Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.Г. ПЕТРОВСКОГО»

(БГУ)

Факультет технологии и дизайна

Кафедра безопасности жизнедеятельности

КУРСОВАЯ РАБОТА

Ураганы и бури. Защита населения от ураганов и бурь

Выполнил:

студент 3 курса 4 группы

Венецкий С.С.

Руководитель:

ст. преп. Спицына О.Н.

Брянск 2011

Оглавление

Введение

1. Сильные ветра - общий фактор опасности метеоусловий

1.1 Понятие бури и урагана

1.2 Причины возникновения бурь ураганов

1.3 Поражающие факторы и последствия ураганов и бурь

2. Рекомендации населению по действиям при угрозе и во время ураганов, бурь и смерчей

2.1 Действия населения при угрозе возникновения и во время ураганов, бурь и смерчей

2.2 Меры по защите и снижению последствий от ураганов и бурь

3. Патентное исследование в области защиты населения и территорий от метеорологических опасных явлений

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В древних цивилизациях жизненно важным фактором было управление водными ресурсами с целью обеспечения орошения и водоснабжения. Но бум гидротехнического строительства пришелся на последние 30-40 лет, когда было построено более 85% всех существующих в мире плотин. Водохранилища стали неотъемлемой чертой ландшафта многих стран мира, важным элементом их национальной экономики, в т.ч. и России.

Сегодня в Российской Федерации не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. На территории России на данном этапе проблема обеспечения безопасности гидротехнических сооружений является достаточно острой, т.к. сохраняется опасность гидродинамических аварий. В стране эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ емкостью более 1 млрд. м3. Гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкции более 50 лет и находятся в аварийном состоянии.

Находясь, как правило, в черте крупных населенных пунктов или выше их и являясь объектами повышенного риска, гидротехнические сооружения, главным образом плотины, при разрушении могут привести к образованию волн прорыва, катастрофическому затоплению обширных территорий, населенных пунктов, объектов экономики, гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства.

В общем же подпорные гидротехнические сооружения доказали свою надежность и долговечность - многие из них функционируют десятки и даже сотни лет. Особенно надежны в эксплуатации современные гидросооружения. В то же время материалы мировой статистики и события недавних лет свидетельствуют о том, что аварии на гидроузлах возможны.

Цель данного исследования: - теоретическое обоснование опасных факторов ураганов и бурь и выработка комплекса мероприятий по защите населения и территорий при возникновении урагана или бури.

Объектом исследования: - ураганы и бури как опасные природные явления.

Предмет исследования :- комплекс мероприятий по защите населения и территорий при возникновении урагана или бури.

Задачи исследования: -

1. На основе анализа специальной литературы рассмотреть причины возникновения и опасные факторы ураганов и бурь.

2. Определить основные пути, направленные на снижение материальных и людских потерь при возникновении урагана или бури.

3. Предложить комплекс мероприятий по защите населения и территорий при возникновении урагана (бури).

4. Провести патентное исследование.

Методы исследования: - анализ специальной литературы, синтез, абстрагирование.

1. Сильные ветра - общий фактор опасности метеоусловий

1.1 Понятие бури и урагана

буря ураган защита метеорологический

Ураганы, бури и смерчи относятся к опасным ветровым метеорологическим явлениям.

Эти природные явления издавна привлекали внимание людей, вызывали их интерес, а при особенно сильных проявлениях и ужас Изображение смерча вы можете увидеть на одной из старинных русских фресок.

Что же представляют собой эти опасные природные явления?

Ветер -- это движение воздуха относительно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления[1,4].

Всякий ветер можно охарактеризовать направлением, скоростью и силой.

Направление определяется азимутом стороны горизонта, откуда дует ветер и измеряется в градусах.

Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с), в километрах в час (км/ч), в узлах или приближенно в баллах по шкале Бофорта.

Сила ветра измеряется давлением, которое он оказывает на 1 м2 поверхности. Поскольку сила ветра изменяется почти пропорционально его скорости, то обычно оценка силы ветра дается не по величине давления, а по скорости, что упрощает восприятие и понимание этих величин[6,9].

Во всем мире для оценки силы ветра на основе зрительных (визуальных) восприятий пользуются так называемой шкалой Бофорта, которая позволяет весьма точно оценивать силу ветра в баллах (от 0 до 12)

Английский адмирал Фрэнсис Бофорт разработал эту шкалу в 1806 году. Первый метеорологический конгресс принял ее для использования в международной практике[5].

