Шкала разрушений, вызываемых торнадо

 

Класс разрушений F
Скорость ветра V, м/с

 

Повреждения, соответствующие классам F, следующие:

0 – слабые повреждения: небольшие повреждения антенн, повалены деревья с неглубокими корнями;

1 – средние повреждения (начало ураганной скорости ветра): сорваны крыши, перевернуты автоприцепы, движущиеся автомобили снесены с дороги, некоторые деревья вырваны с корнями и унесены;

2 – значительные повреждения: разрушены неустойчивые здания в сельских районах, крупные деревья вырваны с корнем и унесены, опрокинуты товарные вагоны, сорваны крыши с каркасов домов;

3 – серьезные повреждения: разрушена часть вертикальных стен, домов, перевернуты поезда, разорваны конструкции со стальной оболочкой (типа ангаров), автомобили подбрасывались в воздух, большинство деревьев в лесу вырвано с корнями или повалено;

4 – опустошительные повреждения: каркасы домов целиком повалены, автомобили и поезда отброшены, крупные летящие предметы;

5 – потрясающие повреждения: каркасы домов сорваны с фундаментов, железобетонные конструкции сильно повреждены, в воздухе летящие предметы размером с автомобиль.

Катастрофические торнадо наблюдаются редко, поэтому для их прогноза затруднительно использовать статистический подход. Обычно, ориентируются на то, что торнадо могут возникнуть в любом из тех районов, где они уже происходили раньше, и следует принять соответствующие меры предосторожности. Если ведутся атмосферные наблюдения и если торнадо обнаружен, делается соответствующее предупреждение.

До сих пор не выяснена природа образования торнадо, однако ясно, что в основе явления лежат вертикальные перемещения воздуха в сочетании с уже существующим вращательным движением. Типичные торнадо имеют диаметр менее 500 м и живут лишь несколько минут. Катастрофические торнадо имеют форму воронки диаметром от 1 до 10 км. В этом вихре скорость ветра может достигать величины 300 м/с, но в среднем не превышает 100 м/час.

Типичный смерч движется по непредсказуемой траектории, разрушая полосу шириной несколько сот метров. Скорость поступательного движения торнадо составляет около 40 км/час, это означает, что убежать от него нельзя, можно лишь уехать на машине. Бегство от торнадо, однако, и в этом случае проблематично, так как его трасса абсолютно незакономерна и непредсказуема.

Кроме того, смерч – сила совершенно непредсказуемая: он может подхватить человека, перенести его по воздуху и осторожно опустить на землю, поднять в воздух железнодорожные вагоны и дома. Иногда торнадо полностью разрушает одно строение, оставив соседнее, стоящее рядом в нескольких метрах, совершенно не тронутым.

Торнадо случаются во многих странах, но нигде они не фиксируются столь часто и не обладают столь свирепым характером, как в США. Здесь за год отмечается более 700 торнадо.

Нередки торнадо в Индии, Бангладеш, Японии, Аргентине, Австралии. В Европе тоже могут возникать сильнейшие торнадо. Опасные вихри образуются иногда в бассейне реки Дона, в Кубанских степях. Например, в Ростове–на–Дону 24 августа 1953 г. случился смерч со скоростью 60 – 80 м/с.

В Европейской части России и в других регионах смерчи наблюдаются крайне редко – один раз в несколько лет. Известен разрушительный смерч в Лужском районе, сопровождавшийся сильным лесоповалом, в Новгородской и Псковской областях. Хотя эти явлении почти никогда не сопровождаются жертвами, но приводят к весьма значительному материальному ущербу.

Поскольку вероятность появления торнадо в каком–либо конкретном районе весьма мала, при проектировании обычных промышленных и гражданских зданий и сооружений нагрузки от торнадо строительными нормами не учитываются (по экономическим соображениям). Нагрузки от торнадо учитываются при выборе площадок для атомных электростанций как в России, так и за рубежом.

