Техногенные катастрофы - файл n1.rtf

Техногенные катастрофы
скачать (425 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.rtf425kb.23.11.2012 23:12скачать

n1.rtf

  1   2   3
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ


Глава 1. СТИХИЙНЫЕ БЕДСТВИЯ
Глава 2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАТАСТРОФ
Глава 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
"Для экологического равновесия в мире требуется нечто большее – установление баланса между нами самими и тем, что мы делаем"

Эл Гор
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ-ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли.

Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).

Признаком устойчивой экологической системы является стабильность определенных характеристик. Так, например, экологически устойчивая система Земля имеет постоянную массу и постоянную среднюю температуру.

Под экологической катастрофой следует понимать переход системы из одного устойчивого состояния в другое. Например, повышение средней температуры Земли может привести к таянию полярных льдов, опустыниванию почв, вымиранию определенных видов флоры и фауны, может быть, даже к гибели человечества. Экологические катастрофы могут иметь различные уровни – от локальных (гибель леса, осушение моря и т.д.) до глобальных (в масштабах Земли, Солнечной системы, Галактики и даже Вселенной).

Мы люди, охотно верим, что покорили нашу планету. На первый взгляд это действительно так. По земной тверди мы проложили бесконечную сеть удобных дорог и стальных магистралей, вгрызаемся в её недра и добываем руду, нефть, газ и уголь, взлетаем на самолётах и ракетах высоко в небо, как будто никогда и не существовало никакого земного притяжения. И всё это Земля терпеливо сносит. И уже давно привыкли называть мы наш родной шарик «Матерью Землёй», потому что он дарует нам всё необходимое для жизни.

Однако картина эта обманчива. Земля вовсе не так ласкова и уютна, как хотелось бы думать. В её недрах клокочет растворённая жидкая магма, океаны таят в себе могучие силы, а над водами и материками издавна самовольничают бури и ветры, которые порой несут нам смертельную опасность.

Время от времени Земля вновь и вновь являет нам свою необузданную мощь: взрываются горы, выбрасывая в атмосферу миллионы тонн пепла и сжигая окружающие сады и поля огненной лавой, под ногами вдруг разверзается надёжная твердь и рушатся как карточные домики сооружения из бетона и стали, гигантские волны и свирепые ураганы уничтожают всё живое. В этих катаклизмах гибнут тысячи, а то и сотни тысяч землян.

Стихийные бедствия, промышленные аварии и катастрофы на транспорте, экологические последствия антропогенного воздействия на биосферу, применение противником в случае военных действий различных видов оружия, создают ситуации, опасные для жизни и здоровья населения и всего живого на планете.

Загрязнение природы человеком представляет собой одну из древнейших проблем истории цивилизации. Человек издавна рассматривал окружающую среду как источник ресурсов, стремясь достигнуть независимости от нее, улучшить условия своего существования.

В процессе развития цивилизации человек стремился все в большей степени удовлетворить свои жизненные потребности. Это требовало создания и освоения новых источников энергии, расширения площадей земли, используемых под сельскохозяйственные угодья и пастбища, строительства городов и предприятий. Но люди не думали об экологических последствиях своего воздействия на окружающую природную среду.

Расширяя сферу своей деятельности, человек начал создавать искусственную среду обитания – техносферу взамен естественной природной среды – биосферы. Однако любая сфера практической деятельности человека требует знаний законов природы.

Осушение болот с целью расширения площадей сельскохозяйственных угодий привело к снижению уровня грунтовых вод, гибели пастбищ, лесов, превращению огромных площадей в районы, покрытые песком и торфяной пылью. Вырубка лесов, нарушение водотоков, карьерные разработки полезных ископаемых, дорожное строительство, эрозия почв, урбанизация оказывают отрицательное влияние на состояние биосферы.

Предприятия химической, металлургической, энергетической промышленности своими выбросами в атмосферу, сбросами в реки и водоемы, твердыми отходами уничтожают растительный и животный мир, вызывают заболевания у людей. В воздухе населенных пунктов с развитой промышленностью появилось значительное количество примесей, к источникам загрязнения относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, промышленные предприятия. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв. Вещества, загрязняющие биосферу, могут быть газо- и парообразными, жидкими и твёрдыми.

Чрезвычайная экологическая ситуация может сложиться не только в результате длительного отрицательного воздействия на окружающую среду, но и в результате сравнительно быстрого и интенсивного воздействия. В этом случае говорят об экологической катастрофе (сравнительно быстро происходящая цепь событий, приводящих к трудно обратимым или необратимым процессам природы, делающих невозможным ведение хозяйства любого типа, приводящая к реальной опасности тяжелых заболеваний или даже смерти людей).

Экологическая катастрофа может быть природной, возникающей под действием природных явлений (извержение вулкана, в результате которого земля покрывается толстым слоем пепла, выбрасываются вредные вещества), и техногенной, связанной с аварией на техническом объекте, либо вызванной войнами с применением оружия массового поражения.

Скептики могут сказать, что во вселенских масштабах наша Земля практически ничего не значит и, поэтому все катастрофы, которые происходят с ней, никак не сказываются на общем ходе развития вселенной и нам, собственно, не о чем беспокоиться. Но нам жить тут, на Земле (ну, по крайней мере, ближайшие лет 200) и поэтому надо сделать всё возможное, чтобы не ускорять процессы развития Земли (тенденция которых – деградация планеты), а наоборот, прикладывать все силы, чтобы затормозить эти процессы, или, хотя бы, не вмешиваться в них…

Ведь механизм «экологических» катастроф предельно прост. Природа вся живет в круговоротах, человек же действует прямолинейно. Живя иллюзиями, он мнит себя властителем природы, развивает максимальную скорость – и не вписывается в очередной поворот. В результате – катастрофа. Можно и так сказать: он ведет автомобиль цивилизации вопреки правилам дорожного движения, которые установила природа.

В данной работе рассмотрены некоторые экологически опасные факторы и вызываемые ими экологические катастрофы, их последствия для окружающей среды и человека.


Глава 1. СТИХИЙНЫЕ БЕДСТВИЯ
Стихийные действия сил природы, пока еще не в полной мере подвластные человеку, наносят огромный ущерб.

Стихийное бедствие – катастрофическое природное явление (или процесс), который может вызвать человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.

Природные экологические катастрофы (ЭК), которые чаще называются стихийными бедствиями, подразделяются на следующие опасные явления:

Стихийные бедствия возникают внезапно и носят чрезвычайный характер. Они могут разрушать здания и сооружения, уничтожать ценности, нарушать процессы производства, вызывать гибель людей и животных.

По характеру своего воздействия на объекты отдельные явления природы могут быть аналогичны воздействию некоторых поражающих факторов ядерного взрыва и других средств нападения противника.

Землетрясение – это природное явление, сопровождающееся подземными толчками и колебаниями земной поверхности, появлением трещин, смещений в грунте, грязевых потоков, снежных лавин, цунами и т.д. Землетрясения обычно охватывают обширные территории и происходят в результате пульсационно-колебательного развития литосферы – сжатия ее в одних регионах и расширения в других. При этом наблюдаются тектонические разрывы, смещения и поднятия, разрушаются здания и сооружения, выводятся из строя коммунально-энергетические постройки, возможны человеческие жертвы. Землетрясения могут вызывать мощные взрывы, движение магмы внутри вулкана. Однако большинство землетрясений происходит в результате движения горных пород в зоне разлома.

Точка внутри Земли, где происходит разрыв или относительное перемещение пород, называется очагом (или гипоцентром) землетрясения. Очаги большинства землетрясений располагаются в толще Земли, где происходит трение плит друг о друга; место на земной поверхности непосредственно над гипоцентром называется эпицентром землетрясения. Если очаг находится на поверхности Земли, то гипоцентр и эпицентр совпадают.

Если очаг расположен на глубине от 0 до 60 км, землетрясение считается неглубоким. Если очаг расположен на глубине от 60 до 300 км, землетрясение имеет среднюю глубину очага. Если очаг на глубине от 300 до 700 км, то это глубокофокусное землетрясение.

Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды.

Интенсивность землетрясения – это степень сотрясения грунта на поверхности Земли, ощущаемого в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности определяется на основании оценки фактических разрушений, воздействия на предметы, здания и почву, последствий для людей. Значение интенсивности определяется в соответствии с разработанной шкалой интенсивности, которая может быть различной в разных странах. Интенсивность часто связывают с величиной скорости колебания грунта при прохождении сейсмической волны.

В большинстве стран Америки используется Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли, которая имеет 12 уровней интенсивности (баллов). Интенсивность оценивается по реакции людей и состоянию сооружений в пострадавшей местности и определяется по наиболее распространенной 12-балльной шкале Меркали.