Таблица 1. Шкала Бофорта

Баллы	Скорость ветра, название ветра	Характеристика ветра
0	0-1 Затишье	Дым идет прямо
1	2-3 Легкий ветерок	Дым изгибается
2	4-7 Легкий бриз	Листья шевелятся
3	8-12 Слабый бриз	Листья двигаются
4	13-18 Умеренный бриз	Листья и пыль летят
5	19-24 Свежий бриз	Тонкие деревья качаются
6	25-31 Сильный бриз	Качаются толстые ветви
7	32-38 Сильный ветер	Стволы деревьев изгибаются
8	39-46 Буря	Ветви ломаются
9	47-54 Сильная буря	Черепица и трубы срываются
10	55-63 Полная буря	Деревья вырываются с корнем
11	6 Шторм 4-75	Везде повреждения
12	Более 75 Ураган	Большие разрушения

Для обозначения движения ветра применяется много разных названий: ураган, буря, смерч, тайфун, торнадо, циклон, шторм и множество местных названий[11]. Применение шкалы Бофорта позволяет систематизировать все эти названия и весьма точно оценивать силу ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Удобство применения этой шкалы в том, что она позволяет, по описанным в ней признакам; без всяких приборов достаточно точно определить скорость ветра.

Бурей называют ветер, скорость которого достигает 62--101 км/ч. В зависимости от скорости ветра различают сильную и полную бури.

В зависимости от времени года и вовлечения в воздух различного состава частиц бури подразделяются на пыльные (песчаные) (и снежные[13].

Пыльные бури часто возникают в пустынях Африки, Центральной и Средней Азии. Одна из самых сильных пыльных бурь произошла на севере Сахары утром 9 марта 1901 года. К полудню большая часть севера Африки была покрыта слоем сухой пыли розового цвета. Воздух, наполненный красноватой пылью, был непроницаем, солнца не было видно, наступила темнота и среди населения началась паника. Буря пересекла Средиземное море и достигла берегов Европы. В Италии пошел «кровавый дождь», что вызвало панику у суеверных итальянцев. К утру 11 марта буря перевалила через Альпы, покрыв снега и ледники плотным слоем красной пыли. Эта пыльная буря захватила Германию, Данию и достигла России[14].

Ураганом называется ветер, скорость которого достигает и превышает 120 км/ч. В зависимости от скорости различают: ураганы (120--140 км/ч), сильные ураганы (от 140 до 170 км/ч) и жестокие ураганы (более 170 км/ч).

Смерч (торнадо) -- это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и часто распространяющийся до поверхности земли (воды). Он имеет вид гигантского столба, иногда с изогнутой осью вращения диаметром от десятков до сотен метров с воронкообразными расширениями сверху и снизу (см. рис. на с. 69 и фото на с. 70). Воздух в смерче вращается против часовой стрелки со скоростью до 100 м/с и одновременно поднимается по спирали, втягивая с земли пыль, воду, различные предметы и перенося их на значительные расстояния[12].

Обычно смерчи начинаются так: на горизонте появляется грозовое облако, заливающее окружающую местность необычным зеленоватым светом, нарастает влажный зной, становится тяжело дышать. Поднимается несильный ветер, начинает моросить дождь. И вдруг температура резко падает на 15° С. Из нависших туч к земле опускается гигантский «хобот», вращающийся с огромной скоростью. Навстречу ему с земли, похожий на опрокинутую воронку, тянется другой вихрь. Если они смыкаются, то образуется огромный столб, вращающийся против часовой стрелки. Продолжаются смерчи недолго, от нескольких минут до нескольких часов, проходя за это время путь от сотен метров до десятков километров. Смерч почти всегда хорошо виден, при его подходе слышен оглушительный гул[2,9].

1.2 Причины возникновения бурь и ураганов

Мы уже выяснили, что движение воздуха возникает, когда существует разность давления воздуха в двух точках. Воздух движется из точки с более высоким давлением в точку с более низким. Чем больше разность давления воздуха в соседних точках, тем сильнее ветер. Если на какой-то территории давление воздуха во всех точках одинаково, то ветра не будет.

Основной причиной возникновения урагана, бури, смерча являются процессы образования и перемещения крупномасштабных возмущений в атмосфере -- циклонов и антициклонов[5].

Циклон (от греческого kyklon -- кружащийся, вращающийся) -- область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре. В циклонах вихревые ураганные ветры дуют против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке -- в Южном. Поперечник циклона может достигать 1000 км и более.

Антициклон -- область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре, характеризующаяся системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии Земли и против часовой стрелки -- в Южном[11].

