Мотеорологические и агрометеорологические явления
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО
«Удмуртский государственный университет»
Факультет
информационных технологий и вычислительной техники
Кафедра ТОБЖ
Реферат
Метеорологические и
агрометеорологические явления
Выполнила: студентка гр. 38-52
Южакова Ольга Андреевна
Проверил: доцент Шалаев
В.И.
Ижевск 2007
Содержание
1. Стихийные бедствия………………………………………………………………....3
2. Шквал………………………………………………………………………………....5
3. Вертикальные вихри………………………………………………………………...7
4. Сильный дождь с ливнем………………………………………………………….11
5. Град………………………………………………………………………………….12
6. Засуха………………………………………………………………………………..15
7. Суховеи……………………………………………………………………………...16
8. Заморозки…………………………………………………………………………...17
9. Список литературы………………………………………………………………....18
Стихийные
бедствия
Стихийное бедствие
- катастрофическое природное явление (или процесс), которое может вызвать
многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие
тяжелые последствия.
К стихийным
бедствиям относятся землетрясения, извержения вулканов, сели, оползни, обвалы,
наводнения, засухи, циклоны, ураганы, смерчи, снежные заносы и лавины,
длительные проливные дожди, сильные устойчивые морозы, обширные лесные и торфяные
пожары. К числу стихийных бедствий относят также эпидемии, эпизоотии, эпифитотии,
массовое распространение вредителей лесного и сельского хозяйства.
За последние 20
лет XX века от стихийных бедствий в мире пострадало в общей
сложности более 800 млн. человек (свыше 40 млн. человек в год), погибло более
140 тыс. человек, а ежегодный материальный ущерб составил более 100 млрд.
долларов.
Наглядными
примерами могут служить три стихийных бедствия в 1995 г.
1)
Сан-Анджело,
Техас, США, 28 мая 1995 года: смерчи и град обрушились на город с 90-тысячным
населением; причиненный ущерб оценивается в 120 миллионов американских
долларов.
2)
Аккра,
Гана, 4 июля 1995 года: самые обильные за последние почти 60 лет осадки вызвали
сильные наводнения. Около 200 000 жителей потеряли все свое имущество, еще
более 500 000 не могли попасть в свои дома, и 22 человека погибли.
3)
Кобе,
Япония, 17 января 1995 года: землетрясение, длившееся всего 20 секунд, унесло
жизни тысяч людей; десятки тысяч получили ранения, и сотни остались без крова.
Чрезвычайные
ситуации природного характера можно классифицировать следующим образом:
1.
Геофизические
опасные явления:
2.
Геологические
опасные явления:
3.
Морские
гидрологические опасные явления:
4.
Гидрологические
опасные явления:
5.
Гидрогеологические
опасные явления:
6.
Природные
пожары:
7.
Инфекционная
заболеваемость людей:
8.
Инфекционная
заболеваемость сельскохозяйственных животных:
9.
Поражение
сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.
10.
Метеорологические
и агрометеорологические опасные явления:
бури (9 - 11
баллов);
ураганы и бури (12
- 15 баллов);
смерчи, торнадо
(разновидность смерча в виде части грозового облака);
шквалы;
вертикальные
вихри;
крупный град;
сильный дождь
(ливень);
сильный снегопад;
сильный гололед;
сильный мороз;
сильная метель;
сильная жара;
сильный туман;
засуха;
суховей;
заморозки.
Шквал
Иногда
на ограниченных территориях наблюдаются резкие кратковременные усиления ветра,
называемые шквалами. Скорость ветра при шквале внезапно, порывом, усиливается
до 20 м/с и более. Это усиление ветра продолжается несколько минут, а иногда повторяется
на протяжении короткого времени. Более или менее резко меняется и направление
ветра. Несмотря на кратковременность шквалов, они могут приводить к катастрофическим
последствиям.
Шквалы
в большинстве случаев связаны с кучево-дождевыми (грозовыми) облаками либо
местной конвекции, либо холодного фронта. В первом случае они называются внутримассовыми,
во втором - фронтальными.
Внутримассовый шквал обусловлен тем, что в передней части кучево-дождевого
облака возникает сильное восходящее движение воздуха, а в центральной и тыловой
частях облака нисходящее движение, в частности, создаваемое ливневыми осадками,
увлекает за собой воздух. Таким образом, в облаке и под ним возникает вихревое
движение воздуха с направлением по горизонтальной оси, в которое вовлекается
воздух из смежных районов. При приближении большого облака конвекции ощущается
усиление ветра и поворот его направления к облаку, в резко выраженных случаях
это явление принимает форму шквала.
