Выделяются два основных типа осадков. Первый – это осадки, выпадающие на обширной территории в результате циклонической деятельности, их можно подразделить на фронтальные и нефронтальные. Фронтальные формируются, когда теплый воздух поднимается над холодным, нефронтальные – когда происходит горизонтальная конвергенция и поднимающийся воздух перетекает в область низкого давления. Осадки второго типа выпадают на меньшей территории и представляют собой более интенсивные грозовые ливни , при которых более теплый воздух нижних слоев быстро выносится вверх сильными конвективными течениями. Осадки конвективного типа могут быть одной из стадий циклона , и оба типа осадков могут усиливаться за счет дополнительного подъема воздуха над высокими формами рельефа.
При определенных условиях из облаков выпадают осадки, т.е. капли или кристаллы достаточно крупных размеров, которые не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии. Наиболее типичны и важны дождь и снег, однако есть еще несколько видов осадков, отличающихся от типичных форм дождя и снега. В зависимости от физических условий образования (по генетическому признаку) осадки подразделяют на три вида. Из облаков упорядоченного восходящего движения (слоисто-дождевых и высокослоистых), связанных с фронтами, выпадают обложные осадки. Это осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях (порядка сотен тысяч квадратных километров), распространяются сравнительно равномерно и продолжаются достаточно длительное время (порядка десятков часов). В области, захваченной фронтальной облачной системой, осадки отмечаются на всех или на большинстве станций и суммы осадков на отдельных станциях не слишком сильно отличаются одна от другой. Наибольший процент в общем количестве осадков в умеренных широтах составляют именно обложные осадки.
Классификация облаков.
- Перистые – Cirrus (Ci);
- Перисто-кучевые – Cirrocumulus (Cc);
- Перисто-слоистые – Cirrostratus (Cs);
- Высококучевые – Altocumulus (Ac);
- Высокослоистые – Altostratus (As);
- Слоисто-дождевые – Nimbostratus (Ns);
- Слоисто-кучевые – Stratocumulus (Sc);
- Слоистые – Stratus (St);
- Кучевые – Cumulus (Cu);
- Кучево-дождевые – Cumulonimbus (Cb).
Из кучево-дождевых облаков, связанных с конвекцией, выпадают интенсивные, но недолгие ливневые осадки. Сразу же после начала они могут иметь большую интенсивность, но вскоре быстро обрываются. Их сравнительно небольшая продолжительность объясняется тем, что они связаны с отдельными облаками или узкими зонами облаков. В холодной воздушной массе, движущейся над теплой земной поверхностью, ливневый дождь в каждом конкретном пункте иногда продолжается всего несколько минут. При местной конвекции летом над сушей, когда атмосфера неустойчива в течение всего дня и непрерывно образуются кучево-дождевые облака или при прохождении фронтов ливни иногда продолжаются часами. По наблюдениям в США, средняя площадь, одновременно захватываемая одним и тем же ливневым дождем, около 20 квадратных километров. Интенсивность ливневых осадков сильно колеблется. Даже во время одного дождя количество осадков, выпавшее на расстоянии всего 1–2 км, может различаться на 50 мм. Ливневые осадки являются основным видом осадков в низких тропических и экваториальных зонах. Кроме обложных и ливневых осадков различают еще осадки моросящие. Это внутримассовые осадки, выпадающие из слоистых и слоисто-кучевых облаков, типичных для теплых или местных устойчивых воздушных масс. Вертикальная протяженность этих облаков невелика, поэтому в теплое время года осадки могут выпадать из них только в результате взаимного слияния капель. Выпадающие жидкие осадки – морось – состоят из очень мелких капелек. Зимой при низких температурах такие облака могут содержать кристаллы, тогда вместо мороси из них выпадают мелкие снежинки и так называемые снежные зерна. Как правило, моросящие осадки не дают существенных суточных количеств влаги. Зимой они заметно не увеличивают снежный покров. Только в особых условиях, например, в горах, морось может быть более интенсивной и обильной.
Форма осадков.
По форме различают следующие виды осадков.
Дождь
Дождь – жидкие осадки, состоящие из капель диаметром 0,5–6 мм. Капли более значительных размеров при падении разбиваются на части. В ливневых дождях величина капель больше, чем в обложных, особенно в начале дождя. При отрицательных температурах иногда могут выпадать переохлажденные капли. Соприкасаясь с земной поверхностью, они замерзают и покрывают ее ледяной коркой.
