Природные опасности и стихийные бедствия

2.2 Природные пожары

В каждую минуту времени на Земле полыхает не менее десяти пожаров, возникших от молний, самовозгорания, неосторожного обращения с огнем и т.д. Повторяемость и интенсивность природных пожаров существенно зависит от климата и обнаруживает определенную ритмичность и длительность.

2.2.1 Основные понятия

Природный пожар - неконтролируемый процесс горения, стихийно возникающий и распространяющийся в природной среде.

Чрезвычайная лесопожарная ситуация - обстановка на определённой территории, сложившаяся в результате возникновения источника природной чрезвычайной ситуации - лесного пожара (лесных пожаров), который может повлечь или повлёк за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей и/или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Под лесным пожаром понимается неконтролируемое горение растительности, стихийно распространившееся на лесную площадь, окружённую негорящей территорией. В лесную площадь, по которой распространяется пожар, входят открытые лесные пространства (вырубки, гари и др.).

Торфяной пожар - возгорание торфяного болота, осушенного или естественного, при перегреве его поверхности лучами солнца или в результате небрежного обращения людей с огнём.

Зона пожаров - территория, в пределах которой в результате стихийных бедствий, аварий или катастроф, неосторожных действий людей возникли и распространились пожары.

Кромкой пожара называют непрерывно продвигающуюся по горючему материалу полосу горения, на которой основной горючий материал сгорает с максимальной интенсивностью и образует вал огня.

Фронт пожара - наиболее быстро распространяющаяся в направлении ветра огневая кромка. Тыл пожара - двигающаяся против ветра кромка огня. Фланги пожара - продвигающаяся перпендикулярно ветру огневая кромка.

Горение - физико-химический процесс с выделением тепла, света. Для возникновения горения необходимо наличие: горючего материала, окислителя, источника зажигания.

Лесные горючие материалы - растения лесов, их морфологические части и растительные остатки разной степени разложения, которые могут гореть при лесных пожарах. Зона горения - пространство, в котором протекает процесс горения. Зона задымления - пространство, примыкающее к зоне горения и заполненное дымом. Пламя - пространство, в котором сгорают пары, газы, взвеси. Для всех видов пожаров характерным является: взаимодействие в слое пламени горючего вещества с кислородом или другим окислителем; выделение в зоне горения тепла, света, продуктов сгорания. Основными причинами возникновения лесных пожаров являются: деятельность человека, грозовые разряды, самовозгорания торфяной крошки и сельскохозяйственные палы в условиях жаркой погоды или в пожароопасный сезон. Пожароопасный сезон - это период с момента таяния снегового покрова в лесу до появления полного зеленого покрова или наступления устойчивой дождливой осенней погоды. В 80 % случаев пожары являются следствием нарушения человеком требований пожарной безопасности. Лесные пожары уничтожают деревья и кустарники, заготовленную в лесу древесину, снижаются защитные, водоохранные и другие полезные свойства леса, уничтожаются фауна и лесные массивы, сооружения, загрязняется атмосфера, нарушается тепловой баланс, уничтожаются населенные пункты. Лесные пожары представляют серьезную опасность для людей и сельскохозяйственных животных. Степень пожарной опасности участков леса определяется на основе «шкалы оценки лесных участков по степени опасности возникновения в них пожаров» (табл. 2.9).

Таблица 2.9 - Шкалы оценки лесных участков по степени опасности возникновения пожаров

Класс пожарной опасности	Объект загорания (типы леса, категория насаждений)	Наиболее вероятные виды пожаров, условия и продолжительность периода их возможного возникновения	Степень пожарной опасности
5	Хвойные молодняки. Сосняки. Захламлённые вырубки	В течение всего пожароопасного сезона - низовые пожары, а на участках с наличием древостоя - верховые	Высокая
4	Сосняки с наличием соснового подроста или подлеска.	Низовые пожары возможны в течение пожароопасного периода. Верховые в периоды пожарных максимумов	Выше средней
3	Сосняки-черничники	Низовые и верховые пожары - в период летнего пожарного максимума, а в кедровниках - в периоды весеннего и осеннего максимумов	Средняя
2	Сосняки и ельники, смешанные с лиственными породами	В период пожарных максимумов	Ниже средней
1	Ельники, березняки, осинники, ольховники	Только при особо неблагоприятных условиях	Низкая

Экономический ущерб народному хозяйству от лесных пожаров делится на прямой и косвенный. Прямой ущерб складывается из потерь древесины, а косвенный проявляется в потерях сельскохозяйственных угодий, нарушении коммуникаций и т.п.

2.2.2 Классификация пожаров и их основные характеристики

Пожар - стихийно развивающееся горение, не предусмотренное технологическими процессами. С точки зрения производства работ, связанных с локализацией, тушением пожара, спасением людей и материальных ценностей, классификация пожаров проводится по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона массовых и сплошных пожаров и зона пожаров и тления в завалах. Природные пожары могут быть лесные, торфяные, степные (полевые).

Все лесные пожары представляют чрезвычайную опасность, поскольку к началу их локализации они успевают охватить большие площади и средств борьбы не хватает. При этом возникает угроза уничтожения огнем населенных пунктов и объектов народного хозяйства, расположенных в лесных массивах, а также сильное задымление и загазованность населенных пунктов, удаленных от лесных массивов.

Зона отдельных пожаров представляет собой район, на территории которого пожары возникают на отдельных участках и в отдельных зонах. Такие пожары рассредоточены по району, поэтому есть возможность быстрой организации их массового тушения с привлечением имеющихся сил и средств.

Зона массовых и сплошных пожаров - территория, где возникло так много загораний и пожаров, что невозможен проход или нахождение в ней соответствующих подразделений (формирований) без проведения мероприятий по локализации или тушению, ведение спасательных работ практически исключено. Возникновение таких зон возможно при наличии: сплошной застройки лесного массива, большого количества горючих материалов и др.