Структура шквала
Внутримассовый
шквал обусловлен тем, что в передней части кучево-дождевого облака возникает
сильное восходящее движение воздуха, а в центральной и тыловой частях облака
нисходящее движение, в частности, создаваемое ливневыми осадками, увлекает за
собой воздух. Таким образом, в облаке и под ним возникает вихревое движение
воздуха с направлением по горизонтальной оси, в которое вовлекается воздух из
смежных районов. При приближении большого облака конвекции ощущается усиление
ветра и поворот его направления к облаку, в резко выраженных случаях это
явление принимает форму шквала.
Сходные
условия будут и в случае фронтальных шквалов. Здесь также играют роль
восходящее движение теплого воздуха перед продвигающимся холодным фронтом и нисходящее
движение в голове холодного воздуха за фронтом, принимающее форму резкого
обрушивания. Фронтальные шквалы наблюдаются вдоль фронта одновременно в ряде
мест. Поэтому в XIX в., когда было установлено существование холодных фронтов,
их называли линиями шквалов. Шквал обычно связан с ливневыми осадками и грозой,
иногда с градом. Лишь в условиях большой сухости воздуха возможны шквалы без
образования кучевых облаков.
Атмосферное
давление при шквале резко повышается в связи с бурным выпадением осадков, а
затем снова падает так называемый (грозовой нос).
Шквальными бурями называют вихри, возникающие в теплое время года на мощных атмосферных
фронтах, реже - при особо интенсивной местной циркуляции.
Скорость
движения воздуха в вихре суммируется со скоростью движения фронта, в результате
чего образуются шквальные бури. Их ширина - несколько километров, редко до 50
км, длина пути - 20-200 км, длительность в каждой точке пути - от нескольких
минут до получаса. Скорость ветра в шквальных бурях достигает иногда ураганных
значений (до 60-80 м/с). Они сопровождаются мощными ливнями и грозами.
Вертикальные вихри
В
условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации кроме обычных
грозовых шквалов могут возникать особые вихри с вертикальной осью, напоминающие
циклоны, однако миниатюрных размеров. Это прежде всего совсем небольшие пыльные
вихри, во множестве возникающие над перегретой почвой в пустынях (но не только
в пустынях), особенно на границах, где резко меняются свойства подстилающей
поверхности. В Сахаре на площади 10 квадратных километров таких вихрей
наблюдалось иногда до 100 в день. Часты они летом на Восточном Памире. Поперечник
их от 1 до 100 м, высота до 1 км, скорость перемещения 20-30 км/ч. В вихре
наблюдается быстрое вращение воздуха при одновременном его подъеме вверх.
Попавшие в вихрь пыль, листья и другие предметы увлекаются вверх по спиральным
путям.
Большое
значение имеют более крупные вихри, называемые над морем смерчами, а над сушей
- тромбами. В Северной Америке тромбы именуют торнадо. Вихрь возникает обычно в
передней части грозового облака и проникает сверху до самой земной поверхности.
У смерчей диаметр вихря порядка десятков метров, у тромбов - порядка 100-200 м,
а в американских торнадо и больше (устанавливается по ширине полосы
разрушений).
Тромб
виден как темный столб между облаками и землей, расширяющийся кверху и книзу,
или как хобот, свисающий из облака. Такая форма объясняется тем, что вихрь втягивает
сверху облако, а снизу пыль или воду, кроме того, при сильном падении давления
внутри вихря происходит конденсация водяного пара.
Вихрь
перемещается вместе с облаком чаще всего со скоростью порядка 30-40 км/ч. Время
существования смерчей измеряется минутами, тромбов - десятками минут, иногда
несколькими часами. За это время вихрь может продвинуться над морем на
несколько километров, а над сушей - на десятки, иногда даже на сотни
километров, все сметая на своем пути. Атмосферное давление в вихре сильно
понижено - на десятки или даже на сотню гектопаскалей. Воздух вращается вокруг
оси вихря, одновременно поднимаясь вверх. Скорости ветра в тромбах могут
достигать 50-100 м/с, их можно определить по разрушениям, очень велики и
восходящие скорости. Ветер при тромбе срывает крыши и разрушает легкие
постройки, переносит на большие расстояния людей и животных, ломает и вырывает
с корнем деревья, прокладывая в лесах просеки. Падение давления при прохождении
тромба бывает настолько большим и быстрым, что наружное давление не успевает
выровняться с давлением внутри зданий, которое остается более высоким. Поэтому
дома, попавшие в сферу действия тромба, иногда взрываются изнутри: с них
слетает крыша, вылетают оконные рамы, даже разрушаются стены. Смерчи обладают
меньшей разрушительной силой. Тромб сопровождается грозой, ливневым дождем,
градом. Водяные смерчи реже связаны с грозами. Обычно тромбы проходят
поодиночке, у торнадо часто наблюдаются по два или больше вихрей. Смерчи часто
возникают сериями по несколько вихрей.
