Гидрологические природные катастрофы

ВВЕДЕНИЕ

Стихийные бедствия угрожают обитателям нашей  планеты с начала цивилизации. Где-то в большей мере, в другом месте  менее. Стопроцентной безопасности не существует нигде. Природные катастрофы могут приносить колоссальный ущерб, размер которого зависит не только от интенсивности самих катастроф, но и от уровня развития общества и  его политического устройства.

Статистически вычислено, что в целом на Земле  каждый стотысячный человек погибает от природных катастроф. Согласно другому  расчету число жертв природных  катастроф составляет в последние 100 лет 16 тыс. ежегодно. Кому-то это может  показаться много, кому-то мало. Малой  эта цифра, пожалуй, покажется тому, кто сравнит ее с числом жертв  автомобилизма. Однако природные катастрофы происходят внезапно, совершенно опустошают территорию, уничтожают жилища, имущество, коммуникации, источники питания. За одной сильной катастрофой, словно лавина, следуют другие: голод, инфекции.

Действительно ли мы так беззащитны перед землетрясениями, тропическими циклонами, вулканическими извержениями? Что же развитая техника  не может эти катастрофы предотвратить, а если не предотвратить, то хотя бы их предсказать и предупредить о  них? Ведь это позволило бы значительно  ограничить число жертв и размеры  ущерба! Мы далеко не так беспомощны. Кое-какие катастрофы мы можем предсказать, а некоторым и успешно противостоять. Однако любые действия против природных  процессов требуют хорошего их знания. Необходимо знать, как они возникают, механизм, условия. Необходимо знать, как  происходят смещения земной поверхности, почему возникает быстрое вращательное движение воздуха в циклоне, как  быстро массы горных пород могут  обрушиться по склону. Многие явления  еще остаются загадкой, но, думается, лишь в течение ближайших лет  либо десятилетий.

ВИДЫ  СТИХИЙНЫХ  БЕДСТВИЙ

 

Стихийные бедствия чрезвычайно разнообразны, поэтому, прежде чем перейти к  детальному рассмотрению, их необходимо классифицировать. Используем общепринятую так называемую генетическую классификацию. Некоторые катастрофы возникают  под земной поверхностью, другие - на ней, третьи - в водной оболочке (гидросфере), а последние в воздушной оболочке (атмосфере) Земли.

Какие процессы способствуют возникновению этих катастроф? Землетрясения и вулканические  извержения, воздействуя снизу на земную поверхность, приводят к 

поверхностным катастрофам, таким, как оползни  или цунами, а также пожары. Прочие поверхностные катастрофы возникают  под воздействием процессов в  атмосфере, где происходит выравнивание перепадов температур и давления и энергия передается водной поверхности.

Как и  между всеми природными процессами, между стихийными бедствиями существует взаимная связь. Одна катастрофа оказывает  влияние на другую, бывает, первая катастрофа служит спусковым механизмом последующих. Генетическая зависимость природных  катастроф можно показать следующим  рисунком:

 

 

Наиболее  тесная зависимость существует между  землетрясениями и цунами, извержениями вулканов и пожарами. Тропические  циклоны почти всегда вызывают наводнения. Землетрясения также могут вызвать  оползни. Те в свою очередь, могут  перегородить речные долины и вызвать  наводнения. Между землетрясениями  и вулканическими извержениями связь  взаимная: известны землетрясения, вызванные  вулканическими извержениями, и, наоборот, вулканические извержения, обусловленные  быстрым перемещением масс под поверхностью Земли. Тропические циклоны могут  служить прямой причиной наводнений как речных, так и морских. Атмосферные  возмущения и обильные дожди могут  оказать влияние на оползание  склонов. Пыльные бури являются прямым следствием атмосферных явлений.

 

Размер  катастроф и число жертв

Катастрофы  принято условно делить на большие  и малые. Однако граница между  этими двумя группами никогда  не была вполне определенной.

О величине катастрофы зачастую судят скорее по числу жертв и размерам ущерба, нежели по размерам области, ею пораженной. Самые сильные землетрясения, случившиеся  в обширной незаселенной местности, не рассматриваются как столь  значительные катастрофы, какими считаются  в абсолютном выражении более  слабые толчки, поражающие хотя и небольшие  по размерам, но густо населенные территории. Самый крупный оползень был около 1 млн. лет назад на территории нынешнего  Ирана. Поскольку речь не идет о человеческих жертвах, о нем не говорят как  о великой катастрофе. Воздействие  на людей, следовательно, является при  определении размера стихийных  бедствий самым важным.

Наиболее  опасными являются землетрясения и  морские наводнения. Эти катастрофы уже несколько раз уносили  стотысячное число жертв. Вулканические  извержения, речные паводки и цунами (с десятками тысяч жертв) стоят  на втором месте. Затем идут оползни, торнадо, пыльные бури.

