Методы борьбы с ураганами. Какие меры следует принимать для борьбы со стихийными явлениями? «Когда ярится океан…»

Ввиду места проживания мне посчастливилось не наблюдать за стихийными бедствиями . Но, тем не менее, это вовсе не говорит о том, что их не существует. Наш мир подвержен опасным, губительным катаклизмам природы. Они бывают очень опасными не только для человека, но и для всего живого. Поэтому такие природные явления и именуют катастрофическими.

Какими бывают катастрофы природы:

• землетрясения;
• извержение вулканов;
• ураганы;
• смерчи;
• лавины;
• цунами.

Наверняка и точно предсказать данные бедствия невозможно. Поэтому самый интересующий вопрос, беспокоящий каждого человека: какие меры следует принимать для борьбы со стихийными явлениями?

Землетрясения

Именно землетрясения, благодаря своей внезапности, уносят наибольшее количество жизней и производят самые страшные разрушения. Нужно уметь заранее прогнозировать землетрясения, также создать качественную службу оповещения населения, в сейсмоактивных зонах строить инфраструктуру с огромными требованиями для устойчивости. Еще древние китайцы придумали инструмент, который реагировал на колебания земли - при толчках шарик выпадал из пасти дракона в рот лягушки, предупреждая людей о возможном землетрясении.

Извержение вулкана

Второе место по нанесению ущерба человеку занимают вулканические извержения . К счастью, они бывают разной силы, поэтому к гибели людей и животных ведет далеко не каждое из них. Нужно очень внимательно прислушиваться к оповещающим службам , чтобы поскорее уехать из опасной зоны.

Другие природные бедствия

Не менее опасны ураганы и смерчи , они забирают с собой неимоверное количество человеческих жизней. Однако о них можно предупредить, поэтому многое зависит от того, как быстро местные власти сумеют оповестить население о надвигающейся катастрофе, а люди - покинуть опасный район. Об опасности близости цунами люди, благодаря определенным службам, тоже могут быть предупреждены. Этому способствует создание автоматизированной системы , благодаря современным каналам связи и спутниковым станциям . А вот спасение от лавин целиком зависит от того, насколько серьезно человек относится к предупреждениям специальных служб о грозящей беде. Для борьбы с лавинами появляются системы защиты , такие как снегозащитные щиты , строгий запрет вырубки лесов на склонах, где повышена вероятность схода снежных потоков.

Таким образом, каждый человек должен иметь представление, какие меры следует принимать для борьбы со стихийными явлениями. А также о том, как себя вести в той или иной ситуации.

Стихи́йное бе́дствие - природное явление, носящее чрезвычайный характер и приводящее к нарушению нормальной деятельности населения, гибели людей, разрушению и уничтожению материальных ценностей.

Описания величайших природных катастроф далекого прошлого в явном или скрытом виде за­фиксированы в памяти людей, в мифах и легендах, древних книгах, исторических рукописях. В Библии, например, описан "всемирный потоп", который на самом деле не был, конечно, "всемир­ным", т.е. глобальным, но для общности людей, сфера жизнедеятельности которых была ограничена долиной большой реки или обширной межгорной котловиной, сильное наводнение, несомненно, пред­ставлялось гибелью всего мира. Наводнения происходят довольно часто, но некоторые из них приоб­ретают поистине катастрофический характер. Так, в 1931 г. грандиозный паводок на реке Янцзы в Китае затопил 300 тыс. кв. км территории. На отдельных участках, в том числе в городе Ханькоу, вода спадала в течение четырех месяцев. В Библии рассказывается также о гибели городов Содом и Гоморра и о разрушении города Иерихон. Специалисты считают, что библейское описание довольно точно воспроизводит картину землетрясения. Многие исследователи легендарной Атлантиды считают, что это был крупный остров, который погрузился на дно в результате землетрясения. Города Геркуланум и Помпеи были разруше­ны и погребены под слоем пепла, пемзы и грязи в результате извержения Везувия. Иногда изверже­ния вулканов и землетрясения приводят к образованию гигантской приливной волны - цунами. В 1833 г. произошло извержение вулкана Кракатау, сопровождавшееся землетрясением, которое, в свою очередь, вызвало огромную приливную волну. Она достигла соседних густонаселенных остро­вов Ява и Суматра и унесла около 300 тыс. человеческих жизней.
Характеристике различных природных катаклизмов в прошлом и настоящем посвящено множе­ство публикаций. Назовем только некоторые из них, в основном те, которые наиболее широко ис­пользованы в настоящем разделе. В 1976 г. в Москве состоялся XXIII Международный географичес­кий конгресс, на котором работала секция "Изучение стихийных бедствий". Материалы этой секции опубликованы в сборнике тезисов докладов и сообщений "Человек и среда" (М., 1976). Особый интерес для рассматриваемой темы имеет работа Р. Кейтса "Стихийное бедствие и экономическое развитие". Огромный фактический материал содержится и в монографиях: Р. Кейтс "Стихийные бедствия: изучение и методы борьбы" (М., 1978); С. В. Поляков "Последствия сильных землетрясе­ний" (М., 1978); С.С. Гинко "Катастрофы на берегах рек" (Л., 1963); А.А. Григорьев "Экологичес­кие уроки прошлого и современности" (1991) и др. Особое место в ряду книг о природных катаст­рофах занимают публикации знаменитого бельгийского вулканолога Гаруна Тазиева. На русском языке были опубликованы такие его работы: "Кратеры в огне" (М., 1958); "Встречи с дьяволом" (М., 1961), "Вулканы" (1963) и др. Большой раздел "Природные опасности и оценка риска" включен в монографию "Меняющийся мир: географический подход к изучению" (М., 1991). Для специалистов по экологии человека наиболее важная сторона стихийных бедствий - их последствия для жизнеде­ятельности людей. По данным отдела катастроф Смитсоновского института (США), число жертв на планете, вызванных стихийными бедствиями за период с 1947 по 1970 г., было ориентировочно следующим:
Циклоны, тайфуны, штормы на побережье - 760 тыс. погибших
Землетрясения - 190 тыс. погибших
Наводнения - 180 тыс. погибших
Грозы, цунами, извержения вулканов и др - 62 тыс. погибших
Всего - 1192 тыс. погибших
Таким образом, в течение почти четверти века от стихийных бедствий ежегодно в среднем погиба­ли около 50 тыс. человек. После 1970 г. статистика пополнилась обширным списком природных катастроф. Напомним только о землетрясении в Америке в 1988 г. Тогда погибли, по различным оценкам, от 25 до 50 тыс. человек. Подсчитано, что 9/10 стихийных бедствий в мире относится к четырем типам: наводнения (40%), тропические циклоны (20%), землетрясения (15%), засухи (15%). По числу жертв тропические циклоны занимают первое место, наводнения же более часты и причиня­ют большой материальный ущерб. Р. Кейтс считает, что ущерб, наносимый мировой экономике сти­хийными бедствиями, составляет около 30 млрд долларов США ежегодно. 20 млрд из них - чистый ущерб, а остальные 10 млрд - расходы на превентивные действия и мероприятия по смягчению последствий разгула стихии.
В антропологическом аспекте определение стихийных бедствий может быть сформулировано следующим образом: стихийные катастрофы - это разрушительные природные процессы, вызыва­ющие гибель людей в результате воздействия на них ядовитых раскаленных газов и лавы при извер­жениях вулканов, приливной волны при цунами и тайфунах, водно-грязевых потоков при селях и т.д., а также в результате травматизма при разрушении жилых и общественных зданий, производ­ственных объектов и технических сооружений; уничтожение сельскохозяйственной продукции на полях и плантациях, в хранилищах и на складах; гибель сельскохозяйственных животных; разруше­ние коммунально-санитарной инфраструктуры, в том числе электросетей, систем связи, водопрово­да и канализации. Последнее обстоятельство часто приводит к массовым вспышкам инфекцион­ных заболеваний после стихийных бедствий. Э.Ю.Уайт (1978) замечает: "По мере рос­та населения, распространения научно-технических достижений и усложнения структуры общества человек становится все более уязвимым для экстремальных природных явлений, ущерб от которых связан не только с их распространением, но и с неопределенностью их наступления. Убытки, кото­рые несет общество от лавин, землетрясений, тропических циклонов и многих других стихийных бед­ствий, возрастают. Это происходит несмотря на углубление научных исследований причин экстре­мальных событий и умножения новых способов борьбы со стихийными бедствиями, позволяющих сократить убытки в некоторых районах. Человек подвергает опасности новые материальные ценнос­ти, а также увеличивает опасность некоторых природных явлений. Сложные способы оказания помо­щи при наступлении катастрофы разработаны лучше, чем способы ее предотвращения".

