Охарактеризувати атмосферні небезпечні явища (циклони, тайфуни, урагани, бурі, шторми, шквали, смерчі сильні опади, посухи, тумани, ожеледь, хуртовини, заморозки, морози, бурові, гроза).
Ми живемо на дні великого повітряного океану, який розташований навколо Земної кулі. Глибина цього океану 1000 км і називається атмосферою.
Вітри - це так звані «прилади змішування», вони забезпечують:
- обмін між забрудненим і чистим повітрям;
- насиченням киснем полів і лісів, теплих і холодних арктичних областей:
- розганяють хмари і приносять дощові хмари на поля, які дають врожаї, таким чином, вітер є найважливішим компонентом життя.
Газове середовище навколо Землі, яка обертається разом з нею, називається атмосферою. Чи не рівномірність нагрівання сприяє загальній циркуляції атмосфери, яка впливає на погоду і клімат Землі.
Атмосферний тиск розподіляється нерівномірно, що призводить до руху повітря відносно Землі від високого до низького. Вітер - це рух повітря відносно земної поверхні, що виникає в результаті нерівномірного розподілу атмосферного тиску і спрямоване із зони високого тиску в зону низького.
Сила вітру залежить від баричного градієнта: чим більше різниця атмосферного тиску і чим ближче знаходяться взаємодіючі області, тим швидше відбувається вирівнювання перепаду тиску і тим вище швидкість вітру.
Напрямок вітру залежить від:
- взаиморасположения області високого та низького тиску;
У 1806 році, англійський адмірал Бафарт розробив шкалу для визначення сили вітру в балах. Цією шкалою користуються до цих пір.
Вітер починає викликати пошкодження при швидкості близько 20 м / с. Швидкість вітру обчислюють як в метрах в секунду, так і в кілометрах в секунду. Помноживши перше значення на коефіцієнт 3.6, отримаємо друге значення (при зворотну дію цей же коефіцієнт виступає в ролі дільника).
Людина утримується на ногах при швидкості вітру до 36 м / с. При швидкості вітру 44 м / с ніхто не наважиться покинути приміщення. Як тільки тиск вітру, яке дорівнює квадрату швидкості, перевищить масу людини, сили йому змінять, вітер його підхоплює і несе.
Для людини найбільш сприятливою швидкістю вітру в спекотні дні, коли він легко одягнений, є 1-2 м / с. При швидкості вітру 3-7 м / с з'являється роздратування. Сильний вітер більше 20 м / с викликає порушення життєдіяльності.
Шкала Бофорта для визначення сили вітру
Сила вітру (бали)
Погодні умови грають роль кондиціонера повітря, завдяки чому наша планета залишається населеної. Вони є рушійною силою, що переміщує тепло і вологу з одних місць в інші і здатних створювати сильні сплески енергії.
Погодні системи - це кругові області вихрових потоків повітря ширина від 150 до 400 км. Їх товщина сильно коливається, досягаючи 12-15 км і розташовуючись фактично по всій висоті тропосфери (найближчого до Землі атмосферного шару). Товщина інших, більш дрібних і швидко переміщаються систем не перевищує 1-3 км.
Погодні системи характеризуються змінами тиску повітря, а також різними взувати вітрами.
Основними погонними (баричними) системами є циклони і антициклони. Антициклон - це область підвищеного атмосферного тиску з низхідним повітряним потоком з максимумом в центрі. Циклон являє собою область зниженого тиску з висхідними потоками повітря з мінімумом в центрі. Тому для циклонів характерна хмарна погода.
Антициклони, як область підвищеного атмосферного тиску, зазвичай характеризується стійкою погодою, яка найчастіше суттєво не змінюється протягом кількох днів. Вітер дме за годинниковою стрілкою навколо центру в північній півкулі і проти - в південному. На синоптичних картах антициклони зображуються у вигляді концентричних ізобар (ліній. З'єднують області з однаковим тиском), навколо центру з найбільшим тиском.
Для антициклонів звичайно характерні легкі вітри і чисте небо. Відсутність хмарності означає, що тепло, що випромінюється поверхнею днем, випаровується в космічний простір. В результаті грунт і поверхневий шар повітря швидко охолоджуються вночі. Взимку охолодження є причиною морозів при вологості в повітрі, паморозі або туману. Легкі вітру області антициклонів сприяють еволюції цих погодних явищ. Якби сильний, він міг би перемішати повітряні маси, і поверхневе охолодження поширилося б на набагато більш глибокі шари повітря.