Погода зависит от развития и движения циклонов и антициклонов. Причем циклоны приносят с собой дождливую, пасмурную и ветреную погоду, а антициклоны -- тихую, малооблачную, без осадков. В атмосфере не бывает момента, когда не было бы циклонов и антициклонов, которые постоянно находятся в движении и то зарождаются, то исчезают[7].

Циклон и антициклон представляют собой гигантские атмосферные вихри, в которых вращается воздух. Причем в центре циклона существуют восходящие потоки воздуха, а в центре антициклона воздушные потоки направлены вниз[3,6].

Все циклоны имеют одинаковое строение. Центральную часть циклона, обладающую наиболее низким давлением, слабой облачностью и слабыми ветрами, обычно называют «глазом циклона» (бури, урагана). Внешняя часть циклона -- стена циклона -- имеет максимальное

давление и скорость вращения воздушных масс. Размеры «глаза» -- 20--30 км. Чем ярче выражен «глаз урагана», тем меньше облачность в нем и выше температура (приблизительно на 10--12° С) в сравнении с температурой окружающего ветра, тем ураган более свирепый[5,7].

Смерч (в США -- торнадо) -- вид урагана из космоса это тоже вихревое образование, но гораздо меньшее по размерам, чем циклон. Зато смерч обладает значительно большими скоростями ветра. Зона пониженного давления в его центре выражена намного резче (иногда фантастически резко), чем у циклона. Однажды там, где прошел смерч, была найдена курица, ощипанная только с одной стороны. Это свидетельство того, что на расстоянии всего нескольких сантиметров давление менялось от чрезвычайно низкого до обычного. Низкое давление в некоторых областях смерча было гораздо меньше, чем в воздушных пузырьках, находящихся у основания куриных перьев, и воздух этих пузырьков просто выталкивал перья наружу.

Циклоны Атлантического океана обычно называют ураганами, а тропические циклоны западной части Тихого океана -- тайфунами.

Зона действия тропических ураганов имеет ширину от 20 до 200 км и более. Внетропические ураганы характеризуются значительно большей шириной их действия, которая может составлять несколько тысяч километров.

Продолжительность урагана в среднем достигает 9--12 суток.

Примерная схема зарождения тропического урагана такова. Главное для возникновения урагана -- это появление в атмосфере области низкого давления. В тропиках массы воздуха сильно нагреты и насыщены водяными парами. Вследствие этого возникают мощные восходящие потоки воздуха, которые приводят к падению давления в этой области. Потоки воздуха сразу же устремляются в область низкого давления. Условно процесс возникновения тропического урагана вы можете понаблюдать в своей ванне. Когда вода выливается из ванны через сливное отверстие, образуется водоворот. Примерно то же самое происходит и с воздухом, который устремляется в область пониженного давления. Из-за вращения Земли вокруг собственной оси ветры в урагане направлены не к его центру, а по касательной к окружности, описанной вокруг этого центра[10,12].

Области пониженного давления, а соответственно и циклоны, появляются и во внетропических областях в местах встречи теплого и холодного воздуха. Холодный воздух более тяжелый и он как бы «подползает» под более легкий теплый воздух. Теплый воздух поднимается вверх, и это создает зону пониженного давления, куда и устремляется окружающий воздух. Под влиянием суточного вращения Земли этот воздух закручивается в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном -- по часовой стрелке.

Зарождение ураганов представляет собой очень сложный и еще недостаточно изученный физический процесс, который до сих пор задает ученым множество вопросов.

Возникают ураганы в любое время года, но по территории России они чаще проходят летом. Сроки их прохождения имеют определенную цикличность, что помогает более точному их прогнозированию.

Для удобства контроля за движением ураганов и во избежание ошибок при передаче информации синоптики присваивают им короткие, легко запоминающиеся имена или используют четырехзначную нумерацию[1,8].

1.3 Поражающие факторы и последствия ураганов и бурь

буря ураган защита метеорологический

Ураганы, бури и смерчи относятся к числу наиболее разрушительных явлений природы. Они часто приводят к человеческим жертвам, наносят огромный экономический ущерб, являются причиной значительных разрушений и повреждений.