Магнитуда землетрясения – это величина, пропорциональная энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Она определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Показания прибора (амплитуда и период сейсмических волн) указывают на количество энергии упругой деформации, выделяемой в процессе землетрясения. Чем больше амплитуда волны, тем сильнее землетрясение. Шкала магнитуд была разработана американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 г. В ней используются арабские цифры. Шкала Рихтера логарифмическая и открытая, т.е. нет ни верхнего, ни нижнего пределов для магнитуд Рихтера. Каждое увеличение магнитуды на одно целое число соответствует 30-кратному увеличению количества выделяемой энергии.

Интенсивность землетрясений на поверхности земли измеряют в баллах. В нашей стране принята международная шкала MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойтера, Карника), в соответствии с которой землетрясения подразделяются по силе толчков на поверхности земли на 12 баллов. Условно их можно разделить на слабые (1-4 балла), сильные (5-8 баллов) и разрушительные (8 баллов и выше).

При 3-балльном землетрясении колебания отмечаются немногими и только в помещении; при 5-балльном – качаются висящие предметы и все люди в помещении отмечают толчки; при 6-балльном – появляются повреждения в зданиях, при 8-балльном появляются трещины в стенах, разрешение карнизов и труб. 10-балльное землетрясение сопровождается всеобщим разрушением зданий и нарушением поверхности земли, 12-балльное – приводит к изменению ландшафта.

В зависимости от причины возникновения, землетрясения бывают:

тектонические – возникают в результате перемещения масс земной коры под влиянием внутренних напряжений;

вулканические – возникают при извержении вулканов. Обычно охватывают небольшие районы и сопровождаются потоками лавы, выбросами пепла и газов. При извержении подводных вулканов могут образовываться огромные волны-цунами и образовываются новые острова;

обвальные – наблюдаются при обрушении сводов подземных карстовых пустот. Обычно имеют локальный характер и в большинстве случаев существенных разрушений не приносят;

моретрясения – резкие колебания воды в морях и океанах, возникающие при землетрясениях, очаг которых находится под дном моря (океана) или в прибрежных районах.

По имеющимся подсчетам, за последние 4 тыс. лет землетрясения унесли более 13 млн. жизней, миллиардами исчисляются экономические потери, которые связаны с пожарами, разрушением и повреждением материальных ценностей (зданий, инженерных сооружений, дорог, линий связи и др.).

В СНГ наиболее крупные катастрофические землетрясения отмечались в 1948 и 1968 гг. (ашхабадские), в 1966 г. (ташкентское), в 1970 г. (дагестанское) и в 1988 г. (армянское). Землетрясение в Армении унесло более 25 тыс. жизней, полностью разрушенными оказались многие населенные пункты.

Причинами землетрясений могут быть также взрывные работы, ядерные испытания, создание крупных гидротехнических сооружений и водохранилищ, разгрузки напряжений в земной коре в результате интенсивных подземных выработок. Так, например, материалы геодезических и геофизических измерений по таким водохранилищам мира, как Кариба в Африке или Гувер в США и другие, показывают, что после заполнения их водой происходят землетрясения, крупные оседания и прогибания земной коры. Скорость проседания под водохранилищами часто достигает 1-2 см в год, а магнитуда землетрясений может достигать 4-6 баллов. При этом возникают трещины на поверхности, повреждаются плотины, имеются разрушения и даже человеческие жертвы.

В настоящее время на земном шаре выделены зоны землетрясений разной активности. К зонам сильных землетрясений относят территории Тихоокеанского и Средиземноморского поясов. В нашей стране более 20% территории подвержены землетрясениям.

Катастрофические землетрясения (9 баллов и более) охватывают районы Камчатки, Курильских островов, Памира, Забайкалья, Закавказья и ряда других горных районов. В таких районах инженерное строительство, как правило, не ведется.

Сильные (от 7 до 9 баллов) землетрясения бывают на территории, простирающейся широкой полосой от Камчатки до Карпат, включая Сахалин, Прибайкалье, Саяны, Крым, Молдавию и др. Здесь должно проводиться только сейсмостойкое строительство.

Большая часть территории России относится к сейсмичной зоне, в которой крайне редко бывают землетрясения небольшой силы. Так, в 1977 г. в Москве были зарегистрированы толчки силой в 4 балла, хотя эпицентр самого землетрясения находился в Карпатах.

Несмотря на большую работу, проведенную учеными по предсказанию сейсмической опасности, прогнозирование землетрясений – очень сложная проблема. Для ее решения строят специальные карты, математические модели, организуют с помощью сейсмических приборов систему регулярных наблюдений, составляют описание прошедших землетрясений на основе изучения комплекса факторов, включая и поведение живых организмов, анализируя их географическое распространение.

Землетрясения, как и вулканы, могут вызвать большие разрушения.

Как и в случае землетрясения, извержение вулкана означает, что какие-то события происходят в недрах Земли

Вулканизм – это совокупность процессов и явлений, связанных с движением магмы в верхней мантии, земной коре и на поверхности земли. В результате извержения вулканов образуются вулканические горы, вулканические лавовые плато и равнины, кратерные и запрудные озера, грязевые потоки, вулканические туфы, шлаки, брекчии, бомбы, пепел, в атмосферу выбрасываются вулканическая пыль и газы.

Вулканические извержения в общих чертах можно классифицировать как невзрывные и взрывные. Невзрывные извержения обычно вызываются магмой (расплавленной породой), богатой железом и магнием. Она относительно жидкая и легко пропускает газы через себя. Потоки лавы, наиболее часто встречающиеся на острове Гавайи, являются наиболее характерным продуктом невзрывных извержений. Наоборот, взрывные извержения очень сильные и вызываются магмой, богатой кремнием, которая не такая жидкая; эти извержения характерны для вулканов вулканической цепи Аляски. В процессе взрывных извержений выделяются большие количества обломочного материала в форме вулканического пепла, пирокластических потоков и грязевых потоков, которые стекают по склонам вулкана.

Газы и водяной пар, которые находятся внутри вулкана под давлением, могут взорваться. Самым сильным вулканическим взрывом, когда-либо зарегистрированным в истории человечества, явилось извержение вулкана Кракатау, вулканического острова в проливе между Явой и Суматрой. В 1883 г. взрыв был такой силы, что его слышали на расстоянии 3200 км от места взрыва. Большая часть острова исчезла с лица Земли. Вулканическая пыль окутала всю Землю и находилась в воздухе еще в течение двух лет после взрыва. Образовавшаяся гигантская морская волна унесла жизни более 36 000 человек на близлежащих островах.

Очень часто перед извержением вулканы как бы дают предупреждение. Это предупреждение может быть в виде газов и пара, выделяющихся из вулкана. Местные землетрясения могут указывать на то, что внутри вулкана поднимается магма. Земля вокруг вулкана или на самом вулкане вспучивается, и породы наклоняются под большим углом.

Тефра – один из продуктов извержения. Под этим термином понимаются обломки пород всех размеров, извергаемые в воздух над вулканом, часто в виде вертикальной колонны, которая достигает верхнего слоя стратосферы. Большие куски породы обычно вновь падают на вулкан или вблизи него. Небольшие фрагменты переносятся ветром и падают на расстоянии от вулкана. Это расстояние зависит от размера и плотности частиц, высоты извержения и скорости ветра. Извержение большого количества тефры приводит к образованию значительного слоя пепла. Пространственное распределение накапливающегося пепла имеет наибольшую толщину прямо с подветренной стороны вулкана и истончается с удалением от него. Тефра может быть опасной для жизни и принести большие разрушения на значительных расстояниях от вулкана из-за образования покрывала на поверхности земли и загрязнения атмосферы абразивными частицами и коррелирующими кислотами. Недалеко от вулкана люди могут получить травмы или погибнуть, вдыхая воздух, насыщенный тефрой; ущерб имуществу причиняется вследствие веса тефры и ее абразивного и задымляющего воздействия.

Горячие обломки и газы могут выбрасываться по боковой траектории от взрывающегося вулкана и быть исключительно опасными. Взрывы через побочные или паразитические кратеры, как они называются, обычно вызывают незначительные отложения, не более 1-2 м у жерла побочного канала. Толщина отложений быстро уменьшается по мере удаления от источника. Обычно они не простираются далее нескольких километров от жерла, но иногда могут достигать и 25 км.

Побочные взрывы опасны для людей в основном из-за своей высокой температуры, каменистых обломков и скорости выброса, которая не позволяет убежать от опасности или спрятаться в надежном месте. Ущерб строениям наносится в основном в результате ударов и высокой скорости ветра.

Взрывы через побочные кратеры могут вызывать пирокластические потоки, стекающие вниз по склонам. Воздействие аналогично потокам из основного жерла вулкана.

