Классификация метеорологических явлений и их характеристики.

Планета Земля окутана многокилометровым слоем атмосферы (воздуха). Воздух находится в постоянном движении. Это движение обусловлено в первую очередь разной температурой воздушных масс, что связанно с неравномерным нагревом поверхности Земли и воды Солнцем, а также разным атмосферным давлением. Перемещение воздушных масс относительно земной и водной поверхности называется ветром.Основными характеристиками ветра являются скорость, направление движения, сила.

Шкала Бофорта

Ветер является непременным участником и главной движущей силой многих ЧС. В зависимости от его скорости различают следующие катастрофические ветры.

Ураган – это чрезвычайно быстрое и сильное, нередко огромной разрушительной силы и значительной продолжительности движение воздуха со скоростью свыше 117 км/час, продолжительностью несколько (3-12 и более) суток.

При ураганах ширина зоны катастрофических разрушений достигает нескольких сотен километров (иногда тысячи км). Ураган длится 9-12 дней, причиняя большое количество жертв и разрушений. Поперечный размер тропического циклона (называемого также тропическим ураганом, тайфуном) несколько сот километров. Давление в ураганах падает намного ниже, чем во внетропическом циклоне. При этом скорость ветра достигает 400-600 км/час. По мере того как поверхностное давление продолжает падать, тропическое возмущение становится ураганом, когда скорость ветра начинает превышать 64 узла. Заметное вращение развивается вокруг центра урагана, так как спиральные полосы выпадения осадков закручиваются вокруг глаза урагана. Самые тяжелые осадки и самые сильные ветры связаны со стеной глаза.

Глаз – область диаметром в 20-50 км, находится в центре урагана, где небо часто ясное, ветры слабые, а давление самое низкое.

Стена глаза – кольцо кучево-дождевых облаков, закрученное вокруг глаза. Самые тяжелые осадки и самые сильные ветры обнаруживаются именно здесь.

Спиральные полосы выпадения осадков – полосы мощных конвективных ливней, направленных к центру циклона.

Разрушительное действие ураганов определяется энергией ветра, т.е. скоростным напором (q), пропорциональным произведению плотности амосферного воздуха (р) на квадрат скорости воздушного потока (V)

q = 0,5pV² (кПа)

Смерч (торнадо) – атмосферный вихрь, возникающий в грозовых облаках и спускающийся по направлению к суше в виде темного рукава с вертикальной изогнутой осью и воронкообразным расширением в верхней и нижней частях. О происхождении смерчей известно значительно меньше, чем о других СГЯ. О природе смерчей можно судить лишь по визуальным наблюдениям за облачностью и состоянием погоды, по характеру разрушений, связанному с ними, и по анализу аэросиноптических условий, предшествующих этому явлению. Большинство смерчей связано с линиями шквалов или активными холодными фронтами с грозами. Наиболее благоприятные условия для образования смерчей имеются непосредственно на линии приземного фронта, вблизи поверхности Земли (это узкая полоса шириной около 50 км по обе стороны линии фронта). Минимально возможная высота очагов зарождения смерчей лежит в пределах 0,5 – 1.0 км, а максимальная - до 3 км от поверхности Земли. При зарождении смерча на более высоко уровне ему труднее «пробить» нижележащий слой воздуха и достигнуть поверхности Земли. Обычно визуально смерч проявляется, когда из грозового облака как бы отщепляется облачный столб в виде воронки с отростком, напоминающим хобот слона. В сердцевине смерча давления падает очень низко, поэтому смерчи «всасывают» в себя различные, иногда очень тяжелые предметы, которые переносят затем на большие расстояния, люди, оказавшиеся в центре смерча, погибают.

Смерч имеет большую разрушительную силу. Он вырывает с корнем деревья, срывает крыши, иногда разрушает каменные постройки и разбрасывает различные предметы на большие расстояния. Такие катастрофы не остаются незамеченными. Так согласно летописным данным от 1406 г. в Нижнем Новгороде разразилась «великая буря, вихрем подняло в воздух упряжку вместе с лошадью и унесло. На следующий день телегу нашли на другой стороне р. Волги. Она повисла на высоком дереве. Лошадь была мертвой, а человек исчез без вести». Диаметр смерча над сушей бывает порядка 100-1000 м, иногда до 2 км. Видимая высота «хобота» составляет 800-1500 м. Бывают и такие случаи: летом 1940 года в деревне Мещеры Горьковской области в один из дней разразилась гроза, и вместе с дождем на землю посыпались серебряные монеты времен Ивана IV – результат прошедшего смерча.