Морось
Морось – жидкие осадки, состоящие из капель диаметром порядка 0,5–0,05 мм с очень малой скоростью падения. Они легко переносятся ветром в горизонтальном направлении.
Снег
Снег – твердые осадки, состоящие из сложных ледяных кристаллов (снежинок). Формы их разнообразны и зависят от условий образования. Основная форма снежных кристаллов – шестилучевая звезда. Звезды получаются из шестиугольных пластинок, потому что сублимация водяного пара наиболее быстро происходит на углах пластинок, где и нарастают лучи. На этих лучах, в свою очередь, создаются разветвления. Диаметры выпадающих снежинок могут быть очень различными (в среднем, порядка нескольких миллиметров). Снежинки при падении часто сливаются в крупные хлопья. При температурах, близких к нулю и выше нуля, выпадает мокрый снег или снег с дождем. Для него характерны крупные хлопья. Из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков при отрицательных температурах выпадает еще крупа, снежная и ледяная, – осадки, состоящие из ледяных и сильно озерненных снежинок диаметром более 1 мм. Чаще всего крупа наблюдается при температурах, близких к нулю, особенно осенью и весной. Снежная крупа имеет снегоподобное строение: крупинки легко сжимаются пальцами. Ядрышки ледяной крупы имеют оледеневшую поверхность. Раздавить их трудно, при падении на землю они подскакивают. Из слоистых облаков зимой вместо мороси выпадают снежные зерна – маленькие крупинки диаметром менее 1 мм, напоминающие манную крупу. Зимой при низких температурах из облаков нижнего или среднего яруса иногда выпадают снежные иглы – осадки, состоящие из ледяных кристаллов в виде шестиугольных призм и пластин без разветвлений. При значительных морозах такие кристаллы могут возникать в воздухе вблизи земной поверхности. Они особенно хорошо видны в солнечный день, когда сверкают своими гранями, отражая солнечные лучи. Из подобных ледяных игл состоят облака верхнего яруса. Особый характер имеет ледяной дождь – осадки, состоящие из прозрачных ледяных шариков (замерзших в воздухе капель дождя) диаметром 1–3 мм. Их выпадение ясно говорит о наличии инверсии температуры. Где-то в атмосфере есть слой воздуха с положительной температурой, в котором выпадающие сверху кристаллы растаяли и превратились в капли, а под ним – слой с отрицательной температурой, где капли замерзли. Летом в достаточно жаркую погоду из кучево-дождевых облаков иногда выпадает град.
Град
Град – осадки в виде кусочков льда шарообразной или неправильной формы (градин) диаметром от нескольких миллиметров и более. Масса градин в отдельных случаях превышает 300 г. Градины состоят из белого матового ядра и далее из последовательных прозрачных и мутных слоев льда. Град выпадает из кучево-дождевых облаков при грозах и, как правило, вместе с ливневым дождем. Вид и размеры градин говорят о том, что они в течение своей «жизни» многократно увлекаются то вверх, то вниз сильными токами конвекции. В результате столкновения с переохлажденными каплями градины наращивают свои размеры.
В нисходящих токах градины опускаются в слои с положительными температурами, где обтаивают сверху затем в восходящих потоках они снова поднимаются вверх и замерзают с поверхности и т.д. Для образования градин необходима большая водность облаков, поэтому град выпадает только в теплое время года при высоких температурах у земной поверхности. Чаще всего град выпадает в умеренных широтах, а с наибольшей интенсивностью – в тропиках. В полярных широтах град не наблюдается. Отмечены случаи, когда град долго лежал на земле слоем в несколько десятков сантиметров. Град часто вредит посевам и уничтожает их (градобития). В отдельных случаях от него могут пострадать животные и даже люди.
Гроза
Гроза – электрическое атмосферное явление, при котором в мощных кучево-дождевых облаках или между облаками и земной поверхностью возникают многократные электрические разряды (молнии), сопровождающиеся громом. Грозам обычно сопутствуют шквалистые ветры, ливневые осадки, нередко с градом .
Средняя продолжительность ливневого дождя – 25 минут, в основном, сильный дождь продолжается от 5–15 мин., затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.
По условиям развития грозы разделяются: на внутримассовые и фронтальные .
Внутримассовые грозы над материком возникают в результате местного прогревания воздуха от земной поверхности, что приводит к развитию в нём восходящих токов местной конвекции и к образованию мощных кучево-дождевых облаков. Поэтому внутримассовые грозы над сушей развиваются преимущественно в послеполуденные часы. Над морями наиболее благоприятные условия для развития конвекции наблюдаются в ночные часы, и максимум в суточном ходе приходится на 4–5 часов утра.