В
Европе тромбы сравнительно редки и наблюдаются преимущественно в жаркую летнюю
погоду в послеполуденные часы в воздушных массах тропического происхождения с
большими вертикальными градиентами температуры и содержанием влаги. В направлении
к северу они отмечались до Северной Шотландии, Южной Норвегии, Швеции (до 60°
с.ш.), Соловецких островов; в Сибири - до низовьев Оби. На Европейской
территории России каждое лето в разных местах (и на юге и в центре) отмечается
несколько тромбов. Были случаи, когда они достигали катастрофической силы, как,
например, московский
тромб 29 июня 1904 г. или тромб в Иванове 9 июня 1984 г., которые
сравнимы по интенсивности с американскими торнадо.
По-видимому, на азиатской территории России тромбы возникают значительно чаще,
но они проходят в малонаселенных районах, поэтому менее известны. В США, между
Скалистыми и Аппалачскими горами, особенно на юго-востоке, торнадо очень часты
и обладают исключительной разрушительной силой. За год в США наблюдается в
среднем свыше 200 торнадо, но в отдельные годы - свыше 800, и преимущественно в
теплое время года. Интенсивность их разная, но в общем диаметры вихрей и скорости
ветра в них (до 125 м/с и более) больше, чем в европейских тромбах, а причиняемые
ими разрушения и убытки оцениваются суммой 1 млрд долл. в год. Случалось, что поднимались
в воздух дома вместе с жителями; полное разрушение домов происходит очень
часто. В среднем за год насчитывается свыше 100 смертных случаев от торнадо, а
18 марта 1925 г. торнадо было убито 700 человек. Одно-единственное торнадо в
Северной Дакоте 20 июня 1957 г. разрушило 500 домов на площади в одну
квадратную милю и причинило убытков на 15 млн долл.
В
тромбах наблюдается вращение ветра как в циклоническом, так и в антициклоническом
направлениях, хотя давление в тромбе всегда понижено. Антициклоническое вращение
возможно, если центробежная сила так велика, что перекрывает силу градиента. Наиболее
низкое давление, наблюдавшееся в центре торнадо, составляет 912 гПа.
Тромбы
(торнадо) наблюдаются в очень теплом и влажном неустойчиво стратифицированном
воздухе, иногда вблизи фронтов, как холодных, так и теплых, иногда на значительном
расстоянии от них. Очевидна их связь с грозовыми облаками. Поэтому надо думать,
что тромб является особой, сравнительно редкой разновидностью обычного грозового
шквала. Но при шквале в грозовом облаке наблюдается вихрь с горизонтальной
осью. При тромбе направление оси вихря по еще не выясненным причинам меняется:
она загибается к земной поверхности и достигает ее, принимая между облаком и
землей вертикальное направление. Так возникает тромб, а иногда и два тромба, по
двум сторонам грозового облака. Преобладание и увеличенную интенсивность
торнадо в США по сравнению с тромбами в Европе можно объяснить тем, что в США
летом часто господствует очень теплый, влажный и неустойчиво стратифицированный
воздух с Мексиканского залива, благоприятный для образования гроз и торнадо. В
Европе такие условия бывают реже: тропический воздух попадает в Европу сравнительно
редко (на европейскую территорию России чаще, на азиатскую - еще чаще).
Мощные
вертикальные движения воздуха, возникающие в зоне больших контрастов
температуры и высокой влажности, приводят к образованию кучево-дождевых облаков
с сильными ливнями, градом и грозами.
Ливнем называют дождь такой силы, когда в одну минуту
выпадает более 1 мм осадков. Даже кратковременный ливень порой может обернуться
бедой. Особенно опасны ливни в горах, где стремительно стекающие со склонов
дождевые воды захватывают не только рыхлые породы, но и крупные камни и глыбы.
