Смерчи
Смерч (торнадо, тромб) — вращающийся воронкообразный вихрь, который протягивается к земле от основания грозового облака. Цвет его меняется от серого до черного. Ось вращения вихря занимает вертикальное или наклонное положение. Горизонтальный радиус обычно составляет 50-300 м, изредка достигая 1 км.
Несмотря на сравнительно небольшие размеры, смерчи относятся к наиболее опасным штормовым явлениям. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом, и если воронка достигает земли, то вызывает значительные разрушения. Воронка может и не достигнуть поверхности земли, исчезая прямо на глазах.
Смерчи распространены в различных районах, где сталкиваются воздушные массы с большим контрастом температуры, влажности, скорости. Такое столкновение сопровождается сильными ветрами в узкой переходной зоне, которые и могут вызвать образование смерча. Нередко образуются серии смерчей. Они обладают способностью делиться, т.е. из одной воронки со временем может образоваться две или три.
В прибрежных районах смерчи часто зарождаются в море и выходят на сушу вместе с грозовыми облаками. В США классический торнадо зарождается на суше. Считается, что именно в США наблюдаются лучшие условия для образования торнадо. Среднее количество смерчей на территории США около 800 в год, причем половина из них приходится на апрель, май и июнь. Наибольших величин этот показатель достигает в Техасе (120 в год), а наименьших -в северо-восточных и западных штатах (1 в год).
Рис.3.16. Смерч на юге США
Смерчи наблюдались и в России, но частота их возникновения мала. Интенсивные смерчи на европейской территории наблюдаются один раз в десятки лет.
Торнадо делятся: на слабые — со скоростью ветра до 50 м/с (около 70 % всех торнадо); сильные — со скоростью ветра от 50 до 100 м/с (около 28 %); на неистовые — со скоростью ветра свыше 100 м/с (~ 2 %). Приблизительно в 80 % торнадо на территории США максимальные скорости ветра достигают 65 — 120 км/ч и только в 1% — 320 км/ч и выше. Приближающийся торнадо обычно издает шум, подобный грохоту движущегося товарного поезда. В сильных и, возможно, в неистовых торнадо восходящий поток поднимается, вращаясь в тонком слое, охватывающем воронку. В самой воронке наблюдается медленное нисходящее движение воздуха. Высота смерча обычно составляет 800-1500 м. Давление в ядре смерча на 10-15 % ниже, чем на его периферии.
Поражающие факторы:
— кинетическая энергия ветра;
— разность давлений в центре смерча и в окружающей среде;
— подъем на высоту и падение с высоты;
— вовлечение в движение и удар о препятствие;
— кинетическая энергия обломков, вовлеченных в движение.
Разрушения, вызванные смерчами, ужасны. Они происходят как из-за ветра огромной силы, так и из-за больших перепадов давления на ограниченной площади. Смерч способен разнести на кусочки здание и разметать его по воздуху. Могут обрушиваться стены. Резкое снижение давления приводит к тому, что тяжелые предметы, даже находящиеся внутри зданий, поднимаются в воздух, как бы всасываемые гигантским насосом, и иногда переносятся на значительные расстояния. Известны случаи засасывания людей и животных и перенос их на сотни метров.
Рис. 3.17. Разрушения в г. Топики (США), вызванные торнадо 8 июня 1966 года
Самый разрушительный смерч в истории человечества возник в Шатурии (Бангладеш) 26 апреля 1989 г. Смерчи в Бангладеш наблюдаются значительно реже, чем в США и даже в Западной Европе. Несмотря на то что жители города были заранее предупреждены о приближении смерча, жертвами этого стихийного бедствия стали 1300 человек.
Самый обширный и разрушительный торнадо из всех известных до него в Техасе погубил 169 человек 9 апреля 1947 г. Он прошел наиболее широкой полосой — 2,4 километра (обычно ширина торнадо измеряется десятками метров). Его первое соприкосновение с землей произошло в маленьком городе Уайт-Дир (Техас) с населением 500 человек. Торнадо обрушился на товарный поезд как раз близ Уайт-Дира и поднял его в воздух. На своем пути этот торнадо разрушил 6 населенных пунктов. В самом крупном из них, Шаттаке было разрушено 100 кварталов, погибло 95 человек.