Защита от торнадо крайне проблематична. Они возникают неожиданно. Определить их траекторию невозможно. Помочь может передача предупреждений по телефону от города к городу. Наилучшая и, по–видимому, единственная защита от торнадо – скрыться в подвале либо в прочном здании.

На этот случай следующие рекомендации:

– если вы вне дома и вблизи нет никакого укрытия – ложитесь ничком в любую ближайшую канаву. Закройте голову руками. Если вы в машине или тракторе – не пытайтесь убежать от вихря. Выскакивайте из кабины и ложитесь в канаву;

– стойте подальше от окон, дверей и наружных стен дома. Спрячьтесь в подвал или спуститесь на самый нижний этаж;

– залезайте под какую–нибудь прочную конструкцию. Защитите голову;

– спрячьтесь в ближайшем оборудованном убежище при школе, больнице, торговом центре или другом общественном месте. Внутренние коридоры на нижнем этаже наиболее безопасны;

– покиньте передвижные домики и найдите более надежное укрытие.

Пылевые бури

 

Пылевая буря – это перенос сильным ветром больших количеств пыли и песка, приводящий к значительному ухудшению видимости, т.е. это атмосферные возмущения, при которых в воздух поднимается огромное количество пыли и песка, переносимых на значительные расстояния. Песок летит ближе к земле, в нескольких метрах от нее, выше поднимаются лишь более мелкие частицы.

Пыльные бури возникают, когда клин холодного воздуха вторгается под слой теплого. Быстро перемещаясь и обладая значительной турбулентностью, он эродирует почву, и в воздух поднимается много твердых частиц. Они осаждаются на расстоянии многих километров. Вслед за выпадением пыли обычно сразу же начинает идти дождь.

Весьма эффектная и грандиозная по масштабам буря пронеслась со скоростью 100 км/час над восточными равнинами и горными районами Средней Азии 10 сентября 1971 г. В Ташкенте видимость в 17 час. 50 мин. упала до 50 м, а в пригородах до 10 м. На некоторое время был нарушен ритм жизни большого города. Пыльная буря сопровождалась оптическими и электрическими явлениями. Пыльные бури оказывают губительное воздействие на сельское хозяйство и скотоводство, осложняют работу транспорта, в особенности авиации. Наличие в воздухе большого количества пыли и песка нарушает работу газопроводов и линий электропередач.

Одинокие путники или караваны в пустыне вполне могли быть засыпаны во время пыльных бурь. При пыльных бурях бывают эродированы миллионы тонн почвы и, наоборот, огромные площади полей и пастбищ оказываются занесенными бесплодной пылью. Так случилось в Казахстане при освоении целины. После того, как были распаханы степные земли, и почва лишилась покрова, сильные ветры уничтожили сотни тысяч гектаров пахотной земли.

Пыльные бури вызывают удушье и приводят к болезням, от них в значительной мере страдают приборы и любая техника. Пыльные бури могут разносить опасных паразитов, которые являются причиной тяжелого заболевания – болотной лихорадки.

Таково отрицательное воздействие пыльных бурь, а некоторые из них становятся настоящими катастрофами.

Среди регионов СНГ Средняя Азия по сравнению с другими районами занимает первое место по площади, наиболее часто подверженной пыльным бурям. Если на территории Европы пыльные бури в значительной степени являются результатом деятельности человека (неразумное землепользование), то для пустынных и даже предгорных районов Средней Азии это явление рассматривается, как естественное.

Интенсивность пыльных бурь оценивается, в основном, видимостью, которая может быть самой различной – от 50 м до 10 км. Как правило, основная доля приходится на песчаные бури умеренной интенсивности. Очень сильные бури являются такой же редкостью, как и совсем слабые.

Кроме того, горизонтальная видимость при пыльной буре весьма неоднородна в пространстве. Пыль и песок во время бури перемещаются волнами, видимость внутри которых падает до 200 – 300 м, а иногда и ниже. Вне таких сгустков видимость достигает 3 – 4 км.

