Мероприятия по борьбе с торнадо

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Причины образования

2. Места образования смерчей

3. Классификация торнадо

4. Последствия торнадо

5. Способы отслеживания

6. Мероприятия по борьбе с торнадо

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определённой территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу и здоровью населения, народному хозяйству и окружающей среде. Под источником чрезвычайной ситуации понимается опасное природное явление, авария или опасное техногенное происшествие, широко распространённую инфекционную болезнь людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может произойти чрезвычайная ситуация

Предупреждение и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) - одна из актуальных проблем современности. Умелые действия по спасению людей, оказанию им необходимой помощи, проведению аварийно-спасательных работ в очагах поражений позволяют сократить число погибших, сохранить здоровье пострадавших, уменьшить материальные потери. В связи с этим актуальной становиться проблема подготовки специалистов с высшим образованием, способных грамотно и умело организовать предотвращение экстремальных ситуаций и оказать помощь населению в ликвидации опасности.

Таким образом, основной целью работы является изучение стихийных бедствий, природы их возникновения, методов предотвращения разрушений и человеческих жертв. Ведь любые действия против природных процессов требуют хорошего их знания. Необходимо знать, как они возникают, механизм, условия распространения и все прочие явления, с этими катастрофами связанные. Необходимо знать, как происходят смещения земной поверхности, почему возникает быстрое вращательное движение воздуха в циклоне, как быстро массы горных пород могут обрушиться по склону и т.д. Знание причин возникновения и характера стихийных бедствий позволяет при заблаговременном принятии мер защиты, при разумном поведении населения в значительной мере снизить все виды потерь.

Остановимся на основных видах стихийных бедствий. Э.Ю. Уайт (1978) замечает: «По мере роста населения, распространения научно-технических достижений и усложнения структуры общества человек становится все более уязвимым для экстремальных природных явлений, ущерб от которых связан не только с их распространением, но и с неопределенностью их наступления. Убытки, которые несет общество от лавин, землетрясений, тропических циклонов и многих других стихийных бедствий, возрастают. Это происходит несмотря на углубление научных исследований причин экстремальных событий и умножения новых способов борьбы со стихийными бедствиями, позволяющих сократить убытки в некоторых районах. Человек подвергает опасности новые материальные ценности, а также увеличивает опасность некоторых природных явлений. Сложные способы оказания помощи при наступлении катастрофы разработаны лучше, чем способы ее предотвращения».

Торнадо (исп. tornado «смерч»), смерч - атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом (грозовом) облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Развитие смерча из облака отличает его от некоторых внешне подобных и также отличных по природе явлений, например смерче-вихрей и пыльных (песчаных) вихрей. Обычно поперечный диаметр воронки смерча в нижнем сечении составляет 300-400 м, хотя, если смерч касается поверхности воды, эта величина может составлять всего 20-30 м, а при прохождении воронки над сушей может достигать 1,5-3 км.

Внутри воронки воздух поднимается, быстро вращаясь, создаётся область сильно разреженного воздуха. Разрежение настолько значительно, что замкнутые наполненные газом предметы, в том числе здания, взрываются изнутри из-за разности давлений.

Это явление усиливает разрушения от смерча, затрудняет определение параметров в нем. Определение скорости движения воздуха в воронке до сих пор представляет серьёзную проблему. В основном оценки этой величины известны из косвенных наблюдений. В зависимости от интенсивности вихря скорость течения в нем может варьироваться. Считается, что она превышает 18 м/с и может, по некоторым косвенным оценкам, достигать 1300 км/ч. Сам смерч перемещается вместе с порождающим его облаком. Это движение может давать скорости в десятки км/ч, обычно 20-60 км/ч. Подсчитано, что энергия обычного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с сравнима с энергией эталонной атомной бомбы, подобной той, которую взорвали в США во время испытаний «Тринити» в Нью-Мексико 16 июля 1945.[3] Рекордом времени существования смерча можно считать Мэттунский смерч, который 26 мая 1917 года за 7 часов 20 минут прошёл по территории США 500 км, убив 110 человек[2]. Ширина расплывчатой воронки этого смерча составляла 0,4-1 км, внутри неё была видна бичеподобная воронка. Другим знаменитым случаем торнадо является смерч Трех Штатов (Tristate tornado), который 18 марта 1925 года прошёл через штаты Миссури, Иллинойс и Индиана, проделав путь в 350 км за 3,5 часа. Диаметр его расплывчатой воронки колебался от 800 м до 1,6 км.