При этом могут возникнуть грязевые или грязе-каменные потоки - так называемые сели.
Ливни типичны для влажных тропиков и субтропиков. У нас они особенно часты
на юге Черноморского побережья Кавказа.
Но при сложных
метеорологических условиях они бывают и на равнинах умеренного пояса. В
середине июля 1969 г. над севером Италии образовался небольшой циклон. В его
тыловую часть вторгся холодный воздух, и циклон начал перемещаться к
северо-востоку, на территорию Европейской части СССР. Вскоре циклон превратился
в мощный атмосферный вихрь шквалистой силы, который принес много теплого и
влажного воздуха.
В Молдавии за одни
- двое суток выпало 100-150 мм дождя, на малых реках возникли небывалые
паводки. Они залили поймы рек, затопили шоссейные и железные дороги, прибрежные
села. Потоки воды размывали склоны, сносили посевы. Затем дожди начались на
Правобережной Украине: в Черновицкой и Ивано-Франковской областях за сутки
выпали месячные нормы осадков. Уровень воды в Пруте, Серете, Быстрице и других
реках поднялся на 2-5 м.
Град
Зона
мелкого и крупного града, зона осадков и направление воздушных потоков в
кучево-дождевом облаке (Cumulonimbus, Cb)
Поднимающийся от
земной поверхности в жаркий летний день теплый воздух охлаждается с высотой, а
содержащаяся в нем влага конденсируется, образуется облако. Минуя на некоторой
высоте нулевую изотерму, мельчайшие капли воды становятся переохлажденными. Переохлажденные
капли в облаках встречаются даже при температуре минус 40° (высота примерно 8 -
10 км). Но эти капли очень нестабильны. Поднятые с земной поверхности
мельчайшие частицы песка, соли, продукты сгорания и даже бактерии при
столкновении с переохлажденными каплями нарушают хрупкий баланс.
Переохлажденные капли, вступившие в контакт с твердыми ядрами конденсации,
превращаются в ледяной зародыш градины.
Мелкие
градины существуют в верхней половине почти каждого кучево-дождевого облака, но
чаще всего такие градины при падении к земной поверхности тают. Так, если
скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке достигает 40 км/час, то
они не в силах удержать зародившиеся градины, поэтому, проходя сквозь теплый
слой воздуха между нулевой изотермой (в среднем высота от 2,4 до 3,6 км) и
земной поверхностью, они выпадают из облака в виде мелкого "мягкого"
града, либо и вовсе в виде дождя. В противном случае восходящие потоки воздуха
поднимают мелкие градины до слоев воздуха с температурой от -10 до -40 градусов
(высота между 3 и 9 км), диаметр градин начинает расти, достигая порой диаметра
нескольких сантиметров. Стоит отметить, что в исключительных случаях скорость
восходящих и нисходящих потоков в облаке может достигать 300 км/час! А чем выше
скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке, тем крупнее град. Для
образования градины размером с шар для гольфа потребуются более 10 миллиардов
переохлажденных капель воды, а сама градина должна оставаться в облаке как
минимум 5 - 10 минут, чтобы достичь столь крупного размера. Стоит заметить, что
на формирование одной капли дождя необходим примерно миллион таких мелких переохлажденных
капель. Градины диаметром более 5 см встречаются в супер-ячейковых
кучево-дождевых облаках, в которых наблюдаются очень мощные восходящие
воздушные потоки. Именно супер-ячейковые грозы порождают смерчи (торнадо),
сильные ливни и интенсивные шквалы. В Москве и Подмосковье такие грозы наблюдаются
редко. Последний раз супер-ячейковые кучево-дождевые облака отмечались в ночь с
20 на 21 июня 1998 года, а также минувшим летом - 30 июля 2004 года, когда
из-за обильного ливня отмечались значительные подтопления на западе Москвы - в
Филях.
Когда
градина достигает такой массы, что восходящий поток не в силах ее удержать, она
устремляется к поверхности земли, и мы наблюдаем выпадение крупного града. Так,
скорость падения градины диаметров 4 см может достигать 100, а более крупные
градины устремляются к земле со скоростью 160 км/час. Нетрудно догадаться, какие
разрушения могут причинять градобития. Но и не каждая крупная градина достигнет
земли: падая в облаке, градины сталкиваются друг с другом, при этом разрушаясь
и превращаясь в более мелкие градины, тающие в теплом воздухе. В среднем 40 -
70% образовавшихся градин так и не достигают поверхности земли, тая в теплом
воздухе.