Пирокластические потоки – это массы горячих сухих обломков породы, которые движутся, как жидкость. Их подвижность объясняется горячим воздухом и другими газами, смешанными с обломками. Они часто образуются, когда большие массы горячих обломков породы извергаются на склоны вулкана. Пирокластические потоки могут двигаться вниз по склону со скоростями до 160 км/ч, а иногда до 700 км/ч, и стремятся заполнить днища долин. Температура газа достигает 100-800°C

Тучи горячей пыли обычно поднимаются над основным руслом этого потока и могут покрыть близлежащие районы, особенно с подветренной стороны. Из-за высокой подвижности пирокластические потоки могут распространяться на расстояние до 25 или более километров от вулкана. Основной ущерб пирокластические потоки наносят в результате быстрого движения основного потока горячих обломков породы, которые сжигают все на своем пути и покрывают обломками, а также сопутствующих туч горячего пепла и газа, которые распространяются на значительные расстояния от основного потока и могут вызвать удушье и ожоги легких и кожи. Извержения имеют отрицательные последствия для окружающего ландшафта и атмосферы на многие километры вокруг.

Существует обоснованное мнение, что именно пирокластический поток был основной причиной гибели людей в Помпеях, Геркулануме и Стабиях во время извержения Везувия в 79 году.

А в 1792 г. крах одного из нескольких куполов лавы вулкана Недзен вызвал цунами, который убил приблизительно 15 000 человек в вулканической катастрофе в Японии. Вулкан был последний раз активен с 1990 до 1995 г., и большое извержение в 1991 г. произвело пирокластический поток, который убил 44 человек, включая трех вулканологов.

Между 1991 и 1994 гг. вулкан произвел, по крайней мере, 10 000 маленьких пирокластических потоков, разрушив приблизительно 2 000 строений. С 1993 г. норма излияния лавы постепенно уменьшилась, и извержения закончились в 1995 г. С тех пор сильные дожди часто повторно мобилизовали пирокластический материал, производя селевые потоки. Были построены плотины в нескольких речных долинах на канал селевых потоков, уводя их из этих областей.

Гора Недзэн была отнесена к Вулканам Десятилетия в 1991 г. как часть Международной десятилетней программы ООН по Сокращению Стихийных бедствий, из-за его сильной исторической деятельности и местоположения в плотно населенной области.

Грязевые потоки – это массы обломков горных пород, пропитанные водой и движущиеся вниз по склонам примерно так, как движется жидкий бетон. Обломки в основном включают массу сыпучего материала, который отложился на склонах вулкана в результате взрывных извержений: вода может появиться в результате дождя, таяния снега, из озера в кратере или из водоема, расположенного недалеко от вулкана. Скорость грязевого потока зависит в основном от его текучести и крутизны склонов, иногда они продвигаются вниз по долинам на расстояния до 80 км или более со скоростью, превышающей 35 км/ч. Грязевые потоки могут распространяться на большие расстояния, чем пирокластические потоки, иногда до 90 км от своего источника.

Основная угроза человеку заключается в том, что поток может его накрыть. Сооружения тоже могут быть накрыты или снесены под действием мощной силы грязевого потока.

Потоки лавы обычно вытекают спокойно, хотя им часто предшествует эксплозивная вулканическая деятельность. Потоки лавы обычно появляются только после того, как извержение уже продолжалось несколько часов, дней или даже недель, а не сразу после начала извержения. Фронт лавы движется с еле заметной скоростью, иногда достигая скорости пешехода. Потоки лавы обычно не представляют прямой опасности для человека, но они полностью разрушают ту зону, которую покрывают. Потоки лавы в заснеженных районах могут вызвать таяние снега, наводнения и вторичные грязевые потоки; потоки лавы на участках с растительностью могут вызвать пожары. На крупных вулканах с центральным жерлом потоки лавы обычно короткие; поэтому опасные зоны с точки зрения потоков лавы включают только склоны вулкана и ближайшие 2-3 км близлежащих долин и котловин.

Опасные зоны с точки зрения затопления могут находиться на значительных расстояниях в долинах.

Вулканы располагаются в сейсмоактивных поясах, особенно в Тихоокеанском. В Индонезии, Японии, Центральной Америке насчитывается по несколько десятков активных вулканов – всего на суше от 450 до 600 действующих и около 1000 «спящих» вулканов. В опасной близости от активных вулканов находится около 7% населения Земли. На срединно-океанических хребтах имеются, по меньшей мере, несколько десятков крупных подводных вулканов.

В России опасности вулканических извержений и цунами подвергаются Камчатка, Курильские острова, Сахалин. Потухшие вулканы есть на Кавказе и Закавказье.

13 декабря 2007 год. «На Камчатке начал извергаться самый северный вулкан: Самый северный камчатский вулкан Шивелуч начал свое уникальное шоу – огромная гора на 5,7 километра в небо выбрасывает пепел. По склонам вулкана текут потоки лавы».

Нередко вблизи вулканов располагаются населенные пункты, ведется активная хозяйственная деятельность. Все это предполагает разработку мер защиты от вулканических извержений. В настоящее время применяется охлаждение наползающей на населенные пункты лавы сильными струями воды, отклонение движения лавовых потоков посредством сооружения защитных барьеров, систем тоннелей и даже бомбардировок. Создаются специальные карты районирования по размещению населенных пунктов в менее опасных вулканических районах, расширяется сеть постоянных наблюдений за вулканами.

Ущерб от вулканических извержений можно уменьшить несколькими способами:

  1. Использование знаний о предыдущих извержениях этого вулкана с тем, чтобы определить возможные характеристики извержений в будущем: их масштабы, местоположения, интенсивность, последствия, а также для того, чтобы определить зоны высокой опасности;

  2. Создание систем мониторинга для прогнозирования будущих извержений и своевременного оповещения об опасности;

  3. Подготовка на случай стихийных бедствий и эвакуация в чрезвычайных ситуациях;

  4. Проведение защитных мероприятий;

  5. Оценка рисков и планирование использования земельных ресурсов;

  6. Страхование;

  7. Оказание помощи и восстановительные работы.

Последствия извержений могут быть очень значительными. Огромные количества вулканической пыли в воздухе являются причиной красивых восходов и заходов солнца. Если плотность достаточно высока, вулканическая пыль может изменить погоду. Увеличенная облачность по причине пыли может вызвать дожди и даже охлаждение.

При извержениях островных и подводных вулканов часто возникают цунами. Кроме того, образующиеся при подводных извержениях облака всплывающих газов и пара могут служить причиной гибели морских судов. Возможно, газ способен выделяться не только в точках извержения, но и на соседних с ними больших пространствах морского дна. С такого рода событиями можно связать, например, загадки «Бермудского треугольника».

Землетрясения, являющиеся следствием более мощных сил, формирующих и преобразующих планету Земля, в свою очередь порождают разрушительное океаническое явление – мощные волны Тихого океана.

Каждый остров и поселение на побережье Тихого океана уязвимы и могут пострадать от прихода этих огромных волн.

Некоторые люди называют их «приливной волной», название не совсем правильное, хотя часто используется. Эти большие волны не имеют никакого отношения к приливу. Японцы, острова которых в течение жизни многих поколений страдали от воздействия этого разрушительного явления, дали этой волне имя, которое теперь используется повсеместно – цунами.

В отличие от преувеличенных и вымышленных историй о цунами, цунами – это НЕ ОДНА чудовищная стена воды, которая непонятным образом возникает ниоткуда и накрывает корабли и прибрежные города. Это одно из наиболее мощных природных явлений – ряд морских волн, способных пересечь весь океан со скоростями до 900 км/ч.

В море волны цунами не превышают по высоте 60 см – их даже трудно определить с корабля или самолета. Но их длина иногда больше 160 км, значительно больше глубины воды, в которой они распространяются.

Не существует типичного цунами. Все цунами различны. Однако все цунами характеризуются большим запасом энергии, которую они несут, даже в сравнении с самыми мощными волнами, образующимися под действием ветра.

Когда цунами достигает мелководья на своем пути, скорость волн уменьшается, но высота волн растет, как показано на схеме ниже.fig4_1.jpg

Трансформация волны цунами

Появлению волн цунами часто предшествует постепенное отступление воды от берега в том случае, когда перед первым гребнем волны идет впадина или подошва волны, или повышение уровня воды примерно до половины амплитуды последующего отступления. Так природа предупреждает о приближении более сильных волн цунами. Это предупреждение следует принимать всерьез, так как волны цунами могут обрушиться с высотой гребня более 30 м и иметь разрушительные последствия.

Японские ученые первыми начали проводить специальные исследования явления цунами. Восточное побережье Японии более всего в мире страдает от действия цунами.

Природные возмущения, такие как землетрясения, извержения вулканов и оползни или обвалы скальных массивов на побережьях могут явиться причиной возникновения цунами. Возмущения техногенного характера, т.е. вызываемые деятельностью человека, как, например, подводные атомные взрывы в 1946 г., тоже могут вызвать мощные волны; но наиболее частой причиной появления цунами следует, безусловно, считать землетрясения.