Основным первичным поражающим фактором, определяющим разрушающее действие ураганов, бурь и смерчей, является скоростной напор воздушных масс. Ураганный ветер на своем пути срывает крыши домов, обрывает воздушные линии связи, опоры и линии электропередачи, разрушает легкие постройки. После прохождения урагана в лесах возникают массовые повалы деревьев, опустошаются поля, гибнет урожай на значительных площадях. Такие разрушения связаны с действием стремительно вращающегося воздуха и резким подъемом воздушных масс вверх. В результате этих явлений от земли могут отрываться и переноситься на большие расстояния автомобили, легкие дома, крыши зданий, животные и люди.

Перемещающиеся с большой скоростью массы воздуха вовлекают в себя огромное количество предметов, воды, грунтовых пород. Все это также определяет разрушительную силу урагана.

О силе некоторых ураганов можно судить по такому сравнению: ядерный взрыв, произведенный в море, может поднять в воздух 10 млн т воды. Ураган, прошедший по острову Пуэрто-Рико, обрушил на землю массу воды весом 2,5 млрд т.

Наряду с первичными поражающими факторами ураганы влекут за собой возникновение вторичных поражающих факторов. Это могут быть такие опасные природные явления, как оползни, сели, обвалы и чаще всего -- наводнения. Так, проходя над океаном, ураганы формируют мощные облака, являющиеся источником катастрофических ливней, которые вызывают наводнения не только в прибрежных районах, но и на значительных территориях континента. Сильный ветер -- причина возникновения нагонных наводнений[2,10].

Снежные бури особенно часты и сильны в нашей стране. Их типичными последствиями является прекращение движения транспорта в городах, сельских районах, гибель сельскохозяйственных животных, а подчас и людей, массовый выход из строя систем связи и электроснабжения. Особенно сильно снежные бури влияют на работу транспорта, останавливая движение поездов, автомобилей, парализуя работу аэропортов. Для борьбы со снежной стихией часто приходится привлекать большие силы и средства.

Смерчи, соприкасаясь с поверхностью земли, вызывают такие же разрушения, как сильные ураганы, но на значительно меньших площадях. По силе и площади разрушений крупный долгоживущий смерч сравним с атомной бомбой. Главное «оружие» смерча -- огромная скорость вращения его стенок (до 115 м/с или 420 км/ч). Второе «оружие» -- перепад давления, от нормального с внешней стороны до почти в 2 раза более низкого внутри него, и это на расстоянии в несколько метров, которыми измеряется толщина стены смерча. Удар смерча (давление -- до десятков тонн на 1 м2) способен разрушить капитальные строения; перепад давления вызывает «взрывы» зданий, к которым прикасается смерч; восходящий поток воздуха способен поднять и перенести на значительные расстояния частицы почвы, а также людей, животных, автомашины, деревья. Последующая «бомбардировка» поднятыми смерчем предметами опасна и для прочных крыш. Даже небольшие щепки, птичьи перья и тонкие стебли растений, приобретая огромные скорости, становятся крайне опасными для человека. Отмечены случаи, когда стволы деревьев протыкались щепками, набравшими невиданные скорости[13].

Смерчи могут отсасывать водоемы. Известен случай, когда смерч, пересекавший реку Рейн, создал на несколько мгновений в речной воде траншею глубиной до дна (7 м), шириной около 80 м и длиной 600 м, захватив из реки порядка 300 тыс. т воды.

2. Рекомендации населению по действиям при угрозе и во время ураганов, бурь и смерчей

2.1 Действия населения при угрозе возникновения и во время ураганов, бурь и смерчей

буря ураган защита метеорологический

С помощью радиолокаторов и метеорологических спутников часто удается обнаружить ураган на таком расстоянии, что на предупреждение населения и организацию его защиты остается достаточно времени.

Первичную информацию о надвигающемся урагане, его ориентировочной силе, пути следования, времени прихода, а также об основных действиях по защите от его поражающих факторов население получает из информации, передаваемой всеми каналами вещания (телевидение, радио, проводное вещание) после подачи сигнала оповещения «Внимание всем!»

Прослушав информацию, население приступает к работе по обеспечению своей безопасности, повышению устойчивости зданий и строений, предотвращению пожаров и созданию необходимых запасов.