Опасность тропического циклона состоит в экстремальном действии одного или всех его элементов (ветра, дождя, штормовых нагонов и волн). Штормовые нагоны представляют наиболее разрушительный фактор. 12 ноября 1970 года тропический циклон в северной части Бенгальского залива вызвал 6-метровый подъем уровня моря, совпавший с высоким приливом. В результате этого урагана и возникшего наводнения погибли примерно 300 тыс. человек, и одни лишь потери урожая оцениваются в 63 млн долларов, но эти цифры не отражают всех по­следствий урагана. Погибло примерно 60% населения, занятого в прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в прибрежном районе, что существенно сказалось на снабже­нии белковой пищей всего региона.
Тропические циклоны - сезонные явления, частота которых в разных районах меняется в среднем от одного до 20 ураганов в год. За год со спутников прослеживается до 110 ураганов, зарождаю­щихся над Атлантикой. Но только 10-11 из них вырастают до таких размеров, когда их можно именовать ураганами, или тропическими штормами. Важной мерой защиты людей от ураганов слу­жит их прогнозирование. Тропические циклоны в начале обычно опознают, а затем прослеживают по снимкам со спутников. Если обнаруживают, что ураган усиливается, выполняют прогноз его пути и скорости, который затем уточняется при получении новой информации. Когда ураган приближается к берегу на расстояние 300 км, его скорость и направление движения можно определить по радио­локатору. В прогнозах обычно стремятся определить участок побережья, которому угрожает ураган, место ожидаемого максимального штормового нагона, районы ливневых дождей и наводнений, а также признаки торнадо по меньшей мере за 36 ч. до выхода тропического циклона на берег. Служба погоды США выпускает для населения прогнозы за 24, 12 и 6 ч., которые содержат сведе­ния о местонахождении и характеристиках циклона, а при необходимости выпускаются ежечасные бюллетени. В Австралии предупреждения выпускаются каждые 6 ч., когда ураган находится более чем в 100 милях от берега, и каждые 3 ч., когда он приближается к суше.
В целях защиты жизни людей и их имущества администрация и само население в районах, под­верженных действию ураганов, принимают различные меры. Осуществляются попытки воздейство­вать на сам ураган. Для этого, например, облака в зоне урагана засевают йодистым серебром. Сооружаются предохранительные береговые дамбы, насыпаются защитные валы, дюны закрепляют­ся растительностью, производятся лесопосадки. Строятся убежища. Важное значение придается стро­гому соблюдению правил зонирования территории, соблюдению строительных норм. Постройки ук­репляются, производится их ветро- и гидрозащита. На случай бедствия накапливаются запасы воды, продовольствия и строительных материалов. Важнейшая роль принадлежит системе оповещения о приближении урагана. Столь же важна и хорошо организованная эвакуация людей из опасной зоны. Американские исследователи очень лаконично формулируют меры защиты непосредственно во время урагана: "Эвакуация. Поиски убежища. Молитва". Лаконичны и рекомендации относитель­но того, что следует делать сразу после урагана:
- Предъявить страховые иски.
- Оказать необхо­димую финансовую помощь пострадавшим и восстанавливать нормальную жизнь.
- Примириться с убытками.
Всем понятно, что тропические циклоны представляют большую угрозу жизни и имуществу во мно­гих частях мира, однако большинство людей относятся к этой угрозе на удивление беспечно. В городе Майами на побережье Флориды на предохранительные мероприятия тратят средства только 20% населения. В Бангладеш во время катастрофического урагана 1970 г. о его приближении знали 90% жителей района, но лишь 1 % укрылся от урагана.