Цунами, вызываемое вулканами.

В 1883 г. в результате серии вулканических извержений вулкана Кракатау в Индонезии образовались мощные волны цунами. Налетев на острова Ява и Суматра, эти волны смыли более 5000 лодок и просто смели много мелких островов. Волны высотой с 12-этажный дом снесли с лица земли около 300 деревень и вызвали гибель более 36 000 людей. Ученые полагают, что сейсмические волны прошли два или три раза вокруг Земли.

Цунами, вызываемое оползнем/обвалом.

В 1958 г. в заливе Литуйя на Аляске произошел обвал, и около 81 миллиона тонн льда и твердой породы обрушилось в море. Обвал был следствием землетрясения. После обвала образовалось цунами, которое с большой скоростью распространилось по заливу. Волны достигали поразительной высоты 350-500 м (это самая большая высота волн из всех зарегистрированных в истории цунами). Эти волны вырвали с корнем все деревья и кустарники на склонах. На удивление, при этом погибло только два рыбака.

Цунами, вызываемое землетрясениями.

Самое разрушительное цунами в наше время было отмечено на побережье Чили в результате землетрясения 22 мая 1960 г. Невозможно подробно перечислить все разрушения и количество смертей, причиненных этим цунами вдоль побережья Чили, однако все поселения между широтой 36S и 44S были полностью или частично разрушены в результате цунами и землетрясения.

В Чили землетрясение и последовавшее за ним цунами привели к тому, что погибли 2000 человек, 3000 были ранены, два миллиона остались без крова, а причиненный ущерб составил 550 млн. долларов США. В результате этого же цунами погибли 61 человек на Гавайях, 20 на Филиппинах, 3 в Окинаве и более 100 человек в Японии. Оцененный ущерб в долларах США составил 50 млн. в Японии, 24 млн. на Гавайях и 1 млн. на побережье США.

Высота волн изменялась в пределах от 13 м на островах Питкэрн, 12 м в городе Хило на о.Гавайи и 7 м в нескольких точках Японии до небольших значений в других местах.

Генерация цунами.

В настоящее время считается, что цунами образуются во время резкого вертикального движения горных пород вдоль разлома при сильном землетрясении, как показано на схеме.образование цунами

Образование цунами при вертикальном движении океанического дна

Во время подводных землетрясений механизм генерации волн цунами следующий: когда происходит землетрясение, имеет место значительное перемещение океанической коры; может произойти резкое повышение или понижение дна океана; если это происходит, поверхность моря над зоной деформации океанического дна также подвержена аналогичной деформации, но если деформация океанического дна постоянна, деформация поверхности не является постоянной.

Хотя землетрясения, которые происходят вдоль горизонтальных разломов, иногда вызывают цунами, они обычно имеют локальный характер и не распространяются на большие расстояния. Некоторые ученые заметили, что крупные землетрясения вдоль горизонтальных разломов возле побережья Аляски и Британской Колумбии вызывали цунами, зона действия которых простиралась не более 100 км.

Как указывалось ранее, цунами обычно происходят после сильных землетрясений с небольшой глубиной очага залегания под океанами. Однако было отмечено несколько случаев образования цунами под действием землетрясений, которые происходили на суше. Поэтому можно сделать вывод, что цунами могут образоваться или из-за изменений морского дна (образования разломов), или под действием сейсмических поверхностных волн, проходящих через неглубокий континентальный шельф. Длиннопериодные поверхностные волны (так называемые волны Рэлея) имеют вертикальную составляющую и передают значительную часть энергии землетрясений. Возвращение уровня моря к нормальному вызывает образование серии волн, распространяющихся во всех направлениях от первоначальной зоны деформации.

Распространение цунами.

Скорость распространения волн цунами зависит от глубины воды. Если глубина воды уменьшается, скорость цунами также уменьшается. В средней части Тихого океана, где глубина воды достигает 4,5 км, волны цунами могут распространяться со скоростью более 800 км/ч.

Следует рассмотреть несколько общих концепций о рефракции и дифракции волн. Эти явления имеют важное значение для понимания механизма распространения цунами.

Рефракция волн.

Вообразите бегущие волны с длиной волны значительно превышающей глубину воды в том месте, где они проходят. Они называются волнами на мелкой воде или длинными волнами. Так как волны длинные, различные части волны могут оказаться над различной глубиной (особенно возле побережий) в данный момент времени.примеры рефракции волн цунами

В связи с тем, что скорость длинной волны зависит от глубины, различные части волны распространяются с различными скоростями, вызывая искривление волн. Это называется рефракцией.

Примеры рефракции волн цунами

Дифракция волн.

Дифракция – это хорошо известное явление, особенно в оптике и акустике. Это явление можно грубо считать искривлением волн вокруг объектов. Именно такое движение позволяет волнам проходить через препятствия в гавани, так как энергия переносится поперечно по отношению к гребню волны. Такое искривление (которое довольно сложно объяснить) имеет значительно меньший масштаб, чем рефракция, о которой говорилось выше и которая является простой реакцией на изменения скорости.

Цунами удаленного происхождения.

Когда цунами распространяются на большие расстояния через океаны, необходимо принимать во внимание сферичность Земли, чтобы определить воздействие цунами на удаленные побережья. Волны, которые расходятся в разные стороны возле источника образования, могут вновь сойтись в точке на противоположном конце океана. Примером этого явилось цунами 1960 г. с источником на побережье Чили в точке 39,5 южной широты (S) и 74,5 западной долготы (W). Побережье Японии располагается между 30 и 45 градусами северной широты (N) и 135 и 140 градусами восточной долготы (Е), что составляет разницу в 145 и 150 градусов по долготе от зоны источника. В результате схождения (конвергенции) непреломленных лучей волн на побережье Японии произошли сильные разрушения и погибло много людей.

Следует помнить, что кроме указанного эффекта лучи волн цунами также отклоняются от своего естественного пути вдоль максимальных окружностей из-за рефракции лучей под воздействием разницы в глубине мест, стремясь к более глубоким местам. Влияние такой рефракции на волны цунами удаленного происхождения приводит к тому, что не всегда волны цунами сходятся в одном месте на противоположном конце океана.

Есть и другой механизм рефракции волн на воде, даже при больших глубинах и в отсутствии топографических неровностей. Было доказано, что течения, направленные под углом к волнам, могут изменить их направление распространения и повлиять на длину волны.

конвергенция
Конвергенция (схождение) лучей волн цунами при землетрясении 1960 года в Чили

Когда цунами приближается к побережью, волны видоизменяются под действием различных характеристик прибрежного и берегового рельефа. Подводные гряды и рифы, континентальный шельф, очертания мысов и заливов, крутизна береговой полосы могут изменить период и высоту волны, вызвать резонанс волн, отражение энергии волн и/или преобразовать волны в приливной вал (бор), который обрушивается на берег.

Океанические хребты очень мало защищают побережье. Хотя небольшое количество энергии цунами может отразиться от подводного хребта, большая часть энергии переносится через хребет к береговой линии. Цунами 1960 г., образовавшееся вдоль побережья Чили, является характерным примером этого. Волны этого цунами имели большую высоту вдоль всего побережья Японии, включая острова Сикоку и Кюсю, которые располагаются за хребтом Южного Хонсю.

Локальные цунами.

Когда возникает цунами местного происхождения, оно воздействует на береговую линию сразу же после события, которое вызвало цунами (землетрясение, подводное извержение вулкана или обвал). Иногда отмечались случаи прихода цунами на ближайшее побережье через 2 минуты после момента его образования.

По этой причине система предупреждения о цунами в этом случае бесполезна, и не следует ожидать рекомендаций от компетентных органов в отношении того, как вести себя и что делать в случае таких цунами. Малая эффективность систем предупреждения о цунами объясняется еще и тем, что при землетрясении могут отказать системы связи и другие инфраструктуры. Поэтому очень важно выработать правильный план действий на случай цунами.

Воздействие на побережье.

Воздействие цунами на побережье в основном зависит от рельефа морского дна и суши в данном месте, а также направления прихода волн.

Высота волны также зависит от самого строения побережья. Например в клинообразных бухтах, где создается эффект воронки, высота волн увеличивается. С другой стороны, мелководье или песчаный бар на дне недалеко от берега может уменьшить высоту волны. Этим объясняется различная высота волн цунами в разных местах на одном и том же побережье.

При приближении волн цунами к берегу высота уровня воды может увеличиться до 30 м и более в отдельных исключительных случаях. Увеличение уровня до 10 м случается довольно часто. Это вертикальное увеличение высоты уровня воды называется высотой наката цунами.

Высота цунами будет изменяться в различных точках побережья. Изменения в высоте цунами и топографических характеристиках береговой линии вызывает изменение характеристик наката цунами в разных точках береговой линии.

