Метеорологические природные явления - ОБЖ: Основы безопасности жизнедеятельности. Метеорологические и агрометеорологические опасные явления Метеорологические явления
Эти процессы и явления связаны с различными атмосферными процес-сами, и прежде всего с процессами, происходящими в нижнем слое атмо-сферы — тропосфере. В тропосфере находится около 9 /10 всей массы воз-духа. Под влиянием солнечного тепла, поступающего на земную поверх-ность, и силы земного притяжения в тропосфере образуются облака, дождь, снег, ветер .
Воздух в тропосфере перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Сильно нагретый воздух вблизи экватора расширяется, ста-новится легче и поднимается вверх. Происходит восходящее движение воз-духа. По этой причине у поверхности Земли вблизи экватора образуется по-яс низкого атмосферного давления. У полюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжёлым и опускается вниз. Проис-ходит нисходящее движение воздуха. По этой причине у поверхности Зем-ли вблизи полюсов давление высокое.
В верхней тропосфере, наоборот, над экватором, где преобладают вос-ходящие потоки воздуха, давление высокое, а над полюсами — низкое. Воздух всё время движется из области повышенного давления в область пониженного давления. Поэтому поднявшийся над экватором воздух расте-кается к полюсам. Но вследствие вращения Земли вокруг своей оси движу-щийся воздух не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 30 е северной и южной широт, образуя в обоих полушариях области высокого давления.
Большие объёмы воздуха тропосферы, обладающие однородными свой-ствами, называются воздушными массами. Свойства воздушных масс зависят от тех территорий, над которы-ми они сформировались. Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства, а встречаясь, взаимодействуют между собой. Перемещение воздушных масс и их взаимодействие определяют погоду в тех местах, ку-да эти воздушные массы приходят. Взаимодействие различных воздушных масс приводит к образованию в тропосфере движущихся атмосферных вих-рей — циклонов и антициклонов.
Циклон — это плоский восходящий вихрь с низким атмосферным дав-лением в центре. Поперечник циклона может составлять несколько тысяч ки-лометров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами.
Антициклон — это плоский нисходящий вихрь с высоким атмосферным давлением с максимумом в центре. В области высокого давления воздух не поднимается, а опускается. Воздушная спираль раскручивается в северном полушарии по часовой стрелке. Погода при антициклоне малооблачная, без осадков, ветер слабый.
С движением воздушных масс, с их взаимодействием связано появление опасных метеорологических явлений, которые могут стать причиной стихий-ных бедствий. Это тайфуны и ураганы, бури, снежные бури, смерчи, грозы, засуха, сильные морозы и туманы .
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.
Скорость ветра измеряется специальным прибором - анемометром
Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует.
Сила ветра определяется в баллах. Балльную систему оценки силы ветра разработал в 19 веке английский адмирал Ф. Бофорт. Она названа его именем.
Таблица 12
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
Опасные метеорологические явления - это природные процессы и явления, возникающие в атмосфере, которые по своей интенсивности (силе), масштабу распространения и продолжительности оказывают или могут оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
К таким явлениям относят:
1. 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.
Резкое кратковременное усиление ветра. Мгновенная скорость ветра (порыв) более 25 м/с в течение не менее 1 минуты.
Сильный маломасштабный атмосферный вихрь в виде столба или воронки, направленный от облака к поверхности земли
4. Сильный ливень
Сильный ливневый дождь. Количество жидких осадков не менее 30 мм за период не более 1 часа
5. 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 часа
6. Очень сильный снег
Значительные твёрдые осадки (снег, ливневый снег и др.). Количество осадков не менее 20 мм за период не более 12 часов.
7. 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 суток.
8. Крупный град
Диаметр градин более 20 мм
Общая или низовая метель при сильном ветре, вызывающая значительное ухудшение видимости. Средняя скорость ветра не менее 15 м/с, МДВ не более 500 метров
10. Сильная пыльная буря
Перенос пыли или песка при сильном ветре, вызывающие сильное ухудшение видимости. Средняя скорость ветра не менее 15 м/с, МДВ не более 500 метров.
11. Сильный туман
Туман со значительным ухудшением видимости. МДВ не более 50 метров
12. Гололёдные изморозевые отложения
Сильное отложение на проводах уличного освещения (гололёдного станка). Диаметр, мм, не менее: Гололёд 20, Сложное отложение 30, Мокрый снег 35, Изморозь 50.
13. Сильная жара
Высокая максимальная температура воздуха в течение длительного промежутка времени. Максимальная температура воздуха не менее 35°С в течение 5 суток.
14. Сильный мороз
Низкая минимальная температура воздуха в течение продолжительного времени. Минимальная температура не более -35°С в течение 5 суток.