Особая форма сплошного пожара - огненный шторм. Он характеризуется наличием возможных потоков, возникших в результате горения большого количества материалов, и образовавших конвекционный поток (столб), к которому устремляются воздушные массы со скоростью более 15 м/с. Образование огненного шторма возможно при следующих условиях:

наличии застройки или растекании горючих жидкостей на площади не менее 100 га;

относительной влажности воздуха менее 30 %;

наличии определенного количества сгораемых материалов на соответствующей площади, в пересчете на древесину 200 кг/м2 на площади 1 км2.

Зона пожаров и тления в завалах характеризуется сильным задымлением и продолжительным (свыше 2 суток) горением в завалах. Применение соответствующих подразделений ограничивается опасностью для жизни людей в связи с тепловой радиацией и выделением токсических продуктов сгорания.

Опасным задымлением на открытой местности считается такое, при котором видимость не превышает 10 м. Концентрация оксида углерода в воздухе около 0,2 % вызывает смертельные отравления в течение 30-60 мин, а 0,5-0,7 % - в течение нескольких минут.

Причиной гибели людей может быть общее повышение температуры задымленной среды. Вдыхание продуктов сгорания, нагретых до 60°С, даже при 0,1 %-ном содержании оксида углерода в воздухе, как правило, приводит к смертельным случаям.

В зависимости от характера возгорания и от того, в каких элементах леса (состава леса) распространяется огонь, пожары подразделяются на низовые, верховые и подземные (почвенные).

По интенсивности лесные пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и особенно силы ветра.

Скорость распространения пожара под влиянием теплового излучения (радиации) пламени увеличивается, когда фронт пожара движется вверх по склону. По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1м/мин, среднего - 1-3 м/мин, сильного - свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний - до 100 м/мин, а сильный - свыше 100 м/мин.

Средняя скорость перемещения подземного пожара невелика - 0,1 м/мин, а иногда и меньше. Высота слабого низового пожара - до 0,5 м, среднего - 1,5 м, сильного - свыше 1,5м.

Слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним - 25-50 см, сильным - более 50 см.

По площади, охваченной огнем, лесные пожары подразделяются на шесть классов:

загорание - 0,2-0,1 га;

малый пожар - 0,2-2,0 га;

небольшой пожар - 2,1-20 га;

средний пожар - 21-200 га;

крупный пожар - 201-2000 га;

катастрофический пожар - более 2000 га.

Особенности крупных лесных пожаров:

возникновение во время засушливых периодов, чаще всего при сильном ветре;

проходят на фоне массовой вспышки малых и средних пожаров;

продолжаются несколько суток;

распространяются с высокой скоростью;

характер горения на кромке отличается большим разнообразием;

легко преодолевают различные преграды и препятствия (минерализованные полосы, дороги, реки);

вызывают сильную задымленность обширных районов, затрудняющую действия авиационных и наземных сил тушения.

Низовые лесные пожары развиваются при сгорании хвойного подлеска, мертвого надпочвенного покрова (опавшие хвоя, листья, кора, а также валежник, пни) и живого надпочвенного покрова (мхи, лишайники, трава, кустарники). Фронт низового пожара продвигается при сильном ветре со скоростью до 1 км/ч, высота пламени достигает 1,5-2 м. Низовые лесные пожары могут быть беглыми и устойчивыми. Беглые пожары характеризуются быстро продвигающейся кромкой пламени и дымом светло-серого цвета, при этом быстро сгорает опад, подрост, подлесок.

Низовой беглый пожар характеризуется горением лесной подстилки, порубочных остатков, растительного покрова, коры нижней части деревьев, обнаженных корней, кустарника и подроста; скорость этого вида пожара, в зависимости от силы ветра, колеблется от нескольких сотен метров до 1,5 км/ч; высота пламени зависит от характера горючих материалов и достигает 0,1-2,0 м; основное горение - пламенное.

Устойчивые низовые пожары распространяются медленно; они отличаются полным сгоранием живого и мертвого надпочвенного покрова; горение - беспламенное. При таких пожарах горят не только почвенный покров, лесной хлам, подлесок и подрост, но и деревья с низко опущенными сучьями. Надпочвенный покров сгорает полностью; участков, не тронутых огнем, внутри пожара не остается. Более глубоко и сильно обгорают кора и обнаженные корни деревьев.

Рис. 2.4 - Характеристика типов лесных пожаров

Верховые лесные пожары характеризуются сгоранием надпочвенного покрова и полосы древостоя. Эти пожары возникают из низовых как дальнейшая стадия их развития, причём низовой огонь - составная часть верхового пожара. Верховые пожары, как и низовые, имеют ясно выраженную кромку, а при ветре, кроме того, тыл, фланги и фронт. Фронт пожара продвигается в виде верхового огня. Кромка верховых пожаров в тыловой части представляет собой низовой огонь. Скорость их распространения достигает 25 км/ч. Развиваются они обычно из низовых пожаров в густых хвойных лесах, когда засуха сочетается с ветром. Верховые пожары, как и низовые, также могут быть беглыми и устойчивыми. При устойчивых верховых пожарах огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч, при этом кроны деревьев сгорают по мере продвижения кромки низового пожара. При таких пожарах образуется большая масса искр и воспламенённого материала, летящих перед фронтом огня. При верховом устойчивом пожаре огнь, если нет ветра, распространяется в толще горючего материала (торфа), который частично или полностью сгорает до минерального слоя; деревья вываливаются и могут тоже сгорать полностью или частично, травяной покров иногда сохраняется и может желтеть.

Для беглых верховых пожаров характерен отрыв горения по пологу от кромки низового пожара, при этом огонь распространяется со скоростью до 25 км/ч. При верховом беглом пожаре в условиях сильного ветра горят кроны деревьев хвойных пород; огонь распространяется скачками, с огромной скоростью, образуя длинные, вытянутые вперед, языки пламени; скорость распространения беглого пожара по ветру достигает 8-25 км/ч. При беглых пожарах распространение горения может опережать продвижение кромки низового пожара. Это происходит за счёт переноса ветром горящих искр и головней и образования новых очагов горения впереди фронта пожара.

Подземные (почвенные) лесные пожары являются дальнейшей стадией развития низового пожара. Такие пожары возникают на участках с мощным слоем подстилки (более 20 см) или с торфяными почвами. Огонь распространяется в почву обычно у стволов деревьев. Горение происходит медленно, беспламенно. При сгорании корней деревья беспорядочно падают, образуя завалы. Глубина прогорания при сильном подземном пожаре - более 0,5 м, среднем - до 0,5 м и слабом - до 0,25 м.