В гидрологическом смысле наводнение означает затопление прибрежных райо­нов речным стоком, который превышает полную пропускную способность русла. В засушливых райо­нах в момент большого стока "наводняется* само русло, обычно не заполненное водой. Стадия наводнения начинается при переполнении русла, когда вода выходит из берегов. Обычно устанав­ливают уровень половодья, критический с точки зрения ущерба имуществу и помех человеческой деятельности. Наводнение - значительно более распространенное стихийное бедствие по сравне­нию с другими экстремальными природными событиями. Наводнения могут происходить как на по­стоянных, так и на временных водотоках, а также в районах, где вообще нет рек и озер, например в засушливых районах с ливневым типом осадков. Проблема приспособления человека к наводнени­ям приобретает особенно сложный характер, потому что наводнения одновременно с негативным воздействием на население и на среду его обитания имеют и положительные стороны. В опасных в отношении наводнений районах нет недостатка воды и плодородных пойменных земель. Попытки разрешить конфликт между необходимостью освоения прибрежных земель и неизбежными убытка­ми от наводнений предпринимались на протяжении всей истории человечества. Даже в условиях более примитивно организованных доиндустриальных обществ люди приспосабливались к наводне­ниям. Так, особые формы землепользования складывались у земледельцев в низовьях Нила, в нижнем течении Меконга. Население равнины Баротсе на северо-западе Замбии реагирует на ежегодные сезонные затопления прибрежных территорий общей миграцией на возвышенные участки местности.
В индустриальных обществах XX столетия широко укоренилась концепция многоцелевого исполь­зования речных бассейнов, согласно которой уменьшение ущерба от наводнений должно сочетаться с планированием рационального водопользования. От наводнений на реках особенно страдают густонаселенные районы Земли: Индия, Бангладеш, Китай. В Китае опустошительные наводнения чаще всего происходят на низменностях, в долинах рек Хуанхэ и Янцзы. Несмотря на многие сотни дамб, многовековой опыт борьбы с паводками, жители этих мест по-прежнему становятся жертвами наводнений. Наводнения происходят здесь практичес­ки ежегодно, а раз в 20-30 лет носят катастрофический характер. К долинам рек приурочены многие большие города, а на их берегах расположены основные сельскохозяйственные районы. В XX в. особенно сильные наводнения на Янцзы происходили в 1911, 1931, 1954 гг. В 1931 г. от голода, вызванного наводнением, пострадали 60 млн. человек. Во время наводнения 1911 г. погиб­ли 100 тыс. человек.
Между имущественным ущербом от наводнений и числом жертв обычно существует обратная зависимость. Общества, которым есть что терять в смысле строительных сооружений, инженерных сетей, транспортных средств и пр., обычно располагают и научно-техническими средствами для обес­печения мониторинга, оповещения, эвакуации населения и ремонтно-восстановительных работ, а все это способствует сокращению числа жертв. Напротив, доиндустриальные общества, особенно с вы­сокой плотностью сельского населения, несут менее значительные имущественные потери, но не имеют необходимых средств для осуществления предупредительных мероприятий и спасения лю­дей. Жертвы среди населения - наиболее трагический и, безусловно, легче всего выделяемый прямой результат наводнения. В сельских районах особенно велики убытки вследствие гибели сельско­хозяйственных животных и затопления земельных угодий, сопровождающегося эрозией почв и унич­тожением посевов. Вода повреждает сельскохозяйственный инвентарь, семена, удобрения, корма, хранящиеся в складских помещениях, выводит из строя ирригационные системы и другие источники водоснабжения, разрушает дороги. Наводнения наносят ущерб городскому имуществу, включаю­щему постройки всех типов, инженерные сооружения и коммуникации, транспорт, речное хозяйство. Косвенные убытки обычно связывают с последствиями для здоровья людей и общего благосостояния, хотя при этом следует учитывать и такие ценности, как живописность ландшафта, рекреационные возможности и сохранение уголков девственной природы. Нормальная деятельность медико-санитарных служб весьма осложняется вследствие повреждения транспортных средств и инженерных сетей, особенно водопровода. В результате наводнения возникает опасность заражения и загрязне­ния местности, вспышек эпизоотии, что может приводить к увеличению заболеваемости населения.
В смягчении отрицательных последствий наводнений велика роль прогнозов. Заблаговременность прогноза максимального подъема уровня воды или переполнения русла может колебаться от не­скольких минут при ливневых осадках до нескольких часов на малых водосборах в верховьях рек и нескольких суток в низовьях крупных рек.
Заблаговременность и надежность оповещения возраста­ют по мере движения вниз по реке при наличии необходимых сведений о ходе наводнения на вышерасположенных участках. Большинство развивающихся стран вынуждено полагаться на гораз­до более скудные данные, чем нужно для прогноза и оповещения. С наводнениями, вызванными паводками на реках, человек активно борется. Для этого строятся дамбы и плотины, углубляются и спрямляются русла, сооружаются водохранилища для сбора паводковых вод, принимаются меры по управлению землепользованием в бассейне рек.
Можно привести немало примеров того, как в нашей стране предупредительными мерами был значительно сокращен ущерб от наводнений. В мае и июне 1987 г. в Тюменской области произошло очень сильное наводнение. На реках Иртыш, Тобол, Тура, Вага и Исеть вода вышла из берегов и образовала обширный разлив. Под угрозой затопления и разрушения оказались некоторые районы Тобольска, Тюмени, Ханты-Мансийска и ряд более мелких поселений. В результате паводка было повреждено пять железнодорожных мостов, разрушено или повреждено свыше 300 км дорог. Бо­лее 500 тыс. га сельскохозяйственных земель было залито водой и опустошено. Ущерб был бы суще­ственно больше, если бы к паводку не стали готовиться заранее, еще в марте. В частности, Тюмень была спасена от затопления в результате срочного сооружения дамбы длиной в 27 км. Искусствен­ный земляной вал помог уберечь от разлива реки и значительную территорию нижней части Тобольс­ка. В тех местах Тюменской области, где подготовка к встрече с паводком проводилась технически и экологически неграмотно, ущерб от стихии был ощутимее. Здесь оказались затопленными многие поселки. В общей сложности свыше 1 тыс. домов, 80 сел и деревень были отрезаны разливом от районных центров. В отдельных местах понадобилась срочная эвакуация людей. Множество неболь­ших плотин, сооруженных без учета размеров стихийного бедствия, также оказалось разрушено.
Готовность нести убытки продолжает оставаться основным способом адаптации к наводнениям для большинства жителей потенциально затопляемых районов в развивающихся странах, а часто и развитых. Очевидно, необходимы специальные меры, для того чтобы побудить к деятельности насе­ление и администрацию и выработать общую стратегию управления применительно к данным стихий­ным бедствиям.