В Европе от смерчей страдали Германия, Турция, Россия. 20 июня 2002 г. над Турцией в районе Анкары пронесся сильнейший смерч. В окрестностях Анкары были разрушены десятки домов и других строений. Погибло 5 и ранено 14 человек.
Черноморское побережье России также страдает от смерчей, большинство из которых зарождается в море и сопровождается сильнейшими дождями, вызывающими сильные паводки. Необычный смерч по типу торнадо возник на суше в Адлере в 2001 г. Диаметр воронки достигал 500 м, были разрушены автопарк, птицеферма и десятки частных домов. Общий ущерб составил около 100 млн. руб.
Смерчи часто образуют серии. В США 11 апреля 1965 г. на Средний Запад прорвались 37 торнадо, погубив 271 человека и ранив свыше 5000 человек. Материальный ущерб составил 300 млн. долл. США, 93 человека погибли и более 2000 были ранены, когда 24 торнадо пересекали северо-восток США 31 мая 1985 г. Самая мощная за последние 50 лет волна смерчей обрушилась на США в мае 2003 г. С 1 по 9 мая прошло около 300 торнадо. Погибло 44 человека, ущерб составил около 100 млн. долл. США.
Прогноз смерчей, торнадо представляет сложную задачу, решение которой еще не получено. Невозможно предсказать, где именно образуется смерч. Однако можно определить район площадью около 50 тыс. км2, внутри которого вероятность появления смерчей достаточно высока.
Для защиты от смерчей используются организационные мероприятия (предупреждения населения, расположение людей в убежищах, подвалах), а также укрепление зданий, строений. Широкому распространению инженерных мероприятий препятствует неожиданность явления.
Сильный ветер
Ветер считается сильным, если его скорость, считая порывы, составляет не менее 25 м/с в условиях равнинной местности; не менее 35 м/с на акватории океанов, арктических и дальневосточных морей и не менее 30 м/с на побережьях морей и в горах. Обычно сильный ветер связан с прохождением холодных фронтов, линий шквалов, смерчей, штормовых циклонов умеренных широт, тропических циклонов.
Сильный ветер рассматривается как самостоятельное ОЯП из-за его влияния на многие виды хозяйственной деятельности: морской транспорт, высотные сооружения, строительство, деятельность портов, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство и т.п.
Для каждого из видов хозяйственной деятельности существуют свои ограничения деятельности, связанные с сильным ветром, которые могут не совпадать с градациями сильного ветра, установленными в гидрометеорологии.
Поражающий фактор: кинетическая энергия ветра, ударная энергия предметов, вовлеченных в движение сильным ветром.
Ущербы от сильных ветров делятся на прямые и косвенные. Прямые ущербы связаны с повреждениями и разрушениями, вызванными сильным ветром, потерями урожая, повреждениями лесов, садов, парков. Косвенные потери связаны с потерями из-за простоев техники, прекращением деятельности на время сильного ветра, упущенной прибылью.
В России экономические ущербы и человеческие жертвы от сильных ветров наблюдаются практически везде, но особенно сильно они ощущаются примерно на 21 % территории страны. Штормовые и шквальные ветры особенно характерны для прибрежных районов, акваторий крупных водохранилищ, равнинных и предгорных территорий, примыкающих к горным районам.
Сильные ветры, связанные со смерчами, наиболее часто возникают в Центральном и Центрально-Черноморском экономическом регионах. Ежегодно на европейской территории России возникает 8-10 смерчей и шквалов, но не все они приводят к разрушениям. Частота прямых экономических ущербов от сильных ветров величиной 2,5 млн. долл. США и более составляет 4-5 раз в год. В особо редких случаях экономический ущерб может превысить 30 млн. долл. США.
Прогноз сильного ветра обычно осуществляется в рамках синоптических прогнозов погоды с выдачей так называемых штормовых предупреждений «по ветру».
Для защиты от сильного ветра могут использоваться организационные мероприятия (прекращение работ, срочный заход в порт, закрытие аэропортов и т.п.) и инженерные способы (укрепление элементов конструкций, установка ветрозащитных щитов, экранов, обтекателей и т.п.).