Торфяные пожары - это подземные пожары. Они охватывают огромные площади. Торф горит медленно, на всю глубину залегания; в выгоревшие места проваливается почва, техника, люди, дома. Характерной особенностью торфяных пожаров является беспламенное горение торфа с накоплением большого количества тепла. Огонь пожара на поверхности почвы, как правило, отсутствует, лишь кое-где пробивается наружу и вскоре исчезает, но зато выделяется стелющийся дым.

Степные (полевые) пожары возникают на открытой степной местности с сухой растительностью. При сильном ветре фронт огня перемещается со скоростью до 25 км/ч. Если горят хлебные посевы, то огонь распространяется медленно.

Конфигурация любых крупных пожаров неустойчива и зависит от направления и силы ветра, наличия участков с горючим материалом, водных рубежей, т.е. имеет вероятностный характер. В районах лесных пожаров возникают обширные зоны задымления, резко снижается видимость, нередки случаи отравления людей и животных окисью углерода. Природные пожары могут быть настоящей чрезвычайной ситуацией, особенно когда они парализуют коммуникации и задевают населенные пункты.

2.2.3 Тушение природных пожаров

В борьбе с лесными пожарами большое значение имеет фактор времени. От обнаружения лесного пожара до принятия решения по его ликвидации должно затрачиваться минимальное время. При этом важнейшей задачей является организация и подготовка сил и средств пожаротушения.

При направлении для тушения пожаров необходимых сил и средств необходимо учитывать возможную силу и скорость распространения пожара, и, особенно, степень пожарной опасности.

При тушении крупных пожаров необходимо максимально использовать уже имеющиеся в лесу рубежи и преграды, а также учитывать различную горючесть окружающих пожар участков, оперативно маневрировать силами и средствами, сосредоточивая их в первую очередь на выбранных «ключевых позициях», отрезая огню путь в наиболее опасные в пожарном отношении и ценные насаждения.

Лесные пожары, в основном, обнаруживают с наземных наблюдательных пунктов, а также при авиационном и наземном патрулировании лесов.

Работы по тушению крупного пожара можно разделить на следующие этапы: разведка пожара; локализация пожара, т. е. устранение возможностей нового распространения пожара; ликвидация пожара, т. е. дотушивание очагов горения; окарауливание пожарищ.

При тушении лесных пожаров применяются следующие способы и технические средства:

окружение пожара или охват его с фронта или с тыла;

устройство заградительных и минерализованных полос и канав на пути распространения огня;

отжиг (пуск встречного низового и верхового огня) от опорной полосы;

захлестывание огня по кромке пожара ветками;

засыпка кромки пожара грунтом;

тушение горящей кромки водой;

применение химических веществ;

искусственное вызывание осадков из облаков.

Заградительной называется полоса местности, с поверхности которой удалены лесные насаждения и горючие материалы; минерализованной - полосу местности, с которой удалены также и травяная растительность, лесная подстилка, вплоть до минерального слоя почвы. При слабом ветре ширина заградительной полосы должно быть равна не менее двойной высоты пламени огня, а при сильном ветре - не менее 100 м.

Одним из способов борьбы с лесными пожарами является отжиг - искусственно вызванный контролируемый огонь, направленный в сторону пожара. Отжиг применим при локализации и тушении верховых и низовых пожаров. Пуск отжига производится от имеющихся на лесной площади рубежей (дорог, троп, рек, озёр, ручьёв и других естественных или искусственно созданных преград), а при отсутствии таких преград - от опорных полос, специально проложенных с помощью взрывчатых веществ, техники или растворов химических веществ. В качестве опорной полосы используют полосу местности, которую очищают от горючих материалов. При выборе рубежа опорной полосы учитывают направление движения огня, расстояние до его кромки, характер древостоя и надпочвенного покрова, наличие сил и средств для тушения пожаров.

Опорная полоса должна быть шириной не менее 30 м. Убираемые с опорной полосы валежник, деревья, кустарник, складывают вдоль полосы на стороне, обращенной к пожару. Когда начнет ощущаться тяга воздуха в сторону пожара, заготовленные здесь горючие материалы поджигаются по всей кромке опорной полосы. Огонь отжига, пущенный навстречу лесному пожару, создает широкую выжженную полосу, которая останавливает его распространение. Ширина выжженной полосы перед фронтом интенсивного низового пожара должна быть не менее 10 м, а перед верховым - 50 м. Целесообразное время проведения работ по остановке пожаров - вечер и раннее утро.

Тушение торфяных подземных пожаров чрезвычайно сложно. Сложность заключается в том, что торф горит во всех направлениях ветра. Поэтому основной способ тушения таких пожаров - окапывание горящей территории со всех сторон оградительными канавами шириной не менее 0,7 м и глубиной до минерального грунта или грунтовых вод.

Степные и полевые пожары тушат захлестыванием кромки огня метлами и заливом водой. Степные пожары распространяются очень быстро (до 25 км/ч), поэтому для их тушения требуется большое число людей. При тушении степных пожаров на пути движения огня устраивают заградительные полосы шириной до 20 м.

При организации работ в зоне пожара все участники его ликвидации должны быть обеспечены специальной одеждой, касками, противодымными масками или противогазами со специальными патронами для защиты от окиси углерода. В каждой группе должны быть: проводник, хорошо знающий местность; наблюдатель, следящий за направлением распространения огня, падающими деревьями, осуществляющий связь со штабом пожаротушения по средствам связи. Каждый участник работ по тушению пожара должен знать возможные укрытия от огня, пути подхода к ним и пути эвакуации из зоны пожара, а также характерные ориентиры на местности. При использовании для тушения пожара техники необходимо исключить опасность возгорания этой техники, для чего необходимо: работать группой в составе не менее двух машин и механизмов; использовать технику преимущественно на гусеничном ходу; устанавливать ее на некотором удалении от фронта горения и др.