Землетрясение представляет собой внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр, которое приобретает форму ударных волн и упругих колебаний (сейсмичес­кой волны), распространяющихся во всех направлениях. Землетрясение представляет комплексное бедствие ввиду его многочисленных прямых и вторичных проявлений на земной поверхности. В числе прямых последствий - смещение почвы от сейсмических волн или тектонических движений поверхно­сти. Среди вторичных эффектов - проседание и уплотнение грунта, оползни, трещины, цунами, пожары и снежные лавины. Это многоликое бедствие влечет за собой огромное число жертв и боль­шие материальные убытки. Общее количество жертв от землетрясений с 1980 по 1989 г. составляет, по оценке А.А. Григорьева (1991), около 1,2 млн человек. Наибольшее число пострадавших от землетрясений (82% всех жертв) приходится на 6 стран мира: Китай - 550 тыс. человек, СССР -135 тыс. (с учетом жертв только ашхабадского и спитакского землетрясений), Япония - 111 тыс., Италия - 97 тыс., Перу - 69 тыс., Иран - 67 тыс. человек. В среднем на Земле от землетрясений ежегодно гибнут около 14 тыс. человек. Зоны опасности вокруг эпицентров разрушительных земле­трясений достигают больших размеров. Границы зоны опустошения могут быть удалены от эпицентра на десятки и даже сотни километров. Так, в частности, случилось в 1985 г. во время землетрясения в Мексике. Его эпицентр находился в Тихом океане, недалеко от курортного города Акапулько. Од­нако землетрясение было настолько сильным, что нанесло ущерб значительной части территории страны. Особенно пострадала ее столица - Мехико. Сила толчка достигала 7,8 балла по шкале Рихтера. В Мехико, который находился в 300 км от эпицентра, было полностью разрушено свыше 250 зданий, 20 тыс. человек ранены. Во время землетрясения в Гватемале в 1976 г. зона опустоше­ния распространилась на 60 км от эпицентра. В ней было разрушено 95% населенных пунктов, в том числе была полностью разрушена древняя столица страны - Антигуа. Погибли 23 тыс. человек.
Несмотря на 4-тысячелетний опыт изучения землетрясений, предсказать это явление очень трудно. Самое большее, на что способна современная наука, - это предсказание крупного сейсмического толчка без указания точного времени. Правда, имеются отдельные случаи точного предсказания землетрясений, как, например, в Китае в 1975 г. в провинции Ляонин. Первые признаки оживления тектонической деятельности в этом районе были замечены местными жителями в декабре 1974 г. Они были внимательно изучены специалистами. Район находился под постоянным наблюдением. И уже после первых небольших толчков 1 февраля 1975 г. геологи пришли к твердому заключению о возможности в самое ближайшее время разрушительного землетрясения. В этот же день местными властями была произведена срочная эвакуация населения. Через три дня, 4 февраля, началось силь­ное землетрясение. В отдельных районах провинции было повреждено 90% зданий. Однако жертв было немного. По оценкам специалистов, удалось избежать гибели 3 млн человек. Землетрясения продолжают оставаться грозными врагами человечества. В сейсмоактивных райо­нах мира в настоящее время проживает около 2 млрд человек. Среди густонаселенных районов наиболее опасными из-за возможности разрушительных подземных толчков следует назвать Китай, Японию, Индонезию, Центральную Америку, запад США и юг Средней Азии.
Наиболее радикальным средством защиты здоровья и жизни людей от землетрясений является переселение населения в безопасные в сейсмическом отношении районы. Однако примеры такого рода крайне редки, среди них - перемещение города Валдиз на Аляске. В 1964 г. сейсмическими толчками здесь были разрушены порт и большая часть жилых и торговых районов. Под давлением администрации в 1967 г. было произведено перемещение города на безопасное место.

