Чрезвычайные ситуации гидрологического характера

        Атмосфера Земли неоднородна. Состав атмосферы у поверхности Земли: 78,1 % азота, 21 % кислорода, 0,9 % аргона, в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие газы. В зависимости от распределения температуры атмосферу подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Неравномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли. Движение воздуха относительно Земли называют ветром. Сила ветра оценивается по шкале Бофорта

Движение воздуха направлено от высокого давления к низкому. Область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре называется циклоном. Циклон в поперечнике достигает несколько тысяч километров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами, дующими в Северном полушарии против часовой стрелки, а в Южном полушарии - по часовой.

Антициклон - это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре. Поперечник антициклона составляет несколько тысяч километров. Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии и против - в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабым и ветрами.

Ураган - это циклон, у которого давление в центре очень низкое, а ветры достигают большой и разрушительной силы. Скорость ветра может достигать 32 м/с и более (12 баллов по шкале Бофорта). Ураганы несут в себе колоссальную энергию. Ее количество, выделяемое средним по мощности ураганом в течении 1 часа, равно энергии ядерного взрыва в 36 Гт. Ураганный ветер разрушает прочные и сносит легкие строения, опустошает засеянные поля, обрывает провода и валит столбы линий электропередачи и связи, повреждает транспортные магистрали и мосты, ломает и вырывает с корнями деревья, повреждает и топит суда, вызывает аварии на коммунально-энергетических сетях. Недаром ураганы называют самой мощной силой в природе.

Ураганы на суше иногда называют бурей, а на море - штормом, тайфуном. Тропические тайфуны часто зарождаются над Атлантическим или Тихим океанами. Тайфуны, образующиеся в Тихом океане, обычно достигают силы самого мощного урагана и сопровождаются интенсивными ливневыми дождями. На море они образуют огромные волны, которые, врываясь на побережье, разрушают селения, города и затопляют целые районы. Попадая на сушу, тайфуны быстро затухают. Их приближение сопровождается очень сильным падением атмосферного давления. Разрушительная сила тайфуна столь велика, что для их изучения и прогнозирования в некоторых странах созданы специальные государственные организации. По установившейся традиции каждому тайфуну присваивается женское имя. Обычно за ширину урагана принимают ширину зоны катастрофических разрушений. Часто к этой зоне прибавляют территорию ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями.

Тогда ширина урагана измеряется сотнями километров, достигая иногда 1000 км. Для тайфунов полоса разрушений обычно составляет 15 - 45 км. Средняя продолжительность урагана -9-12 дней. Штормы, как видно из шкалы Бофорта, имеют вектор в 9 - 11 баллов. Штормы вызывают сильные волнения на воде, а на суше - большие разрушения: вырывают с корнем деревья, опрокидывают машины, строительные краны, разрушают дома. Буря представляет собой разновидность штормов и ураганов, при этом скорость ветра меньше, чем скорость ветра при урагане. Однако она довольно велика и достигает 15 - 20 м/с. Убытки и разрушения от бурь существенно меньше, чем от ураганов. Кратковременные усиления ветра до скоростей 20-30 м/с называют шквалами.

Бури различают вихревые и потоковые. Вихревые бури представляют собой сложные вихревые образования, обусловленные циклонической деятельностью и распространяющиеся на большие площади. Потоковые бури - это местное явление небольшого распространения. Они своеобразны, резко обособленны и уступают вихревым бурям.

Во многих районах земного шара вихревые бури бывают черные, красные, желто-красные, белые, пылевые, песчаные, снежные и др. и имеют различные названия - бриз, мистраль, афганец, сирокко, бора. Зимой они превращаются в снежные.

Пыльные бури - это атмосферные возмущения, при которых в воздух вымывается большое количество пыли, перенесенной на значительные расстояния. Пыльные бури вызывают удушье и приводят к болезни, от них в значительной мере страдает техника, они могут разносить опасных паразитов. Внутри бури видимость ничтожна, понижается температура, а за несколько минут до бури начинается дождь.