Фронтальные грозы возникают на фронтальных разделах, т.е. на границах между теплыми и холодными воздушными массами и не имеют регулярного суточного хода. Над материками умеренного пояса они наиболее часты и интенсивны летом, в засушливых районах – весной и осенью. Зимние грозы возникают в исключительных случаях – при прохождении особенно резких холодных фронтов.
Грозы на Земле распределены неравномерно: в Арктике они возникают раз в несколько лет, в умеренном поясе в каждом отдельном пункте бывает несколько десятков дней с грозами. Тропики и экваториальная область являются самыми грозоопасными районами Земли и получили название «пояс вечных гроз», у них свой «полюс» – район Бютензорга на острове Ява: здесь грозы буйствуют 322 дня в году. В пустыне Сахара гроз вообще почти не бывает.
Гром
Гром – звуковое явление в атмосфере, сопровождающее молнию. Гром вызывается колебаниями воздуха в результате быстрого нагревания и расширения воздуха на пути молнии. Гром имеет характер длительных раскатов и обычно слышен на расстоянии не более 15-20 км. Раскаты грома объясняются отражением звука от облаков, а также тем, что молния имеет большую длину, и звук от разных ее участков доходит до уха наблюдателя не одновременно.
Молния
Молния – гигантский электрический искровой разряд в атмосфере между облаками или между облаками и земной поверхностью длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды (линейная молния). Изредка наблюдаются шаровые молнии. Обычно молния –это яркая вспышка света, она сопровождается громом и содержит несколько повторных разрядов, длительность многократной молнии иногда превышает 1 с.
Эдвард Кононович
Результаты взаимодействия некоторых атмосферных процессов, которые характеризуются определенными сочетаниями нескольких метеорологических элементов, называются атмосферными явлениями.
К атмосферным явлениям относятся: гроза, метель, пыльная бурая, туман, смерч, полярное сияние и др.
Все метеорологические явления, за которыми осуществляются наблюдение на метеорологических станциях, разделяются на такие группы:
гидрометеоры , представляют собой сочетание редких и твердых или тех и других вместе частиц воды, взвешенных в воздухе (облака, туманы), которые выпадают в атмосфере (осадки); которые оседают на предметах возле земной поверхности в атмосфере (роса, иней, гололедица, изморозь); или поднятых ветром с поверхности земли (вьюга);
литометеоры , представляют собой сочетание твердых (не водных) частичек, которые поднимаются ветром с земной поверхности и переносятся на некоторое расстояние или остаются взвешенными в воздухе (пыльная поземка, пылевые бури и др.);
электрические явления, к которых належат проявления действия атмосферного электричества, которые мы видим или слышим (молния, гром);
оптические явления в атмосфере, которые возникают в результате отражения, преломление, рассеяние и дифракции солнечного или месячного света (гало, мираж, радуга и др.);
неклассифицированные (разные) явления в атмосфере, которые тяжело отнести к какому-нибудь виду, указанного выше (шквал, вихрь, смерч).
Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы
По характеру распределения температуры с высотой атмосфера разделяется на несколько слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
На рисунке 2.3 представленный ход изменения температуры с удалением от земной поверхности в атмосфере.
А– высота 0 км, t = 15 0 С; В – высота 11 км, t = -56,5 0 С;
C – высота 46 км, t = 1 0 С; D – высота 80 км, t = -88 0 С;
Рисунок 2.3 – Ход температуры в атмосфере
Тропосфера
Мощность тропосферы в наших широтах достигает 10-12 км. В тропосфере сосредоточена основная часть массы атмосферы, поэтому здесь наиболее ярко проявляются разнообразные явления погоды. В этом слое наблюдается непрерывное снижение температуры с высотой. Оно составляет в среднем 6 0 С на каждые 1000 г. Солнечные лучи сильно нагревают земную поверхность и прилегающие нижние слои воздуха.
