания на склонах и на дне ущелий накапливается большое количество рыхлообломочного материала. При интенсивных ливнях вся эта масса пропитывается водой и приходит в неустойчивое состояние. При дальнейшем насыщении водой она начинает сползать вниз, в ущелья и ложбины. При достаточном уклоне ущелья или ложбины смесь из грязи, воды и камня с ревом устремляется вниз, по пути захватывая все новые порции щебня, грязи, валунов, размывая дно и борта ущелья, по которому движется селевой поток, и тем самым еще более увеличивая свой объем. Если на пути этого «ревущего зверя» попадается какое-либо сооружение, неспособное противостоять его чудовищному напору, оно прекращает свое существование в течение нескольких минут. Дойдя до выхода из ущелья или выйдя на пологое место, сель как бы распластывается по равнине, быстро теряя скорость и ударную мощь и заваливая прилегающую равнину слоем грязи, песка, камней. В зависимости от размера селя мощность отложений может колебаться от десятков сантиметров до нескольких метров.

Селевые потоки, притом необычайно большой силы, могут также образовываться при прорыве моренных запрудных ледниковых озер. В этом случае бурный поток воды по мере продвижения вниз по ущелью насыщается рыхлообломочным материалом и превращается в сель.

Cелевыми потоками могут быть вызваны серьезные разрушения (Новороссийск, Ереван, Алма-Ата…). Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории нашей страны. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них более половины приходится на Среднюю Азию и Казахстан. В 1968 г. на Тянь-Шане селевой поток за считанные минуты полностью уничтожил поселок и горное озеро Иссык, расположенные вблизи Алма-Аты.

В горных и предгорных районах защита от селей относится к числу важнейших проблем. Обычно для этого строят плотины. Так, на реке Алмаатинке, по которой сели неоднократно передвигались к одноименному городу, в 1967 г. была возведена высокая плотина, уже через несколько лет спасшая город от чрезвычайно большого селевого потока. В других случаях по протяженным балкам - потенциальным местам схода селевых потоков - создают целую серию небольших плотин. Однако такие плотины не смогут удержать большой селевой поток. Ранее же скопившийся выше плотины материал может только усилить интенсивность последующих разрушений. Следовательно, многочисленные, но небольшие плотины можно строить только там, где не ожидается схода больших грязекаменных потоков. Ни одна ландшафтная область нашей планеты не поддавалась освоению с таким трудом, с такими громадными материальными затратами, как горные территории.

Виды селей:

Водно-каменный сель - такой поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал. Формируется в основном в зоне плотных пород.

Водно-песчаный - такой поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает в основном в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смывающий огромное количество мелкозема.

Грязевой сель близок к водно-пылеватому. Формируется в районах распространения пород преимущественно глинистого состава.

Грязекаменный сель характеризуется значительным содержанием в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока.

Водно-снежно-каменный сель - переходная стадия между собственно селью, в которой транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Вулканогенные сели - «лахары» образуются при извержении вулканов.

Распространены сели преимущественно в горах. Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы: в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе - грязекаменные, в Средней Азии - грязевые потоки. Чем выше горы, тем разрушительнее сели. Но ставить в абсолютную зависимость высоту рельефа и силу селевых потоков не следует. Восточный Памир, Альтиплано в Боливии -- плоскогорья высотой 4--5 тыс. м -- далеко не поражают нас размахом селевой деятельности. В первую очередь важна контрастность, изрезанность рельефа, крутизна склонов. Очень важную роль играет количество и интенсивность осадков. Какие бы нагромождения рыхлообломочной массы не скопились на склонах и днищах ущелий, селевой поток никогда не сформируется без воды. Не последнюю роль играет наличие и густота травяного покрова и леса (пожалуй самого надежного защитника от селей). Но при наличии благоприятных условий селевые явления в горах встречаются всюду. Большие Гималаи, Западный Кунь-Лунь, Гиндукуш, Каракорум -- все они оспаривают друг у друга пальму первенства в отношении гляциальных селей.

На территории нашей страны селевая деятельность развита довольно широко. Прежде всего, это касается Памира, Тянь-Шаня, Алая, где сходят самые мощные селевые потоки, объем которых выражается в миллионах кубических метров. Сели гор Европейской части РФ, особенно Кавказа, хотя и уступают по величине и мощи среднеазиатским селям, приносят бед не меньше, чем они, так как этот регион освоен лучше. Трагедии Геналдона и Кармадонского народного курорта (1903,2003) на Кавказе являются печальным тому подтверждением. Саяны и Алтай постоянно порождают селевые потоки. Если двигаться дальше на северо-восток, величина селей на таких хребтах, как Баргузинский, Яблоновый, Кодар, Черского и других горных системах Восточной Сибири значительно уменьшается, хотя по количеству и интенсивности они даже превосходят сели горных стран, названных выше. Для Камчатки и Курильских островов характерны лахары, в облаках пара несущиеся вниз по склону вулканов.