Пример такой большой разницы в особенностях наката цунами приводят некоторые ученые: на о.Кауаи, Гавайи, на западном склоне залива наблюдалось постепенное повышение уровня воды, в то время как всего в одной миле к востоку волны неистово налетели на берег, уничтожив рощи деревьев и разрушив много домов.

Следует отметить, что изменяются и характеристики отдельных волн, когда они приходят на одно и то же побережье. Ученые приводят примеры из истории Гавайских островов, когда первые волны были такими плавными, что человек мог спокойно идти по грудь в воде навстречу приходящим волнам. Позднее волны стали такими сильными, что они разрушили много домов и выбросили обломки к лесу на расстояние 150 м от берега.

Разрушения, вызываемые цунами, происходят в основном из-за удара волн, в результате затопления, размыва фундаментов зданий, мостов и дорог. Разрушения увеличиваются из-за плавающих обломков, лодок, машин, которые с силой ударяют в здания. Сильные течения, которые иногда наблюдаются во время цунами, вызывают дополнительные разрушения из-за того, что обрывают боны, срывают с якорей лодки и баржи. Дополнительные разрушения могут произвести пожары из-за разлива нефтепродуктов в результате цунами; могут также иметь место загрязнения в результате нарушений системы канализации и смыва химических веществ.

Защита от цунами.

Невозможно полностью защитить какой-либо берег от разрушительной силы цунами. Во многих странах пытались строить молы и волноломы, дамбы и другие сооружения с целью ослабить силу воздействия цунами и уменьшить высоту волн. В Японии инженеры построили широкие набережные для зашиты портов и волноломы перед входами в гавани, чтобы сузить эти входы и отвести или уменьшить энергию мощных волн.

волнолом

Волнолом для защиты низко расположенных побережий

Но ни один тип защитных сооружений не смог предоставить стопроцентную защиту низко расположенных побережий. Фактически барьеры иногда могут только усилить разрушения, если волны цунами пробьют брешь в них, с силой бросая на дома и другие сооружения куски бетона, как снаряды.

В некоторых случаях деревья могут предоставить защиту от волн цунами. Рощи деревьев сами по себе или в дополнение к береговым защитным сооружениям могут гасить энергию цунами и уменьшить высоту волн цунами.

Система предупреждения о цунами – это международная программа, требующая участия многих служб, которые занимаются вопросами сейсмичности, приливных явлений, связи и распространения информации из различных стран Тихоокеанского региона. Административно страны-участницы объединены в рамках Международной океанографической комиссии как члены Международной координационной группы по Системе предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе (ICG/ITSU). По просьбе Международной океанографической комиссии был создан Международный центр информации о цунами, который выполняет многочисленные задачи в поддержку участников ICG/ITSU и с целью уменьшить риск, связанный с цунами в Тихоокеанском регионе. Тихоокеанский центр предупреждения о цунами (ТЦПЦ) является оперативным центром Системы предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе.

От землетрясений и цунами больше всего страдают жители Дальневосточного региона России. Тихоокеанское побережье России находится в одной из самых «горячих» зон «огненного кольца». Здесь сходятся в тектонических битвах Тихоокеанская плита с Евро-Азиатской и Северо-Американской плитами. Здесь самая высокая плотность распределения действующих вулканов на Земле: на каждые 20 км побережья – один вулкан. Рай для вулканологов! Землетрясения здесь происходят не реже, чем в Японии или в Чили. Сейсмологи насчитывают обычно не менее 300 ощутимых землетрясений в год. Цунами рождаются в Курило-Камчатском желобе каждые 2-3 года, а сильные цунами, вызывающие значительные бедствия, возникают не реже, чем в 10-12 лет. Ученые установили, что повторяемость катастрофических цунами в одной и той же зоне этого региона составляет примерно 100 лет. Последнее катастрофическое цунами с высотой волны более 15 м произошло вблизи Камчатки 05.11.1952 г.

Примерно с этого же времени (а точнее с 1959 г.) начала работать Служба предупреждения о цунами. В настоящее время станции цунами с круглосуточным дежурством специалистов работают в Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске, Владивостоке, Курильске. Сейсмостанции и пункты измерения уровня океана установлены и функционируют практически в каждом портовом городе побережья.

На карте сейсмического районирования России районы Камчатки, Сахалина и Курильских островов относятся к так называемой 8- и 9-балльной зоне. Это означает, что в этих районах интенсивность сотрясений может достигать 8 и даже 9 баллов. Соответствующими могут быть и разрушения при сильных землетрясениях. Поэтому строители обязаны возводить в этих районах здания усиленной конструкции.

К сейсмически активным районам России относится также Восточная Сибирь, где в Прибайкалье, Иркутской области и Бурятской Республике выделяют 7-9-балльные зоны.

Якутия, через которую проходит граница Евро-Азиатской и Северо-Американской плит, не только считается сейсмоактивной областью, но также является рекордсменом: здесь нередко происходят землетрясения с эпицентрами севернее 70° с.ш. Как известно сейсмологам, основная часть землетрясений на Земле происходит в районе экватора и в средних широтах, а в высоких широтах такие события регистрируются крайне редко. Среди других сейсмоактивных районов России следует отметить Кавказ, отроги Карпат, побережья Черного и Каспийского морей. Для этих районов характерны землетрясения с магнитудой 4-5. Однако за исторический период здесь отмечались и катастрофические землетрясения с магнитудой более 8. На побережье Черного моря обнаруживались и следы цунами. Казалось бы, жителям Москвы, Санкт-Петербурга и других городов, расположенных на Русской платформе, нет необходимости волноваться по поводу землетрясений. Однако, как выяснилось, знания из области сейсмологии и жизни Земли оказываются полезными и для жителей относительно «незыблемой тверди» платформ.

Сильное землетрясение в Румынии в 1977 г. откликнулось в Москве сотрясениями с интенсивностью 4-5 баллов. При этом в верхних этажах больших домов, построенных в поймах рек, колебания достигали значительной интенсивности. Раскачивались висящие лампы, падали предметы и кресла перемещались по комнате из угла в угол.

Так называемые «живые разломы», часто встречающиеся внутри плит, платформ и щитов, могут стать причиной серьезной катастрофы, если вблизи такого разлома окажется атомная электростанция или другой подобный объект. Поэтому знакомство с основами наук о Земле или с геонауками поможет любому человеку выбрать правильную стратегию поведения в чрезвычайной ситуации.

Два примера цунами из прошлого.

(Отрывок из ежемесячника «Дискавер», август 1983 г.)

Возможно, самый катастрофический случай цунами в истории человечества произошел в глубокой древности и дошел до нас в виде мифов. Это произошло приблизительно в 1450 году до новой эры на острове Тера к юго-востоку от Греции. На этом острове процветал величественный город Минойской цивилизации до того дня, когда произошло извержение вулкана на острове Тера. В результате извержения большая часть острова взлетела на воздух. За землетрясением последовали гигантские волны и, как полагают некоторые ученые, это нашло отражение в предании об исходе Моисея из Египта сквозь расступившиеся воды Красного моря, а гибель острова Тера, возможно, явилась реальной основой мифа о гибели Атлантиды, позднее пересказанного древнегреческим философом Платоном.

Гигантские волны цунами последовали за катастрофическим землетрясением в Лиссабоне, Испания, 1 ноября 1755 года. Очаг землетрясения, очевидно, находился на дне океана к западу от Лиссабона. В результате огромных волн и землетрясения погибло не менее 60 000 человек, многие из которых находились на богослужении в храмах по случаю Дня всех святых. Эта трагедия вызвала многочисленные дискуссии среди богословов по поводу провидения божьего, что натолкнуло Руссо на мысль, что людям лучше находиться вне зданий, и послужило основой для незабываемого эпизода в философской повести «Кандид, или оптимизм» Вольтера.

Наводнение – это значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере, водохранилище, вызываемого притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, при заторах льда на реках, прорыве плотин и ограждающих дамб, завалах рек при землетрясениях, горных обвалах или селевых потоках, которые способствуют разрушению насыпных сооружений, плотин, дамб.

Наводнения могут быть речными (пойменными), нагонными (на побережьях морей), плоскостными (затопление обширных территорий водосбора) и др. Крупные катастрофические наводнения сопровождаются быстрым и высоким поднятием уровня воды, резким увеличением скорости потоков, их разрушительной силой.

Что касается пищи, то человечество всегда знало, что аллювиальные почвы (образованные наносом воды) были самыми плодородными, на них получали наиболее богатые урожаи. Согласно одному исследованию, 1,5 млрд. человек, или 1/3 населения земного шара, зависит от урожаев, выращенных на таких почвах. Поэтому нет ничего удивительного в том, что города, поселки, деревни и фермы, как правило, располагаются в речных долинах или на морском побережье. Только в США около 3800 населенных пунктов, в каждом из которых проживает не менее 2500 человек, располагаются на территориях, периодически заливаемых водой.