Тепло, которое идет от земли, поглощается водяным паром, углекислым газом, частицами пыли. Выше воздух более разрежен, водного пара в нем меньшее, а излучаемое снизу тепло уже поглощено нижними слоями – поэтому воздух там холоднее. Отсюда постепенное падение температуры с высотой. Зимой поверхность земли сильно охлаждается. Этому способствует снежный покров, который отражает большую часть солнечных лучей и вместе с тем излучает тепло в более высокие слои атмосферы. Поэтому, воздух возле поверхности земли очень часто холоднее, чем вверху. Температура с высотой немного повышается. Эта так называемая зимняя инверсия (обратный ход температуры). В летнее время земля нагревается солнечными лучами сильно и неравномерно. От наиболее нагретых участков поднимаются воздушные струйки, вихри. На смену воздуху, что поднялся, притекает воздух со стороны менее нагретых участков, в свою очередь, замещаясь воздухом, который опускается сверху. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция уничтожает туман и уменьшает запыленность нижнего слоя атмосферы. Таким образом, благодаря вертикальным движениям в тропосфере происходит постоянное перемешивание воздуха, который обеспечивает постоянство его состава на всех высотах.
Тропосфера – это место постоянного формирования облаков, осадков и других явлений природы. Между тропосферой и стратосферой находится тонкий (1 км) переходный пласт, названный тропопаузой.
Стратосфера
Стратосфера простирается до высоты 50-55 км. Стратосфера характеризуется ростом температуры с высотой. До высоты 35 км рост температуры происходит очень медленно, выше 35 км температура растет быстро. Рост температуры воздуха с высотой в стратосфере связан с поглощением солнечной радиации озоном. На верхней границе стратосферы температура резко колеблется в зависимости от времени года и широты места. Разрежение воздуха в стратосфере приводит к тому, что небо там почти черного цвета. В стратосфере всегда хорошая погода. Небо безоблачное и лишь на высоте 25-30 км появляются перламутровые облака. В стратосфере также имеет место интенсивная циркуляция воздуха и наблюдаются вертикальные его перемещения.
Мезосфера
Над стратосферой находится слой мезосферы, приблизительно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развитая турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются серебристые облака. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов. На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньшее, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, находится более чем 99,5 % всей массы атмосферы. На выше расположенные слои приходится незначительное количество воздуха.
Термосфера
Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосферу, которая простирается от мезосферы к высотам порядка тысячи километров, и экзосферу, которая расположенная над ней. Экзосфера переходит в земную корону.
Температура здесь увеличивается и достигает на высоте 500-600 км + 1600 0 С. Газы здесь сильно разрежены, молекулы редко сталкиваются друг с другом.
Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. На высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10 -8 -10 -10 г/м 3 . Но и при такой маленькой плотности 1 см 3 воздух на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда молекул или атомов, а на высоте 600 км - свыше 10 миллионов. Это на несколько порядков больше, чем содержание газов в межпланетном пространстве.
Ионосфера, как говорит самое название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха - содержание ионов здесь во много раз большее, чем в ниже расположенных слоях, несмотря на большую общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы оксидов азота и свободные электроны.
В ионосфере выделяется несколько слоев или областей с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100-120 км (пласт Е) и 200-400 км (пласт F). Но и в промежутках между этими пластами степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Сосредоточение электронов в особо большой концентрации называют электронными облаками.
От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 10-12 раз большее, чем у земной поверхности. Радиоволны подвергаются в ионосфере поглощению, преломлению и отражению. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются электронными облаками в нижней части ионосферы (на высотах 70-80 км). Средние и короткие волны отражаются выше расположенными ионосферными слоями.
Именно вследствие отражения от ионосферы возможная далекая связь на коротких волнах. Многоразовое отражение от ионосферы и земной поверхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространение радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдение над распространением радиоволн и есть средством для такого исследования.
В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба - постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля - ионосферные магнитные буры.
Ионизация в ионосфере проходит под действием ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов. Колебание магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности. С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, которая идет от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений. Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах близко 800 км она достигает 1000°.
Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов двигаются там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, которое находится в ионосфере, например спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство.
Экзосфера
Атмосферные слои выше 800-1000 км выделяются по названию экзосферы (внешней атмосферы). Скорости движения частиц газов, в особенности легких, здесь очень большие, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/с. Такие в особенности быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, "выскальзывать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния. Выскальзыванию поддаются преимущественно атомы водорода.
Недавно предполагалось, что экзосфера, а с ней вообще земная атмосфера, заканчивается на высотах порядка 2000-3000 км. Но наблюдения с помощью ракет и спутников показали, что водород, который выскальзывает из экзосферы, образовывает вокруг Земли так называемую земную корону, которая простирается более чем до 20000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно маленькая.
С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, который начинается на высоте нескольких сотен километров и простирается на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц - протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли, которые двигаются с очень большими скоростями. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.
По составу атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу.