Перед началом пуска отжига необходимо убедиться, что между линией отжига и фронтом пожара нет людей и машин. В тылу отжига необходимо оставлять патрульных для ликвидации возможных очагов образующегося огня.

Меры безопасности при тушении торфяных пожаров в основном те же, что и при тушении лесных пожаров, однако, имеются особенности. При передвижении по торфяному полю следует опасаться провалов в горящий торф, так как пораженный горением торфяной участок тлеет изнутри и не имеет заметных признаков горения снаружи. Поэтому при передвижении необходимо постоянно прощупывать шестом торфяной грунт по направлению движения. Следует учитывать возможность неожиданных прорывов огня из подземных очагов торфяного пожара.

К работе со специальными аппаратами и техникой должны допускаться специально подготовленные люди, а при проведении взрывных работ следует соблюдать специальные правила безопасности.

2.2.4 Профилактика природных пожаров

Профилактика лесных пожаров требует ряда организационных и технических мероприятий, связанных, в первую очередь, с проведением противопожарных профилактических работ, направленных на предупреждение возникновения, распространения и развития лесных пожаров. Для предупреждения распространения лесных пожаров предусматривают осуществление ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов. Лесные пожары можно предупредить, если очистить его от сухостоя и валежника, устранить подлесок, проложить две-три минерализованные полосы с расстоянием между ними 50-60 м, а напочвенный покров между ними периодически выжигать. Для лесопожарной профилактики проводится подготовка технических средств пожаротушения, организуются лесопожарные формирования, службы охраны лесов, создаются специальные (чрезвычайные) комиссии по борьбе с лесными пожарами.

Для повышения противопожарной устойчивости торфопредприятий территорию полей добычи и торфа делят на отдельные участки, устраивая между ними противопожарные разрывы; обеспечивают поля узкоколейными дорогами, проездами для транспортных средств и механизмов, а также проходами для эвакуации людей. Между участками добычи и сушки торфа и прилегающими к ним лесными массивами также устраиваются противопожарные разрывы, которые очищаются от растительности. Ширина разрывов не менее 75-100 м. По внутреннему краю разрыва отрывают канал. В жаркие дни противопожарные разрывы периодически увлажняют.

На местах его складирования и хранения проводится ряд специфических мер, исключающих процесс самовозгорания: торф своевременно вывозят потребителям; охлаждают и уплотняют в штабелях; изолируют очаги саморазогревания от проникновения воздуха; контролируют температуру в штабелях.

2.2.5 Рекомендации по защите населения при лесных и торфяных пожарах

Опасность лесных пожаров для людей связана не только с прямым действием огня, но и с большой вероятностью отравления из-за снижения содержания кислорода в атмосферном воздухе, резкого повышения концентрации угарного газа, окиси углерода и других вредных примесей.

Поэтому основными мерами защиты населения от лесных пожаров являются:

спасение людей и сельскохозяйственных животных с отрезанной огнем территории;

исключение пребывания людей в зоне пожара путем проведения эвакуации из населенных пунктов, объектов и мест отдыха;

ограничение въезда в пожароопасные районы;

тушение пожаров;

обеспечение безопасного ведения работ по тушению пожаров.

При пожарах в городах, на торфяниках и в лесах на людей, находящихся на открытом воздухе и в сооружениях, будут действовать следующие опасные факторы пожара (ОФП):

непосредственное воздействие огня (горение);

высокая температура газовой среды;

теплоизлучение от пламени;

задымление и загазованность.

На людей, находящихся в зоне пожара, могут действовать одновременно несколько факторов. Для выбора вариантов защиты населения опасные факторы пожара удобно разделить на две группы:

связанные с тепловым воздействием (огонь, температура среды, теплоизлучение);

действующие в образующихся при пожарах обширных зонах задымления и загазованности токсичными продуктами горения.

Если действие тепловых ОФП относительно быстротечно (период активного горения) и имеет ограниченный радиус (до нескольких десятков метров), то сформировавшиеся при пожарах зоны загазованности могут охватывать многокилометровые территории и сохраняться в силу определенных погодных условий длительное время (до нескольких суток).

Комплексное воздействие ОФП на людей диктует малые значения допустимого времени пребывания в зоне пожара, требует его экстренной локализации и тушения. Тем более что средства индивидуальной защиты в зонах загазованности неэффективны вследствие значительного содержания в продуктах горения оксида углерода.

Для защиты населения в случае возникновения и развития крупномасштабного и распространяющегося пожара могут быть эффективны следующие основные мероприятия:

самостоятельно проводимая пешая, а также с использованием личного и общественного транспорта, эвакуация из опасной зоны (самостоятельный выход населения из опасной зоны);

проведение спасательных и других неотложных работ;

эвакуация населения транспортом (организованный вывод);

укрытие населения в защитных сооружениях.

2.3. Атмосферные опасности

2.3.1 Общая характеристика

Сильные ветры, значительные перепады атмосферного давления и большое количество осадков могут вызвать разрушения и человеческие жертвы. Опасные атмосферные явления связаны с возможностью образования циклонов, ураганов и торнадо.

Опасные атмосферные вихри. В порядке уменьшения энергии и размеров к ним относятся циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Они зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха (циклоны и тайфуны - над океанами), быстро вращаются против часовой стрелки в Северном и по часовой стрелке в Южном полушариях, при этом смещаются вместе с окружающей воздушной массой. По пути в благоприятных условиях подпитки влагой они могут усиливаться, но раньше или позже теряют энергию и гаснут.

Циклон - общее название вихрей с пониженным давлением в центре. Это вихревое движение вызывается сочетанием двух сил:

контрастом между низким давлением в центре или осью атмосферного давления и повышенным давлением вокруг него;

силой Кариолиса, которая представляет собой стремление любого движущегося тела на Земле или на ее поверхности отклоняться в сторону из-за вращения Земли. В Северном полушарии отклонение идет вправо от направления движения, а в Южном - влево. Сочетание этих двух сил образует циклоническую модель.

