Енергія атмосферних вихорів

З таблиці видно, що енергія тайфунів і циклонів приблизно в 10 і 100 разів відповідно перевищує енергію E = 4,2 · 10 Дж, що виділяється при ядерному вибуху потужністю q = 10 тонн тротилу.

До небезпечних атмосферних явищ відносяться також пилові і піщані бурі, що виникають при сильних вітрах в посушливий час в степових, напівпустельних і пустельних районах / в Сахарі, на Аравійському півострові /, а також грозові електричні розряди - блискавки.

Збиток, нанесений блискавками, пов'язаний з сильними електричними розрядами. При цьому можуть бути вражені люди, можуть виникнути пожежі в будівлях, інших спорудах, в лісі.

Нарешті, в зв'язку з інтенсивним викидом останнім часом в атмосферу промислових газів пов'язують такі явища, як парниковий ефект атмосфери, можливе потепління клімату і, як наслідок, можливість глобальної екологічної катастрофи ..

Формування небезпечних атмосферних явищ пов'язано з шаром повітряної оболонки Землі, прилеглим до її поверхні (тропосферой). Загальна циркуляція атмосфери / ОЦА / створюється під впливом неоднакового радіаційного балансу / пов'язаного з сонячною інсоляцією / над різними широтними зонами суші і моря. Ускладнення механізму ОЦА є результатом дії сил тертя, обертання Землі і, зокрема, сили Каріоліса. - коріолісову прискорення, обумовлене спільною дією двох рухів (обертанням кулі і рухом точки по дузі кола AB). Сила Коріоліса, обумовлена ​​обертанням Землі навколо своєї осі, виявляється в північній півкулі в відхиленні на схід від меридіонального напрямку південного вітру.

При русі точки по меридіану обертової кулі Коріолісова сила максимальна на його полюсах і дорівнює нулю в точках на екваторі.

Дією сили Коріоліса, що виникає внаслідок обертання Землі навколо своєї осі, пояснюється так званий закон Бера, то - є розмивання правих берегів річок в північній півкулі і, навпаки, лівих берегів річок в південній півкулі, які течуть у напрямку меридіана [46].

При русі точки по паралелі, то - є по колу, що лежить в площині, перпендикулярній до осі обертання Землі, сила Коріоліса направлена ​​по радіусу цього кола до її центру, якщо точка руху в західному напрямку, і по радіусу від центру кола, якщо точка руху в східному напрямку. При цьому точка буде притискатися до земної поверхні, якщо рухається на захід, і, навпаки, віддалятися від неї, якщо рухається на схід [46].

Специфічні атмосферні явища пов'язані з утворенням центрів низького і високого тиску внаслідок нагрівання земної (водної) поверхні. Перепади тиску в горизонтальному напрямку спільно з дією сили Коріоліса призводять до утворення складних повітряних течій. Так, наприклад, освіту центру низького тиску призводить до формування сходиться до цього центру руху повітря. Сила Коріоліса, що діє одночасно на обидві протилежно спрямовані (сходять) меридіональні складові течії повітря призводить до виникнення обертального моменту щодо розглянутого центру тиску.

При якісному описі цих течій можна знехтувати вертикальними прискореннями (в тому числі і зумовленими рухом повітряних потоків по паралелі) і силами суперечками - такі течії називаються геострофічних [46].

Сила Коріоліса, що діє на одиничний об'єм повітря і спрямована по нормалі до вектора швидкості вітру V, визначається за співвідношенням

де - широта місця; - кутова швидкість обертання Землі; - щільність повітря.

Друга сила F. впливає на геострофічних протягом, пов'язана з горизонтальним градієнтом тиску, діє нормально до ізобарах. Позначивши цей градієнт через. можна отримати

У стаціонарному геострофічних потоці одно. Тому геострофічний вітер спрямований уздовж ізобар зі швидкістю

Таким чином, при наявності центрів низького і високого тиску з оточуючими їх замкнутими изобарами, навколо цих центрів утворюються кругові потоки. Вони представлені вихорами різних розмірів. Тертя, що має місце в реальному потоці, знижує швидкість вітру, внаслідок чого зменшується і сила Коріоліса. У зв'язку з цим в вихорі, що обертається навколо центра високого тиску, повітря зміщується до центру, при цьому швидкість вітру збільшується внаслідок постійного кутового моменту.

Крім того, зі співвідношення (2.77) випливає, що швидкість вітру в вихорі прямо пропорційно величині градієнта тиску і обернено пропорційна широті місця, то - є при русі вихору із зони низьких широт в зону високих широт він поступово слабшає і розбудовується.