Гомосфера простирается от поверхности земли до высоты около 100 км. В этом слое процентное содержание основных газов не изменяется с высотой. Остается постоянным и молекулярный вес воздух.
Гетеросфера располагается выше 100 км. Здесь кислород и азот находятся в атомарном состоянии. Молекулярный вес воздуха с высотой уменьшается.
Имеет ли атмосфера верхнюю границу? Атмосфера не имеет границы, а, постепенно разрежаясь, переходит в межпланетное пространство.
Метеорологические чрезвычайные ситуации – это опасные природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
К метеорологическим ЧС относятся:
- метеорологические явления, связанные с движением воздуха в атмосфере;
- метеорологические явления, связанные с высокими и низкими температурами;
- метеорологические явления, связанные с выпадением осадков;
- метеорологические явления, связанные с отложением льда и налипанием мокрого снега на электрических проводах;
- метеорологические явления, связанные с образованием гололеда на дорогах;
- туман.
К метеорологическим явлениям, связанным с движением воздуха в атмосфере, относятся:
- сильный ветер – движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью или горизонтальной составляющей свыше 14 м/с;
- вихрь – атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси;
- ураган – ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с. Ураган "Катрина" начал формироваться 23 августа 2005 г. в районе Багамских островов. Скорость ветра во время урагана достигала 280 км/ч. 27 августа 2005 ураган прошел над побережьем Флориды недалеко от Майами и повернул в сторону Мексиканского залива. Наиболее тяжелый ущерб был причинен Новому Орлеану в штате Луизиана, где под водой оказалось около 80% площади города. В результате стихийного бедствия погибли 1836 человек;
- циклон – атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха и ураганными скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вызывающее огромные разрушения и гибель людей. Местное название тропического циклона – тайфун;
- шторм – длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий сильные волнения на море и разрушения на суше;
- смерч – сильный маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с, обладающий большой разрушительной силой (рис. 8.8). Смерч является наиболее опасным природным явлением, связанным с движением воздуха в атмосфере;
- шквал – резкое кратковременное усилие ветра до 20– 30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления и связанное с конвективными процессами;
- пыльная буря – перенос больших количеств пыли или песка сильным ветром, сопровождающийся ухудшением видимости, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растениями, засыпанием посевов и транспортных магистралей. При пыльной буре следует закрыть лицо марлевой повязкой, платком, куском ткани, а глаза очками.
Рис. 8.8.
К метеорологическим явлениям, связанным с высокими и низкими температурами, относятся:
- сильный мороз – это метеорологическое явление, когда ожидаемые и наблюдаемые отрицательные аномалии среднесуточных температур воздуха в ноябре – марте составляют в течение не менее 5 суток от -10 до -25°С и более или минимальная температура воздуха близка к экстремальным значениям;
- сильная жара – это метеорологическое явление, когда ожидаемые и наблюдаемые положительные аномалии среднесуточных температур воздуха в мае – августе в течение не менее 5 суток составляют +27°С и более или максимальная температура воздуха близка к экстремальным значениям.
В летнее время может иметь место опасное агрометеорологическое явление – засуха. Засуха – это комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель.
Сильные мороз и жара опасны для жизни и здоровья людей, отрицательно влияют на их трудоспособность, наносят ущерб сельскому хозяйству и промышленности. Также в такие периоды возрастает пожароопасность. Особую опасность долгие и экстремальные низкие температуры представляют для коммунального хозяйства вследствие промерзания труб водоснабжения на улицах и в помещениях, что приводит к отсутствию водоснабжения и водяного отопления в жилищах людей.
Высокие и низкие температуры могут сопровождаться сильным ветром. В зимнее время опасны метели. Сильная метель – это перенос снега над поверхностью земли ветром при скорости более 15 м/с и видимости менее 500 м. Метель возможна в сочетании с выпадением снега, что приводит к ухудшению видимости и заносу транспортных магистралей.
В зимнее время следует учитывать влияние охлаждающей силы ветра на организм человека (табл. 8.3).
При сильных метелях и низких температурах нежелательно передвигаться вне населенных пунктов. Можно потерять ориентировку и замерзнуть. В автомобиле можно двигаться только по большим дорогам и шоссе. При выходе из машины не следует отходить от нее за пределы видимости.
Таблица 8.3
Влияние охлаждающей силы ветра на организм человека
|
Сила ветра, м/с |
Температура, °С |
||||||||||||
|
Умеренная зона |
Зона нарастающей опасности |
Опасная зона |
|||||||||||
К метеорологическим явлениям, связанным с выпадением осадков, относятся следующие.