Площадь
зоны градобитий может меняться от одного гектара до нескольких десятков
километров. В последнем случае зоны градобитий соответствуют линии шквала. Для
Подмосковья и соседних областей характерны узкие зоны градобитий, поэтому очень
часто приходится слышать о том, что град наблюдался в одном пункте, когда всего
в километре от него явление не отмечалось.
При
наблюдении града, аккуратно разрезав градину, вы заметите, что матовые слои
льда будут чередоваться в виде колец со слоями прозрачного льда. Таким образом,
по количеству таких колец можно определить сколько раз градина была поднята
восходящими потоками воздуха в облаке.
Источник
— " весенние засухи особенно
опасны для ранних зерновых культур;
летние причиняют
сильный вред как ранним, так и поздним зерновым и другим однолетним культурам,
а также плодовым растениям;
осенние опасны для
всходов озимых.
Наиболее
губительны весенне-летние и летне-осенние засухи.
Чаще всего засухи наблюдаются в степной зоне, реже в
лесостепной: 2-3 раза в столетие засухи бывают даже в лесной зоне. Понятие
засухи неприменимо к районам с бездождным летом и крайне малым количеством
осадков, где земледелие возможно только при искусственном орошении (например,
пустыни Сахара, Гоби и другие).
Суховеи
Суховей - ветер с высокой температурой и
низкой относительной влажностью воздуха
в степях, полупустынях и пустынях. Суховей отмечается в условиях антициклона по его
краям.
Скорость суховея обычно умеренная, относительная
влажность невелика (менее 30%). Суховеи характерны для Прикаспия и Казахстана. Суховей —
иссушающий ветер со скоростью от 5 до 20 м/с, исходящий от периферии антициклонов
летом преимущественно при вторжении тропических масс воздуха (аналоги хамсин, сирокко и др.). При
высокой температуре (20—25°С) воздуха суховей имеет большой дефицит влаги при
незначительной относительной влажности (менее 30%), что вызывает резкое
усиление испарения с почв. Малая подвижность антициклонов вызывает устойчивую
продолжительность суховея (несколько суток), который при недостаточной
влажности почв вызывает засуху, порчу урожаев зерновых и плодовых культур,
гибель растений. Тропические воздушные массы зарождаются над пустынями Африки, Малой Азии, а
также и в Южном Казахстане, а с ними суховеи распространяются до лесостепей
СНГ, но чаще вторгаются в полупустыни и степи. Защитой от суховеев служат лесозащитные
полосы, орошение почвы и мелиорация.
Заморозки
Важное в практическом отношении явление заморозков связано
как с суточным ходом температуры, так и с
непериодическими ее понижениями, причем обе эти причины обычно действуют
совместно.
Заморозками
называют понижения температуры воздуха ночью до 0 градусов и ниже, в то время
как средние суточные температурные значения еще (или уже) держатся выше нуля,
т.е. осенью и весной.
Бывает так, что температура воздуха даже на небольшой высоте над почвой остается
выше нуля, но сама почва или растения на ней охлаждаются путем излучения до
отрицательной температуры и на них появляется иней. Это явление называется
заморозком на почве.
Заморозки чаще всего бывают при вторжении в данный район
достаточно холодной воздушной массы, например арктического воздуха. Температура
в нижних слоях этой массы днем все-таки выше нуля. Ночью же температура воздуха
падает в суточном ходе ниже нуля, т.е. наблюдается заморозок.
Для заморозка нужна ясная и тихая ночь, когда эффективное излучение с поверхности
почвы велико, а турбулентность мала и воздух, охлаждающийся от почвы, не
переносится в более высокие слои, а подвергается длительному охлаждению. Такая
ясная и тихая погода обычно наблюдается во внутренних частях областей высокого
атмосферного давления - антициклонах. Заморозки чаще всего происходят в низинах.
Последние весенние заморозки наблюдаются в центральных
областях европейской территории России в конце мая - начале июня, а уже в
начале сентября возможны первые заморозки осенние заморозки.
Список литературы:
1.
Гречиха
А.П. «Метеорология и гидрология»
2.
Мазур
И.И., Иванов О.П. «Опасные природные процессы»
3.
Хромов
С.П., Петросянц М.А. «Метеорология и климатология»