Грозы и грозовые явления

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по ОБЖ на тему:

 

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИРОДНОГО

ХАРАКТЕРА.

«Грозы и грозовые явления» 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Нижний Новгород

2011год

План

Введение География гроз Стадии развития грозового облака Классификация грозовых облаков Физические характеристики грозовых облаков Погодные явления под грозами Электрическая структура грозового облака Гроза, ее влияние на человека и народное хозяйство Вывод Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Чрезвычайные ситуации (ЧС) — это обстоятельства, возникающие в результате аварий, катастроф, стихийных бедствий, диверсий или иных факторов, при которых наблюдаются резкие отклонения протекающих явлений и процессов от нормальных, что оказывает отрицательное воздействие на жизнеобеспечение, экономику, социальную сферу и природную среду .

Рассмотрим классификацию чрезвычайных ситуаций естественного (природного) происхождения.

Метеорологические опасные явления:

— аэрометеорологические: бури, ураганы (12—15 баллов), штормы (9—11 баллов), смерчи, шквалы, торнадо, циклоны;

— агрометеорологические: крупный град, ливень, снегопад, сильный туман, сильные морозы, необычайная жара, засуха;

— природные пожары: чрезвычайная пожарная опасность, лесные пожары, торфяные пожары, пожары хлебных массивов, подземные пожары горючих ископаемых.

Тектонические и теллурические опасные явления:

— землетрясения (моретрясения);

— извержения вулканов.

Топологические опасные явления:

— гидрологические: половодье, паводки, ветровые нагоны, подтопления;

— оползни, сели, обвалы, лавины, осыпи, цунами, провал земной поверхности.

Космические опасные явления:

— падение метеоритов, остатков комет;

— прочие космические катастрофы.

В нашей работе мы рассмотрим грозы и грозовые явления из вышеперечисленных ЧС природного характера.

Гроза́ — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.

Уже в древности люди пытались защититься от ударов молнии: древние иудеи окружили Иерусалимский храм высокими мачтами, обитыми медью (за 1000-летнюю историю он ни разу не был поврежден молнией, хотя располагался в одном из самых грозоопасных районов планеты).

Гроза является ярким примером огромной энергии, имеющей место в окружающей человека среде. Это пример статического атмосферного электричества, возникающего в результате процессов, протекающих в атмосфере. Люди часто бывают свидетелями появления шаровой молнии — светящегося шара диаметром 5...30 см, путь движения которого непредсказуем и причиненный ущерб может быть огромным.

Грозовые разряды атмосферного электричества опасны для жизни людей, а попадая в здание, приводят к его разрушению. Грозы часто приводят к наиболее опасным явлениям — пожарам.

Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений, по количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к бо́льшим людским потерям .

2. География гроз

Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 46 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и субтропической зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78 % всех молниевых разрядов. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает.  Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер.

Среднегодовое число дней с грозой в некоторых городах России:

Архангельск — 16, Мурманск — 5, Санкт-Петербург — 18, Москва — 27, Воронеж — 32, Ростов-на-Дону — 27, Астрахань — 15, Самара — 26, Казань — 23, Екатеринбург — 26, Сыктывкар — 21, Оренбург — 22, Омск — 26, Ханты-Мансийск — 17, Томск — 23, Иркутск — 15, Якутск — 14, Петропавловск-Камчатский — 0, Хабаровск — 20, Владивосток — 9.

 

 

 

 

 

3. Стадии развития грозового облака

Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или иного механизма, создающего восходящие потоки, запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть — в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях:

• при неравномерном нагревании приземного слоя воздуха над различной подстилающей поверхностью. Например, над водной поверхностью и сушей из-за различий в температуре воды и почвы. Над крупными городами интенсивность конвекции значительно выше, чем в окрестностях города.
• при подъёме или вытеснении тёплого воздуха холодным на атмосферных фронтах. Атмосферная конвекция на атмосферных фронтах значительно интенсивнее и чаще, чем при внутримассовой конвекции. Часто фронтальная конвекция развивается одновременно со слоисто-дождевыми облаками и обложными осадками, что маскирует образующиеся кучево-дождевые облака.
• при подъёме воздуха в районах горных массивов. Даже небольшие возвышенности на местности приводят к усилению образования облаков (за счёт вынужденной конвекции). Высокие горы создают особенно сложные условия для развития конвекции и почти всегда увеличивают ее повторяемость и интенсивность.

Они состоят из нагроможденных друг на друга облачных масс, основание которых имеет вид ровного слоя серо-свинцового, иногда весьма темного, почти черного цвета с желтым, синим и другими оттенками, причина которых, по всей вероятности, заключается в различной толщине облаков; остальная часть состоит из белых облачных куч с сероватыми серединами; края грозовых туч при солнечном освещении кажутся блестящими белыми, что составляет резкий контраст с темным основанием. У вершины грозовые облака нередко переходят в облака, напоминающие перистые. В большинстве случаев высота грозовых облаков невелика: в среднем выводе основание их находится на высоте 1400 м, вершина - на высоте 4000 м.  Такою незначительною высотою грозовых облаков объясняется, между прочим, то обстоятельство, что настоящие перистые облака, средняя высота которых около 9000 м, наблюдаемые иногда над грозовыми, не принимают участия в том движении, которое происходит во время гроз в нижнем слое воздуха. Географическое распределение гроз весьма неравномерно. Оно зависит от распределения температуры и количества водяного пара, от осадков, а также местных условий, что и понятно, так как грозы являются следствием восходящих движений воздуха. Всего больше бывает гроз в дождливых тропических странах; так, в Бейтонцорге на острове Яве в году более 160 дней с грозами; в Гвиане и Венецуэле в дождливое время года гром гремит почти каждый день с утра до вечера. В умеренных широтах грозы  реже; так, во Франции их средним числом бывает 16, в Италии 38, в Баварии 20 в год. За полярными кругами они чрезвычайно редки; часто проходят целые года без гроз. Наиболее северные грозы наблюдались во время особенно жаркого лета в Карском море и в западной части Шпицбергена в шир. 78°. Не бывает гроз в странах бездождия, напр. в обширных азиатских и африканских пустынях, в Лиме. В областях пассатов они бывают лишь в те времена года, когда господствуют ураганы, являясь непременными спутниками последних. Эти грозы замечательны необыкновенною силою электрических разрядов: молнии сверкают непрерывно, гром гремит со страшною силою, шаровые молнии по всем направлениям бороздят небо. В областях постоянных барометрических максимумов гроз не бывает. Все грозовые облака, независимо от их типа, последовательно проходят стадии кучевого облака, стадию зрелого грозового облака и стадию распада.

