Смерчи и сильный ветер. Скорость, сила и направление ветра

1. Сила ветра

Оптимальная скорость параплана составляет 28-35 км/ч. С этими скоростями обычно летают вблизи склона в динамике. Поэтому ветер сильнее 8 м/с считается сильным и не пригодным для полетов. Восходящий поток нужной для парения силы образуется при ветре не менее 3 м/с. (При условии, что ветер дует перпендикулярно склону)

Шкала силы ветра

Вот примерная таблица, соотносящая скорость ветра (в м/с и км/ч) и признаки, позоляющие эту скорость определить "на глазок":

Штиль 0-0 2 0 Полный штиль, дым поднимается вертикально

Тихий 0.3-1.5 1-5 Ветер еле ощутим, дым слабо колеблется

Легкий ветер 1,6-3,3 6-11 Ветер колышет листья деревьев

Слабый ветер 3,4-5,4 12-19 Сильно колышутся листья деревьев, волнения на воде, ветер развевает флаги

Умеренный ветер 5,5-7,9 20-28 Колышутся тонкие ветки деревьев

Свежий ветер 8-10,7 29-38 Качаются ветви, в водоемах движется вода

Сильный ветер 10,8-13,8 39-49 Качаются толстые ветви деревьев, шумит лес

Очень сильный ветер 13,9-17,1 50-61 Гнутся тонкие стволы деревьев, ломаются большие ветви

Штормовой ветер 17,2-20,7 62-74 Гнутся толстые стволы, ломаются большие сучья

Шторм 20,8-22,4 75-88 Шторм ломает слабые деревья, сносит с крыш черепицу

Сильный шторм 24,5-28,4 89-102 Шторм ломает слабые деревья, сносит с крыш черепицу

Ураганный ветер свыше 32,7 свыше 118 Ветер разрушает здания, валит лес, возможны человеческие жертвы

Ураган 28,5-32,6 103-117 Ветер разрушает здания, валит лес, возможны человеческие жертвы

2. Изменение силы ветра.

Скорость движения воздушных слоев над поверхностью земли изменяется: трение о поверхность тормозит приземные слои. Эффект торможения зависит от степени неровности поверхности.

Кроме того, существует эффект увеличения скорости воздушного потока над вершиной холма. Над вершиной происходит сужение воздушного потока со стороны холма и, как следствие, увеличение его скорости (закон Бернулли). Эти два эффекта надо учитывать при планировании полета в динамике и при заходе на посадку. Так же учитывайте, что в провалах, расчленяющих склон (резкое понижение рельефа), воздушный поток ускоряется, а подъемная сила уменьшается. Остерегайтесь таких мест.

Подъемная сила ветра уменьшается по мере отклонения его от перпендикулярного к склону. Чем круче склон, тем более он чувствителен к таким изменениям. Кроме того, на сложном рельефе (например, склон подковообразной формы), изменения ветра даже на 10 градусов может вызвать сильную турбулентность.

Питерским пилотам, летающим в Можайке, надо обратить внимание на полеты на северо-восточном склоне. Даже при небольшом отклонении ветра к северу, юго-восточный склон создает мощную турбулентность, и полеты становятся очень опасными.

4. Термичка

Термальные полеты - это вершина парапланерного спорта. Однако, на небольших склонах, термичка может представлять серьезную опасность. Термик пригоден для обработки (набора высоты) начиная с 50 метров от земли (обычно выше). На малой высоте термичка создает сильную турбулентность, вызывает внезапные сильные порывы ветра. На практике на небольших склонах (ок.30 метров) полеты в термичку возможны при ветре не более 5 м/с. В период солнечной активности обучение сильно затруднено

Так же учитывайте, что в провалах, расчленяющих склон (резкое понижение рельефа), воздушный поток ускоряется, а подъемная сила уменьшается. Остерегайтесь таких мест.

Атмосферные явления смерч и торнадо (разница между которыми известна не всем) - . Как и грозы, они возникают в весеннее и летнее время и могут сопровождаться большими разрушениями.