Град – атмосферные осадки, выпадающие в теплое время года в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, обычно вместе с ливневым дождем при грозе. Крупным градом считаются частички льда диаметром более 20 мм. Сильный град опасен для жизни и здоровья людей, может уничтожить посевы сельскохозяйственных культур, привести к повреждению крыш строений, транспортных средств.
Ливень (сильный дождь) – это кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя (дождя со снегом). Сильным дождем считается выпадение осадков 50 мм и более за 12 ч или 30 мм и более за 1 ч. Продолжительные сильные ливни – это выпадение 100 мм осадков и более за 2 сут. Сильные дожди могут вызывать наводнения, подтопления улиц, сход селей, затруднять движение транспорта.
Сильный снегопад – это продолжительное интенсивное выпадение снега (20 мм осадков и более за 12 ч), приводящее к значительному ухудшению видимости и затруднению движения транспорта.
Метеорологические явления, связанные с образованием льда и налипанием мокрого снега на электрические провода, представляют опасность для энергоснабжения, что может привести к обрыву проводов и нарушению энергоснабжения населенных пунктов и регионов. Такие случаи бывают в России, в частности на Черноморском побережье Кавказа, в Ставропольском крае и т.д. Оборванные провода представляют опасность для жизни людей.
Гололед – это слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана (растаявшего, а затем вновь замерзшего снега). Гололед опасен для пешеходов и автотранспорта.
Если в прогнозе погоды сообщается о гололеде или гололедице, следует принять меры для снижения вероятности получения травмы, подготовить малоскользящую обувь, прикрепить на каблуки металлические набойки или поролон, а на сухую подошву наклеить лейкопластырь, можно натереть подошву обуви наждачной бумагой.
Передвигаться следует осторожно, не торопясь, наступая на всю подошву. При этом ноги должны быть слегка расслаблены, руки свободны. Если вы поскользнулись, следует
присесть, чтобы снизить высоту падения. В момент падения необходимо сгруппироваться, и, перекатившись, смягчить удар о землю.
Туман – метеорологическое явление, скопление продуктов конденсации в виде капель или кристаллов, взвешенных в воздухе непосредственно над поверхностью земли, сопровождающееся значительным ухудшением видимости. Сильным туманом считается туман с видимостью менее 100 м. Из-за сильного тумана могут происходить автомобильные аварии, в аэропортах не могут совершать посадку самолеты.
стихийный метеорологический атмосферный
- - сильные дожди. Чаще всего (вероятность 95-100%) они выпадают в Карпатах и предопределяют селевые потоки, лавины и сдвиги;
- - сильные метели, снегопады. Метели связаны с перемещением циклонов из юга и юго-запада. Плохая видимость во время метелей и сильные снежные заносы создают много трудностей, как в эксплуатации разных видов транспорта, так и в работе на строительных объектах;
- - сильный ветер (с максимальной скоростью свыше 25 м/с), шквалы, смерчи. Чаще всего такой ветер наблюдается в горных районах, а также на Донецкой, Волынской и Подольской возвышенностях;
- - туманы - это скопление зависших в приземном слое атмосферы капель воды или кристаллов льда, которое ухудшает горизонтальную видимость на расстоянии до 1 км. По интенсивности различают туманы очень сильные (видимость составляет менее 50 м), сильные (50-200 м), умеренные (201-500 м) и слабые (501-1000 м);
- - Гроза - это комплексное атмосферное явление, которое сопровождается электрическими разрядами, значительными осадками и часто градом. Гроза принадлежит к опасным явлениям, действие которых может наносить значительные убытки деятельности и даже угрожать жизни человека;
- - Град - округлые или неправильной формы частицы льда, которые выпадают в большей части в теплый период года из мощных кучево-дождевых туч со значительным вертикальным движением и высоким содержанием влаги. Град наносит значительные убытки сельскому хозяйству: повреждает посевы, виноградники, плодовые деревья, на больших площадях. Величина убытков зависит от размера градин, их плотности и интенсивности выпадения;
- - Шквал - это кратковременное резкое увеличение скорости ветра, которое образуется в кучево-дождевых тучах, сопровождается изменением направления ветра и наблюдается во время гроз и ливней. Во время шквала ломаются деревья, уничтожаются сельскохозяйственные культуры, разрушаются здания, иногда даже возможны человеческие жертвы;
- - Смерч - это вихрь сложной структуры с вертикальной осью, которая опускается из нижнего предела мощных кучево-дождевых туч к земной поверхности. В виде светлой или темной воронки, которая вращается и характеризуется значительными скоростями ветра, мощными нисходящими и восходящими потоками, значительной разницей атмосферного давления, от центра воронки к периферии, что в комплексе создает чрезвычайную энергию смерча;
- - Пылевая, или черная буря - это явление, которое вызывается путем перенесения большого количества пыли или песка сильным ветром и сопровождается ухудшением видимости. Пылевая буря возникает при засушливой погоде и во время усиления скорости ветра к значениям, при которых происходит выдувание из подстилающей поверхности частей пыли или песка.