В результате вулканической деятельности гибнут тысячи людей, нано­сится огромный ущерб хозяйству и имуществу населения. Только за последние 500 лет от изверже­ний вулканов погибли 200 тыс. человек. Их смерть - результат как непосредственного воздействия вулканов (лавы, пепла, отравленных раскаленных газов), так и косвенных последствий (включая го­лод, падеж скота). Несмотря на негативный опыт человечества, современные знания о вулканах, в непосредственной близости от них проживают многие миллионы людей. Только в XX столетии от извержений погибли несколько десятков тысяч людей. В 1902 г. на острове Мартиника во время извержения вулкана был уничтожен целый город Сент-Пьер, расположенный в 8 км от кратера дей­ствующего вулкана Мон-Пеле. Погибло почти все население (около 28 тыс.). Извержение Мон-Пеле отмечалось ив 1851 г., но тогда обошлось без жертв и разрушений. В 1902 г. за 12 суток до извержения эксперты предсказали, что по своему характеру оно будет аналогично предшествующе­му, и тем самым успокоили жителей. Крупнейшее по количеству жертв и материальному ущербу извержение вулкана произошло в 1985 г. в Колумбии. "Проснулся" вулкан Руис, который не извер­гался с 1595 г. Главное бедствие произошло в городе Амеро, расположенном в 40 км от кратера Руиса. Выброшенные из жерла вулкана раскаленные газы и изливавшаяся лава растопили снег и лед на его вершине. Возникший селевой поток полностью разрушил Амеро, в котором проживала 21 тыс. жителей. При этом погибли около 15 тыс. человек. Было разрушено и несколько других населен­ных пунктов. Большой ущерб был нанесен 20 тыс. га сельскохозяйственных плантаций, автодорогам, линиям связи. Погибли около 25 тыс. человек, общее число пострадавших превысило 200 тыс.
В наши дни вулканическая деятельность приносит человечеству не меньше вреда, чем в предыду­щие столетия. И это весьма удивительно, так как путем наблюдений удалось довольно точно устано­вить размеры зон опасного воздействия вулканов. Лавовый поток при больших извержениях распро­страняется на расстояние до 30 км. Раскаленные, а также кислотные газы представляют опасность в радиусе нескольких километров. На гораздо большее расстояние, до 400-500 км, распространя­ются зоны выпадения кислотных дождей, которые вызывают ожоги у людей, отравление растительно­сти, посевов, почвы. Грязекаменные потоки, возникающие на вершинах вулканов во время внезапно­го таяния снегов в период извержения, распространяются на расстояние в несколько десятков кило­метров, нередко до 8 0 -100 км.
А.А. Григорьев (1991) замечает: "Казалось бы, колоссальный опыт, накопленный человечеством в борьбе со стихийными бедствиями, должен был бы давно убедить людей покинуть опасные для их жизнедеятельности районы. Однако на практике наблюдается совсем другое. Более того, выясни­лось, что многие люди вообще не считают опасными некоторые действительно угрожающие их жизни явления стихии". Весьма показательны оценки поведения людей, живущих в восточной части острова Пуна, относящегося к Гавайским островам. Здесь находится вулкан Килауза, на расстоянии 30 миль от которого расположено несколько населенных пунктов. Этот действующий вулкан после 1750 г. извергался 50 раз, а после 1955 г. - 20 раз. Во время извержений потоки лавы неоднократно направлялись в сторону поселений, уничтожая дома, дороги, посевы, сельскохозяйственные земли. Но жители, которые хотя и переносят иногда деревни в другие места, не думают покидать этот опасный район. При этом 57% опрошенных жителей считают, что извержение Килауза опасно для земли, имущества, но не для самих людей. Свыше 90% опрошенных считают, что проживание вблизи вулкана имеет больше преимуществ, чем недостатков.

За много веков человечество выработало доста­точно стройную систему мер защиты от стихийных бедствий, осуществление которой в различных районах мира могло бы значительно снизить число человеческих жертв и величину материального ущерба. Но до сегодняшнего дня мы, к сожалению, можем говорить только об отдельных примерах успешного противостояния стихиям. Тем не менее целесообразно еще раз перечислить главные принципы защиты от стихийных бедствий и компенсации их последствий. Необходимо четкое и своевре­менное прогнозирование времени, места и интенсивности стихийного бедствия. Это дает возмож­ность своевременно оповестить население об ожидаемом ударе стихии. Правильно понятое предуп­реждение позволяет людям подготовиться к опасному явлению путем либо временной эвакуации, либо строительства защитных инженерных сооружений, либо укрепления собственных домов, поме­щений для скота и т.д. Должен быть учтен опыт прошлого, и его тяжелые уроки должны быть доведе­ны до сведения населения с разъяснением, что подобное бедствие может повториться. В некоторых странах государство скупает земли в ареалах возможных стихийных бедствий и организует субсиди­руемые переезды из опасных зон. Важное значение для снижения убытков в результате стихийных бедствий имеет страхование. В бывшем СССР было налажено государственное страхование лично­го и колхозно-совхозного имущества и жизни людей от следующих стихийных бедствий: землетрясе­ний, наводнений, ударов молнии, ураганов, селей, снежных лавин, обвалов, оползней, засух, грязе­вых потоков, ливней, града, раннеосенних и поздневесенних заморозков. Сельскохозяйственные угодья страховались не только от этих явлений, но и от заиления почв, инея, безветренной погоды в период опыления растений; животные на крайнем севере и юге страны страховались от гололеда, глубокого снега, снежного наста, низких температур. Государство выплачивало компенсации колхо­зам и совхозам за все виды ущерба, связанные с падежом скота, неурожаем или разрушением построек, которые были вызваны необычными для данного района природными процессами. В на­стоящее время в России в связи с появлением частных страховых компаний и изменейием форм собственности принципы страхования меняются. Важная роль в предотвращении ущерба от стихий­ных бедствий принадлежит инженерно-географическому районированию зон возможного стихийно­го бедствия, а также разработке строительных норм и правил, которые строго регламентируют тип и характер строительства. В различных странах разработано достаточно гибкое законодательство о хозяйственной деятельности в зонах стихийных бедствий. Если стихийное бедствие произошло в насе­ленном районе и население не было заранее эвакуировано, производятся аварийно-спасательные работы, вслед за ними следуют ремонтно-восстановительные.

Смерч (синонимы — торнадо, тромб, мезо-ураган) — сильный вихрь, образующийся в жаркую погоду под хорошо развитым кучево-дождевым облаком и распространяющийся к поверхности земли или водоема в виде гигантского темного вращающегося столба или воронки.

Вихрь имеет вертикальную (или слегка наклоненную к горизонту) ось вращения, высота вихря составляет сотни метров (в ряде случаев 1-2 км), диаметр 10-30 м, время существования — от нескольких минут до часа и более.

Смерч проходит узкой полосой, так что непосредственно на метеостанции значительного усиления ветра может и не быть, но фактически внутри смерча скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Смерч чаще всего сопровождается ливневым дождем и грозой , иногда градом.

В центре смерча отмечается очень низкое давление, вследствие чего он засасывает в себя все, что встречается на пути, и может поднять воду, почву, отдельные предметы, постройки, перенося их иногда на значительные расстояния .

Возможности и способы прогнозировани

Смерч — явление, которое трудно спрогнозировать. Система мониторинга смерчей базируется на системе визуальных наблюдений сетью станций и постов, что практически позволяет определить только азимут перемещения смерча .

Техническими средствами, позволяющими иногда обнаружить смерчи, являются метеорологические радиолокаторы. Однако обычный радиолокатор не в состоянии установить наличие смерча, поскольку размеры смерча слишком малы. Случаи обнаружения смерчей обычными радиолокаторами отмечались лишь на очень близком расстоянии. Большую помощь радиолокатор может оказать при слежении за смерчем.

Когда на экране радиолокатора можно выделить радиоэхо облака, связанное со смерчем, оказывается возможным за один — два часа предупредить о приближении смерча .