Отличие двух бурь

Главное различие между смерчем и торнадо – причины возникновения:

Смерч образуется, когда холодный воздух вторгается на теплую поверхность воды или земли.
Торнадо образуется в результате вращения воздуха в супер ячейках – самых крупных из грозовых облаков.

Особенность смерча – вихрь поднимается от земли, принимая форму столба. В отличие от торнадо, смерч может быть не связан с расширением грозового фронта. В XX веке для обозначения самых крупных торнадо использовался термин «тромб». Так называли торнадо и смерчи, диаметр которых вырастал до сотен метров.

Вихревое движение внутри грозового облака приводит к образованию торнадо. Его развитие идет от верхних слоев тучи к нижним. Торнадо спускается из облака вниз, напоминая гигантский хобот.

Торнадо имеет свою структуру:

периферия, где находятся самые мощные вихревые токи;
сердцевина, где давление ниже.

Сила торнадо способна поглощать мелкие предметы, мусор, а также живых существ и даже автомобили. В зоне урагана скорость ветра может вырастать до ста метров в секунду. Проход «хобота» торнадо через здание сопровождается разрушением дверей и окон, а иногда – даже стен. Из-за перепадов давления стены при проходе торнадо лопаются.

Например, в апреле 2015 года от торнадо пострадал небольшой городок Фэйрдейл (Иллинойс). Почти все из пятидесяти строений поселения пострадали от урагана, и многие из них были разрушены.

Обычно скорость торнадо не превышает 180 километров в час. Размер торнадо в поперечнике составляет около 80 метров, и смертоносный вихрь проходит до рассеивания расстояние в несколько километров. Самые опасные вихри разгоняются до 500 километров в час, вырастают до диаметра 3 километров и способны преодолевать десятки километров.

Торнадо делятся на несколько видов. Особенность одного из них – наличие нескольких «хоботов». Дополнительные, меньшие по диаметру и силе вихри вращаются вокруг главного. Они входят в структуру большинства торнадо, но не всегда их можно увидеть. Дополнительные вихри образуются, когда основной столб достигает земли, в результате переплетающихся восходящих и нисходящих движений воздуха.

Облака-супер ячейки способны создавать циклы торнадо. Тучи либо выпускают одновременно несколько вихревых столбов, либо – один за другим. Также у вихря может появиться торнадо-спутник, который существует за пределами главного торнадо и образуется в результате действия других механизмов.

Примером торнадо с несколькими вихрями может быть ураган, который обрушился в мае 2011 года на город Джоплин (штат Миссури). Несколько связанных между собой вихрей прошли сквозь город с запада на восток. Меньше чем за полчаса чудовищные вихри убили 158 человек и разрушили значительную часть города.

Над водоемами могут образовываться водяные торнадо. Как правило, они уступают своим «сухопутным» коллегам. Такие атмосферные явления характерны, прежде всего, для тропических регионов. Но есть примеры водяных торнадо в Европе, на Великих озерах США и Большом Соленом озере.

Водяной торнадо переживает пятиэтапный жизненный цикл:

возникновение темного пятна на поверхности воды;
возникновение водяной спирали над поверхностью;
формирование распылительного кольца;
развитие воронки вихря;
распад водяного торнадо.

Как и в случае с обычными вихрями, водяные торнадо возникают в результате появления над водоемом грозовых облаков. Обычный торнадо, пересекая поверхность озера, тоже может превратиться в водяной.

В особых случаях в холодные месяцы над водоемом может возникнуть снежный торнадо. Его возникновение – большая редкость, и в распоряжении ученых есть только шесть фотографий этого необычного явления. Четыре из их относятся к канадской провинции Онтарио. Для возникновения снежного вихря нужны холодный воздух, относительно теплая вода озера, туман и сильный ветер, сосредотачивающийся на оси водоема.

Пар горячих источников и дым предприятий могут послужить материалом для «парового торнадо». В жаркие дни в пустынных районах могут образовываться пылевые вихри. По своей форме они напоминают торнадо, а по силе – сравнимы со слабейшими из них. Поскольку пылевые вихри образуются в ясную погоду и не связаны с облаками, их не относят к классу «торнадо».