Но очень часто в таких местах методы хозяйства и сооружения построек усугубляют предрасположенность к наводнениям. Растительный покров удерживает осадки до проникновения в грунт и возвращает их в атмосферу. Уничтожение растительного покрова путем вытаптывания и стравливания пастбищ стадами домашних животных, проведения строительных работ, распахивания земель или безумной вырубки лесов ведет к нарушению этого процесса.

От некоторых характеристик почв также зависят наводнения. Если грунт крупнозернистый и состоит из песка и гравия, дождевые воды впитываются быстро. Если же грунт мелкозернистый и состоит, например, из глины, то внутрь просачивается меньше влаги и ее избыток неизбежен. Раньше или позже и совершенно независимо от характеристик почвы вода достигает уровня менее проницаемых пород, известного под названием уровня грунтовых вод, и начинает выходить на поверхность, также вызывая повышенный сток.

Нет ничего удивительного в том, что наименее проницаемой поверхность земли становится в местах расположения различных сооружений. Почти сплошное бетонирование поверхности не позволяет воде впитываться в землю и, таким образом, в городах создается потенциальная опасность наводнения из-за повышенного стока воды.

Наводнения часто сопровождаются человеческими жертвами и наносят огромный материальный ущерб: повреждаются и разрушаются жилые и производственные здания, автомобильные и железные дороги, линии электропередач, связи, гибель скота и урожая сельскохозяйственных культур, порча и уничтожение сырья, топлива, продуктов питания, кормов и удобрений и др.

Разрушительные наводнения происходят практически ежегодно в различных регионах земли. В России они наиболее часты на юге Дальнего Востока. Материальный ущерб связан с гибелью людей, затоплением больших территорий, как правило, сельскохозяйственных, размывом берегов, их обвалами и обрушением, образованием новых русел грязевыми потоками, разрушением водохранилищ, железных и шоссейных дорог и др.

Важное значение в борьбе с наводнениями имеют данные о речном стоке, его колебаниях, максимальных расходах, ритмичности наводнений, размываемости грунтов, почвенном и растительном покрове, контрастности рельефа в пределах водосборного бассейна. Основное направление борьбы с наводнениями состоит в уменьшении максимального расхода воды в реках, путем перераспределения стока воды во времени с помощью водохранилищ, строительства дамб и отвода воды в русла других рек и водохранилища.

Наиболее эффективные способы борьбы с наводнениями – зарегулированность стока рек, а также строительство защитных плотин и дамб. Так, в Голландии протяженность плотин и дамб составляет более 1800 миль. Без этой защиты 2/3 ее территории каждый день оказывались бы затопленными приливом. Для защиты Санкт-Петербурга от наводнений в Финском заливе сооружена дамба. Особенность этого реализованного проекта заключается в том, что он требует качественной очистки сточных вод города и нормального функционирования водопропускных сооружений в самой плотине, что в проекте плотины не было предусмотрено в должной мере. Строительство и эксплуатация подобных инженерных объектов требуют также определения оценки возможных экологических последствий.

Половодьяежегодно повторяющееся сезонное длительное и значительное увеличение водности рек, которые сопровождаются повышением уровня воды в русле и затоплением поймы – одна из основных причин наводнений.

Большие затопления поймы во время половодий наблюдаются на большей части территории СНГ, в Северной Америке и Восточной Европе.

Ураганы, тайфуны, штормы, бури, смерчи. Эти явления природы представляют собой чрезвычайно быстрые перемещения воздушных масс, зачастую имеющие катастрофические последствия. Градация скоростей ветра дается по шкале Бофорта. В ней принята 17-балльная система деления скоростей ветра и даются примерные разрушения, возникающие при различной силе ветра. Сильным считается ветер, имеющий скорость более 12 м/с; шторм (буря) имеет скорость 18,3-29 м/с; ураган – 29 м/с и более. При скорости ветра около 23 м/с ломаются ветви деревьев, срываются крыши с домов; значительные разрушения зданий происходят при скорости ветра 26 м/с, а сильные разрушения – при скорости ветра 30 м/с. Опустошительные разрушения, в том числе каменных и металлических мостов, происходят при скорости ветра 40 м/с.

Ураганы и тайфуны обычно возникают при прохождении глубоких циклонов – гигантских атмосферных вихрей с убывающим к центру давлением воздуха. Это ветры силой 12 и более баллов (скорость более 29 м/с), производят сильнейшие разрушения.

В нашей стране тайфуны доходят до районов Дальнего Востока, Приморья, Сахалина, Курильских островов. Продолжительность существования урагана (тайфуна) достигает 9-12 суток. Они сопровождаются ливнями, снегопадами, градом, электрическими разрядами и приносят большие разрушения народному хозяйству: сносят легкие строения и повреждают прочные, обрывают провода линий электропередачи, связи, опустошают поля, ломают и выворачивают с корнями деревья. Метательные действия скоростного напора ветра проявляются в отрыве от земли людей и различных предметов. В итоге люди гибнут или получают травмы различной тяжести, контузии.

Шторм при движении воздушных масс над поверхностью моря (океана) вызывает сильное волнение. Высота волн достигает 10-12 м и более, что приводит к повреждению и даже гибели судов.

Буря – это также сильный ветер, наблюдающийся обычно при прохождении циклона и сопровождающийся разрушениями на суше. Скорость ветра достигает 16-27 м/с (60-100 км/ч), а длительность – от нескольких часов до нескольких суток.

Наиболее надежной защитой от ураганов, бурь является укрытие людей в защитных сооружениях (убежищах), а также в метро, подземных переходах, подвалах и т.п. В прибрежных районах необходимо учитывать возможность затопления таких убежищ и выбирать укрытия на возвышенных участках местности.

Бури приводят к большим потерям с сельском хозяйстве, разрушают почвенный покров на огромных территориях. Кроме того, они могут быть причинами транспортных аварий, аварий на производственных предприятиях, наносить ущерб сельскому хозяйству.

В зависимости от структуры и цвета почв, выдуваемых ветром, различают черные бури (на черноземах), бурые или желтые бури (на супесях и суглинках), красные бури (на окрашенных окисями железа почвах) в пустынях Средней Азии.

Во время пыльных бурь образуется минеральная пыль, поднимаемая с поверхности пустынь. Это, прежде всего, раздробление, размельчение и распыление твердых веществ. Попадая в атмосферу, они образуют так называемые аэрозоли.

В северной части тропической Атлантики, куда выносится сахарская пыль пассатными ветрами, атмосфера бывает настолько замутненной, что солнце при восходе или закате оказывается невидимым довольно высоко над горизонтом. Этот источник атмосферных аэрозолей имеет глобальное значение, так как пустыни занимают около трети поверхности суши, да еще имеется тенденция к увеличению их доли из-за неразумной деятельности человека. Минеральная пыль с поверхности пустынь переносится ветром на многие тысячи километров. Так, например, отмечалось выпадение больших количеств сахарской пыли в Англии, а также и на противоположной стороне Атлантического океана – на острове Барбадос.

Но процессы образования аэрозолей весьма разнообразны.

Аналогично проявляется вулканический пепел, попадающий в атмосферу во время извержений вулканов. Хотя крупные извержения происходят сравнительно редко и нерегулярно, вследствие чего этот источник аэрозоля по массе значительно уступает пыльным бурям, его значение весьма велико, так как этот аэрозоль забрасывается в верхние слои атмосферы – в стратосферу. Оставаясь там в течение нескольких лет, он отражает или поглощает часть солнечной энергии, которая могла бы в его отсутствие достичь поверхности Земли.

Источниками аэрозолей являются также технологические процессы хозяйственной деятельности людей. Мощный источник минеральной пыли – промышленность строительных материалов. Добыча и дробление пород в карьерах, их транспортировка, производство цемента, само строительство – все это загрязняет атмосферу минеральными частицами. Например, для получения тонны цемента требуется тонко размолоть около 3 тонн исходной породы, а ведь в мире производится не менее полумиллиарда тонн цемента! В 1983 г. только социалистические страны и 6 главных капиталистических стран произвели 460 миллионов тонн цемента. Одна только цементная промышленность производит ежегодно около 7 миллионов тонн аэрозолей. Мощный источник твердых аэрозолей – горнодобывающая промышленность, в особенности при добыче угля и руд в открытых карьерах. В них на больших площадях снимается верхний почвенный слой вместе с растительностью, и обнажившиеся породы становятся беззащитными перед термическим и ветровым разрушением.