Таким образом мы можем разделить  природные катастрофы на виды:

1 Геологические ЧС 1.1 Землетрясение 1.2 Извержение вулкана 1.3 Сель 1.4 Оползень 1.5 Обвал 1.6 Лавина 2 Гидрологические ЧС 2.1 Наводнение 2.2 Цунами 2.3 Лимнологическая катастрофа 3 Пожары 3.1 Лесной пожар 3.2 Торфяной пожар 4 Движения воздушных масс и/или метеорологические ЧС 4.1 Смерч 4.2 Циклон 4.3 Метель 4.4 Град 4.5 Засуха

В данной работе мы рассмотрим основные гидрологические катастрофы, их виды, причины возникновения и последствия, а также способы предотвращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИМНОЛОГИЧЕСКАЯ КАТАСТРОФА.

Физическое явление, обязательной составляющей частью которого является губительный для людей и животных выброс газа из открытого водоёма. Лимнологическая катастрофа характеризуется химическим составом, массой и происхождением газов, продолжительностью выброса газа, «спусковым механизмом» катастрофы.

Лимнологическая катастрофа происходит после включения «спускового  механизма» катастрофы. Лимнологическая  катастрофа может сопутствовать, происходить  одновременно или в результате возникновения  иных катастроф в водоёме или  его окрестностях. Например, при  подводном извержении вулкана, при  проникновении лавовых потоков  в водоём и при других катастрофических событиях. В таких случаях более  мощная по последствиям катастрофа маскирует  наличие не столь мощных, в числе  которых может быть лимнологическая  катастрофа. Характерный пример лимнологической  катастрофы представляют катастрофы в  Камеруне:

• 15 августа 1984 г. на озере Монун, при которой погибло 37 человек;
• 21 августа 1986 г. на озере Ниос, при которой погибло 1700 человек.

Условия, необходимые для возникновения  лимнологических катастроф, существуют не только в озёрах Камеруна, но и  в других открытых водоёмах нашей  планеты, например:

• на озере Киву (Kivu) в восточной Африке;
• в озёрах вблизи Мамонтовой горы (англ. Mammoth Mountain) в США;
• в озере Масю в Японии;
• в мааре Айфель (Eifel) в Германии;
• в озере Павэн (Pavin) во Франции.

Условия, необходимые для возникновения  лимнологических катастроф, могут  быть созданы утечкой диоксида углерода (CO₂), закачанного в глубинные геологические пласты на длительное хранение. Газ, поступающий в открытые водоёмы, может иметь магматическое (Ниос и Монун), биогенное (в озере Киву) или техногенное (закачанный на длительное хранение) происхождение.

ЦУНАМИ.

Длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7). В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. Первое научное описание явления дал Хосе де Акоста в 1586 в Лиме, Перу после мощного землетрясения, тогда цунами высотой 25 метров ворвалось на сушу на расстояние 10км.

В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью , где g— ускорение свободного падения, а H— глубина океана (так называемое приближение мелкой воды, когда длина волны существенно больше глубины). При средней глубине 4000 метров скорость распространения получается 200 м/с или 720 км/час. В открытом океане высота волны редко превышает один метр, а длина волны (расстояние между гребнями) достигает сотен километров, и поэтому волна не опасна для судоходства. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается. У берега высота цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30—40 метров, образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, так как волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа. Именно поэтому не стоит возвращаться на берег после ухода очередной волны, а стоит выждать несколько часов.

Высоту волны на прибрежном мелководье (H_мелк.), не имеющем защитных сооружений, можно посчитать по следующей эмпирической формуле:

H_мелк. = 1,3 · H_глуб. · (B_глуб. / B_мелк.)^1/4, м

где: H_глуб. — изначальная высота волны в глубоком месте;

B_глуб. — глубина воды в глубоком месте;

B_мелк. — глубина воды в прибрежной отмели;

Основные причины образования цунами:

• Подводное землетрясение (около 85% всех цунами). При землетрясении под водой образуется вертикальная подвижка дна: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню,— среднему уровню моря,— и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции.
• Оползни. Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в ХХ веке (около 7% всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень и он же генерирует волну. 9 июля 1958года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 524 м. Подобного рода случаи весьма редки и, конечно, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.
• Вулканические извержения (около 5 % всех цунами). Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. Классический пример — цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 000 человек.

Другие возможные причины

• Человеческая деятельность. В наш век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946году США произвели в морской лагуне глубиной 60м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300м от взрыва поднялась на высоту 28,6м, а в 6,5км от эпицентра ещё достигала 1,8м. Но для дальнего распространения волны нужно вытеснить или поглотить некоторый объём воды, и цунами от подводных оползней и взрывов всегда несут локальный характер. Если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, то не будет никаких теоретических препятствий к возникновению цунами, такие эксперименты проводились, но не привели к каким-либо существенным результатам по сравнению с более доступными видами вооружений. В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.
• Падение крупного небесного тела может вызвать огромное цунами, так как, имея огромную скорость падения (десятки километров в секунду), данные тела имеют колоссальную кинетическую энергию, а масса их может быть миллиарды тонн и более. Эта энергия передаётся воде, следствием чего и будет волна.
• Ветер может вызывать большие волны (примерно до 20 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образование метео-цунами при резком изменении давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется риссага (en:Rissaga).

Признаки появления цунами

• Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, находящиеся на берегу и не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние — таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.
• Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамоопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
• Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
• Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.