Особенности систем низкого давления способствуют усилению разрушительных сил центра циклонов. На движущийся над земной поверхностью воздух оказывают влияние рельеф местности и встречающиеся на его пути предметы. Например, непосредственно на земной поверхности и близ нее существует сила трения, которая заставляет потоки воздуха завихряться внутрь к области низкого давления. Это создает циклонические формы. Они компенсируются воздушными потоками, поднимающимися вверх из центра области низкого давления. Эти восходящие потоки на высоте охлаждаются, что увеличивает влажность воздуха. Таким образом, в любом регионе низкого давления возникают облака и высокая влажность, являющиеся характерной чертой не только циклонов, но и вообще ураганов.

Циклоны могут иногда достигать в поперечнике 800 км и больше, хотя такие размеры являются редкими.

Циклоны обычно делят на две главных категории: среднеширотные и тропические (тайфуны).

Среднеширотные циклоны могут формироваться как над сушей, так и над водой. Иногда их связывают с волнами или возмущениями вдоль полярных фронтов, и они движутся с преобладающими ветрами с запада на восток.

Тропические циклоны встречаются над теплыми тропическими океанами, в стадии формирования обычно движутся на запад с потоком пассатов (ветры), а после окончания формирования изгибаются к полюсам. Тропический циклон, достигший необычной силы, называется ураганом, если он рождается в Атлантическом океане и примыкающим к нему морям; тайфуном - если в Тихом океане (или его морях); циклоном - если в регионе Индийского океана.

Факторами опасности при различных атмосферных вихрях являются, прежде всего, сильные ветры и интенсивные осадки.

Разрушительная способность ветра выражается в условных баллах и зависит от скорости:

0 баллов	- 18-32 м/с, слабые разрушения;
1 балл	- 33-49 м/с, умеренные разрушения;
2 балла	- 50-69 м/с, значительные разрушения;
3 балла	- 70-92 м/с, сильные разрушения;
4 балла	- 98-116 м/с, опустошительные разрушения.

Более подробные оценки содержит шкала скорости ветра Бофорта, модифицированная для ураганов специалистами Национальной службы погоды США. Она приводится с некоторыми сокращениями второстепенных деталей и дополнениями о разрушительном потенциале (табл. 2.10).

Таблица 2.10 - Шкала Бофорта

Баллы	Словесное определение силы ветра	Средняя скорость ветра, м/с (км/ч)	Действие ветра
0	Штиль	0-0,2 (<1)	Дым поднимается вертикально, листья деревьев неподвижны. Зеркально гладкое море
1	Тихий	0,3-1,5 (1-5)	Дым отклоняется от вертикального направления, на море лёгкая рябь, пены на гребнях нет. Высота волн до 0,1 м
2	Легкий	1,6-3,3 (6-11)	Ветер чувствуется лицом, листья шелестят, флюгер начинает двигаться, на море короткие волны максимальной высотой до 0,3 м
3	Слабый	3,4-5,4 (12-19)	Листья и тонкие ветки деревьев колышутся, колышутся лёгкие флаги, лёгкое волнение на воде, изредка образуются маленькие "барашки". Средняя высота волн 0,6 м
4	Умеренный	5,5-7,9 (20-28)	Ветер поднимает пыль, бумажки; качаются тонкие ветви деревьев, белые "барашки" на море видны во многих местах. Максимальная высота волн до 1,5 м
5	Свежий	8,0-10,7 (29-38)	Качаются ветки и тонкие стволы деревьев, ветер чувствуется рукой, на воде видны белые "барашки". Максимальная высота волн 2,5 м, средняя - 2 м
6	Сильный	10,8-13,8 (39-49)	Качаются толстые сучья деревьев, тонкие деревья гнутся, гудят телефонные провода, зонтики используются с трудом; белые пенистые гребни занимают значительные площади, образуется водяная пыль. Максимальная высота волн - до 4 м, средняя - 3 м
7	Крепкий	13,9-17,1 (50-61)	Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, трудно идти против ветра, гребни волн срываются ветром. Максимальная высота волн до 5,5 м
8	Очень крепкий	17,2-20,7 (62-74)	Ломаются тонкие и сухие сучья деревьев, говорить на ветру нельзя, идти против ветра очень трудно. Сильное волнение на море. Максимальная высота волн до 7,5 м, средняя - 5,5 м
9	Шторм	20,8-24,4 (75-88)	Гнутся большие деревья, ветер срывает черепицу с крыш, очень сильное волнение на море, высокие волны (максимальная высота - 10 м, средняя - 7 м)
10	Сильный шторм	24,5-28,4 (89-102)	На суше бывает редко. Значительные разрушения строений, ветер валит деревья и вырывает их с корнем, поверхность моря белая от пены, сильный грохот волн подобен ударам, очень высокие волны (максимальная высота - 12,5 м, средняя - 9 м)
11	Жестокий шторм	28,5-32,6 (103-117)	Наблюдается очень редко. Сопровождается разрушениями на больших пространствах. На море исключительно высокие волны (максимальная высота - до 16 м, средняя - 11,5 м), суда небольших размеров временами скрываются из виду
12	Ураган	> 32,6 (>117)	Серьёзные разрушения капитальных строений

Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в урагане - более 80 м/с (280 км/ч), вычисленная по величине разрушений - до 110 м/с (400 км/ч). Наивысшая измеренная скорость ветра в смерче - 115 м/с (420 км/ч), рассчитанная по разрушениям - более 300 м/с (1000 км/ч). Для достижения столь высоких скоростей ветра необходимы особые местные условия, в частности для ураганов - прохождение над возвышенностями. Прочие характеристики воздушных вихрей будут рассмотрены особо.

2.3.2 Циклоны и бури

Для циклонов средних широт (ураганы) характерен диаметр порядка 1000 км, максимум 4000 км, существуют они до 3-4 недель, за которые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5-7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30-40 км/ч, редко до 100 км/ч. Над Северной Атлантикой циклоны рождаются круглый год и движутся в Евразию. Ежегодное их число - несколько сотен, но лишь в единичных циклонах скорость ветра достигает ураганной на побережьях Западной Европы и снижается до штормовой в Восточной Европе; на дальнейшем пути они проявляются в виде обильных осадков. Наиболее вредоносны циклоны в зимнее время, когда, помимо прочего, они сопровождаются тяжелыми снегопадами. Длительность штормового ветра при прохождении циклонов в Евразии - от немногих часов до трех суток в Западной Европе.