Тепле й холодне повітря перемішуються з працею. Тому тепле повітря, поточний хвилями в полярному фронті перетікає через потік холодного щільного повітря, а не змішується з ним. Холодний же повітря слід за теплим і таким чином утворюється циклон. Зазвичай всередині циклону є 2 фронти: теплий фронт відокремлює наближається потік теплого повітря від холодного. При цьому тепле повітря піднімається над шаром знаходиться попереду холодного щільного повітря. У висхідному охлаждаемом повітрі водяні пари конденсуються і утворюються хмари. За теплим фронтом слід холодний фронт. Уздовж цього фронту, холодне повітря пробивається під шаром теплого повітря, змушуючи його підніматися вгору. Тому холодний фронт несе також хмарну, дощову погоду. Холодний фронт рухається швидше теплого, внаслідок чого вони, врешті-решт, стикаються, і тепле повітря витісняється вгору.
Метеорологи ретельно вивчають послідовність погодних умов, пов'язані з циклонами. Ці знання вкрай важливі для прогнозу погоди. Наприклад, тонкі перисті хмари верхнього ярусу, за яким слідують сірі дощові хмари нижнього ярусу. Ці хмари звичайно несуть дощі, що ллються протягом декількох годин, перш ніж теплий фронт.
За теплим фронтом перебуває область теплого повітря з властивою їй хмарністю і вологістю.
Потім слід холодний фронт, де внаслідок висхідних потоків повітря виникають грози. Часто уздовж кордону холодного фронту випадає сильний дощ, тривалість якого зазвичай менше, ніж в умовах теплого фронту. Після проходження холодного фронту, як правило, настає ясна холодна погода.
В результаті природних процесів, що відбуваються в атмосфері, на Землі спостерігаються явища, які являють безпосередню небезпеку і ускладнюють функціонування систем людини. До атмосферних небезпек відносимо циклони (урагани, тайфуни), бурі (шторми), смерчі (торнадо), град, хуртовини, зливи, ожеледь, тумани, блискавки.
1. Звичайними (нетропічних), які виникають в результаті взаємодії один з одним холодного і теплого повітряних фронтів.
2. Тропічними, які мають різні назви:
- «Тайфун» в перекладі з китайської «дуже великий вітер», називають жителі Росії (Далекий Схід), Австралії, Кореї, Китаю, Індії, Японії. За дивною іронією тайфунів і ураганів дають жіночі імена.
На батьківщині ураганів, в тропіках, маси повітря сильно нагріті і насичені водяними парами - температура поверхні океану на цих широтах досягає двадцяти семи - двадцяти восьми градусів Цельсія. Внаслідок цього виникають потужні висхідні потоки повітря і виділенням запасеного їм сонячного тепла і конденсацією містяться в ньому парів. Процес розвивається і наростає, виходить своєрідний гігантський насос - в воронку, що утворилася в місці зародження цього насоса, засмоктуються сусідні маси такого ж теплого і насиченого парами повітря, і таким чином процес поширюється ще й вшир, захоплюючи все нові і нові площі на поверхні океану.
Коли ви виливаєте воду з ванни через зливний отвір, утворюється вир. Приблизно те ж саме відбувається і з повітрям, що піднімається догори в місці зародження циклону, - він починає обертатися.
Гігантський повітряний насос продовжує працювати, все більше вологи конденсується на його лійкоподібної вершині, все більше тепла при цьому вивільняється. (Американські метеорологи підрахували: протягом одного дня догори може бути піднято понад мільйон тонн води - у вигляді пари, яким безперервно насичується приповерхневих шар атмосфери; енергії, вивільненої при конденсації за якісь десять днів, вистачило б такого високорозвиненому в промисловому відношенні державі, як США, на шість років!). Вважається, що циклон середньої сили виділяє приблизно таку ж кількість енергії, скільки 500000 атомних бомб з потужністю скинутої над Хіросімою. Атмосферний тиск в центрі зародився циклону і на його околицях стає неоднаковим: там, в центрі циклону, воно набагато нижче, а різкий перепад тиску - це причина сильних вітрів, що переростають незабаром в ураганні. На просторі діаметром від трьохсот до п'ятисот кілометрів починають свою шалену круговерть найсильніші вітри.
Виникнувши, циклони починають переміщатися з середньою швидкістю 10-30 км / год, іноді вони можуть на деякий час зависати над місцевістю.
Повітряні маси рухаються в області циклону по спіралі, що закручується до його центру (проти годинникової стрілки в північній півкулі, в південному навпаки) зі швидкістю:
- звичайні не більше 50-70 км / год;
- тропічні 400-500 км / ч
У центрі циклону тиск повітря нижче ніж на периферії, саме тому, рухаючись по спіралі, повітряні маси прагнуть до центру, де вони потім піднімаються вгору, породжуючи сильну хмарність.