Рисунок - Торнадо в Оклахоме категории F5 22 июня 2007 года

торнадо смерч стихийный бедствие

Т.к. радиус воронки смерча у земли уменьшается, то скорость у поверхности земли достигает сверхзвуковых величин. Внутри смерча разряжение воздуха так велико, что здания рассыпаются из-за напора, находящегося в них воздуха. Удивительна способность смерчей вонзать продолговатые предметы (соломинки, палки, обломки и др.) в деревья, стены домов, землю и т. п.

В Северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против часовой стрелки. Это может быть связано с направлениями взаимных перемещений масс воздуха по сторонам от атмосферного фронта, на котором формируется смерч. Известны и случаи обратного вращения. На соседних со смерчем участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается. В месте контакта основания смерчевой воронки с поверхностью земли или воды может возникать каскад - облако или столб пыли, обломков и поднятых с земли предметов или водяных брызг. При формировании смерча наблюдатель видит, как навстречу опускающейся с неба воронке с земли поднимается каскад, который затем охватывает нижнюю часть воронки. Термин происходит от того, что обломки, поднявшись до некоторой незначительной высоты, не могут уже удерживаться потоком воздуха и падают на землю. Воронку, не касаясь с землёй, может окутывать футляр. Сливаясь, каскад, футляр и материнское облако создают иллюзию более широкой, чем есть на самом деле, смерчевой воронки. Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а на суше - торнадо. Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся в Европе, называют тромбами. Но чаще все эти три понятия рассматриваются как синонимы. Смерчи редко возникают по одному - чаще «семьями», по несколько вихрей одновременно. В отдельных случаях создаются «семьи» из нескольких десятков вихрей, удаленных друг от друга на сотни метров или даже десятки километров. Путь смерча бывает прерывистым: это случается, когда «хобот» вихря отрывается от земли, чтобы обрушиться на нее с новой силой.

1. ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ

Физическая природа смерча совершенно не исследована, нет ответа на вопросы, почему он устойчив, откуда черпает свою энергию, почему он способен, например, полностью уничтожить в саду целый ряд яблонь и оставить висеть нетронутыми яблоки на яблонях соседнего ряда и т.д. Не было среди исследователей согласия даже в вопросе о скорости ветра в смерче: косвенные свидетельства, такие как воткнутые в бревна и щепки соломинки, говорили о сверхзвуковых скоростях, а прямые локационные измерения давали однозначный результат - даже для сильных смерчей скорость равна 300 км/час.

Возникают смерчи и торнадо следующим образом. Из центральной части мощного грозового облака, нижнее основание которого принимает форму опрокинутой воронки, опускается гигантский темный хобот, который вытягивается по направлению к поверхности Земли или моря. Здесь навстречу ему приподнимается широкая воронка из пыли или воды, в открытую чашу которого хобот как бы погружает свой конец. Образуется сплошной столб, перемещающийся со скоростью 20-40 км/ч. Наиболее узкая часть этого столба приходится примерно на середину, высота его достигает 800-1500 м. Из грозового облака может опуститься несколько смерчевых воронок.

Торнадо в своём развитии проходят три основных стадии. На начальной стадии из грозового облака появляется начальная воронка, висящая над землёй. Холодные слои воздуха, находящиеся непосредственно под облаком устремляются вниз на смену тёплым, которые, в свою очередь поднимаются вверх. (Такая неустойчивая система образуется обычно при соединении двух атмосферных фронтов - тёплого и холодного). Потенциальная энергия этой системы переходит в кинетическую энергию вращательного движения воздуха. Скорость этого движения возрастает, и он приобретает свой классический вид. Вращательная скорость растёт с течением времени, при этом в центре торнадо воздух начинает интенсивно подниматься вверх. Так протекает вторая стадия существования смерча - стадия сформировавшегося вихря максимальной мощности. Смерч полностью оформляется и движется в различных направлениях.