4. Классификация грозовых облаков

Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза. 
 Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.

Одноячейковое облако

Одноячейковые кучево-дождевые облака развиваются в дни со слабым ветром в малоградиентном барическом поле. Их называют ещё внутримассовыми или локальными грозами. Они состоят из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной своей части. Они могут достигать грозовой и градовой интенсивности и быстро разрушаться с выпадением осадков. Размеры такого облака: поперечный 5-20 км, вертикальный — 8-12 км, продолжительность жизни около 30 минут, иногда до 1 часа. Серьёзных изменений погоды после грозы не происходит. 
 Гроза начинается с возникновения кучевого облака хорошей погоды. При благоприятных условиях возникшие кучевые облака быстро растут как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, при этом восходящие потоки находятся почти по всему объёму облака и увеличиваются от 5 м/с до 15-20 м/с. Нисходящие потоки очень слабы. Окружающий воздух активно проникает внутрь облака за счёт смешения на границе и вершине облака.  Облако переходит в стадию. Образующиеся в результате конденсации мельчайшие водяные капли в таком облаке сливаются в более крупные, которые уносятся мощными восходящими потоками вверх. Облако ещё однородное, состоит из капель воды, удерживаемых восходящим потоком, осадки — не выпадают. В верхней части облака при попадании частиц воды в зону отрицательных температур капли постепенно начинают превращаться в кристаллы льда. Облако переходит в стадию мощно-кучевого облака.  Смешанный состав облака приводит к укрупнению облачных элементов и созданию условий для выпадения осадков. Такое облако называют кучево-дождевым или кучево-дождевым лысым. Вертикальные потоки в нем достигают 25 м/с, а уровень вершины достигает высоты 7-8 км. 
Испаряющиеся частицы осадков охлаждают окружающий воздух, что приводит к дальнейшему усилению нисходящих потоков. На стадии зрелости в облаке одновременно присутствуют и восходящие, и нисходящие воздушные потоки. 
 На стадии распада в облаке преобладают нисходящие потоки, которые постепенно охватывают все облако.

Многоячейковые кластерные грозы

Это наиболее распространённый тип гроз, связанный с мезомасштабными (имеющими масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многоячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки, находящиеся в стадии зрелости, обычно располагаются в центральной части кластера, а распадающиеся ячейки с подветренной стороны кластера. Они имеют поперечные размеры 20—40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу.  Многоячейковые кластерные грозы могут давать град, ливневые дожди и относительно слабые шквальные порывы ветра. Каждая отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут; сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов.  Данный тип грозы обычно более интенсивен, чем одноячейковая гроза, но много слабее суперячейковой грозы.

Многоячейковые линейные грозы (линии шквалов)

Многоячейковые линейные грозы представляют собой линию гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. Линия шквалов может быть сплошной или содержать бреши. Приближающаяся многоячейковая линия выглядит как тёмная стена облаков, обычно покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии).  Большое число близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура резко отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут давать крупный град и интенсивные ливни, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки.  Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. На радарных снимках эта система напоминает изогнутый лук. Данное явление характерно для Северной Америки, на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже.

Суперячейковые грозы

Суперячейка — наиболее высокоорганизованное грозовое облако. Суперячейковые облака относительно редки, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Суперячейковое облако схоже с одноячейковым тем, что оба имеют одну зону восходящего потока.  Различие состоит в том, что размер ячейки огромен: диаметр порядка 50 км, высота 10-15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость восходящего потока в суперячейковом облаке значительно выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40 — 60 м/с. Основной особенностью, отличающей суперячейковое облако от облаков других типов является наличие вращения.  Вращающийся восходящий поток в суперячейковом облаке (в радарной терминологии называемым мезоциклоном) создаёт экстремальные по силе погодные явления, такие, как гигантский град (более 5 см в диаметре), шквальный ветер до 40 м/с и сильные разрушительные смерчи. Окружающие условия являются основным фактором в образовании суперячейкового облака.  Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, необходим ветер переменного направления, вызывающий вращение. Однако главным условием для образования суперячейки является сдвиг ветра в средней тропосфере. Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака сильным потоком в зону нисходящего потока.  Таким образом, зоны восходящего и нисходящего потоков оказываются разделёнными в пространстве, что обеспечивает жизнь облака в течение длительного периода времени. Обычно на передней кромке суперячейкового облака наблюдается слабый дождь. Ливневые осадки выпадают вблизи зоны восходящего потока, а наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо-востоку от зоны основного восходящего потока. Наиболее опасные условия наблюдаются неподалёку от зоны основного восходящего потока (обычно смещённые к задней части грозы).