Шквальные бури начинаются внезапно, а по времени крайне не продолжительны (несколько минут).

Потоковые бури подразделяются на стоковые и струевые. При стоковых воздух движется по склону сверху вниз. Струевые характерны тем, что потоквоздуха движется горизонтально или вверх по склону. Проходят они чаще всего между цепями гор, соединяющих долины.

Смерч - это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря. В верхней части смерч имеет воронкообразное расширение, сливающиеся с облаками. Когда смерч опускается до земной поверхности, нижняя часть его иногда расширяется и напоминает опрокинутую воронку.

Высота смерча может достигать 800 - 1500 м. Воздух в смерче вращается и одновременно поднимается по спирали вверх, втягивая пыль или воду. Скорость вращения может достигать 330 м/с. Смерч возникает обычно в теплом секторе циклона и движется вместе с ним со скоростью 10-20 м/с. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом и если достигает поверхности земли, почти всегда производит большие разрушения.

Это объясняется двумя факторами:

- таранным ударом стремительно  вращающегося воздуха;

- большой разностью давлений  между периферией и внутренней  частью воронки, из-за огромной  центробежной силы.

Последний фактор и определяет эффект всасывания всего того, что попадается на пути. В воздух могут быть подняты и перенесены на сотни метров и даже километров животные, люди, автомобили, небольшие и легкие дома, вырваны с корнем деревья, сорваны крыши. Смерч над сушей называют тромбами, в США их называют торнадо. Как и ураганы, смерчи опознают со спутников погоды. В России смерчи чаще всего происходят в центральных областях, Поволжье, на Урале, в Сибири, на побережье и акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Балтийского морей. Статистика зарегистрировала смерчи вблизи городов Арзамаса, Мурома, Курска, Вятки и Ярославля.

4. Чрезвычайные ситуации гидрологического характера

Чрезвычайные ситуации гидролитического характера подразделяются на бедствия, вызываемые:

- высоким уровнем воды - наводнения;

- низким уровнем воды, когда нарушается судоходство, водоснабжение;

- селями;

- снежными лавинами;

- ранним ледоставом и  появлением льда на судоходных  водоемах.

К этой группе чрезвычайных ситуаций можно отнести и морские гидрологические явления:

- цунами;

- сильные волнения на  морях и океанах;

- тропические циклоны (тайфуны);

- напор льдов;

- интенсивный дрейф льдов.

4.1 Наводнения

Наводнение - это затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, причиняемое материальный ущерб, урон здоровью населения или гибель людей. Реки разливаются во время половодья или паводка.

Половодьем называют ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водоносности рек, сопровождающееся повышением уровня воды.

Паводок - сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня вод. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье, а последнее - наводнение.

Наводнение на реке происходит от резкого возрастания количества воды вследствие таяния снега или ледников, расположенных в бассейне, а так же в результате выпадения обильных осадков. Наводнения нередко вызывают заторы и зажоры. Наводнения часто возникают под действием нагонных ветров, нагоняющих воду с моря и вызывающих повышение уровня за счет задержки в устье приносимой рекой воды. Эти наводнения называют нагонными (более190 наводнений в Санкт-Петербурге).

На морских побережьях и островах наводнения могут возникнуть в результате затопления водой, образующейся при землетрясениях, извержениях вулканов, цунами. Специалисты считают, что людям грозит опасность, когда слой воды достигает 1 метра, а скорость потока превышает 1 м/с. Подъем воды на 3 метра уже приводит к разрушению домов. Наводнения приносят большой материальный ущерб.

Ветер не единственная причина наводнения. Иногда и при полном безветрии происходят наводнения. Их причиной были длинные волны, возникающие в море под влиянием циклона.