По среднему многолетнему числу создаваемых ими стихийных бедствий ураганы занимают второе место после наводнений; по числу жертв - первое место (в 1947-1977 гг. - почти 70 % жертв), лишь в отдельные периоды, уступая его иным видам природных ЧС; по наибольшей разовой величине экономического ущерба (десятки млрд долл.) ураганы входят в ведущую группу чрезвычайных ситуаций вместе с наводнениями, землетрясениями, засухами. Число жертв при ураганах достигает сотен тысяч (300 тыс. в Бангладеш, 1970 г., когда гребни волн достигали отметок 50 м, и было залито более 2/3 площади страны), чаще измеряется сотнями - тысячами в густонаселенной Азии, десятками - сотнями в других районах.

Ураган - ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности. Ураган - атмосферные вихри больших размеров со скоростью ветра до 120 км/ч, а в приземном слое - до 200 км/ч. Скорость ветра является важной характеристикой урагана, которая для удобства выражается в баллах (табл. 3.2). Важными характеристиками, необходимыми для прогнозирования ураганов, являются скорость и путь перемещения циклона, являющегося источником ураганного ветра.

Ураганы обусловлены некоторой неустойчивостью атмосферы, связанной с притоком теплого влажного воздуха. Восходящее его движение приводит к конденсации влаги в верхних слоях атмосферы и образованию центра урагана. Считается, что возникновение урагана связано с наличием области низкого давления, а его поддержание - с некоторым постоянным источником энергии, который представляет влажный воздух, поднимающийся над водной поверхностью. Выделяющееся при конденсации воды тепло питает ураганы энергией.

Пути движения тропических циклонов с ураганным ветром определяются вращением Земли и местными условиями. Вращение Земли придаёт им вид параболы, всегда открытой на восток. Движется циклон как единое целое, независимо от его системы ветров. Движение циклона определяется движением его центра.

Во время холодной погоды бывают зимние метели, представляющие проявление циклонов (зона низкого давления). Крупные скопления снега, сопровождаемые сильным ветром, могут затруднить или парализовать движение автотранспорта.

В пустынях сильные ветры являются причиной пыльных и песчаных бурь. В течение песчаной бури возможно нарушение нормального электрического поля в атмосфере.

Имеющиеся в настоящее время средства позволяют зафиксировать возникновение, развитие, перемещение урагана. Правильное определение времени подхода урагана к данному району имеет решающее значение для своевременного проведения мероприятий, направленных на обеспечение безопасности населения и на уменьшение возможного ущерба.

Приближение урагана характеризуется резким падением атмосферного давления. Кроме того, источником информации о надвигающемся урагане являются сообщения о направлении и скорости его движения, передаваемого из тех районов, где он набрал полную силу. Эта информация служит основой для уточнения прогноза гидрометеоцентров.

Прогнозирование последствий урагана возможно лишь на основании прогноза пути движения и основных характеристик урагана, зная которые можно заранее оценить возможные разрушения зданий, сооружений, опор линий электропередач, мостов и т.п. Заблаговременность прогноза ураганов, как правило, невелика и измеряется часами. Долговременные прогнозы, осуществляемые на основе данных о ранее происшедших ураганах, отличаются небольшой точностью.

Тропические циклоны (тайфуны) отличаются от среднеширотных меньшими размерами, меньшим давлением в центре, большим запасом влаги, более сильными ветрами. Скорость в 3/4 тропических циклонов достигает штормовой, в 10-40 % - ураганной. Диаметр зоны с ураганными скоростями ветра в атлантических тропических циклонах 20-150 км, в тихоокеанских 20-200 км, редко до 300 км, диаметр зоны штормовых ветров и ливней 100-400 км, максимум до 600 км в атлантических, 200-900 км и до 1500 км в тихоокеанских циклонах.

В урагане диаметром 700 км ежесекундно выделяется энергия, эквивалентная взрыву пяти атомных бомб хиросимского типа, а за сутки эквивалентная той, которую выработала бы Братская ГЭС за тысячелетие. Тропические циклоны смещаются со скоростью 400-700 км/сут., существуют 5-15 дней, максимум до 5 недель, проходят за это время до 15-20 тыс. км, в том числе над сушей до 500 км, реже до 2000-2500 км, максимум - до 4000 км (от Мексиканского залива в Канаду). В Северной Америке и Евразии разрушительные ураганы могут проникать до 60° с. ш., иногда до 70° с. ш. Продолжительность штормовых и ураганных ветров над некоторой точкой побережья - от немногих часов до 4 суток.

Тропические циклоны зарождаются над поверхностью океанов преимущественно в полосах между широтами 5 и 30°, при температуре поверхности воды не ниже 27°. Ежегодно возникает около 50 тропических циклонов, достигающих ураганной силы, в том числе около 20 в западной части Тихого океана с движением циклонов к восточным берегам Азии, вплоть до Камчатки, 14 - в Индийском океане с движением к южным берегам Азии и восточным берегам Африки, 7-8 - в Атлантике с движением к берегам Центральной Америки и США, вплоть до полуострова Лабрадор, 6 - в восточной части Тихого океана с движением к западным берегам США. От года к году число тропических циклонов, зарождающихся в каждом районе, колеблется в пределах 50 %, среднее за ряд лет - в пределах 30 % с приблизительно 11-летней и более длинной ритмичностью.

Территории России разрушительные циклоны Атлантики достигают относительно редко. Наиболее сильное воздействие западных циклонов проявляется в обильных осадках, ливневых наводнениях, буранах, снегозаносах и ощущается преимущественно в европейской части страны. Случаются жертвы: разовый экономический ущерб достигает многих десятков миллионов рублей (в ценах 1980-х г.). Камчатка, Сахалин, Курильские острова в Приморье посещаются сильными тайфунами раз в несколько лет, слабыми - до 2-4 раз в год. Рекордная скорость ветра во Владивостоке - 65 м/с, довольно частая - более 40 м/с.

2.3.3 Шквальные бури и смерчи (торнадо)

Шквальные бури и смерчи (торнадо) - это вихри, возникающие в теплое время года на мощных атмосферных фронтах, но, иногда и при особо интенсивной местной циркуляции.