В оперативной работе ряда метеорологических служб используются доплеровские радиолокаторы .

Защита населения при ураганах, бурях, смерчах

По скорости распространения опасности ураганы, бури и смерчи, могут быть отнесены к чрезвычайным событиям с умеренной скоростью распространения, что позволяет осуществлять широкий комплекс предупредительных мероприятий как в период, предшествующий непосредственной угрозе возникновения, так и после их возникновения — до момента прямого воздействия.

Эти мероприятия по времени подразделяются на две группы: заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы; оперативные защитные мероприятия, проводимые после объявления неблагоприятного прогноза, непосредственно перед данным ураганом (бурей, смерчем).

Заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы осуществляются с целью предотвращения значительного ущерба задолго до начала воздействия урагана, бури и смерча и могут охватывать продолжительный отрезок времени.

К заблаговременным мероприятиям относятся: ограничение в землепользовании в районах частого прохождения ураганов, бурь и смерчей; ограничение в размещении объектов с опасными производствами; демонтаж некоторых устаревших или непрочных зданий и сооружений; укрепление производственных, жилых и иных зданий, и сооружений; проведение инженерно-технических мероприятий по снижению риска опасных производств в условиях сильного ветра, в т.ч. повышение физической стойкости хранилищ и оборудования с легковоспламеняющимися и другими опасными веществами; создание материально-технических резервов; подготовка населения и персонала спасательных служб.

К защитным мероприятиям, проводимым после получения штормового предупреждения, относят: прогнозирование пути прохождения и времени подхода к различным районам урагана (бури, смерча), а также его последствий; оперативное увеличение размеров материально-технического резерва, необходимого для ликвидации последствий урагана (бури, смерча); частичную эвакуацию населения; подготовку убежищ, подвалов и других заглубленных помещений для защиты населения; перемещение в прочные или заглубленные помещения уникального и особо ценного имущества; подготовку к восстановительным работам и мерам по жизнеобеспечению населения.

В России смерчи не часты. Наиболее известны московские смерчи 1904 года. Тогда 29 июня из грозового облака над окраиной Москвы спустилось несколько воронок, разрушивших большое количество зданий — как городских, так и деревенских. Смерчи сопровождались грозовыми явлениями — темнотой, громом и молниями.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников

Каждый год атмосферные вихри, скорость ветра в которых достигает порой 120 км/ч, проносятся над тропическими морями, опустошая побережье. В Атлантике и восточной части Тихого океана их называют ураганами, на западном побережье Тихого океана — тайфунами, в Индийском океане — циклонами. Когда они врываются в густо населенные районы, гибнут тысячи людей, а материальный ущерб достигает миллиардов долларов. Сможем ли мы когда-нибудь обуздать беспощадную стихию? Что нужно сделать, чтобы ураган изменил свою траекторию или потерял разрушительную силу?

Прежде чем приступить к управлению ураганами, необходимо научиться точно прогнозировать их маршрут и определять физические параметры, влияющие на поведение атмосферных вихрей. Затем можно будет заняться поисками способов воздействия на них. Пока мы еще в самом начале пути, но успехи компьютерного моделирования ураганов позволяют надеяться, что мы все-таки можем справиться со стихией. Результаты моделирования реакции ураганов на мельчайшие изменения их первоначального состояния оказались весьма обнадеживающими. Чтобы понять, почему мощные тропические циклоны чутко реагируют на любые возмущения, необходимо разобраться, что они из себя представляют и как зарождаются.

Ураганы возникают из грозовых скоплений над океанами в экваториальной зоне. Тропические моря поставляют в атмосферу тепло и водяной пар. Теплый влажный воздух поднимается вверх, где пары воды конденсируются и превращаются в облака и осадки. При этом тепло, запасенное водяным паром во время испарения с поверхности океана, освобождается, воздух продолжает нагреваться и поднимается все выше. В результате в тропиках формируется зона пониженного давления, образующая так называемый глаз бури — зону затишья, вокруг которой закручивается вихрь. Оказавшись над сушей, ураган утрачивает поддерживающий его источник теплой воды и быстро ослабевает.

Так как ураганы получают большую часть энергии из тепла, освобождающегося при конденсации водяных паров над океаном и образовании дождевых облаков, первые попытки укрощения непокорных гигантов сводились к искусственному созданию облаков. В начале 60-х гг. XX в. этот метод был опробован в ходе экспериментов, проведенных научно-консультативной комиссией Project Stormfury, учрежденной правительством США.

Ученые пробовали замедлить развитие ураганов, увеличивая количество осадков в первой полосе дождей, которая начинается сразу за стеной глаза бури — скоплением облаков и сильных ветров, окружающих центр урагана. Для создания искусственных облаков с самолета сбрасывали йодистое серебро. Метеорологи надеялись, что распыляемые частицы станут центрами кристаллизации переохлажденного водяного пара, поднявшегося в холодные слои атмосферы. Предполагалось, что облака будут формироваться быстрее, поглощая при этом тепло и влагу с поверхности океана и замещая стену глаза бури. Это привело бы к расширению центральной спокойной зоны и ослаблению урагана.

Сегодня создание искусственных облаков уже не считается эффективным методом, т.к. выяснилось, что содержание переохлажденного водяного пара в воздушных массах бурь незначительно.

Чувствительная атмосфера

Современные исследования ураганов опираются на предположение, сделанное мною 30 лет назад, когда еще студентом я изучал теорию хаоса. На первый взгляд, хаотические системы ведут себя произвольно. На самом деле их поведение подчиняется определенным правилам и сильно зависит от первоначальных условий. Поэтому с виду незначительные, случайные возмущения могут привести к серьезным непредсказуемым последствиям. Например, небольшие колебания температуры воды в океане, смещение крупных воздушных потоков и даже изменение формы дождевых облаков, кружащихся вокруг центра урагана, могут повлиять на его силу и направление движения.

Высокая восприимчивость атмосферы к незначительным воздействиям и ошибки, накапливающиеся при моделировании погоды, затрудняют долгосрочное прогнозирование. Возникает вопрос: если атмосфера столь чувствительна, то нельзя ли как-нибудь повлиять на циклон, чтобы он не достиг населенных районов или хотя бы ослаб?