Следует отметить, что смерч имеет много названий. В зависимости от вида поверхности, над которой он проходит (вода или суша), его именуют торнадо, тромбом или смерчем. Однако все эти явления имеют практически одинаковую природу.

Шквалы и смерчи относятся к локальным явлениям природы. Они возникают внезапно (чаще после полудня), кратковременны (в одном месте наблюдаются обычно в течение нескольких минут) и охватывают сравнительно небольшие площади (от нескольких десятков до сотен квадратных метров). Смерчи и шквалы представляют собой результат действия процессов всех масштабов, который приводит к накоплению больших запасов потенциальной энергии воздушных масс в тропосфере, переходящей за короткий срок в кинетическую энергию движения большой массы воздуха. Такие процессы приводят к гибели людей и значительным материальным разрушениям.

Шквал – кратковременное, неожиданное резкое усиление ветра с постоянным изменением направления его движения в течение короткого времени. Скорость ветра при шквале нередко достигает 25-30 м/с, что намного превышает скорость обычного градиентного ветра. Максимальная повторяемость шквалов отмечается в послеполуденные и вечерние часы суток. Они обычно связаны с грозами, но нередко наблюдаются и как самостоятельные явление. Шквал – это вихрь с горизонтальной осью вращения. Причиной его возникновения является перемещение воздушных масс под влиянием разницы температур. Продолжительность шквала составляет от нескольких секунд до десятков минут. Шквалы часто сопровождаются осадками интенсивностью более 20мм/12 ч и градом.

Выпадение ливневых осадков вызывает интенсивные нисходящие движения. Нисходящий поток воздуха с верхних уровней, на которых ветер слабее, переносит вниз некоторое количество движения и кинетической энергии. Этот воздух, попадая в нижние слои, тормозится из-за трения о земную поверхность и столкновения с теплыми воздушными массами, лежащими перед фронтом. В результате образуется ветровой вал, направленный в сторону движения грозового очага. Шквал присущи многие черты волны, в которой сдвиги ветра наблюдаются как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Шторм – продолжительный сильный ветер скоростью 103-120 км/час вызывающий большие волнения на море и разрушения на суше. Шторм является причиной ежегодной гибели десятков морских судов.

Уже при силе в 9 баллов по шкале Бофорта, когда скорость составляет от 20 до 24 м/сек, ветер валит ветхие строения, срывает крыши с домов. Его называют штормом. Если же скорость ветра достигает 32 м/сек, о нём говорят как об урагане. Более подробно проявление шторма как морского гидрологического явления будет рассмотрено в 6 главе.

Буря - это разновидность ураганов и штормов, движение воздуха со скоростью 62-100 км/час (15-20 м/с). Такой ветер способен выдуть верхний слой почвы на десятках и сотнях квадратных километров, переносить по воздуху на большие расстояния миллионы тонн мелкозернистых частиц почвы, а в пустыни песка.

Буря длится от нескольких часов до нескольких суток, ширина фронта при Буре несколько сот километров. Буря причиняет большое количество жертв и разрушений.

Пыльные (песчаные) бури могут засыпать огромные территории пылью, песком, землей. При этом толщина нанесенного слоя составляет десятки сантиметров. Уничтожаются посевы, засыпаются дороги, загрязняются водоемы и атмосфера, ухудшается видимость. Известны случаи гибели во время бури людей и караванов.

Во время бури в воздух поднимается огромное количество снега (снежные бури), что приводит к огромным снегопадам, метелям, снежным заносам. Снежные бури парализуют движение транспорта, нарушают энергоснабжение, привычную жизнедеятельность людей, приводят к трагическим последствиям. Чтобы избежать несчастного случая во время бури, необходимо прекратить движение, оборудовать временное надежное укрытие. С целью предотвращения попадания пыли, песка, снега в глаза, горло, уши необходимо закрыть голову тканью, дышать через нос, использовать марлевую повязку или носовой платок.

«БОРА» – является специфическим ветром для России. Это сильный, холодный, северо-восточный ветер чаще всего дует на черноморском побережье в районе между Новороссийском и Анапой. Скорость ветра может достигать 40 м/с.

В 1975 году ураган «Бора» нанес огромный ущерб г. Новороссийску. Скорость ветра достигала 144 км/ч. Спустя 18 лет такой же ураган выбросил на берег 3 судна, имелись человеческие жертвы