В зависимости от времени подхода урагана к месту вашего проживания необходимо выполнять следующие мероприятия и придерживаться указанных рекомендаций:

· радиоприемники, радиоточки и телевизоры необходимо держать включенными для получения дополнительной информации от местного органа управления по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям;

· учащиеся отпускаются из школы по домам: необходимо добраться домой как можно быстрее, оставаться на улице опасно;

· если штормовое предупреждение поступило поздно, дети укрываются в подвалах или в центральной части здания школы;

· подготавливаются запасы продуктов питания, питьевой воды и медикаментов из расчета на 2--3 дня;

· подготавливаются к работе электрофонари, свечи, походные газовые плитки, примусы, керосиновые лампы;

· оклеиваются стекла окон жилых зданий;

· большие по площади окна и витрины защищаются ставнями или щитами;

· с балконов и подоконников убираются или укрепляются предметы, которые могут быть захвачены воздушным потоком;

· в сельской местности со дворов убирается инвентарь, закрепляются легкие постройки, уводятся в прочные помещения домашние животные;

· плотно закрываются окна, двери и вентиляционные отверстия с наветренной стороны здания, а с подветренной стороны двери и окна открываются -- это поможет выровнять давление в доме;

· необходимо срочно покинуть пляжи и низменные приморские участки;

· по возможности следует перейти из легких зданий в более прочные, в подвалы, погреба, а если есть такая возможность -- в убежища гражданской обороны.

Если ураган (буря) застал вас в каком-нибудь здании, то необходимо выбрать наиболее безопасное место -- подальше от окон, у капитальной стены на первом этаже. Разлетающиеся осколки оконных стекол могут стать причиной тяжелых ранений[5].

Если ураган (буря) застала вас на улице, то следует спрятаться в кювете или яме, остерегаясь летящих предметов и осколков. В городах следует находиться подальше от рекламных плакатов, маленьких торговых павильонов и киосков[5].

Если во время приближения урагана вы находитесь в автомобиле, не покидайте машину, закройте двери и окна и прекратите движение[5].

После окончания урагана, при возвращении домой, из мест укрытия не подходите к оборванным проводам и тем более не дотрагивайтесь до них -- они могут быть под напряжением. При входе в дом не пользуйтесь открытым огнем -- не зажигайте спички, зажигалки. За время урагана могла произойти утечка газа и помещение может быть заполнено взрывоопасной смесью.

После окончания активной фазы опасного метеорологического явления начинаются аварийно-спасательные и восстановительные работы: разборка завалов, поиск живых, раненых и погибших, оказание помощи пострадавшим, восстановление жилья, дорог, предприятий и постепенное возвращение к нормальной жизнедеятельности. В этой работе и вы должны принять посильное участие[8].

2.2 Меры по защите и снижению последствий от ураганов и бурь

Заблаговременные предупредительные мероприятия осуществляются задолго до начала их воздействия. К ним относятся:

· ограничение землепользования;

· ограничение размещения объектов с опасными производствами;

· сокращение объемов и сроков хранения запасов взрыво-, пожаро- и химически опасных веществ;

· демонтаж некоторых устаревших или непрочных зданий и сооружений;

· укрепление производственных и жилых зданий;

· вырубка старых, подгнивших деревьев;

· определение безопасных режимов работы различных предприятий (особенно предприятий, использующих опасные вещества) в условиях сильного ветра;

· создание материальных резервов (продуктов, топлива, сырья) на случай нарушения централизованного снабжения из-за чрезвычайных ситуаций метеорологического характера;

· подготовка населения и персонала спасательных служб к действиям в условиях урагана, бури или смерча.

Оперативные защитные мероприятия проводятся после получения от Гидрометеослужбы «штормового предупреждения», которое поступает, как правило, за несколько часов до подхода урагана, бури или смерча.

К оперативным защитным мероприятиям относятся:

· прогнозирование пути прохождения и времени подхода к различным районам урагана (бури, смерча), а также его последствий;

· оповещение и информирование населения о пути следования и времени подхода к различным районам опасного метеорологического явления, мерах безопасности и правилах поведения людей, обеспечивающих их защиту в условиях действия сильных ветров;

· переход к безопасным режимам работы различных производств;

· в сельской местности -- подвоз запаса кормов к фермам, создание запаса воды, подготовка резервных источников энергоснабжения, наземные сооружения или естественные укрытия;

· подготовка убежищ, подвалов и других заглубленных помещений для защиты населения;

· частичная эвакуация населения из опасных зон.

3. Патентное исследование в области защиты населении и территорий от метеорологических опасных явлений

Номер патента: 2150134

Заявитель(и): Пелевин Вадим Николаевич; Матюшенко Владимир Алексеевич

Автор(ы): Пелевин В.Н.; Матюшенко В.А.

Патентообладатель(и): Пелевин Вадим Николаевич; Матюшенко Владимир Алексеевич

Изобретение относится к области искусственного изменения погодных условий и может быть использовано для защиты жизнедеятельности человека от воздействия опасных и особо опасных явлений (ураганов,бурь), вызываемых циклонами, а также для регулирования объема выпадающих одновременно осадков, что важно для сельского хозяйства (управление тропическими циклонами).

