Эти стихийные бедствия связаны с чрезвычайно быстрыми, часто катастрофическими, движениями воздушных масс. В 1806 г. английский
84
адмирал Бофорт (Beaufort) предложил оценивать скорость (а следовательно, и силу) ветра в баллах, для чего им была предложена двенадцатибалльная шкала. Ее связь с метрической системой иллюстрирует табл. 4.1.
Однако не так уж редко встречающиеся катастрофические перемещения воздушных масс существенно превышают скорости, отмечаемые даже при двенадцатибалльных ураганах. В уникальной монографии "Ураганы, бури и смерчи" (1969) академик Д.В. Наливкин отмечает, что 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.
Ураганы. Среди ураганов особо выделяются тропические. Они представляют 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 (рис. 4.1). 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.
Таблица 4.1
Краткая характеристика результатов действия ветра
различной интенсивности и его оценка в баллах
85
Рис. 4.1. Схема строения урагана (Tannehill, 1956)
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. Скорости поступательного движения ураганов колеблются в очень широких пределах: от единиц до 400 км/ч.
Изучение тропических ураганов с использованием самолетов, спутников Земли, а также наземных радаров показало, что в начальной стадии развития
86
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 (рис.4.2, а). В конечную стадию скорость движения урагана ослабевает, а облака, ранее образовывавшие спираль, распадаясь, располагаются неправильно, в форме отдельных куч (рис. 4.2, б).
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.
Внетропические циклоны по своему строению очень близки тропическим (рис. 4.3). 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.
Рис. 4.2. Сопоставление ураганов в полном развитии (а)
и распадающегося (б). Фото со спутника " Тайрос" (Fritz, 1965)
87
Рис. 4.3. Внетропический циклон в 300 км к востоку от Москвы, май 1965 г. Хорошо видно спиральное строение. Фото со спутника " Тайрос". (Monthly Weather Review, 1965)
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.
Говоря о разрушениях, причиняемых тропическими ураганами, уместно привести отрывок из письма командующего английским флотом адмирала Роднея: "Крепчайшие здания и целые кварталы домов, большинство которых было из камня и отличалось своей солидностью, уступали ярости ветра и были сорваны до основания. Целые форты на крепости были уничтожены и многие тяжелые пушки перенесены с них более чем на сто футов" (30 м). Число жертв этого урагана (1780) считается равным 20000 человек. Ураган Флора (1963) несколько меньше по числу жертв – 7200 человек. Убытки от этого урагана составили миллионы долларов.
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
88
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.
Бури. 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 (рис 4.4). Скорость ветра обычно не превосходит 40 м/с.
89
Рис. 4.4. Площадь распространения пыльных бурь в апреле 1960 г.
и их длительность (М.М. Жуков, 1964):
1 –5 дней; 2 – 3...5 дней и более; 3 – контур площади,
где скорость ветра превышала 15м/с
Пыльные бури практически не представляют непосредственной опасности для жизни людей, однако 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 треть. Считают, что 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 (рис. 4.5).
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.
90
Рис. 4.5. Целинное поле, превратившееся в развеиваемые пески
(Л. Т. Земляницкий, 1957)
За счет этого происходит резкое обогащение верхнего горизонта почв тяжелыми металлами до концентраций, вредных для организмов (рис. 4.6, 4.7).
- Методы борьбы с пыльными бурями довольно просты:
- нельзя распахивать как одно поле огромные территории (в период освоения в СССР целинных земель было распахано свыше 42 млн га);
- необходимо соблюдать севообороты с травосеянием;
- необходимо проводить лесомелиоративные работы.
Рис. 4.6. Обогащение юга Ростовской области свинцом за счет бурь:
1 – содержание Рb менее 1,7·10-3%;2 - тоже, более 1,7·10-3%
91
Рис. 4.7. Обогащение свинцом за счет бурь верхнего горизонта почв, подверженных (а) и не подверженных (б) воздушной эрозии: A, B1, B2, С1, С2 – опробованные горизонты вертикальных почвенных профилей
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 и часто 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. Так, в 1848 г. была практически уничтожена черноморская эскадра (уцелели только флагманский фрегат "Мидия" и шхуна "Смелый", остальные были выброшены на берег или же, оледенев, утонули вместе с командами). Окна и двери многих зданий выдавливаются, громадные деревья, телеграфные столбы и крыши ряда домов срываются
92
ветром, переворачиваются железнодорожные вагоны. Только за последние десять лет бора аналогичной силы дважды обрушивалась на Новороссийск (рис. 4.8).
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, во-первых, постоянно развиваются в одних и тех же местах, а во-вторых, поступающие предупреждения позволяют судам покинуть бухты до начала бури. Все это позволяет при хорошей организации существенно уменьшить разрушительные последствия боры для жизнедеятельности людей.
Смерчи (торнадо, тромбы). Эти чрезвычайно быстро вращающиеся воздушные воронки являются частью смерчевых облаков, обладающих подобно ранее описанным ураганам спиральным движением (рис. 4.9).
Рис. 4.8. Оледенение маяка после боры в Новороссийске
93
Рис. 4.9. Смерч под Москвой, 1945г. Вид с самолета (Н.В. Колобков, 1957)
Внутри воронки смерча давление резко понижено. Это обусловливает "взрывы изнутри" запертых домов с закрытыми окнами, высасывание воды из колодцев и даже часто отмечаемое ощипывание кур. Скорость вращения даже одной и той же воронки изменяется в очень больших пределах и иногда может превышать скорость звука в воздухе (1200 км/ч). При таких скоростях соломинки протыкают дерево (рис. 4.10).
По сравнению с ураганами и бурями размеры смерчей ничтожны (средняя ширина – 350...400 м), а средняя протяженность пути – около
Рис. 4.10. Соломинки, протыкающие деревянные предметы
(F. W. Lane, 1966)
94
20 км (известны случаи протяженности до 500 км). Часто смерчи сопровождаются обычными и шаровыми молниями, грозовыми ливнями и градом. Размеры отдельных градин в окружности иногда доходят до 45 см. В России смерчи нередки и разрушительны (рис. 4.11), очень часто сопровождаются человеческими жертвами. В Восточной Европе к областям повышенной смерчевой деятельности Д.В. Наливкин (1969) относит Центрально-Черноземный район, Прибалтику и Белоруссию. Отдельные смерчи были зарегистрированы от Соловецких островов до Сочи. Пока прогноз возникновения и продвижения смерчей практически невозможен.
Таким образом, можно считать, что:
- стихийные бедствия, связанные с быстрыми движениями воздушных масс, существенно уменьшают безопасность жизнедеятельности;
- уменьшить отрицательные последствия рассматриваемого природного процесса можно, во-первых, в районах периодически повторяющихся катастроф – постройкой зданий и сооружений, выдерживающих соответствующие движения воздушных масс, во-вторых, заблаговременным предупреждением о грозящей катастрофе.
95
Однако полностью исключить влияние рассматриваемых стихийных бедствий на безопасность жизнедеятельности пока не удавалось.
96