Раньше я и мечтать не мог о воплощении своих идей, но за последнее десятилетие математическое моделирование и дистанционное зондирование шагнули далеко вперед, так что настала пора заняться крупномасштабным управлением погодой. При финансовой поддержке Института передовых идей NASA мы с коллегами из национальной научно-конструкторской консалтинговой фирмы «Исследования атмосферы и окружающей среды» (Atmospheric and Environmental Research, AER) приступили к компьютерному моделированию ураганов, чтобы разработать перспективные методы воздействия на них.

Моделирование хаоса

Даже самые точные современные компьютерные модели для предсказания погоды несовершенны, однако они могут оказаться весьма полезными при изучении циклонов. Для составления прогнозов применяются числовые методы моделирования развития циклона. Компьютер последовательно рассчитывает показатели атмосферных условий, соответствующих дискретным моментам времени. Предполагается, что общее количество энергии, импульса и влаги в рассматриваемом атмосферном образовании остается неизменным. Правда, на границе системы ситуация несколько сложнее, т.к. приходится учитывать влияние внешней среды.

При построении моделей состояние атмосферы определяют по полному перечню переменных, характеризующих давление, температуру, относительную влажность, скорость и направление ветра. Количественные показатели соответствуют моделируемым физическим свойствам, которые подчиняются закону сохранения. В большинстве метеорологических моделей рассматриваются значения перечисленных переменных в узлах трехмерной координатной сетки. Конкретный набор значений всех параметров во всех точках сетки называется состоянием модели, которое вычисляется для последовательных моментов времени, разделенных небольшими промежутками — от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от разрешающей способности модели. Учитывается движение ветра, процессы испарения, выпадения осадков, влияние поверхностного трения, инфракрасного охлаждения и нагревания солнечными лучами.

К сожалению, метеорологические прогнозы несовершенны. Во-первых, начальное состояние модели всегда неполно и неточно, т.к. определить его для ураганов крайне сложно, поскольку проведение непосредственных наблюдений затруднено. Космические снимки отображают сложную структуру урагана, но они недостаточно информативны. Во-вторых, атмосфера моделируется только по узлам координатной сетки, а располагающиеся между ними мелкие детали не включаются в рассмотрение. Без высокой разрешающей способности смоделированная структура самой важной части урагана — стены глаза бури и прилегающих к ней областей — получается неоправданно сглаженной. Кроме того, в математических моделях таких хаотических явлений, как атмосфера, быстро накапливаются вычислительные ошибки.

Для проведения наших исследований мы модифицировали эффективно использующуюся для прогнозов схему инициализации — четырехмерную систему ассимиляции данных (four-dimensional variational data assimilation, 4DVAR). Четвертое измерение, присутствующее в названии, — это время. Исследователи из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, одного из крупнейших метеорологических центров мира, используют эту усложненную технологию для ежедневного предсказания погоды.

Сначала система 4DVAR ассимилирует данные, т.е. объединяет показания, полученные со спутников, кораблей и измерительных приборов на море и в воздухе, с данными предварительного прогноза состояния атмосферы, основанного на фактической информации. Предварительный прогноз дается на шесть часов с момента снятия показаний метеоприборов. Данные, поступающие с наблюдательных пунктов, не накапливаются в течение нескольких часов, а сразу обрабатываются. Объединенные данные наблюдений и предварительного прогноза используются для вычисления следующего шестичасового прогноза.

Теоретически такая комплексная информация точнее всего отражает истинное состояние погоды, поскольку результаты наблюдений и гипотетические данные корректируют друг друга. Хотя статистически этот метод вполне обоснован, исходное состояние модели и информация, необходимая для его успешного применения, все равно остаются приблизительными.

Система 4DVAR находит такое состояние атмосферы, которое, с одной стороны, удовлетворяет уравнениям модели, а с другой — оказывается близким как к прогнозируемой, так и к наблюдаемой обстановке. Для выполнения задачи проводится корректировка первоначального состояния модели в соответствии с изменениями, произошедшими за шесть часов наблюдений и моделирования. В частности, выявленные различия используются для вычисления реакции модели — как небольшие изменения каждого из параметров влияют на степень соответствия показателей моделирования и наблюдений. Расчет с помощью так называемой сопряженной модели ведется в обратном порядке через шестичасовые промежутки времени. Затем программа оптимизации выбирает наилучший вариант поправок к первоначальному состоянию модели, чтобы результаты дальнейших расчетов наиболее точно отражали реальное развитие процессов в урагане.

Поскольку корректирование выполняется методом аппроксимации уравнений, то вся процедура — моделирование, сравнение, вычисление с помощью сопряженной модели, оптимизация — должна повторяться до получения точно выверенных результатов, которые становятся основой для составления предварительного прогноза на следующий шестичасовой период.

Построив модель уже прошедшего урагана, мы можем изменять его характеристики в любой момент времени и наблюдать за последствиями внесенных возмущений. Оказалось, что на формирование бури влияют только самоусиливающиеся внешние воздействия. Представьте пару камертонов, один из которых вибрирует, а второй находится в спокойном состоянии. Если они настроены на разные частоты, то второй камертон не шелохнется, несмотря на воздействие звуковых волн, испускаемых первым. Но если оба камертона настроены в унисон, второй войдет в резонанс и начнет колебаться с большой амплитудой. Так же и мы пытаемся «настроиться» на ураган и отыскать подходящее стимулирующее воздействие, которое привело бы к желаемому результату.

Укрощение бури

Наша научная группа из AER провела компьютерное моделирование двух разрушительных ураганов, неистовствовавших в 1992 г. Когда один из них — Иники — прошел прямо над гавайским островом Кауаи, погибло несколько человек, был нанесен огромный материальный ущерб и целые лесные массивы сровнялись с землей. Месяцем ранее ураган Эндрю обрушился на Флориду южнее Майами и превратил в пустыню целый регион.

Если учесть несовершенство существующих методов прогнозирования, наш первый эксперимент моделирования имел неожиданный успех. Чтобы изменить путь Иники, мы прежде всего выбрали место в ста километрах западнее острова, в котором должен оказаться ураган через шесть часов. Затем составили данные возможных наблюдений и загрузили эту информацию в систему 4DVAR. Программа должна была рассчитать мельчайшие изменения основных параметров первоначального состояния урагана, которые модифицировали бы его маршрут нужным образом. В этом первичном эксперименте мы допускали выбор любых искусственно созданных возмущений.