Известен способ защиты от тропического циклона (патент РФ N 2028649, кл. G 01 W 1/00), заключающийся в определении параметров траектории тропического циклона, при котором производят измерение поля ветра, по которому определяют положение зон максимальной заторможенности и максимального значения тангенциальной составляющей вращения вихря. Обе эти зоны или одну из них выбирают в качестве зон воздействия на конвективные потоки в облачной системе уже сформировавшегося тропического циклона. Воздействие осуществляют путем искусственной диссоциации или регенерации конвективных потоков, обеспечивая при этом движение циклона по безопасному курсу, то есть таким образом, чтобы циклон "переходил на петлеобразную траекторию" и, следовательно, не выходил на сушу.

Основным недостатком описанного выше способа является то, что изменение траектории движения циклона на петлеобразную может привести к изменению климатических условий на суше в результате недопоступления влаги с океана, что в свою очередь может оказать неблагоприятное влияние на сельское хозяйство.

Известен способ и система для прогнозирования катастрофических явлений (патент США N 5585558, кл. G 01 W 1/00). Для прогнозирования места и времени возникновения катастрофы, в частности урагана (тайфуна, цунами), в окружающей среде периодически создают воспроизводимые неравновесные процессы внутри ограниченного участка окружающей среды, уровень энергии которого может быть измерен в определенный момент времени. При создании неравновесного состояния в некоторой части окружающей среды измеряется показатель энергетического уровня. Примерное время возникновения надвигающейся катастрофы определяется по результатам измерения этого показателя при периодически последовательно создаваемых неравновесных состояний окружающей среды.

Основной недостаток указанного способа заключается в отсутствии возможности предотвратить катастрофу (рассматривается только прогнозирование опасного явления), что не позволяет избежать разрушительных последствий катастрофического явления.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ ослабления тропических циклонов (ураганов, бурь) (авт. св-во СССР N 568033, кл. G 01 W 1/00), который и выбран в качестве ближайшего аналога. В данном способе активные воздействия направлены на более полное подавление энергии уже сформировавшегося в естественных условиях циклона (урагана) в его центральной части путем создания в их облачной системе нисходящих движений, обратных естественной циркуляции. Для этого в центральной зоне урагана нисходящие движения создают сериями по концентрическим окружностям, отстоящим от "глаза" урагана и друг от друга на расстоянии порядка 10-15 км и с шагом вдоль окружностей не более 5-10 км, в течение времени, не превышающего периода регенерации восходящих движений в зоне воздействия.

К основным недостаткам описанного изобретения можно отнести следующий. Предлагается воздействовать на уже сформировавшийся в естественных условиях циклон, мощность которого может быть очень велика и который является весьма устойчивым, в связи с чем эффективность предложенного способа в этих условиях может быть слишком низкой.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в предотвращении разрушительного воздействия циклонов (ураганов,бурь).

Поставленная задача решается за счет того, что способ ослабления тропических циклонов (ураганов,бурь), включающий создание движений воздуха путем осуществления воздействия на определенные зоны, дополнен тем, что для определения в тропосфере зон воздействия рассчитывают значения доступной потенциальной энергии в тропосфере, сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, приводящим к скорости ветра в урагане, при котором создается опасность разрушительного воздействия на окружающую среду, и в случае достижения измеряемого значения доступной потенциальной энергии упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии, выбирают одну или несколько зон воздействия и путем воздействия на эти зоны преобразуют доступную потенциальную энергию в кинетическую, инициируя, таким образом, образование циклона (вызывая циклон), мощность которого не достигает разрушительного уровня.

При этом значения доступной потенциальной энергии определяют из экспериментально полученных распределения температуры на поверхности океана и вертикального распределения влажности и температуры воздуха в тропосфере, а зону воздействия определяют как зону в тропосфере, в которой значение доступной потенциальной энергии достигло упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и расположенную вблизи или в зоне максимальной неустойчивости. На выбранную зону оказывают взрывное и/или тепловое воздействие и/или воздействуют путем засева веществом, создающим центры конденсации влаги (воды).

Предлагаемый способ позволяет избежать разрушительного воздействия циклонов (ураганов,бурь) в результате предотвращения возникновения тропических циклонов разрушительной силы за счет заблаговременного искусственного создания путем соответствующего воздействия на участки тропосферы в зоне предполагаемого возникновения циклона разрушительной силы, циклонов, действие которых на окружающую среду будет меньше и не приведет к человеческим и материальным потерям, но в то же время доставит влагу на сушу.