Помимо ОМЯ существуют еще и гидрометеорологические явления, которые значительно затрудняют или препятствуют деятельности отдельных предприятий и отраслей экономики, но по своим значениям не достигают критериев ОЯ. Критерии этих явлений разрабатываются с учетом деления по силе и интенсивности, указанного в РД 52.27.724-2009 «Наставления по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения», разработанного, утвержденного и введенного в действие с 01.03.2010 г. Росгидрометом. Гидрометеорологические явления выбираются в зависимости от вида деятельности конкретного предприятия, организации или отрасли экономики и относятся к видам специализированного гидрометеорологического обслуживания.*(данные гидрометцентра Российской федерации)
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.
Что такое опасные погодные явления?
Зарево пожара на горизонте. За весну и половину лета 2016 года в России сгорело 1,4 миллиона гектаров леса, что принесло ущерб в районе трех миллиардов рублей. Фото: extremeinstability.com
По данным Росгидромета, количество опасных метеорологических явлений становится больше год от года. 2015-й установил мрачный рекорд — 571 случай возникновения экстремальной погоды, что больше, чем в любой из предыдущих 17 лет, говорится в докладе ведомства. Что такое опасные погодные явления, какими они бывают и чем грозят — в статье портала «Климат России».
По мере того, как в результате потепления климат России становится все более морским и менее континентальным, число опасных явлений, наносящих ущерб, возрастает, рассказывает заведующий отделом климатологии Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации — Мирового центра данных (ВНИИГМИ—МЦД) Вячеслав Разуваев .
Количество зарегистрированных опасных погодных явлений за период с 1998 по 2015 годы. Данные Росгидромета
По определению Росгидромета, опасные метеорологические явления — это природные процессы и явления, возникающие в атмосфере и / или у поверхности Земли, которые по интенсивности, масштабу и продолжительности оказывают или могут оказать поражающее воздействие на людей, сельское хозяйство, объекты экономики и окружающую среду.
Другими словами — экстремальная погода всегда угрожает благосостоянию, здоровью и жизни. Чтобы прогнозировать опасные явления, в Росгидромете разработаны критерии — по ним специалисты определяют степень опасности надвигающегося или уже случившегося бедствия. Всего выделено 19 явлений погоды, которые могут представлять серьезную угрозу.
Стихия №1: ветер
Очень сильный ветер (на море — шторм). Скорость стихии превышает 20 метров в секунду, а при порывах увеличивается на четверть. Для высотных и приморских районов, где ветра чаще и интенсивнее, норматив — 30 и 35 метров в секунду соответственно. Такая погода вызывает падение деревьев, элементов зданий и отдельно стоящих конструкций, например рекламных щитов, обрывы линий электропередач.
Сильный ветер способен не только поломать зонты, но и оборвать провода. Фото: volgodonsk.pro
В России от штормов чаще других регионов страдают Приморье, Северный Кавказ и Прибайкалье. Самые сильные ветра дуют на архипелаге Новая Земля, островах Охотского моря и в городе Анадырь на краю Чукотки: скорость воздушного потока нередко превышает 60 метров в секунду.
Ураган — то же самое, что и сильный ветер, но еще интенсивнее — при порывах скорость достигает 33 метров в секунду. Во время урагана лучше быть дома — ветер такой силы, что способен сбить человека с ног и нанести увечья.
Поваленные ураганом 1998 года деревья у стен Кремля. Фото: Александр Путята / mosday.ru
20 июня 1998 года в Москве порывы ветра достигали 31 метра в секунду. Жертвами непогоды стали восемь человек, 157 обратились за медицинской помощью. 905 домов было обесточено, 2157 строений частично повреждены. Ущерб городскому хозяйству оценили в миллиард рублей.
Шквал — ветер скоростью от 25 метров в секунду, не ослабевающий по меньшей мере минуту. Он представляет угрозу для жизни и здоровья, способен повредить объекты инфраструктуры, машины и дома.
Смерч в Благовещенске. Фото: ordos / mreporter.ru
Смерч — вихрь в виде столпа или конуса, направляющийся от облаков к поверхности Земли. 31 июля 2011 года в Благовещенске в Амурской области смерч опрокинул три грузовые машины, повредил более 50 опорных столбов, крыши домов, нежилых построек и поломал 150 деревьев.
Встреча с вихрем может стать последней в жизни: внутри его воронки скорость воздушных потоков может достигать 320 метров в секунду, приближаясь к скорости звука (340, 29 метра в секунду), а давление — упасть до 500 миллиметров ртутного столба (норма 760 мм рт. ст). Оказавшиеся в радиусе действия этого мощного «пылесоса» предметы поднимаются в воздух и носятся по нему с огромной скоростью.