Оказалось, что самые значительные преобразования коснулись первоначального состояния температуры и ветра. Типичные изменения температуры по всей сети координат составляли десятые доли градуса, но самые заметные изменения — увеличение на 2°С — оказались в нижнем слое к западу от центра циклона. Согласно расчетам, изменения скорости ветра составили 3,2-4,8 км/ч. В некоторых местах скорость ветра изменилась на 32 км/ч в результате незначительной переориентации направления ветра вблизи центра урагана.

Хотя обе компьютерные версии урагана Иники — первоначальная и с внесенными возмущениями — казались идентичными по структуре, небольших изменений ключевых переменных было достаточно, чтобы ураган развернулся за шесть часов на запад, а потом двинулся прямо на север, оставив остров Кауаи нетронутым. Относительно малые искусственные преобразования начальной стадии циклона были обсчитаны системой нелинейных уравнений, описывающих его деятельность, и через шесть часов ураган пришел в назначенное место. Мы на верном пути! В последующем моделировании использовалась координатная сетка с более высокой разрешающей способностью, а систему 4DVAR мы запрограммировали на сведение к минимуму материального ущерба.

В одном из экспериментов мы усовершенствовали программу и рассчитали приращение температуры, которое могло бы обуздать ветер у берегов Флориды и снизить ущерб, нанесенный ураганом Эндрю. Компьютеру предстояло определить наименьшие возмущения в начальном температурном режиме, которые могли бы снизить силу штормового ветра в последние два часа шестичасового периода. Система 4DVAR определила, что лучший способ ограничить скорость ветра — провести большие преобразования начальной температуры около центра циклона, а именно: изменить ее на 2-3°С в нескольких местах. Меньшие изменения температуры воздуха (меньше 0,5°С) произошли на расстоянии от 800 до 1000 км от центра бури. Возмущения привели к образованию волнообразно чередующихся колец нагрева и охлаждения вокруг урагана. Несмотря на то что в начале процесса была изменена только температура, значения всех основных характеристик быстро отклонились от реально наблюдавшихся. В неизмененной модели ураганные ветры (более 90 км/ч) накрывали южную Флориду к концу шестичасового периода, чего не наблюдалось при внесении изменений.

Чтобы проверить надежность полученных результатов, мы провели такой же эксперимент на более сложной модели с большей разрешающей способностью. Результаты оказались схожи. Правда, через шесть часов на видоизмененной модели возобновились сильные ветры, поэтому понадобились дополнительные вмешательства, чтобы уберечь южную Флориду. Вероятно, чтобы держать под контролем ураган в течение определенного промежутка времени, необходимо запускать серию запланированных возмущений.

Кто остановит дождь?

Если результаты наших исследований состоятельны и небольшие изменения температуры воздуха в ураганном вихре действительно могут повлиять на его курс или ослабить силу ветра, то встает вопрос: как этого достичь? Невозможно сразу нагреть или остудить такое обширное атмосферное образование, как ураган. Однако можно подогревать воздух вокруг урагана и таким образом регулировать температурный режим.

Наша команда планирует провести вычисление точной структуры и силы подогрева атмосферы, необходимого для снижения интенсивности урагана и изменения его курса. Несомненно, практическая реализация такого проекта потребует огромного количества энергии, но ее можно получить с помощью орбитальных солнечных электростанций. Вырабатывающие энергию спутники следует оснастить гигантскими зеркалами, фокусирующими солнечное излучение на элементах солнечной батареи. Собранную энергию затем можно будет переправить на микроволновые приемники на Земле. Современные конструкции космических солнечных станций способны распространять микроволны, не нагревающие атмосферу и поэтому не теряющие энергию. Для управления погодой важно направить из космоса микроволны тех частот, при которых они лучше поглощаются водяным паром. Различные слои атмосферы можно будет нагреть согласно заранее продуманному плану, а области внутри урагана и ниже дождевых облаков будут защищены от нагрева, т.к. дождевые капли хорошо поглощают СВЧ-излучение.

В нашем предыдущем эксперименте система 4DVAR определила большие температурные перепады там, где нельзя применить микроволновой нагрев. Поэтому было решено вычислить оптимальные возмущения при условии, что температура воздуха в центре должна оставаться постоянной. Мы получили удовлетворительный результат, но, чтобы компенсировать неизменность температуры в центре, пришлось значительно изменить ее в других местах. Интересно, что в процессе развития модели температура в центре циклона менялась очень быстро.

Другой способ подавления сильных тропических циклонов — непосредственное ограничение поступающей в них энергии. Например, поверхность океана можно было бы покрыть тонкой, биологически разлагающейся масляной пленкой, которая способна приостанавливать испарение. Кроме того, можно оказывать влияние на циклоны за несколько дней до их подхода к берегу. Крупномасштабную перестройку структуры ветров следует предпринимать на высоте полета реактивных самолетов, где изменение атмосферного давления сильно влияет на мощность и траекторию ураганов. Например, образование инверсионных следов самолетов наверняка может вызвать требуемые возмущения начального состояния циклонов.

Кто встанет у штурвала?

Если в будущем метеорологи научатся управлять ураганами, то скорее всего возникнут серьезные политические проблемы. Несмотря на то что с 1970-х гг. Конвенцией ООН запрещено использовать погоду в качестве оружия, некоторые страны могут не устоять перед искушением.

Впрочем, наши методы еще предстоит опробовать на безобидных по сравнению с ураганами атмосферных явлениях. Прежде всего следует опробовать экспериментальные возмущения для усиления осадков на сравнительно небольшой территории, контролируемой измерительными приборами. Если понимание физики облаков, их цифровое моделирование, методика сравнительного анализа и компьютерные технологии будут развиваться нынешними темпами, то наш скромный опыт может быть претворен в жизнь. Кто знает, быть может, уже через 10-20 лет многие страны займутся крупномасштабным управлением погодой с использованием подогрева атмосферы из космоса.

← Вернуться