Сама добыча, которая состоит, собственно, в погрузке угля или руды экскаваторами на железнодорожные платформы, является источником огромных количеств пыли, загрязняющей воздух и местность на многие километры вокруг. Этот способ добычи угля или руды кажется наиболее дешевым, но при оценке его рентабельности не учитывается деградация окружающей среды. Но и добыча в шахтах и рудниках – также источник аэрозолей, поскольку около них образуются горы пустой породы (терриконы), разрушаемые ветром и водой. Много аэрозолей вносят в атмосферу черная металлургия с ее огромными объемами руды и кокса, цветная металлургия с обогатительными фабриками, производство и применение минеральных удобрений и пестицидов и так далее.

Аэрозоли попадают в атмосферу при разбрызгивании растворов. Естественный источник таких аэрозолей – океан, поставляющий хлоридные и сульфатные аэрозоли, образующиеся в результате испарения морских брызг, в количестве около миллиарда тонн в год, то есть около 40% всего аэрозоля, поступающего в атмосферу. Впрочем, вклад от человеческой деятельности здесь невелик.

Смерч (торнадо) – вихревое движение воздуха, возникающее в грозовом облаке, а затем распространяющееся в виде черного рукава к земле. Когда смерч опускается к земле, основание его напоминает воронку, диаметром несколько десятков метров. Движение воздуха – против часовой стрелки со скоростью до 100 м/с (360 км/ч). Давление воздуха внутри воронки резко понижено, поэтому туда засасывается все, что вихрь может оторвать от земли и поднять по спирали вверх, перенося на значительные расстояния. Двигаясь над местностью, смерч разрушает постройки, линии передач, мосты и т.п.

Так в 1974 г. американским штатам Миссисипи и Аризона угрожал двигавшийся с океана ураган «Камилла». Чтобы избежать возможных разрушений, было принято решение «расстрелять» его зарядами с йодистым серебром. Было известно, что это вещество способно действовать на возмущённую атмосферу, как успокаивающие таблетки на человека. Однако результат оказался прямо противоположным. После обстрела ураган, как будто взбесившийся зверь, лишь усилился и повернул в другую, ещё более опасную для жителей этого района, сторону. В результате «укрощения» «Камиллы» 234 человека погибли, а тысячи остались без крыши над головой.

Сели – грязевые или грязекаменные потоки, внезапно возникающие в руслах горных рек и характеризующиеся резким кратковременным (1-3 часа) подъемом уровня воды в реках, волнообразным движением и отсутствием полной периодичности. Сель может возникнуть при выпадении обильных ливней, интенсивном таянии снега и льда, реже вследствие извержения вулканов, прорывов перемычек горных озер, а также в результате хозяйственной деятельности человека (взрывные работы и пр.). Предпосылками образования селей являются: чехол склоновых отложений, значительные уклоны горных склонов, повышенная увлажненность грунтов.

Селевые потоки могут быть локальными (в руслах притоков рек и в балках), общего характера (проходят по основному руслу реки) и структурными (двигающимися прямолинейно, вне русла реки).

По составу различают грязекаменные, водокаменные, грязевые и вододресвяные сели, в которых содержание твердого материала колеблется от 10-15 до 75%. Отдельные обломки, переносимые селями, весят более 100-200 т. Скорость движения селей достигает 10 м/с, а объемы выбросов достигают сотен тысяч, а иногда и миллионов м3. Обладая большой массой и скоростью передвижения, сели часто приносят разрушения, приобретая в наиболее катастрофических случаях характер стихийного бедствия.

При движении селевой поток разрушает все на своем пути. Высота потока может достигать в горах десятков метров, но при выходе в долины сеть расширяется, скорость движения замедляется и постепенно поток останавливается. Если на пути селя окажется поселок или другие сооружения, они будут погребены и разрушены.

Так, в 1921 г. катастрофический селевой поток разрушил Алма-Ату, при этом погибло около 500 человек. В настоящее время этот город надежно защищен противоселевой плотиной и комплексом специальных инженерных сооружений.

Основной способ борьбы с селями – закрепление и стимулирование развития почвенного и растительного покрова на горных склонах, и особенно в местах зарождения селей, а также уменьшение поступления поверхностных вод, спуск талой воды, перекачка воды с помощью насосов, правильное размещение на склонах гор различных инженерных гидротехнических сооружений. Эффективный способ борьбы с селями – улавливание их специальными котлованами, а также искусственное разжижение селевого потока водой.

Оползни – это скользящее движение горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Они возникают из-за нарушения равновесия, вызванного различными причинами (подмывом пород водой, ослабление их прочности вследствие выветривания, переувлажнение осадками и подземными водами, неразумной хозяйственной деятельностью человека и др.). Оползни могут быть на склонах крутизной 20˚ и более. Они способны вызвать крупные завалы или разрушения автомобильных и железных дорог, разрушение населенных пунктов, гибель людей.

Большинство потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно провести и организовать противооползневый режим: устройство постоянных водостоков, дренажей, временных снеговых канав и валов для поверхностного стока талых и ливневых вод; планировку поверхности стока с выравниванием бугров, заполнением ям и канав, заделкой трещин, приданием уклонов бессточным участкам; озеленение склонов.

Обвалы – это отрыв и стремительное падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание вниз на крутых и обрывистых склонах.

Снежные лавины также относятся к оползням и возникают также как и другие оползневые смещения. Они возникают на заснеженных склонах крутизной 30-40˚ при нарушениях устойчивости снега на склоне под влиянием мощных снегопадов, интенсивного снеготаяния, дождей, некристаллизации снежной толщи с образованием слабо связанного горизонта глубинной изморози. На таких склонах лавины сходят тогда, когда слой свежевыпавшего снега составляет 30 см, а для формирования лавин из старого (лежалого) снега необходим слой снега до 70 см. Для того, чтобы лавина могла начать движение, длина открытого склона гор должна быть 100-500 м. Скорость лавины может достигать 100 м/с. Начав движение от случайного, нередко ничтожного толчка, лавина низвергается вниз, захватывая по пути новые массы снега, камни и предметы.

В зависимости от характера движения снега по склонам различают: осевые – снежные оползни, соскальзывающие по всей поверхности склона; лотковые лавины – движущиеся по ложбинам, логам и эрозионным бороздам, прыгающие с уступов.

При сходе лавин из сухого снега возникает распространяющаяся впереди разрушительная воздушная волна. Огромной разрушительной силой обладают и сами лавины, так как их объем может достигать 2 млн. м3, а сила удара – 60-100 т/м2. Обычно лавины, хотя и с разной степенью постоянства, приурочены год от года к одним и тем же местам – лавинным очагам разных размеров и конфигурации.

Сход лавины нередко угрожает населенным пунктам, спортивным и санаторно-курортным комплексам, железным и автомобильным дорогам, линиям электропередач и другим народнохозяйственным объектам.

Защита от лавин может быть пассивной и активной. При пассивной избегают использования лавиноопасных склонов или ставят на них заградительные щиты. При активной защите производят обстрел лавиноопасных склонов, вызывая сход небольших, неопасных лавин, препятствуя, таким образом, накоплению критических масс снега.

В целях защиты от лавин сооружений, дорог, домов устраиваются лавинорезы, защитные стенки. Вдоль дорог высаживаются лесополосы, устанавливают защитные щиты. Борьба с лавинами очень сложна и требует больших материальных затрат.

Помимо охарактеризованных выше катастрофических процессов бывают и такие, как обваливание, оползание, оплывание, просадки, разрушение берегов и т.д. Все эти процессы приводят к перемещению вещества, часто в крупных масштабах. Борьба с этими явлениями должна быть направлена на ослабление и предотвращение (где это возможно) процессов, вызывающих отрицательное воздействие на устойчивость инженерных сооружений, подвергающих опасности жизнь людей.

Метели, бураны, пурга, вьюга, снежные заносы. Эти явления характеризуются перемещением огромных масс снега с большой скоростью (50-100 км/ч) в течение от нескольких часов до нескольких суток. Особенно опасны снежные бури при низкой температуре или при ее резких перепадах. В этих условиях снежная буря превращается в подлинное стихийное бедствие, нанося большой ущерб населению и народному хозяйству. Снегом заносятся дома, дороги, останавливается движение всех видов транспорта, рвутся провода, ломаются деревья, столбы и опоры линий электропередачи и др.

Ландшафтные пожары имеют причинами возникновения неосторожное обращение с огнем, нарушение правил пожарной безопасности, удары молний, а также самовозгорание торфа и сухой растительности. Основными видами пожаров как стихийных бедствий, охватывающих большие территории, являются:

  1. Лесные пожары – неуправляемое горение растительности, распространяющееся на площади леса в засушливое время года:

  1. Торфяные пожары чаще всего бывают в местах добычи торфа, возникают обычно из-за неправильного обращения с огнем, от разрядов молнии или самовозгорания. Торф горит медленно на всю глубину его залегания. После выгорания торфа образуются пустоты, в которые могут проваливаться люди, животные и техника. Торфяные пожары охватывают большие площади и трудно поддаются тушению.