Завершающая стадия - разрушение вихря. Мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако. Время существования каждой стадии различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Смерч живёт недолго, так как довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и таким образом поддерживающая его причина исчезает. Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем - 40-60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч).

Вопрос о физической причине смерчей остается открыт, перепады давления не способны закрутить воздух, поскольку давление в физике выступает как потенциальная функция, и соответственно момент силы создать не может. Вместе с тем и сам воздух довольно слабо соприкасается с электрическими и магнитными полями, поэтому раскрутить его за счет сил электромагнитной природы тоже не получится.

Существует две разновидности смерчей по происхождению: торнадо, причиной возникновения которых стали сильнейшие грозы, и торнадо, появившиеся вследствие других факторов. Как правило, торнадо появляются в результате грозы и часто наиболее опасны. Супершторм - продолжительная (более одного часа) гроза продолжающаяся за счет, восходящего воздушного потока, наклонного и беспрестанно вращающегося. Ширина этого потока достигает 10 миль в диаметре и 50000 футов в высоту требуется от 20 до 60 минут для формирования торнадо. Ученые называют это вращение мезоциклон, когда он определяется на радаре Доплера. Торнадо - крайне небольшая часть этого масштабного круговращения. Наиболее мощные торнадо возникают в результате сильных гроз.

Торнадо второго вида образуются без участия восходящих крутящихся воздушных потоков. Такой торнадо - представляет собой вихрь пыли и мусора, образующийся возле самой поверхности земли, вдоль линии фронта ветра без той страшной крутящейся воронки. Другой вариант торнадо - смерч, или иначе ураган. Это явление характеризуется узкой веревочнообразной воронкой, которая образуется, когда грозовая туч еще только формируется, и нет восходящего закручивающегося потока воздуха. Водяной смерч аналогичен «сухопутному» только возникает он над водой.

Наиболее благоприятная обстановка для зарождения воронки выполняется при выполнении трех условий.

Во-первых, мезоциклон должен быть образован из холодных сухих масс воздуха. В этом случае по его высоте возникает особенно большой температурный градиент, близкий к адиабатическому значению.

Во-вторых, мезоциклон должен выйти в район, где в приземном слое толщиной 1-2 км скопилось много влаги при высокой температуре воздуха 25-35оС, т.е. создано состояние неустойчивости приземного слоя, готового к образованию ячеек с восходящими и нисходящими потоками. Проходя над этими районами, за короткое время мезоциклон засасывает в себя влагу с больших пространств и забрасывает ее на высоту 10-15 км.

Температура внутри мезоциклона по всей высоте скачком повышается за счет принесенного влагой тепла, накопленного не только насыщенным паром, но и водяными каплями. Третье условие - это выбрасывание масс дождя и града. Выполнение этого условия приводит к уменьшению диаметра потока от первоначального значения 5-10 км до 1-2 км и увеличению скорости от 30-40 м/с в верхней части мезоциклона до 100-120 м/с - в нижней части.

Смерчи часто образуются на тропосферных фронтах - границах раздела в нижнем 10-километровом слое атмосферы, которые отделяют воздушные массы с различными скоростями ветра, температурой и влажностью воздуха.

В области холодного фронта (холодный воздух натекает на теплый) атмосфера особенно неустойчива и формирует в материнском облаке смерча и ниже него множество быстро вращающихся турбулентных вихрей. Сильные холодные фронты образуются в весенне-летний и осенний период. Они отделяют, например, холодный и сухой воздух из Канады от теплого и влажного воздуха из Мексиканского залива или из Атлантического (Тихого) океана над территорией США.

Известны случаи возникновения небольших смерчей в ясную погоду при отсутствии облаков над перегретой поверхностью пустыни или океана. Они могут быть совершенно прозрачными и лишь нижняя часть, запыленная песком или водой, делает их видимыми.