Исследования процесса зарождения тропического циклона показали, что предшествующее ему синоптическое образование в тропосфере представляет собой находящуюся в состоянии неустойчивого равновесия сложную плоскопараллельную систему, в которой градиент эквивалентно-потенциальной температуры отрицателен (влажно-неустойчивое состояние) [1], упрощенно - другими словами - в нижних слоях тропосферы расположены слои воздуха с меньшей адиабатической плотностью, а в средней тропосфере расположены слои воздуха с большей адиабатической плотностью, т.е. более плотный воздух "лежит" на менее плотном. В какой-то момент времени в естественных условиях в результате случайного колебания неустойчивое равновесие может быть нарушено, при этом образуются области с восходящим и нисходящим движением. Далее, через некоторое время развивается тайфуноподобная структура, представляющая горизонтальный вихрь. При этом осуществляется переход доступной потенциальной энергии тропосферы в кинетическую энергию возникающей вихревой циркуляции. Возникновение циклонов в принципе заключается в периодическом перераспределении потенциальной и кинетической энергии.

Важным моментом анализа энергетики циклона является расчет полной потенциальной и доступной потенциальной энергии [2]. Эти исследования показали, что значение доступной потенциальной энергии может использоваться для оценки силы возможного циклона. Следовательно, определяя значение доступной потенциальной энергии циклона и сравнивая его с выбранным на основании эмпирических данных предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, можно определить необходимый момент времени для воздействия на выбранные описанным ниже способом зону или зоны тропосферы с целью инициации процесса зарождения циклона. Известно, что тропические циклоны в зависимости от максимальной скорости ветра Vm в них подразделяются на тропические депрессии (V < 17 м/с), тропические штормы (17 м/с < Vm < 33 м/с) и ураганы, или тайфуны (Vm > 33 м/с) [2]. Отсюда следует, что циклон будет носить особо разрушительный характер при скорости ветра, превышающей значение 33 м/с. Таким образом, можно принять, что предельно допустимое значение доступной потенциальной энергии будет соответствовать значению доступной потенциальной энергии тропосферы при скорости ветра в данном участке тропосферы, приблизительно равной 30 м/с. Предельно допустимое значение доступной потенциальной энергии Pпр.доп, отнесенной к единичной массе воздуха, может быть определено по формуле

Pпр.доп b·К,

где b - коэффициент пропорциональности, значение которого определяют эмпирически (в соответствии с [3] b 4);

K - кинетическая энергия, т.е.

Pпр.доп. (b·m·Vm2)/2,

где m = 1 кг;

Vm = 30 м/с.

Следовательно, заявляемый способ, основанный на описанных выше принципах, может быть реализован следующим образом.

Статистическими методами из экспериментальных данных, полученных со спутника, для участков тропосферы, вероятность зарождения тропических циклонов в которых достаточно велика (участки тропической океанической акватории, где температура поверхности океана равна или превышает 26oC), определяют вертикальные профили температуры и влажности.

Рассчитывают для этих участков значение доступной потенциальной энергии для единичной массы воздуха по формуле

где сp - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;

И = T·(P0/P)R/Cp;

P0 = 105 гПа;

R = cp - cv;

cv - удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме;

Pa - приземное давление;

k = R/cp;

P00 = 1000 гПа;

N=(Pk - Prk)/Pk - коэффициент эффективности, введенный Лоренцем [4].

Сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии. В случае достижения предельного значения принимают решение о необходимости воздействия. В качестве зоны воздействия выбирают участок тропосферы, в котором значение доступной потенциальной энергии достигло предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и который расположен вблизи или в зоне максимальной неустойчивости. Зона максимальной неустойчивости определяется как зона с максимальным значением градиента эквивалентно-потенциальной температуры, которая определяется по формуле

ИE= И·exp[(L·q)/(cp·(T+273,2))],

где L - удельная теплота конденсации;

q - массовая доля влаги [3].

Силу воздействия на выбранные зоны определяют по результатам математического моделирования процесса возникновения циклона с использованием реальных значений метеовеличин в этих зонах.

Воздействие на выбранные зоны осуществляют, например, путем взрывного и/или теплового воздействия на тропосферу выше зоны или в зоне максимальной неустойчивости, и/или путем засева веществом, создающим центры конденсации непосредственно над зоной максимальной неустойчивости.