ОПА́СНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИ́
ЧЕСКИЕ ЯВЛ
Е́НИЯ,
объединяют метеорологические, а часто и вызванные ими гидрологические явления, которые интенсивностью и продолжительностью представляют угрозу безопасности людей, а также могут нанести значительный ущерб отраслям экономики или природным условиям. К ним относятся ураганные ветры (тропические циклоны, тайфуны и др.), смерчи (торнадо), шквалы, град, гололёд и изморозь, гололедица, метели, ливни, продолжительные дожди, снегопады, туманы, грозы, пыльные бури, аномальная жара, понижения горизонтальной и вертикальной дальности видимости. Последние явления являются особо опасными для авиации при экранировании облаками вершин гор и сопок в районе полётов. О. м. я. за исключением двух-трёх вариантов относятся к локальным, или мезомасштабным явлениям, поэтому не существует их систематизации и сведения в единую сводку. Напр., дождливые и сухие периоды тропических муссонов, сезоны торнадо и тропических циклонов на Великих равнинах США, тайфунов на Дальнем Востоке. Эти явления определяются особенностями процессов общей циркуляции атмосферы и, в меньшей степени, особенностями орографии и распределением водоёмов. В юж. районах Европейской территории России неблагоприятные условия
создаются при засухах и суховеях, повторяющихся примерно 1 раз в 10 лет. Однако, в силу нерегулярности характера погоды на Земле, предсказание их наступления и продолжительности, а следовательно и наносимого ущерба, пока затруднено. Явления локального масштаба, такие как ливневые или нагонные паводки и наводнения, образуются как вследствие естественных процессов, так и антропогенных факторов. Например, затопление при разливах рек жилых домов, построенных в пойменных, нерегулярно затапливаемых местах, стоком, происходящим с окружающих район склонов, при естественном уменьшении фильтрации в глубь почв, разрушении ирригационных сооружений, а также ненадлежащем обслуживании мостовых сооружений и др. Ниже приведён типовой перечень О. м. я., разработанный Гидрометцентром РФ, на основании которого территориальные управления гидрометслужбы (УГМС) составляют уточнённый с учётом местной специфики перечень опасных явлений для своей территории обслуживания. См. табл. 1.
Таблица 1. Типовой перечень опасных метеорологических явлений для территории России (2007)
| Опасное явление | Определение | Критерии |
|---|---|---|
| Очень сильный ветер | – | Средняя скорость ветра не менее 20 м/с, на побережье морей и в горных районах не менее 25 м/с. Мгновенная скорость ветра (порыв) не менее 25 м/с, на побережье морей и в горных районах не менее 30 м/с |
| Шквал | Резкое кратковременное усиление ветра | Мгновенная скорость ветра (порыв) более 25 м/с в течение не менее 1 мин |
| Смерч | Сильный маломасштабный атмосферный вихрь в виде столба или воронки, направленный от облака к поверхности земли | |
| Сильный ливень | Сильный ливневый дождь | Количество жидких осадков не менее 30 мм за период не более 1 ч |
| Очень сильный дождь | Значительные жидкие и смешанные осадки (дождь, ливневый дождь, мокрый снег, снег с дождём) | Количество осадков не менее 20 мм за период не более 1 ч |
| Очень сильный снег | Значительные твёрдые осадки (снег, ливневый снег и др.) | Количество осадков не менее 20 мм за период не более 12 ч |
| Продолжительный сильный дождь | Дождь непрерывный (с перерывами не более 1 часа) в течение нескольких суток | Количество осадков не менее 120 мм за период не менее 2 сут |
| Крупный град | _ | Диаметр градин более 20 мм |
| Сильная метель | Общая или низовая метель при сильном ветре, вызывающая значительное ухудшение видимости | Средняя скорость ветра не менее 15 м/с, минимальная дневная видимость не более 500 м |
| Сильная пыльная буря | Перенос пыли или песка при сильном ветре, вызывающие сильное ухудшение видимости | Средняя скорость ветра не менее 15 м/с, Минимальная дневная видимость не более 500 м |