Чаще всего смерчи встречаются в тропических широтах. Вид вихря зависит от того, что он в себя вобрал. Так, различают водяные, снежные, земляные и даже огненные смерчи.
Заморозками называют временное понижение температуры почвы или воздуха у земли до нуля (на фоне положительных среднесуточных температур).
Если такое метеорологическое явление случится в период активной вегетации растений (в Москве обычно продолжается с мая по сентябрь), сельскому хозяйству будет нанесен урон, вплоть до полной гибели урожая. В апреле 2009 года в Ставрополье потери от заморозков оценили почти в 100 миллионов рублей.
Сильный мороз регистрируется, когда температура достигает опасного значения. В каждом регионе оно, как правило, свое. В Нижнем Новгороде 18 января 2006 года температура опустилась до минус 35 градусов Цельсия, в результате чего за одни сутки за медицинской помощью обратились 25 человек, из которых 21 был госпитализирован с обморожениями.
Если в период с октября по март среднесуточная температура на семь градусов ниже многолетней нормы, значит наступил аномальный холод . Такая погода приводит к авариям в жилищно-коммунальном хозяйстве, а также к вымерзанию сельскохозяйственных культур и зеленых насаждений.
Стихия №2: вода
Сильный ливень. Если за час выпало свыше 30 миллиметров осадков, такую погоду классифицируют как сильный ливень. Он опасен тем, что вода не успевает уходить в грунт и стекать в дождевую канализацию.
В августе 2016-го Москву затапливало дважды, и каждый раз это приводило к серьезным последствиям. Фото: trasyy.livejournal.com
Обильные осадки образуют мощные потоки, парализующие движение на дорогах. Размывая грунт, водные массы обрушивают на землю металлические конструкции. В холмистой или рассеченной оврагами местности обильные осадки увеличивают опасность схождения селей: напитанные водой грунты проседают под собственной тяжестью — целые склоны сползают вниз, погребая все, что попадается на пути. И это происходит далеко не только в горах и холмистых районах. Так, 19 августа 2016-го в результате затяжного ливня сель заблокировал трафик на улице Нижние Мневники в Москве.
Если за 12 часов выпадает не менее 50 миллиметров осадков, метеорологи относят это явление к категории «Очень сильный дождь », который так же может привести к образованию селей. Для горных районов критический показатель составляет 30 миллиметров, так как вероятность катастрофических последствий там выше.
Мощный грязевой поток с осколками камней представляет собой смертельную опасность: его скорость может достигать шести метров в секунду, а «голова стихии», передний край селя, — 25 метров в высоту. В июле 2000-го мощный селевой поток обрушился на город Тырныанз в Карачаево-Черкесии. 40 человек пропали без вести, восемь погибли, еще восемь были госпитализированы. Пострадали жилые дома и инфраструктура города.
Продолжительный сильный дождь. Выпавшие в течение половины или целых суток осадки должны превышать отметку в 100 миллиметров, либо 120 миллиметров за двое суток. Для ливнеопасных районов норма — 60 миллиметров.
Оползень после продолжительного сильного дождя в Москве. Фото: siniy.begemot.livejournal.com
Вероятность подтопления, смыва и схождения селей при продолжительном сильном дожде резко возрастает. Для борьбы со стихией в крупных городах проложены сети водоотводящих коллекторов. Их проектируют, исходя из многолетних данных об осадках, но изменение климата, приводящее к увеличению количества дождей, часто готовит неприятные сюрпризы. При частых и продолжительных ливнях стоковые канализации нуждаются в регулярных осмотрах и прочистках. Особенно засоряет систему водоотведения грунт и мусор со стройплощадок, отметил мэр Москвы Сергей Собянин , комментируя затопление столицы 19 августа 2016-го.
Очень сильный снег. Под этим видом опасного явления подразумевают обильный снегопад, в результате которого за 12 часов выпадает свыше 20 миллиметров осадков. Такое количество снега блокирует дороги и создает трудности для передвижения автомобилей. Снежные шапки на домах и конструкциях могут своим весом обрушивать отдельные элементы и обрывать провода.
В марте 2016-го в результате сильного снегопада движение в столице было парализовано, а машины во дворах оказались под толщей снега. Фото: drive2.ru
В ночь с первого на второе марта 2016-го Москва оказалась засыпана снегом высотой в 22 миллиметра. По сообщению сервиса «Яндекс.Пробки», в первой половине дня на дорогах были девятибалльные пробки. Вследствие разгула стихии были отменены десятки авиарейсов.
Град считается крупным, если диаметр ледяных шариков превышает 20 миллиметров. Это погодное явление представляет серьезную опасность для имущества и здоровья людей. Падающие с неба градины могут повредить автомобили, разбить стекла, уничтожить растительность и погубить урожай.
Ставропольский град побил все местные рекорды и заодно автомобили горожан. Фото: vesti.ru
В августе 2015-го на Ставрополье обрушился град, сопровождавшийся сильным дождем и ветром. Очевидцы снимали на смартфоны градины размером с куриное яйцо и диаметром пять сантиметров!
Сильной метелью называют погодное явление, при котором на протяжении полусуток видимость от летящего снега составляет до 500 метров, а скорость ветра не опускается ниже 15 метров в секунду. В разгул стихии езда на автомобилях становится опасной, отменяются авиарейсы.
Во время метели, накрывшей Москву в декабре 2012-го, не было видно противоположной стороны улицы, а весь город стоял в пробках. Фото: rom-julia.livejournal.com
Интенсивный снегопад часто приводит к авариям на дорогах и многокилометровым пробкам. Первого декабря 2012 года СМИ сообщали о том, что после продолжительного снегопада в Москве автомобилисты ночевали прямо в машинах, а на трассе М10 в Тверской области заторы растянулись на 27 километров. Для водителей был организован подвоз топлива и горячего питания.
Сильным туманом, или дымкой, называются условия, при которых на протяжении 12 и более часов видимость составляет от пяти до ноля метров. Причиной этого может быть взвесь из мельчайших капель воды влажностью до полутора граммов воды на кубометр воздуха, частиц сажи и крохотных кристаллов льда.
При сильном тумане видимость составляет всего несколько метров. Фото: PROMichael Kappel / Flickr
Метеорологи определяют атмосферную видимость по специальной методике или с помощью прибора трансмиссометра. Снижение видимости может провоцировать дорожно-транспортные происшествия и блокировать работу аэропортов, как это было в Москве 26 марта 2008-го.
Сильная гололедица. Это погодное явление регистрирует специальный прибор — гололедный станок. Среди характерных черт этой непогоды — лед толщиной от 20 миллиметров, мокрый, не тающий снег высотой 35 миллиметров или изморозь толщиной полсантиметра.
Гололед провоцирует множество аварий и приводит к жертвам. 13 января 2016-го в Татарстане это метеорологическое явление стало причиной череды аварий, в которых пострадали десятки автомобилей.
Стихия №3: земля
Пыльная буря фиксируется метеорологами, когда на протяжении 12 часов пыль и песок, несомые ветром со скоростью не меньше 15 метров в секунду, ухудшают видимость на расстоянии до полукилометра. 29 апреля 2014 года в Иркутской области несколько часов бушевала пыльная буря. Стихия частично нарушила электроснабжение региона.
Буря в Иркутской области накрыла регион пыльным «колпаком». Фото: Алексей Денисов / nature.baikal.ru
Пыльные бури — частое явление в регионах с сухим жарким климатом. Они нарушают движение автомобилей и блокируют авиасообщение. Летящие с большой скоростью песок и мелкие камни могут травмировать людей и животных. После прохождения таких бурь приходится расчищать дороги и помещения от песка и пыли, а также восстанавливать сельскохозяйственные угодья.
Стихия №4: огонь
Аномальная жара фиксируется метеорологами, когда в период с апреля по сентябрь на протяжении пяти дней среднесуточная температура на семь градусов выше климатической нормы региона.
В Управлении ООН по снижению риска стихийных бедствий отметили , что с 2005 по 2014 годы от последствий тепловых волн погибли более 7000 человек. 2016-й установил новый мировой температурный рекорд — 54 градуса в кувейтской Митрибе. Для России максимумом остается 45,4 градуса в Калмыкии, которые были зафиксированы 12 июля 2010 года.
Сильная жара — температура превышает установленный опасный порог в период с мая по август (критическое значение для каждой территории свое).
Это приводит к засухам, росту пожароопасности и тепловым ударам. Восьмого августа 2016-го в Челябинске, где в течение недели температура не опускалась ниже 32 градусов, за медицинской помощью обратились 25 человек с симптомами перегрева. Шестеро из них были госпитализированы. Потери сельского хозяйства составили 2,5 миллиона рублей.
Чрезвычайная пожароопасность. Это вид опасного явления объявляют при высокой температуре воздуха, сопряженной с отсутствием осадков.
Пожары — настоящий бич заповедной природы, ежегодно уничтожающий 0,5 процента мировых лесов. Фото: Gila National Forest / Flickr
— Дайджест главных событий Года экологии—2017
— . К чему привело метафизическое путешествие по Русскому Северу?