Формула изобретения: 1. Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов), включающий создание движений воздуха путем осуществления воздействия на определенные зоны, отличающийся тем, что для определения в тропосфере зон воздействия рассчитывают значения доступной потенциальной энергии в тропосфере, сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, приводящим к скорости ветра в урагане, при котором создается опасность разрушительного воздействия на окружающую среду, и в случае достижения упомянутым значением доступной потенциальной энергии упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии выбирают одну или несколько зон воздействия как зону или зоны в тропосфере, в которых значение доступной потенциальной энергии достигло упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и расположенные вблизи или в зоне максимальной неустойчивости, и путем воздействия на эти зоны преобразуют доступную потенциальную энергию в кинетическую, инициируя таким образом образование циклона, мощность которого не достигает разрушительного уровня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на зону, в которой значение доступной потенциальной энергии достигает предельного значения доступной потенциальной энергии, оказывают взрывное и/или тепловое воздействие и/или воздействуют путем засева веществом, создающим центры конденсации влаги (воды).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения доступной потенциальной энергии определяют из экспериментально полученных распределения температуры на поверхности океана и вертикального распределения температуры и влажности воздуха в тропосфере.

Заключение

К настоящему моменту многие страны пришли к выводу, что для успешной борьбы с опасными природными явлениями, техногенными нужна целенаправленная государственная политика. В целях практической реализации требований законов разработано, принято и действует большое количество нормативных правовых документов. На сегодня только органы исполнительной власти субъектов РФ приняли свыше 1000 нормативных правовых актов, регулирующих отношения в этой сфере. В настоящее время это очень важно в области защиты населения от ураганов и бурь. Так как в нашей стране ежегодно эти стихийные бедствия уносят жизни людей и наносят существенный ущерб инфраструктуре и народному хозяйству. Своевременное прогнозирование ураганов и бурь позволяет предпринять меры по защите и уменьшению последствий от них.

Проанализировав научную литературу по вопросу связанному с такими стихийными бедствия как бури и ураганы, мы поняли, что всю историю существования планеты Земля, в её атмосфере постоянно происходили различные изменения, вызванные движением воздушных масс. Эти изменения в большой степени повлияли на развитие человека, его жизнь и существование.

В ходе работы мы узнали, что из себя представляют такие природные явления как ураганы, бури и смерчи, а так же выяснили механизмы их возникновения. Помимо этого, в ходе рассмотрения нами были выделены основные рекомендации населению по действиям при угрозе и во время ураганов и бурь, а так же рассмотрено техническое решение направленное на защиту населения и территорий от метеорологических опасных явлений оно заключается в изобретении к области искусственного изменения погодных условий и может быть использовано для защиты жизнедеятельности человека от воздействия опасных и особо опасных явлений (ураганов, бурь), вызываемых циклонами, а также для регулирования объема выпадающих одновременно осадков, что важно для сельского хозяйства (управление тропическими циклонами).

Список использованной литературы

4. Чрезвычайные ситуации и защита от них. - Сост. А.Бондаренко. Москва, 1998 г.

5. Причины и последствия стихийных бедствий и катастроф. - Мешков Н. Основы безопасности жизни. 1998 г.

6. Проблемы безопасности при ЧС. - Власов и др. 1999 г.

7. Основы безопасности жизнедеятельности. (Учебное пособие.) - Полишко В.В., Буянов Н.А. 1995г.

8. Основы безопасности жизнедеятельности - М.П. Фролов, Е.Н. Литвинов. 2005 г.

9. Экологическая безопасность. Защита территорий и населения при ЧС. Учеб. пособие. - Гринин А. С., Новиков В. Н. 2000 г.

10. Безопасность жизнедеятельности. - Гринин А.С., Новиков В.Н. 2002 г.

11. Экология чрезвычайных ситуаций: Практикум по курсу БЖ для вузов всех специальностей. - Новиков В. Я., Гринин А. С., Пронин Л. Т. 1997 г.

12. Справочные данные о ЧС техногенного, природного и экологического происхождения: В 3 ч. 1990.

13. Безопасность жизнедеятельности. - Хван Т.А., Хван П.А. 2003 г.

14. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / К.З.Ушаков, Н.О. Каледина, Б.Ф.Кирин. 2000 г.

15. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Учебное пособие. Ч. 2, Мастрюков Б.С. 1999 г.

16. Безопасность жизнедеятельности/ С.В.Белов, В.А.Девисилов, А.Ф.Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. 2000 г.

Размещено на Allbest.ru