Шквалы - горизонтальные вихри под краем наступающей полосы мощных кучево-дождевых облаков. Ширина шквала отвечает ширине атмосферного фронта и достигает сотен километров. Скорость движения воздуха в вихре складывается со скоростью движения фронта и местами достигает ураганной (до 60-80 м/с). Так образуются шквальные бури или штормы. Их ширина - первые километры, редко до 50 км, длина пути 20-200 км, редко до 700 км, длительность в каждой точке пути - от нескольких до 30 мин. Они сопровождаются мощными ливнями и грозами. Шквалы и местные шквальные бури характерны для всех территорий, охватываемых циклонической деятельностью. Их повторяемость и сезонность зависят от некоторых характеристик сталкивающихся воздушных масс и различны от места к месту. Для европейской части России представительна статистика по Нижегородской области: сезон шквальных бурь - апрель - сентябрь, максимальная повторяемость (более 1 дня из 5) - с 26 мая по 10 июня; число дней за сезон со шквалами быстрее 15 м/с - 18,1; 20 м/с - 9,3; 25 м/с - 2,4; быстрее 30 м/с - 0,8 дня.

Разрушительное воздействие шквалов определяется скоростью ветра, а также грозами и ливневыми наводнениями. На европейской части России одним шквалом могут быть повреждены посевы на площади до нескольких десятков тысяч гектаров, десятки домов и хозяйственных построек с разовым ущербом до нескольких миллионов рублей.

Шквалам подобны потоковые или струевые бури. Они связаны с атмосферными фронтами, но не имеют вертикальной конвективной составляющей, как при шквалах, и создаются потоками воздуха в долинах и по краям возвышенностей. Бури этого типа достигают скорости 40-50 м/с и длятся 12-24 часа, максимум до недели. К их числу принадлежат: новоземельская, новороссийская, адриатическая бора, ороси в Японии, сарма и баргузин на Байкале, мистраль в долине Роны (Франция), трамонтана в Италии, чинук со Скалистых гор в Канаде, хазри вдоль восточного края Кавказа у Каспия и другие местные бури.

Вызванные ими опасные явления разнообразны в зависимости от времени года и местных условий. Назовем некоторые примеры: новороссийская бора зимой - шторм в Цемесской бухте, забрызгивание и обледенение (толщина льда - до 4 м) портовых строений; балхашская бора с хр. Чингиз - зимой буран, летом пыльная буря; фен в Альпах зимой и весной - экстремальное снеготаяние, наводнения, сели, оползни, а при недостаточно высокой температуре воздуха - жестокие бураны и т.д.

Смерч - это восходящий вихрь, состоящий из чрезвычайно быстро вращающегося воздуха, а также частиц влаги, песка, пыли и других взвесей. Он представляет собой быстро вращающуюся воронку, свисающую из кучево-дождевого облака и ниспадающую как «воронкобразное облако».

Смерчи, называемые в Северной Америке торнадо - мощные сконцентрированные вихри с вертикальной осью вращения, порождаемые грозовыми облаками высотой до 12-15 км. Процесс образования смерча протекает иногда лишь за 20-30 мин и начинается с появления восходящей струи теплого влажного воздуха, порождающей особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вокруг восходящей струи. В некоторый момент завеса дождя закручивается в спираль в форме цилиндра или конуса, касающегося земли.

В полном развитии смерч достигает земли и движется по ней, принося большие разрушения. Смерч - это наименьшая по размерам и наибольшая по скорости вращения форма вихревого движения воздуха. Цилиндр (конус) стремится расшириться вследствие центробежной силы, что создает пониженное давление в трубке. Для поддержания смерча требуются продолжение подачи влажного воздуха вверх (что облегчается пониженным давлением в трубе) и определенная плотность вращающейся стенки дождя и града.

Смерчи образуются во многих областях земного шара, как над водной поверхностью, так и над сушей, возникая чаще всего вдоль фронта встречи двух воздушных течений: тёплого и холодного. Начальное условие - мощное грозовое облако и обильные осадки из него достигается при комбинировании тепловой конвекции и поднятия теплого воздуха подтекающим под него клином холодного. Поэтому 90 % смерчей связаны с холодными фронтами, остальные - с экстремально сильной внутримассовой конвекцией.

Среднее время существования смерча - 10-30 мин, а при наилучших условиях подпитки по пути - до 1 ч на Русской равнине, 5 ч в Великобритании, 7,5 ч в США. Смерчи движутся со скоростью атмосферного фронта, на котором они родились (в среднем 50-60 км/ч, редко более 150 км/ч), и проходят путь длиной до 50 км на Русской равнине, 300 км в Великобритании, 500 км в США, в среднем 10-30 км. Средний диаметр смерча у земли - 200-400 м, максимальный зарегистрированный - до 2,5 км, на Русской равнине - до 1 км. Площадь разрушений менее 1 км2, максимум до 400 км2. По силе и площади разрушений крупный долгоживущий смерч сравним с атомной бомбой.

В практических целях используется классификация интенсивности смерчей Фуджиты-Пирсона, сходная с шкалой Бофорта (табл. 2.11).