По мере дальнейшего продвижения человека в горы сели представляют для него все большую угрозу. Более того, люди в результате неправильно организованной хозяйственной деятельности иногда сами вызывают их к жизни. Примером этому могут служить сели из отвалов горных выработок. Вред, причиненный и причиняемый селевыми потоками, огромен. Ежегодный ущерб, приносимый селевыми потоками в СССР, очень значителен. Засыпанные грязью и камнями поля, сады, виноградники, порванные линии связи, разрушенные участки дорог -- далеко не полный перечень итогов работы грязекаменных потоков. Беспощадная, слепая сила крупного селя колоссальна. Вал из грязи и камней высотой в несколько метров может смести за несколько минут большой поселок.

Десятки тысяч людей в самых разных горных уголках нашей планеты стали жертвами селевых потоков. Среди катастрофических селей есть свои рекордсмены, оставившие наиболее глубокий след в памяти человечества.

На территории РФ крупнейшим из наблюдавшихся селей был Жарсайский сель 7 июля 1963 г. (Заилийский Алатау). Объем выносов составил 5,8 млн. м³, максимальная мощность отложений -- 12,5 м. На пути своего следования грязекаменные валы полностью уничтожили озеро Иссык площадью 0,8 км². Озеро явилось своеобразным буфером, который погасил ударную мощь первых валов селевого потока, благодаря чему люди успели уйти из пределов досягаемости селя, жертв не было.

В Районе Алма-Аты 7 июля 1921 г. в верховьях Малой Алматинки прошел сильный и короткий ливень, вызвавший мощный сель. Селевой поток прошел через весь город двумя громадными грохочущими языками, сея на своем пути панику, смерть, разрушения. Очевидец этой катастрофы горный инженер В.В. Епанечников писал: «Рев воды, гул перекатываемых камней, треск разрушаемых зданий, грохот сдираемых железных крыш, огромные искры, вероятно, от сталкивающихся камней, еще издали предупреждали о приближении ее, и вот лавина, состоящая из воды, грязи, гальки, огромных валунов, стволов деревьев и обломков разрушенных зданий, ринулась на город... По руслу Алматинки и улицам города плыли целые дома, и крики о помощи уносимых водой людей придавали особую жуткость картине всеобщего разрушения».

Малая Алматинка держала под угрозой селевых потоков столицу Казахстана до 1967 г., когда направленным взрывом в урочище Медео было поднято в воздух несколько миллионов кубических метров грунта, образовавших мощную насыпную плотину, которая стала надежной преградой на пути селевых потоков. 15 июля 1973 г. в 18 часов 15 минут 15-метровый грязекаменный вал ударил о тело плотины. Плотина выдержала чудовищный напор миллионов кубических метров грязекаменной массы, но в результате закупорки водоотводящих каналов в селехранилище начал резко подниматься уровень воды. Возникла угроза поверхностного перелива и вследствие этого разрушения плотины. Если бы плотина была прорвана, катастрофа 1921 г. померкла бы в сравнении с тем, что произошло бы в этом случае. Невозможно представить, какие разрушения принесла бы миллионному городу колоссальная грязекаменная лавина, но благодаря принятым мерам по укреплению земляного тела плотины угроза была ликвидирована.

В Кавказском регионе наиболее крупные сели сходят в верховьях рек (селевые потоки Западного Приэльбрусья, верховьев рек Кубани и Терека и др). Эти районы в подавляющем большинстве еще не затронуты хозяйственной деятельностью, и селевые потоки вреда здесь не причиняют. В более обжитой зоне селевые потоки не так безобидны. В 1902 г. в ущелье реки Геналдон было полностью снесено крупным селем несколько селений. 5--6 августа 1967 г. в верхнем течении Терека сошел так называемый Девдоракский сель. В течение часа были снесены все берегоукрепительные сооружения, разрушен значительный участок Военно-Грузинской дороги вместе со всеми мостами и коммуникациями, уничтожено головное здание Эзминской ГЭС, пострадало село Верхний Ларе. Объем отложений крупнообломочного материала на протяжении 20 км по руслу Терека составил несколько миллионов кубических метров.