- звичайного циклону тиск повітря в порівнянні з атмосферним (760 мм р.с.) становить 713-720 мм р.с .;
- то в центрі тропічного циклону тиск падає до 675 мм р.с.
У центрі тропічного циклону є область низького тиску з високою температурою, діаметром 10-40 км, де панує затишшя - очей тайфуну.
Щорічно на Земній кулі виникають і повністю розвиваються не менше 70 тропічних циклонів.
Коли тропічний циклон (тайфун, ураган) наближається до узбережжя він несе перед собою величезні маси води. Штормовий вал супроводжується сильними дощами і смерчами. Він налітає на прибережні райони, знищуючи все на своєму шляху.
У 1970 році тайфун. який прорвав гирлі річки Ганг (в Індії) затопив 800 000 км 2 узбережжя. Мав швидкість вітру 200-250 м / с. Морська хвиля досягала висоти 10 м. Загинуло близько 400 000 чоловік.
Сьогодні існують сучасні методи прогнозування тропічних циклонів (тайфунів, ураганів). Кожне підозріле скупчення хмар, де воно не виникло, фотографується метеорологічними супутниками з космосу, літаки метеослужби літають до «ока тайфуну» щоб отримати точні дані. Ця інформація закладається в комп'ютери, щоб розрахувати шлях і тривалість тропічного циклону (тайфуну, урагану) і заздалегідь сповістити населення про небезпеку.
Ураганом називається вітер силою в 12 балів (до 17 балів) за шкалою Бофорта, тобто зі швидкістю 32,7 м / с (більше 105 км / ч) і досягає до 300 м / с (1194 км / ч)
Ураган - сильний маломасштабний атмосферний вихор, в якому повітря обертається зі швидкістю до 100 м / с. Він має форму стовпа (іноді з увігнутою віссю обертання) з воронкоподібними розширеннями зверху і знизу. Повітря обертається проти годинникової стрілки і одночасно піднімається по спіралі, втягуючи пил, воду, різні предмети. Ураган на суші називається бурею. а на море штормом. Основними характеристиками ураганів є:
- розміри і побудова;
- середня тривалість дій.
Найважливішою характеристикою ураганів є швидкість вітру. З наведеної нижче таблиці (за шкалою Бофорта) видна залежність швидкості вітру і найменування режимів. Середня швидкість пересування урагану на Україні 50-60 км / ч.
Середня тривалість урагану - 9-12 днів. На Україні урагани тривають недовго від декількох секунд до декількох годин.
Ураган практично завжди добре видно, коли він підійшов чутно сильне гудіння.
Урагани є однією з найпотужніших сил стихії. За своїм згубному впливу не поступаються таким страшним стихійним лихам, як землетруси. Це пояснюється тим, що вони несуть в собі колосальну енергію. Її кількість, що виділяється середнім за потужністю ураганом протягом однієї години, так само енергії ядерного вибуху в 36 МгТ.
Ураган несе потрійну загрозу людям, які виявляються на його шляху. Найбільш руйнівними є вітер, хвилі і дощ.
Часто зливи, що супроводжуються ураганом, набагато небезпечніше самого ураганного вітру, особливо для тих людей, які живуть на узбережжі або поблизу від нього. Ураган створює на узбережжі хвилі висотою до 30 м, може бути причиною злив, а пізніше зумовити появу епідемії, наприклад ураганний штормовий приплив, який співпав зі звичайним, викликав в 1876 році гігантське повінь на узбережжі Індії, під час якого хвиля піднімалася на 12-13 м . Потонуло близько 100 000 чоловік і майже стільки ж загинуло від наслідків лютої епідемії.
Ураган при поширенні над морем викликають величезні хвилі висотою 10-12 метрів і більше, пошкоджують або навіть призводять до загибелі суду.
Найбільшу небезпеку під час урагану представляють предмети, підняті з землі і розкручені до величезній швидкості. На відміну від бур, ураган йде вузькою смугою, тому його можна уникнути. Потрібно тільки визначити напрямок його руху і рухатися в протилежну сторону.
Ураганний вітер руйнує міцні і зносить легкі будівлі, спустошує засіяні поля, обриває дроти і валить стовпи ліній електропередачі і зв'язку, пошкоджує транспортні магістралі і мости, ламає і вириває з корінням дерева, пошкоджує і топить суду, викликає аварії на комунально-енергетичних мережах у виробництві . Бували випадки, коли ураганний вітер руйнував дамби і греблі, що приводило до великих повеней, скидав з рейок поїзда, зривав з опор мости, валив фабричні труби, викидав на сушу кораблі.