Таблица 2.11 - Шкала Фудзиты-Пирсона

Категория	Словесная характеристика	м/с	км/ч	Характеристика наносимого ущерба
F0	Штормовой	18 - 32	64 - 116	Повреждает дымовые трубы и телевизионные вышки, ломает ветки деревьев, валит старые деревья, сносит вывески, повреждает дорожные знаки, разбивает окна.
F1	Умеренный	33 - 50	117 - 180	Срывает крышу с домов, выбивает окна, опрокидывает мобильные дома, разрушает легкие постройки, может разрушать гаражи, валит старые деревья, перемещает автомобили.
F2	Значительный	51 - 70	181 - 253	Значительные разрушения: срывает крыши с домов, наносит значительный ущерб стенам зданий, разрушает мобильные дома, разваливает или переносит легкие постройки, вырывает деревья с корнем, сдувает автомобили с дороги.
F3	Сильный	71 - 92	254 - 332	Срывает крыши с домов и разрушает полностью или частично стены заданий, опрокидывает поезда, большую часть деревьев вырывает с корнем, поднимает в воздух и бросает тяжелые автомобили, срывает легкое покрытие с дороги.
F4	Разрушительный	93 - 116	333 - 418	Частично или полностью разрушает прочные дома, легкие дома поднимает в воздух и переносит на некоторое расстояние, создает и всасывает в себя большое количество мусора и обломков, вырванные деревья переносит на некоторое расстояние, сдувает верхний слой почвы, поднимает в воздух и переносит на значительное расстояние автомобили и тяжелые предметы.
F5	Невероятный	117 - 142	419 - 512	Колоссальные разрушения: сносит с фундамента прочные дома и переносит их на большие расстояния, наносит значительный ущерб прочным железобетонным конструкциям, переносит тяжелые автомобили на расстояние 100 м и более, полностью вырывает с корнем все деревья, производит прочие невероятные разрушения.
F6-F12	Невообразимый, не зафиксирован	Свыше 142	Свыше 512	Ущерб невозможно себе представить. Для оценки разрушений, производимых такими торнадо, необходимы дальнейшие исследования.

Основная составляющая смерча его воронка, которая представляет собой спиральный вихрь. По существу, это мелкомасштабный ураган. Внутренняя полость воронки - в поперечнике от нескольких метров до нескольких сотен метров - обладает резко пониженным давлением. В стенках смерча движение воздуха направлено по спирали вверх и достигает скорости 200 м/с. Подъём и перенос различных предметов и материалов происходит в стенках смерча, ширина которых колеблется от нескольких метров (у плотных смерчей) до сотен метров (у расплывчатых смерчей). У очень тонких смерчей ширина всей воронки не превышает 3 м, а ширина стенок измеряется десятками сантиметров.

Главное оружие смерча - огромная скорость вращения стенок; измеренные скорости достигали 115 м/с (420 км/ч), рассчитанные по разрушениям - более 300 м/с. Второе оружие - перепад давления от нормального с внешней стороны трубки до половины нормального внутри нее, на расстоянии в несколько метров, которыми измеряется толщина стенки. Удар вращающейся стенки (давление - до десятков тонн на 1 м2) способен разрушить капитальные строения; перепад давления вызывает «взрывы» зданий, к которым прикасается смерч; восходящий поток воздуха (скорость до 70-90 м/с) способен поднять и перенести на значительные расстояния частицы почвы, людей, животных, автомашины, «бомбардировка» поднятыми смерчем предметами опасна для прочных крыш. Большая разность давления между периферией и внутренней частью воронки в связи с возникновением огромной центробежной силы вызывает эффект мощного всасывания всего, что находится на пути смерча.

Смерчи могут отсасывать водоемы (например, пруды-охладители при АЭС); зафиксирован случай, когда смерч, пересекавший р. Рейн, создал на несколько мгновений в речной воде траншею глубиной до дна (до 7 м), шириной 80 м и длиной 600 м, захватив из реки не менее 300 тыс. т воды.

На территории бывшего СССР смерчи возможны повсеместно южнее 65-66° с. ш., кроме пустынь Средней Азии и горных районов. Наблюдения за ними отрывочны. С 1844 по 1986 г. зарегистрировано 248 смерчей, от 2 до 18 в год, в среднем 8-10 в год. Наибольшее количество наблюдений приходится (в порядке убывания) на побережья Черного моря, Центрально-Черноземный район, Белоруссию, Прибалтику. Фактическое же территориальное распределение, возможно, иное; в частности, по повторяемости разрушительных смерчей на единицу площади ведущим может оказаться Волго-Вятский район или Прибайкалье. Наиболее сильны (известны) смерчи в Московской, Ярославской, Нижегородской и Ивановской областях. Наиболее вероятны они в июне - августе в 12-18 часов. В средствах массовой информации встречаются сообщения о смерчах с площадью разрушений и повреждений до сотен гектаров, с силой, губительной для зданий, ЛЭП и т.п.

В настоящее время каких-либо методов прогнозирования времени и места возникновения смерчей, а также их параметров не существует. Крайне сложно также прогнозировать пути перемещения смерчей.

Анализируя случаи возникновения смерчей, можно сделать вывод о том, что наиболее благоприятны для образования смерчевых облаков обширные равнины, над которыми происходит встреча теплых и холодных воздушных течений. Мероприятия, направленные на снижение негативных последствий смерчей такие же, как и при ураганах.

2.3.4 Мероприятия по уменьшению последствий ураганов и бурь

Для успешного проведения работ по уменьшению последствий действий ураганов и бурь большое значение имеет налаженная служба наблюдения за ураганами и оповещения об ураганной опасности.

При получении предупреждения о приближении урагана или сильной бури необходимо приступить к работам по укреплению наземных зданий и сооружений, обращая внимание на недостаточно прочные конструкции, трубы, крыши. В зданиях закрываются двери, окна, чердачные помещения, вентиляционные отверстия. Окна и витрины защищают ставнями или щитами, а двери с подветренной стороны оставляют открытыми. С крыш, лоджий, балконов убирают все предметы. В ряде случаев отключают коммунально-энергетические сети, проверяют системы водостоков. Из легких построек людей переводят в более прочные здания, иногда в убежища гражданской обороны. Людей и сельскохозяйственных животных, находящихся в лесных массивах, выводят на открытые пространства или укрывают. Наружные строительные и погрузочно-разгрузочные работы прекращают, а строительные краны разводят и крепят. Крупные суда, стоящие на рейде, выходят в открытое море или швартуются в портах, а небольшие - заходят в протоки либо каналы и дополнительно крепятся. К местам возможных аварий подвозят необходимые строительные материалы, инструменты, механизмы. В районах, где могут быть наводнения, проводят мероприятия в целях ограничения распространения воды.

Проводятся мероприятия по созданию запасов питьевой воды, не скоропортящихся продуктов питания, средств медицинской помощи, аварийных источников электроснабжения. Приводятся в готовность средства передвижения. С приближением урагана или сильной бури усиливается регулирование движение на автомагистралях, иногда движение транспорта прекращается полностью. Особо опасные участки ограждаются предупредительными знаками и возле них выставляются посты.