Непрерывная продолжительность пыльных бурь в большинстве случаев не превышает 3 часов. Самые длительные бури продолжаются в течении 24 часов и более.

Необходимо отметить, что благоустройство территории приводит к значительному снижению пыльных бурь.

Грозы

Гроза – наиболее распространенное опасное атмосферное явление.

Гроза начинается с подъема столба воздуха, образующего белое облако. Внутри растущего облака воздух интенсивно перемешивается, при этом скорость восходящих потоков может иногда превышать 100 км/час. Высота таких облаков может доходить до 18 км.

Большинство гроз проходят свой жизненный цикл за время меньше часа, разрядившись несколькими молниями и дождем. Некоторые же грозы охватывают огромные пространства, могут длиться часами и вызывать мощные восходящие и нисходящие потоки. Часто они являются источником града и вызывают торнадо. При грозе выпадает большое количество осадков, однако, наибольшую опасность представляют электрические разряды – молнии.

Молния – это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом. Наиболее часто молнии возникают в кучево–дождевых облаках.

В раскрытие природы молнии внесли вклад американский физик Б. Франклин (1706 – 1790), русские ученые М. В. Ломоносов (1711 – 1754) и физик Г. Рихман (1711 – 1753), погибший от удара молнии при исследовании атмосферного электричества.

Молнии делятся на внутриоблачные, т.е. проходящие в самих грозовых облаках, и наземные, т.е. ударяющие в землю.

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий.

На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их. Таким образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов – стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые соединяясь, дают начало яркому термоионизированному каналу с высокой проводимостью – ступенчатому лидеру.

Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью 5^.10⁷ м/с, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков мкс, а свечение сильно ослабевает. В последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров, яркое свечение при этом охватывает все пройденные ступени. По мере продвижения лидера к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. На этом явлении основано создание молниеотвода.

В заключительной стадии по ионизированному лидером каналу следует обратный, или главный разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, сильной яркостью и большой скоростью продвижения 10⁸ – 10⁷ м/с. Температура канала при главном разряде может превышать 25000 °С, длина канала молнии 1 – 10 км, диаметр – несколько сантиметров. Такие молнии называются затяжными. Они наиболее часто бывают причинами пожаров. Обычно, молния состоит из нескольких повторных разрядов, общая длительность которых может превышать 1 с.

В отличие от опасных молний, называемых линейными, существуют шаровые молнии, которые нередко образуются вслед за ударом линейной молнии.

Молнии, как линейная, так и шаровая, могут быть причиной тяжелых травм и гибели людей. Удары молний могут сопровождаться разрушениями, вызванными ее термическими и электродинамическими воздействиями. Наибольшие разрушения вызывают удары молний в наземные объекты при отсутствии хороших токопроводящих путей между местом удара и землей. От электрического пробоя в материале образуются узкие каналы, в которых создается очень высокая температура, и часть материала испаряется со взрывом и с последующим воспламенением.

Наряду с этим, возможно возникновение больших разностей потенциалов между отдельными предметами внутри строения, что может быть причиной поражения людей электрическим током. Весьма опасны прямые удары молнией в воздушные линии связи с деревянными опорами, так как при этом могут возникать разряды с проводов и аппаратуры (телефон, выключатели) на землю и другие предметы, что может привести к пожарам и поражению людей электрическим током. Прямые удары молнии в высоковольтные линии, электропровода могут быть причиной коротких замыканий. Опасно попадание молнии в самолеты. При ударе молнии в дерево могут быть поражены находящиеся вблизи него люди.

Электрические разряды молнии имеют силу тока от нескольких единиц до 200 кА. Обычно, ступенчатый лидер переносит вниз отрицательный заряд. Иногда он переносит и положительный заряд.

Повреждения, наносимые молнией, обусловлены высоким напряжением, большой силой тока в канале молнии и температурой, достигающей 40000 °К. Сильный ток, прошедший через тело человека от удара молнии, вызывает остановку сердца.