| Сильный туман | Туман со значительным ухудшением видимости | Минимальная дневная видимость не более 50 м |
| Гололёдно-изморозевые отложения | Сильное отложение на проводах уличного освещения (гололёдного станка) | Диаметр отложений, гололёд – не менее 20 мм сложное отложение – не менее 30 мм мокрый снег – не менее 35 мм изморозь – не менее 50 мм |
| Сильная жара | Высокая максимальная температура воздуха в течение длительного промежутка времени | Максимальная температура воздуха не менее 35 °С в течение 5 сут |
| Сильный мороз | Низкая минимальная температура воздуха в течение продолжительного времени | Минимальная температура воздуха не более -35 °С в течение 5 сут |
О. м. я. в ряде случаев приводят к катастрофическим последствиям. Особенно часто под их воздействием случаются наводнения. Тропические циклоны почти всегда ассоциируются со значительными количествами атмосферных осадков, в первую очередь в районе стены «глаза бури» (см. в ст. Тайфун ) и дождевых полос циклона. «Великое Миссисипское наводнение» произошло в США в 1927. После 18 часов непрерывных ливней Миссисипи вышла из берегов и прорвала дамбу на 145 участках, затопив 70 000 км 2 , ширина разлива достигала 97 км, глубина на затопленных территориях доходила до 10 м. Были затоплены 10 штатов: Кентукки, Арканзас, Иллинойс, Луизиана, Миссисипи, Миссури, Теннеси, Техас, Оклахома, Канзас. 700 000 чел. остались без крова, погибли 246 чел., экономические потери составили 400 млн. долларов.
Осн. районы возникновения тропических циклонов составляют семь фактически обособленных непрерывных зон, которые имеют название бассейнов. Самым активным является сев.-зап. тихоокеанский бассейн, где ежегодно возникает 25,7 тропич. циклона силы тропического шторма или более (из 86 в мире). Наименее активным является северо-индийскоокеанский бассейн, где ежегодно случается лишь 4–6 тропических циклонов.
Катастрофическим по числу жертв от тропических циклонов было поднятие уровня моря под действием циклона Бхола в 1970, когда из-за 9-метрового штормового прилива и затопления островов мелкой дельты Ганга погибли 300–500 тыс. чел. в Восточном Пакистане.
Большие разрушения наносят ураганные ветры и смерчи (торнадо) в Америке. В апреле 1965 над США одновременно возникли 37 различных по мощности торнадо, выс. до 10 км, диаметром ок. 2 км, со скоростью ветра до 300 км в час эти вихри произвели громадные разрушения в шести штатах. Число погибших превысило 250 чел., 2500 чел. получили ранения. См. табл. 2 и табл. 3.
Упоминаются интересные происшествия, связанные со смерчами. Первое известие о смерче в России относится к 1406. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом вихрь поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс на другую сторону Волги. На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве, а человек пропал без вести. 16(29) июня 1904 в 17 ч смерч в Москве вырвал с корнем все деревья (некоторые до метра в охвате) Анненгофской рощи, нанёс ущерб Лефортово, Сокольникам, Басманной улице, Мытищам, втянул в себя воду из Москвы-реки, обнажив её дно. В 1940 в деревне Мещеры Горьковской обл. наблюдался дождь из серебряных монет. Грозовой дождь размыл клад с монетами, а смерч поднял монеты в воздух и выбросил их у деревни. «Ирвингский смерч» в США 30 мая 1879 поднял на воздух деревянную церковь вместе с прихожанами во время церковной службы. Перенеся её на 4 м в сторону, смерч удалился. Значительного ущерба перепуганные прихожане не понесли, не считая ранений от упавших с потолка штукатурки и кусков древесины.
Таблица 2. Рекордные ураганы по нанесённому ущербу
Таблица 3. Рекордные ураганы по числу погибших
| Название | Год | Число жертв |
|---|---|---|
| Великий ураган 1780 года | 1780 | 27 500 |
| Митч | 1998 | 22 000 |
| Галвестон | 1900 | 6 000 |
| Фифи | 1974 | от 8000 до 10 000 |
| «Доминиканская Республика» | 1930 | от 2000 до 8000 |
| Флора | 1963 | от 7186 до 8000 |
| Ньюфаундленд | 1775 | от 4000 до 4163 |
| Окичоби | 1928 | 2500 |
| Сан-Сириако | 1899 | 3433 |
