Экологическая роль природных атмосферных процессов

Уменьшение прозрачности атмосферы за счет твердой пыли и аэрозолей способствует увеличению альбедо поверхности Земли. К тому же приводят и разнообразные химические реакции, приводящие к разложению озона и генерации перламутровых облаков водяного пара. Последние при их глобальном распространении также повышают отражательную способность Земли, что является возможной причиной климатических изменений и причиной оледенения.

Очевидно также, что изменение состава атмосферы определяет влагооборот и климат определенных территорий. Все эти вопросы рассматриваются в соответствующих разделах курса "Метеорология и климатология".

Отличительной чертой тропосферы является существование в ней атмосферной циркуляции, обусловленной неравномерным нагреванием, вызывающим различия в атмосферном давлении над разными участками земной поверхности. При возникновении разности в давлении воздух устремляется из области повышенного давления в область пониженного давления. Эти перемещения воздушных масс (или ветер) и определяют основные экологические геодинамические функции атмосферы.

Перепад давлений в определенных условиях определяет круговое движение воздушных потоков. По уменьшению кинетической энергии атмосферные вихри можно расположить в следующий ряд: циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо). Атмосферные вихри зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха и с большой скоростью вращаются по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой - в северном. Циклоны и тайфуны зарождаются над океаном, шквалы и смерчи - чаще над континентами. Основными разрушительными факторами являются сильные ветры, интенсивные осадки в виде ливней, снегопада, града, а также нагонные наводнения.

Ветер со скоростью 3 м/с шевелит листья деревьев, 10 м/сек - качает толстые ветви, поднимает и переносит пыль и мелкий песок, 20 м/с - ломает ветви деревьев, переносит песок и гравий до 4 мм в поперечнике, 30 м/с (буря) - срывает крыши домов, вырывает деревья, ломает столбы, передвигает и переносит мелкий щебень и гальку, 40 м/с (ураган) - разрушает дома, ломает столбы линий электропередач, вырывает с корнем крупные деревья. Ветер со скоростью 30-35 м/с на море - шторм.

Циклон - гигантский атмосферный вихрь воронкообразной формы. Тропические циклоны имеют среднюю ширину в несколько сот километров, скорость ветра внутри циклона часто достигает ураганной силы и может превышать 250 км/ч, продолжительность циклона - от нескольких дней до нескольких недель, скорость перемещения - от 50 до 200 км/ч. Циклоны средних широт имеют большой диаметр; поперечные размеры их составляют от тысячи до нескольких тысяч км; скорость ветра часто бывает штормовой, редко достигает ураганной силы, но обычно не превышает 40-70 км/ч; движутся они в основном с запада, отличаются меньшей повторяемостью. Северные циклоны сопровождаются катастрофическими снегопадом и градом.

Наиболее катастрофические последствия оказывают мощные тропические циклоны, количество которых достигает в некоторых странах нескольких десятков за 10 лет.

Особенно катастрофичны ураганы на океанских побережьях и островах, где ветер, кроме непосредственного воздействия на сушу, вызывает огромные волны, усиливающие разрушения и приводящие к наводнениям по долинам крупных рек (нагонные волны). Примером являются ежегодные наводнения в бассейне Амура. В Майами существует Национальный центр ураганов, эксперты которого вычислили, что летом 2000 г. в районе Мексиканского залива и в Карибском море зародится 11 тропических бурь. Семь из них окажутся ураганами со скоростью ветра около 120 километров час.

Большое негативное экологическое воздействие оказывают смерчи - атмосферные вихри со скоростью до 100 м/с, имеющие вид суженного в середине столба воздуха (вертикального или наклонного) с диаметром до нескольких десятков или сотен метров. Некоторые исследователи называют смерчи на суше метеорологическим тромбом, а смерч в океане - торнадо. При своем образовании смерч имеет вид воронки ("хобота"), спускающейся с облаков и (или) поднимающейся с поверхности земли.

Смерч проходит путь до нескольких десятков километров, втягивая в себя снизу пыль, воду, различные предметы, В 1944 г. в Воронежской области смерч вырвал из земли клад серебряных монет, в 1914 г, в одной из деревень Франции выпал дождь из лягушек, захваченных смерчем в болоте, находящемся на расстоянии нескольких десятков км.

Мощные смерчи, часто сопровождающиеся грозой, дождём, обладают большой разрушительной силой.

В Америке смерчи называют торнадо. Повторяемость торнадо в последние 10-20 лет увеличилась в 8-10 раз. Число смерчей на море значительно меньше, чем на суше. Рост числа торнадо в Северной Америке слабее, чем в Европе.

Основная причина увеличения количества торнадо - обезлесение- местности и, соответственно, образование больших открытых пространств, а также неравномерный нагрев поверхности земли, вызывающий климатические аномалии. Возможной второстепенной причиной учащения смерчей служит возникновение первичных завихрений при встречном движении скоростного транспорта. Наблюдается прямая математическая корреляция между этими явлениями - с увеличением числа транспортных средств возрастает количество смерчей.

На территории России за период с 1992 по 1995 г. произошло около 280 стихийных бедствий атмосферного характера.

Крупное стихийное бедствие произошло в г. Новороссийске в ноябре-декабре 1993 г. В течение 23 дней город испытывал воздействие ураганного ветра (20-40 м/с), сопровождавшегося снегом, метелями и гололедом. Потерпели крушение 10 судов, из которых 7 затонуло, 3 было выброшено на берег; погибло 5 человек. В ноябре 1995 г. произошел наиболее сильный за последние годы тайфун, охвативший Южный Сахалин, Камчатку и часть Приморского края. Летним шквалам и смерчам наиболее подвержены юго-запад Дальнего Востока, левобережье р. Волги, отдельные районы Урала, Северный Кавказ, побережье Черного моря. Так, огромный материальный ущерб принес сильный шквал (20-25 м/с) 13 августа 1994 г. на правобережье и северной половине левобережья Саратовской области, сопровождавшийся градом с размерами градин более 1 см. Смерч в Ивановской области 21 июня 1995 г. повредил 13 домов и разрушил ферму. По Петербургу 4 июня 2000 г. пронесся шквал и повалил дерево, которое придавило насмерть человека. Двадцать человек стали жертвами урагана, бушевавшего 16 декабря 2000 г. в американском штате Алабама. Последствия стихии оказались настолько катастрофическими, что власти вынуждены были объявить чрезвычайное положение. Пострадал небольшой г. Тускалуса, где торнадо превратил в развалины более 125 домов. Семь жителей города погибли, десятки ранены, двое пропали без вести. Во всем штате были повреждены линии электропередач и телекоммуникаций.