Наводнения на реках по высоте подъема воды, площади затопления и величине ущерба делят на низкие (малые), высокие (средние), выдающиеся

(большие) и катастрофические. Частота наводнений различна  в различных регионах. Низкие  наводнения повторяются через 5 - 10 лет, высокие - через 20 -25 лет, выдающиеся - через 50 - 100 лет, катастрофические  не чаще одного раза в 100 - 200 лет. Продолжительность наводнений от нескольких дней до 80 - 90 дней.

4.2 Заторы и  зажоры льда на реках

Затор - это скопление льда в русле, ограничивающей течение реки, в результате чего происходит подъем воды и ее разлив. Зажор - явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор - в конце зимы и весной.

Главная причина образования затора - задержка процесса вскрытия льда на тех реках, где кромка ледяного покрова весной смещается сверху вниз по течению. Скорость течения воды при вскрытии значительна (0,6 - 0,8 м/с и более).

Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Скорости течения более 0,4 м/с, большое значение имеет температура воздуха в период замерзания.

Главным критерием при классификации зажоров или заторов является их мощность. Они подразделяются на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые. Катастрофически мощный затор или зажор определяется так: к рассчитанному максимальному уровню весеннего половодья добавляют 5 м и более; для сильных - от 3 м до 5 м, средних - 3 м и меньше (приложение Г).

Применяется такая характеристика, как продолжительность затора или зажора. Затор льда - явление кратковременное. Высокий уровень держится обычно от 0,5 до 1,5 суток. Период подъема заборного уровня более длительный, до 3 суток. Спад уровня обычно происходит за 10 - 15 суток.

Другой часто применяемой характеристикой заторов и зажоров служит повторяемость этих явлений. Здесь колебания весьма велики. В одних местах они повторяются через 2 - 5 лет, в других - значительно реже. Непосредственная опасность этих явлений заключается в резком подъеме воды и в значительных пределах. Вода выходит из берегов и затопляет прилегающую местность, кроме того, опасность представляют и навалы льда на берегах высотой до 15 м, которые часто разрушают прибрежные сооружения.

Места образования заторов льда можно разделить на постоянные и непостоянные. Постоянные места известны. Непостоянные - известны меньше, и большей частью это крупные повороты в сочетании с сужением русла.

4.3 Нагоны

Нагоны - это подъем уровня воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность. Такие явления случаются в морских устьях рек, а также на больших озерах и водохранилищах.

Основной характеристикой, по которой можно судить о величине нагона, является нагонный подъем уровня воды, обычно выражающийся в метрах. Другими величинами служат глубина распространения нагонной волны, площадь и продолжительность затопления. На величину нагонного уровня влияют скорость и направление ветра.

Величины подъема уровня при нагонах с повторяемостью примерно один раз в 15 - 20 лет следующие: на озерах Сегозеро, Сайма, Байкал - 0,20 - 0,25 м; Белое, Чудское, Ильмень - 0,5 - 0,6 м, Онежское - 0,7 - 1,0 м; Азовском море -1,0 - 1,5 м; Каспийском море - 2,0 - 2,5 м.

Нагонные наводнения нередко охватывают большие территории. Продолжительность затопления обычно находится в пределах от нескольких десятков часов до нескольких суток. Чем крупнее водоем и меньше его глубина, тем больших размеров достигают нагоны.

4.4 Цунами

Цунами - это гравитационные волны большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных землетрясениях, реже вулканических извержениях. Образовавшееся возмущение переходит в колебательное движение толщи воды, распространяющееся со скоростью 50 - 1000 км/ч. Расстояние между соседними гребными волн находится в пределах 5 - 1500 км. Высота волн в области их возникновения находится в пределах 0,1 - 5 м, у побережья - до 10 м, а в клинообразных бухтах, долинах рек - свыше 50 м. В глубь суши цунами могут распространяться до 3 км.

Волна цунами может быть не единственной. Очень часто это серия волн с интервалом в час и более. Самую высокую из серии называют главной. Часто пред началом цунами вода отступает далеко от берега, обнажая морское дно. Затем становится видна надвигающаяся волна. При этом слышны громоподобные звуки, создаваемые воздушной волной, которую водная масса несет перед собой.