  2. Степные (полевые) пожары возникают на открытой местности при наличии сухой травы или созревших хлебов. Они носят сезонный характер и чаще бывают летом, реже – весной и практически отсутствуют зимой.

Основными способами борьбы с лесными и степными пожарами являются: захлестывание кромки огня, засыпка его землей, заливка водой (химикатами), создание заградительных и минеральных полос, пуск встречного огня (отжиг).

Тушение подземных пожаров осуществляется двумя способами. При первом – вокруг торфяного пожара на расстоянии 8-10 м от его кромки роют траншею (канаву) глубиной до грунта или до уровня грунтовых вод и наполняют ее водой. Второй способ заключается в устройстве вокруг пожара полосы, насыщенной растворами химикатов.

При тушении подземного пожара личный состав подвергается воздействию дыма с высоким содержанием окиси углерода, поэтому работы по тушению пожара должны проводиться в изолирующих противогазах или в фильтрующих с гопкалитовыми патронами.
Экологические последствия природных катастроф.

В наше время при оценке геологических и других природных процессов все чаще обращаются к оценке их экологических последствий. Если раньше, например, основной упор делался на геологически обоснованный выбор размещения инженерного сооружения и определение его устойчивости при воздействии природных процессов, то теперь все большее внимание уделяется экологически обоснованному выбору места проживания человека (расположения населенного пункта, дома отдыха, санатория и т.п.), оценке комфортности среды обитания, существующих угроз для жизни со стороны геологических процессов и прогнозу последствий их воздействия на человека.

По степени воздействия на человека и биоту среди геологических процессов и природных явлений выделяются опасные, включая катастрофические, и неблагоприятные.

К опасным относятся процессы, представляющие угрозу для жизни человека как непосредственно, так и опосредованно – через разрушение зданий и сооружений при катастрофе. Эти процессы характеризуются неопределенностью момента возникновения и высокой скоростью проявления. К ним относятся падения метеоритов, ураганы, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, цунами, оползни, сели, лавины, провалы и т.д. Подчеркнем, что все эти процессы и явления будут опасны для человека только при определенных условиях.

Прежде всего, имеется в виду полномасштабное проявление каждого процесса. Не каждый ураган или землетрясение сопровождается человеческими жертвами. Непосредственная угроза жизни возникает при определенной силе проявления природного процесса. Она оценивается по различным параметрам (скорость, амплитуда, высота подъема, площадь, радиус действия) и шкалам с различным числом градаций (от 3 у оползней и извержений вулканов до 12 у землетрясений). Так, по 12-балльной шкале MSK-64 оценки интенсивности землетрясений, катастрофы происходят только при сейсмических толчках в 9 баллов и выше, по 6-балльной шкале Амбрейсиза оценки интенсивности цунами – при волнах в 5-6 баллов, по 4-разрядной шкале оценки подъема воды в реках и площади затопления при наводнениях – только при наводнениях 1 категории, охватывающих несколько речных систем, а по 3-разрядной шкале оценки скорости смещения пород – при быстрых оползнях со скоростью смещения десятков метров в час.

В целом прослеживается общая закономерность: чем сильнее проявляется природный процесс, тем больше человеческие жертвы и воздействие на окружающую среду. Исключение составляют лавины. По многолетней статистике, от лавин средних размеров гибнет больше людей, чем от крупных. Вероятно, здесь вступает в силу уже другой фактор – плотность населения и степень освоенности территории. Так, при оползнях человеческие жертвы наиболее значительны в случае схода оползня в чашу водохранилища и перехлеста волны через гребень плотины в долину реки с высокой плотностью населения. Ярким тому примером является разрушение г.Лонгарон и гибель 3000 его жителей, проживавших ниже створа арочной плотины Вайонт в Италии.

Катастрофы с человеческими жертвами может и не быть, если природные катаклизмы происходят в ненаселенных районах планеты и проявление природного процесса не становится катастрофичным, несмотря на всю его мощь. Так, мощнейшее Гоби-Алтайское землетрясение 4 декабря 1957 г. балльностью 11 в эпицентре, ощущалось на площади 5 млн. км2 (включая почти всю территорию Монголии, юга Бурятии, Иркутской и Читинской областей и северных провинций Китая). Однако жертвы среди населения были незначительны из-за малой плотности населения в полупустыне Гобийского Алтая.

Третий фактор, определяющий количество жертв среди населения, – уровень развития общества, отражающий степень разработанности системы прогнозирования, предупреждения и предотвращения возможных катастроф. Если потенциально катастрофический процесс предсказан, приняты меры по предотвращению его воздействий на человека (возведены защитные дамбы, применены сейсмостойкие конструкции при строительстве зданий и сооружений, проведена своевременная эвакуация населения), то катастрофы для человеческого сообщества может и не быть, хотя социально-экономические последствия будут весьма ощутимы. Так, в июле 1987 г. 80 тыс. человек были эвакуированы из долины р.Адда ниже створа плотины Вальтеллина в Италии. Угроза для жизни населения возникла из-за схода оползня Валпола, обрушения 40 млн. м3 скальных пород, перегородивших долину р.Адда в верхнем бьефе плотины, и вероятности перелива воды через гребень. В результате образовалась естественная плотина высотой 33 м, длиной 1,2 км и озеро объемом 20 млн. м3.

Однако полностью избежать человеческих жертв при проявлении опасных и неблагоприятных природных процессов чаще всего не удается из-за быстроты их действия, недостаточной изученности и прогнозируемости. Даже в такой стране, как Япония, одной из наиболее подготовленных к природным катастрофам, с высокой организованностью населения и технической оснащенностью контрольно-измерительной аппаратурой, среднегодовые потери за 1955-1963 гг. составили 1491 человек. Показательно, что при расположении страны в сейсмически активной зоне планеты в Японии на первое место по числу человеческих жертв (864 человека) вышли не землетрясения, а тайфуны.

Природные катастрофы, как правило, имеют тяготение к определенным регионам, где они чаще всего происходят и приводят к наибольшему количеству жертв. Для Африки характерны засухи, для Индии – наводнения, для Тихоокеанского побережья Америки – ураганы и тайфуны. Такие зоны выделяются и на территории России: извержения вулканов и цунами происходят чаще всего в Курило-Камчатской зоне, а сели, оползни и обвалы – в горах Кавказа и Урала.

Одна из особенностей развития природных катастрофических процессов – каскадность их проявления: землетрясения провоцируют возникновение оползней, обвалов и селей, а в некоторых случаях – штормов и цунами. Отрицательные последствия для человека и окружающей среды от этих вторичных природных процессов порой не менее значительны, чем от первичного процесса.

Катастрофические процессы, кроме непосредственной опасности для жизни людей, имеют и косвенные последствия. К ним относятся нарушения тех или иных функций природного комплекса, приводящие к негативным изменениям параметров окружающей среды.

Поражающими факторами землетрясений являются прежде всего механические воздействия колебаний земной поверхности. Однако во время землетрясений причиной человеческих жертв очень редко становится движение земной поверхности само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину земли во время землетрясения 1948 г. в Японии, унесшего более 5000 человеческих жизней. Главными причинами гибели людей при землетрясениях являются косвенные факторы: разрушения, затопления, поражения электрическим током, взрывы и пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой.

По оценкам Всемирного банка в настоящее время во всем мире стихийные бедствия ежегодно приводят к гибели примерно 250 тыс. человек, а наносимый ими ущерб составляет 4 млрд. долларов. Больше всего происходит наводнений и затяжных дождей – 40%, тропических циклонов – 20%, по 15% засух и землетрясений, 10% – похолоданий.

В России наиболее часто повторяется засуха. В Поволжье и на Северном Кавказе засухи бывают каждые 2-3 года. Каждые 3-5 лет они отмечаются в Центрально-Черноземном районе и в Восточной Сибири.

Однако с точки зрения ущерба на первом месте стоят наводнения. Особенно они часты в Читинской, Амурской и Сахалинской областях, в Бурятии, в Хабаровском и Приморском краях. В период таяния снегов наводнения возможны практически на всех российских реках.

В 1992 г., по сведениям пресс-службы Росгидромета, наблюдалось 1300 чрезвычайных ситуации природного и техногенного характера, в которых пострадали 25 тыс. и погибли 1,5 тыс. человек. При этом, как считают ученые, работающие над программой «Безопасность», потери от природных катаклизмов с каждым годом нарастают в среднем на 10-13%. Сегодня специалисты занимаются в России в основном ликвидацией последствий всевозможных чрезвычайных происшествий.

Чтобы наглядно увидеть проблему, достаточно сказать, что, например, только наводнение в Чите в августе 1994 г. нанесло ущерб в 40 млрд. рублей. А денег, выделенных специалистам по стихийным бедствиям, требуется в десятки раз меньше, но и такой суммы не выделяется. Следовательно, стоит ожидать ухудшения ситуации.


  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации