Шкала Бофорта

Баллы	Скорость ветра	Название ветрового режима	Признаки
км/ч	м/с
	0-1,6	0-0,44	Затишье	Дым идет прямо
	3,2-4,8	0,88-1,33	Легкий ветерок	Дым изгибается
	6,4-11,3	1,77-3,14	Легкий бриз	Листья шевелятся
	12,9-19,3	3,58-5,36	Слабый бриз	Листья двигаются
	20,9-28,9	5,8-8,02	Умеренный бриз	Листья и пыль летят
	30,6-38,6	8,5-10,72	Свежи Н бриз	Тонкие деревья качаются
	40,2-49,9	11,16-13,86	Слабый бриз	Качаются толстые деревья
	51,5-61,1	14,3-16.97	Сильный ветер	Стволы деревьев изгибаются
	62,8-74,0	17,4-20,5	Буря	Ломаются тонкие ветки деревьев Опасна для судов, буровых вышек и сходных сооружений
	75,6-86,9	21-24,1	Сильная буря	Повреждение легких построек, кровли, тpy6
	88,5-101,4	24,58-28,16	Полная буря	Вырывает с корнем деревья. Значительное повреждение легких построек
	103-120,7	28,6-33,52	Шторм	Массовое повреждение легких построек

Продолжение табл. 1.23

	более 120,7	> 33,52	Ураган
12,1	122-150	35-42	Ураган	Сильный ветровал. Значительное повреждение легких деревянных построек. Валятся некоторые телеграфные столбы
12,2	150-175	42-49	Ураган	Разрушение легких деревянных построек, в прочих постройках — повреждения крыш, окон, дверей. Штормовой нагон воды на 1,6-2,4 м выше нормального уровня моря
12,3	175-210	49-58	Ураган	Полное разрушение легких деревянных построек. В прочих постройках — большие повреждения. Штормовой нагон — на 1,5-3,5 м выше нормального уровня моря. Нагонное наводнение, повреждение зданий водой
12,4	210-250	58-70	Ураган	Полный ветровал деревьев. Полное разрушение легких и сильное повреждение прочных построек. Штормовой нагон — на 3,5-5,5 м выше нормального уровня моря. Сильная абразия морского берега, Сильное повреждение нижних этажей зданий водой
2,5	>250	>70	Ураган	Многие прочные здания разрушаются ветром, при скорости 80-100 м/с, а также каменные, при скорости 110 м/с, практически все. Штормовой нагон выше 5,5 м. Интенсивные раз рушения наводнением

Для достижения высоких скоростей ветра необходимы особые естные условия, в частности для ураганов - прохождение над возвышенностями.

Энергия скорости ветра, т.е. скоростной напор q, пропорционален произведению плотности атмосферного воздуха на квадрат скорости воздушного потока q = 0,5ρv².

Согласно строительным нормам максимальное нормативное значение ветрового давление для территории России составляет 0,85 кПа, что при плотности воздуха ρ = 1,22 кг/м³ соответствует скорости ветра:

м/с (134 км/ч).

(1.3)

Для сравнения приведем расчетные значения скоростного набора, использованные при проектировании атомных станций (АС) для района Карибского бассейна: для сооружений I категории -3,44 кПа, II и III -1,75 кПа и для открытых установок - 1,15 кПа.

Частотным анализом годового числа ураганов установлена воз­можность его описания распределениемПуассона:

(1.4)

где: f(x) - функция распределения;

х - ежегодная частота;

μ - средняя ежегодная частота. Например, для всех урага­нов Атлантического побережья США μ=2.

Функция распределения вероятностей образования урагана мо­жет быть положена в основу прогноза риска возможных разруше­ний. Непосредственная опасность надвигающегося урагана может фиксироваться слежением за его перемещением радиолокаторами, а также спутниками, что позволяет определить направление дви­жения путем краткосрочного прогноза.

Для циклонов средних широт характерен диаметр порядка 1000 км, максимум 4000 км, существуют они до 3-4 недель, за кото­рые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5-7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30-40 км/ч, редко до 100 км/ч.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) - это вихри, возникающие в теплое время года, в основном на мощных атмосферных фрон­тах, но иногда и при особо интенсивной местной циркуляции.

Шквалы - горизонтальные вихри под краем наступающей по­лосы мощных кучево-дождевых облаков. Ширина шквала соответ­ствует ширине атмосферного фронта и достигает сотен километ­ров. Скорость движения воздуха в вихре складывается со скоростью движения фронта и местами достигает ураганной (до 60-80 м/с).

Их ширина - 2-5 км. длина пути - 20 - 700 км, длительность в каждой точке пути - 2-30 мин. Они сопровождаются мощными лив­нями и грозами. Шквалы и местные шквальные бури характерны для всех территорий, охватываемых циклонической деятельностью. Их повторяемость и сезонность зависят от некоторых характеристик стал­кивающихся воздушных масс и весьма различны от места к месту.

В средних широтах ширина зоны действия урагана может дос­тигать нескольких тысяч километров. Продолжительность действия ураганного ветра может изменяться от 9 до 12 суток и более, а бурь и штормов - от нескольких часов до нескольких суток. Ветер при ураганах в наших широтах, в основном, направлен с запада на восток. Наиболее часто ураганы на территории Российской Феде­рации возникают в августе-сентябре.

Смерчи, называемые в Северной Америке «торнадо», - мощные сконцентрированные вихри с вертикальной осью вращения, по­рождаемые грозовыми облаками на высоте до 12-15 км.

Процесс образования смерча протекает иногда лишь за 20-30 минут и начинается с появления восходящей струи теплого влаж­ного воздуха, порождающей особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вок­руг восходящей струи. В какой-то момент завеса дождя закручива­ется в спираль в форме цилиндра или конуса, касающегося земли. Цилиндр (конус) стремится расшириться вследствие центробежной силы, что создает пониженное давление в трубке. Для поддержа­ния смерча требуются продолжение подачи влажного воздуха вверх (что облегчается пониженным давлением в трубе) и определенная плотность вращающейся стенки, состоящей из дождя и града. На­чальное условие - мощное грозовое облако и обильные осадки из него - обычно достигается при комбинировании тепловой конвек­ции и поднятия теплого воздуха подтекающим под него клином холодного. Поэтому 90% смерчей связаны с холодными фронтами, остальные - с экстремально сильной внутримассовой конвекцией.

Среднее время существования смерча - 10-30 минут, а при наи­лучших условиях подпитки на пути до 1 часа - на Русской равнине, 5 часов - в Великобритании, 7,5 часов - в США. Смерчи движутся со скоростью атмосферного фронта, на котором они родились (в среднем 50-60 км/ч, редко более 150 км/ч), и проходят путь дли­ной до 50 км - на Русской равнине, 300 км - в Великобритании, 500 км - в США.

Средний диаметр смерча у земли - 200-400 км, на Русской равни­не - до 1 км. Площадь разрушений в среднем менее 1 км", макси­мум до 400,км".

Очень часто ураганы сопровождаются ливнями, снегопадами, градом, возникновением пыльных и снежных бурь.

Ураган, проходя над морем или океаном, может сформировать мощные облака, которые являются источниками ливневых дождей.

Пыльные (песчаные) бури возникают в распаханных степных районах и сопровождаются переносом миллионов тонн почвы и песка на десятки и сотни километров. Пыльные бури отмечаются летом в сухое время года, иногда весной и в малоснежные зимы. На территории РФ пыльные бури могут возникать в районах юж­нее линии Саратов, Уфа, Оренбург и предгорьях Алтая.

Снежные бури характеризуются перемещением огромных масс снега и сравнительно небольшой полосой действия - от несколь­ких километров до 10-20 км. Они возникают на равнинной терри­тории РФ и в степной части Западной и Восточной Сибири.

В результате обильного выделения осадков, сопровождающих ураганный ветер, могут возникать затопления местности и снеж­ные заносы на большой территории. Кроме того, возможны разру­шения линии электроснабжения и связи.

Разрушения зданий при ураганном ветре и перехлестывание про­водов ЛЭП способствуют возникновению и быстрому распростра­нению массовых пожаров.

16 мая 1990 года территория Иркутской области подверглась действию ураганного ветра со скоростью более 30 м/с. При этом были разрушены и сожжены 723 жилых дома, 24 общественных здания, 4 крупных лесопромышленных объекта, повреждены 24 ЛЭП, схлестнулись провода на 31 ЛЭП, сгорело 255 деревянных опор ЛЭП и связи. Уничтожены зерновые на полях площадью 165 тыс. га. Погибло 27 человек и 296 голов крупного рогатого скота. Было эвакуировано около 700 человек населения г. Ангарска. Об­щий ущерб составил 150 млн. рублей.

Основными признаками возникновения ураганов, бурь и смер­чей являются: усиление скорости ветра и резкое падение атмосфер­ного давления; ливневые дожди и штормовой нагон воды; бурное выпадение снега и грунтовой пыли.

ЦУНАМИ

Волны цунами - это длинные морские волны, которые возника­ют вследствие землетрясений (90% случаев), деятельности вулка­нов и мощных подводных взрывов.

Цунами возникают лишь после тех землетрясений, которые свя­заны с быстрым образованием на дне океана сбросов, обвалов, оползней. Это смещение, действуя по принципу поршня, толкает воду, вызывая образование цунами.

Возникновение значительных цунами связано с землетрясения­ми, очаги которых расположены сравнительно неглубоко - на глу­бине не более 40-60 км.

На основе многолетних наблюдений получена следующая статистика:

землетрясения с магнитудой М > 7,5 вызывают цунами почти всегда;

при М = 7 ÷ 7,2 - цунами возникают в 67% случаев:

при М = 6,7 ÷ 6,9 - цунами возникают в 17% случаев;

при М - 5,8 ÷ 6,2 - лишь в 14% случаев.

Образовавшись в каком-либо месте, цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь. Это связано с длиной волны цунами. Цунами имеют весьма большую длину, обычно превышающую 100 км. Скорость распространения цунами в океане зависит от глубины:

и составляет - в океане 700 ÷ 800 км/ч, а на побережье - до 30 ÷ 40 км/ч.

Цунамиопасными регионами нашей страны являются Курильские ос­трова, Камчатка, Сахалин, побережье Тихого океана.

В таблице 1.24 приведены данные о повторяемости цунами раз­личной интенсивности и дана краткая характеристика возможных последствий наката волны на берег. Умеренные цунами, приводя­щие к- небольшому затоплению низких участков побережья, про­исходят в мире два раза в год, а в Курило-Камчатской зоне - один раз в 5,5 лет. Один раз в 10 лет происходит катастрофическое цуна­ми (в Курило-Камчатской зоне – один раз в 200 лет), приводящее к полному разрушению на берегу протяженностью более 400 км.

Одно из последних катастрофических цунами, имевшее место осенью 1994 г. в районе островов Курильской гряды, по данным РАН, нанесло суммарный ущерб на сумму около 4.5 трлн. руб.

Прогнозирование обстановки в районах воздействия цунами целесообразно разделить на три этапа:

на 1-м этапе прогнозируется зарождение цунами и распростра­нение волн в открытом море;

на 2-м этапе оценивается интенсивность гидравлического воз­действия при распространении волн цунами на берегу;

на 3-м этапе производятся расчеты показателей обстановки в районах воздействия цунами.

Рассмотрим подробнее вопросы, связанные с зарождением цу­нами и распространением волн в открытом море (1-й этап прогно­зирования).

Цунами характеризуют магнитудой. За магнитуду цунами при­нят натуральный логарифм амплитуды колебаний уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км.

Магнитуда цунами отличается от магнитуды землетрясения. Если сейсмическая магнитуда характеризует энергию в целом, то магнитуда цунами - только часть энергии землетрясения.

По мере распространения волны цунами от места образования обычно формируется группа волн, порядка десяти, которые дости­гают берега с периодом от 5 до 90 минут. Пока не найдено опреде­ленной закономерности в вопросе о том, какая из серии движущихся к побережью волн будет иметь наибольшую высоту. Как правило, наибольшей является одна из первых трех волн.

Цунами вызывает массовую гибель людей, разрушает здания и сооружения, перемещает на значительные расстояния от берега тяжелые объекты, в том числе и океанические суда, переворачива­ет железнодорожные составы. Суда, портовые сооружения и обо­рудование повреждаются от воздействия даже слабых волн цуна­ми. Значительные повреждения вызываются также действием плавающих предметов и обломков.

Цунами особенно опасны для поселков, городов и сооружений, расположенных на низменных берегах океана, а также находящих­ся в вершине заливов и бухт, широко открытых океану и клинооб­разно сужающихся в сторону суши. Сюда, как в воронку, цунами нагоняет большую массу воды, которая в конце бухт огромной волной выплескивается на берег, затопляя устья и долины рек на несколько километров.

Та6лица 1.24