Тайфун - це різновид циклону, так званий тропічний циклон. У перекладі з китайського тайфун - дуже сильний вітер; в Америці його називають ураганом. Тайфуни зазвичай зароджуються в низьких широтах субтропічних областей і переміщаються в напрямку від низьких до більш високих широт. Вони являють собою атмосферні вихори діаметром кілька сот кілометрів. Тиск у центрі може становити

При проходженні тайфуну по морю рівень води в зоні очі тайфуну (і за її межами) піднімається. Згідно співвідношенню (5.22) висота підйому при p

Відома легенда про Всесвітній потоп. Згідно з однією з гіпотез опис потопу в Біблії є переказом шумеро-вавілонського перекази про виключно сильному повені, що сталася в давні часи в нижній течії річки Євфрат і затопила майже всю месопотамську низовина. Причиною його передбачається небувало потужний тайфун в Перській затоці, який викликав рясні дощі і нагнав величезні маси води в гирлі і долину річки Євфрат [12]. Таким чином, тайфуни - це завжди ураганні вітри, повені, руйнування і людські жертви.

Торнадо (або смерч) - вихровий рух повітря, що виникає в грозовій хмарі, що має вигляд перекинутої воронки, і потім розповсюджується у напрямку до поверхні землі (води) у вигляді хобота, розрідженого всередині [11]. Торнадо за своїми масштабами відноситься до невеликих явищам. Вони рідко перевищують 1,5 км в діаметрі; багато хто має діаметр менше 100 м. Середня швидкість їх переміщення

70 км / год, іноді

100 км / год. Хобот наближено можна представити у вигляді вихрової трубки. Швидкість повітря в стінці трубки досягає 100¸150 м / с (і навіть більше). Відзначалася різницю в тиску до 80 мбар всередині і поза хобота. Руйнування при проходженні торнадо викликаються великою швидкістю вітру і різким перепадом тиску, так як товщина стінки хобота невелика. Торнадо вириває з корінням дерева, перекидає автомобілі, поїзди, кораблі, піднімає в повітря або перекидає будинку, скидає з них даху або повністю руйнує. Переносить в сторону, іноді на кілька кілометрів, різні предмети, тварин. По шляху руху він всмоктує в себе воду невеликих озер, водойм разом з населяють їх флорою, фауною, яка переноситься потім на великі відстані і випадає на землю разом з дощем.

2.2.9. Інтенсивність вітрів. Оцінка впливу вітру на різні об'єкти. Градація швидкості вітру, що показує умови його переходу в грізне стихійне явище, до 1946 р давалася по 12-ти бальною шкалою, запропонованої в 1806 р англійським адміралом Бофортом. Пізніше вона була розширена. Для останнього 12 бали (ураган) введено шість утоняются підрозділів, табл. 2.15 [1-6].

З урахуванням даних табл. 2.15 також додаткових матеріалів в літературі [1-6,22,42-45] даються такі оцінки щодо впливу вітру на різні споруди, табл. 2.16

Градація вітрів в залежності від швидкості повітряного потоку

До недоліків цієї таблиці слід віднести відсутність диференціації даних за типами будівель, споруд. Проте, використовуючи дані таблиці і приймаючи в якості критеріїв ураження споруд тиск швидкісного напору вітру, що визначається за формулою (6.5), за формулами (2,15) - (2,19) можна оцінити ймовірність ураження тієї чи іншої споруди.

Важливе значення для проведення ефективних попереджувальних заходів має своєчасний і достовірний метеорологічний прогноз. Існуюча система прогнозів, як і при прогнозах повеней, включає в себе короткостроковий, середньостроковий і довгостроковий прогнози.

Короткостроковий і середньостроковий прогнози грунтуються на спостереженнях за погодою, які проводяться за допомогою широкої мережі стаціонарних метеостанцій, літаків, кораблів, а також штучних супутників Землі. На підставі отриманих даних складаються синоптичні карти. Прогноз погоди широко оповіщається в засобах масової інформації: преси, радіо, телебаченні.

Довгостроковий прогноз грунтується на багаторічних спостереженнях за погодою в певному районі з урахуванням даних спостережень в інших районах, а також на результатах чисельного моделювання погоди і клімату. На базі отриманих даних з'ясовуються закономірності погодних і кліматичних змін, закономірності руху атмосферних вихорів, оцінюються ризик ураганних вітрів. Відповідно до довгострокового прогнозу територія нашої країни по розрахунковим нормативним швидкісним натиском вітру, (див. Табл. 30) ділиться на сім районів (СНИП 11-А-6-74). райони I і II - центральна область, північ і північний схід Європейської частини країни, західна і центральна частини Сибіру; район III - узбережжя Ризької і Фінської заток, Карпати і Прикарпаття, південь Європейської частини країни, Закавказзі, Казахстан, район м Норильська, Біробіджан; район IV - узбережжі Балтійського моря, східне узбережжя Каспійського моря, район м Караганди, Північний Урал, район Обської губи, узбережжі нижньої течії р. Олени; район V - північне узбережжя Кольського півострова, узбережжя поблизу м Новосибірська, Махачкали, Дербента, Баку, Прикавказзя (м Ставрополь), півострів Ямал, район м Кокчетава, узбережжі Охотського моря, Приморський край; район VI - півострів Таймир, гирло р. Олени, узбережжі Карського моря; район VII - Земля Франца Йосипа, острів Нова Земля, узбережжі затоки Шеліхова (Охотське море) і Берингової моря, східний берег і південь Камчатки, південь і північ острова Сахалін, північно-західне узбережжя Японського моря.

Схожі статті