2. МЕСТА ОБРАЗОВАНИЯ СМЕРЧЕЙ

Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся в Европе, называют тромбами, а в США - торнадо.

Торнадо и смерчи, как и тропические циклоны, зарождаются при наличии большого запаса энергии неустойчивости в атмосфере. Эти условия создаются, когда внизу находится очень теплый и влажный воздух, а в верхней тропосфере - холодный.

Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим климатом и арктическим климатом, однако смерчи могут сопровождать только те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов.

Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США, меньше - в восточных штатах США. Здесь их насчитывают около 200 в год. Скорость движения торнадо также велика, иногда она достигает 100 км/ч.

На юге Северной Америки торнадо возникают в течение всего года, с максимумом весной и минимумом зимой.

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Аппенинского полуострова), и вся Европейская территория России, за исключением юга России и Карелии и Мурманской области, а также других северных областей. Таким образом, смерчи в основном наблюдаются в умеренном поясе обоих полушарий, приблизительно с 60-й параллели по 45-ую параллель в Европе и 30-ую параллель в США. Также смерчи фиксируются на востоке Аргентины, ЮАР, западе и востоке Австралии и ряда других регионов, где также могут быть условия столкновения атмосферных фронтов.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРНАДО

Бичеподобные. Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Слабые смерчи и опускающиеся на воду смерчевые воронки, как правило, являются бичеподобными смерч.

Расплывчатые. Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 0,5 км) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Наносят огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.

Составные. Могут состоять из двух и более отдельных тромбов вокруг главного центрального смерча. Подобные торнадо могут быть практически любой мощности, однако, чаще всего это очень мощные смерчи. Они наносят значительный ущерб на обширных территориях.

Рисунок - Составной торнадо в Далласе 1957 г.

Огненные. Это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Именно такие смерчи впервые были искусственно созданы человеком.

4. ПОСЛЕДСТВИЯ ТОРНАДО

По статистике ежегодно от торнадо погибает в среднем 400 человек; а 18 марта 1925 года в штатах Иллинойс, Миссури, Теннесси, Кентукки (США) погибло около 700 человек. В штате Северная Дакота в 1957 году торнадо уничтожил 500 построек и принес убытков на 15 млн. долларов. В нашей стране самый памятный торнадо обрушился на Ивановскую и Костромскую области в 1984 году. Он переворачивал подъемные краны, поднимал в воздух автомашины и вагоны, разрушал постройки, как спички ломал деревья и даже погнул рельсы железной дороги. Его диаметр достигал 2 км.

Разрушительные действия торнадо связывают, прежде всего, с ветром, но следующая за этим фаза ливней и наводнений значительно более опасна. Эти явления приобретают грозный характер, оборачиваются разгулом стихии с катастрофическими последствиями в масштабах целых государств или даже нескольких стран какого-либо географического района. Основными причинами гибели и травмирования людей является разрушение построек, падение деревьев.

5. СПОСОБЫ ОТСЛЕЖИВАНИЯ

Отслеживаются торнадо радиолокаторами. Сильные электромагнитные поля в торнадо-образующих облаках могут служить и для дистанционного отслеживания пути движения торнадо. М.А. Гохберг обнаружил вполне значимые электромагнитные возмущения в верхних слоях атмосферы (ионосфере), связанные с образованием и движением торнадо. С.А.Арсеньев исследовал величину магнитного трения в смерчах и высказал идею подавления торнадо методом запыления материнского облака специальными ферромагнитными опилками. В результате величина магнитного трения может стать очень большой и скорость ветра в торнадо должна уменьшиться. Способы борьбы с торнадо в настоящее время находятся в стадии изучения.

6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С ТОРНАДО

Изобретение относится к способам борьбы со стихийными бедствиями смерчем, тромбами или торнадо. Борьба со смерчами (примем однозначное наименование ко всем видам стихийного бедствия) носит, главным образом, пассивный характер, который включает в себя мероприятия эвакуации населения, дорогостоящих народнохозяйственных грузов, обесточивание района, по которому должен пройти смерч.

Недостатками таких мероприятий следует считать:

- механические разрушения жилых районов,

- уничтожение посевов и лесных массивов,

- возникновение пожаров со всеми последствиями.

Известен способ борьбы со смерчем, который заключается в введении в ствол смерча взрывного заряда и его подрыв на заданной высоте. Подрыв и воздействие взрывной волной на ствол смерча осуществляют путем обстрела фронта смерча, встречным взрывом, который направлен навстречу движущемуся смерчу, или ввод взрывного заряда сверху и его подрыв на заданной высоте, причем подрыв осуществляют в зоне низкоэнергетической части ствола (патент ФРГ N 834296, 1951г, кл. А 01 G 15/00).

Недостатками известного технического решения следует считать:

- в основном, произойдет отклонение ствола смерча, что не может гарантировать уничтожение смерча,

- обстрел требует использование сложной техники и наличие дорог, что не имеется в ненаселенной местности,

- введение заряда сверху, допустим с летательного аппарата, затруднено из-за воздушного потока снизу, который приведет к перемещению аппарата и смещению точки подрыва, кроме этого возможно столкновение с втянутыми в ствол значительной массы посторонних объектов, например, деревьев.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно:

-возможность использования при любом характере местности (на воде, на суше, в ненаселенной местности),

- возможность использования элементов с низкой стоимостью и легко доставляемые на местность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За много веков человечество выработало доста­точно стройную систему мер защиты от стихийных бедствий, осуществление которой в различных районах мира могло бы значительно снизить число человеческих жертв и величину материального ущерба. Но до сегодняшнего дня мы, к сожалению, можем говорить только об отдельных примерах успешного противостояния стихиям. Тем не менее целесообразно еще раз перечислить главные принципы защиты от стихийных бедствий и компенсации их последствий.

Необходимо четкое и своевременное прогнозирование времени, места и интенсивности стихийного бедствия. Это дает возможность своевременно оповестить население об ожидаемом ударе стихии. Правильно понятое предупреждение позволяет людям подготовиться к опасному явлению путем либо временной эвакуации, либо строительства защитных инженерных сооружений, либо укрепления собственных домов, помещений для скота и т.д. Должен быть учтен опыт прошлого, и его тяжелые уроки должны быть доведены до сведения населения с разъяснением, что подобное бедствие может повториться. В некоторых странах государство скупает земли в ареалах возможных стихийных бедствий и организует субсидируемые переезды из опасных зон. Важное значение для снижения убытков в результате стихийных бедствий имеет страхование. В бывшем СССР было налажено государственное страхование личного и колхозно-совхозного имущества и жизни людей от следующих стихийных бедствий: землетрясений, наводнений, ударов молнии, ураганов, селей, снежных лавин, обвалов, оползней, засух, грязевых потоков, ливней, града, раннеосенних и поздневесенних заморозков. Сельскохозяйственные угодья страховались не только от этих явлений, но и от заиления почв, инея, безветренной погоды в период опыления растений; животные на крайнем севере и юге страны страховались от гололеда, глубокого снега, снежного наста, низких температур. Государство выплачивало компенсации колхозам и совхозам за все виды ущерба, связанные с падежом скота, неурожаем или разрушением построек, которые были вызваны необычными для данного района природными процессами. В настоящее время в России в связи с появлением частных страховых компаний и изменейием форм собственности принципы страхования меняются. Важная роль в предотвращении ущерба от стихийных бедствий принадлежит инженерно-географическому районированию зон возможного стихийного бедствия, а также разработке строительных норм и правил, которые строго регламентируют тип и характер строительства. В различных странах разработано достаточно гибкое законодательство о хозяйственной деятельности в зонах стихийных бедствий. Если стихийное бедствие произошло в населенном районе и население не было заранее эвакуировано, производятся аварийно-спасательные работы, вслед за ними следуют ремонтно-восстановительные.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Сергей Арсеньев «Смерчи и торнадо»// http://www.krugosvet.ru/.

2. http://geography.kz/slovar/smerch/.

3. Герштейн М. «Смерчи».

4. Статья о торнадо и смерчах на портале PrimeInfo - primeinfo.net.ru.

Размещено на Allbest.ru