Традиционно, смерч и торнадо, разница между которыми не принципиальна для разрушительной силы, чаще всего возникают в Северной Америке. Есть немало примеров, когда от этих явлений страдали города, а неоднократно нападение торнадо на города заканчивалось катастрофой с гибелью людей. Территория Европы и Европейской части тоже подвержены этому атмосферному явлению.

Классификация силы ветра, волнения на море, и видимости на море

Шкала бофорта

0 баллов - штиль
Зеркально гладкое море, практически неподвижное. Волны практически не набегают на берег. Вода больше похожа на тихую заводь озера нежели на морское побережье. Над поверхностью воды может наблюдаться дымка. Край моря сливается с небом так, что границы не видно. Скорость ветра 0-0,2км/час.

1 балл - тихий
На море легкая рябь. Высота волн достигает до 0,1 метра. Море по-прежнему может сливаться с небом. Чувствуется легкий, почти незаметный ветерок.

2 балла - легкий
Небольшие волны, высотой не более 0,3 метра. Скорость ветра 1,6-3,3 м/с, его можно почувствовать лицом. При таком ветре флюгер начинает двигаться.

3 балла - слабый
Скорость ветра 3,4-5,4 м/с. Легкое волнение на воде, изредка появляются барашки. Средняя высота волн до 0,6 метров. Хорошо заметен слабый прибой. Флюгер крутится без частых остановок, колышатся листья на деревьях, флаги и проч.

4 балла - умеренный
Ветер - 5,5 - 7,9 м/с - подымает пыль и мелкие бумажки. Флюгер крутится беспрерывно, гнутся тонкие ветви деревьев. Море неспокойное, во многих местах видны барашки. Высота волн до 1,5 метра.

5 баллов - свежий
Почти все море покрыто белыми барашками. Скорость ветра 8 - 10,7 м/с, высота волны 2 метра. Качаются ветки и тонкие стволы деревьев.

6 баллов - сильный
Море во многих местах покрыто белыми гребнями. Высота волн достигает 4х метров, средняя высота 3 метра. Скорость ветра 10,8 - 13,8 м/с. Гнуться тонкие стволы деревьев, и толстые сучья деревьев, гудят телефонные провода.

7 баллов - крепкий
Море покрыто белыми пенистыми гребнями, которые время от времени срываются ветром с поверхности воды. Высота волн достигает 5,5 метров, средняя высота 4,7 метров. Скорость ветра 13,9 - 17,1 м/с. Качаются средние стволы деревьев, гнутся сучья.

8 баллов - очень крепкий
Сильные волны, на каждом гребне пена. Высота волн достигает 7,5 метров, средняя высота 5,5 метров. Скорость ветра 17,2 - 20 м/с. Идти против ветра трудно, разговаривать практически невозможно. Ломаются тонкие сучья деревьев.

9 баллов - шторм
Высокие волны на море, достигающие 10 метров; средняя высота 7 метров. Скорость ветра 20,8 - 24,4 м/с. Гнутся большие деревья, ломаются средние ветки. Ветер срывает плохо укрепленное покрытие с крыш.

10 баллов - сильный шторм
Море белого цвета. Волны обрушаются на берег или о скалы с грохотом. Максимальная высота волн 12 метров, средняя высота 9 метров. Ветер, со скоростью 24,5 - 28,4 м/с, срывает крыши, значительные повреждения строений.

11 баллов - жестокий шторм
Высокие волны достигают 16 метров, при средней высоте 11,5 метров. Скорость ветра 28,5 - 32,6 м/с. Сопровождается большими разрушениями на суше.

12 баллов - ураган
Скорость ветра 32,6 м/с. Серьезные повреждения капитальных строений. Высота волн более 16 метров.

Шкала волнения моря

В отличие от общепринятой двенадцати бальной системы оценки ветра, оценок волнения на море несколько. Общепринятыми являются британская, американская и русская системы оценивания. Все шкалы базируются на параметре, определяющем среднюю высоту значительных волн (по данным сайта savelyev.info). Этот параметр называется Significance Wave Height (SWH). В американской шкале берутся 30% значительных волн, в британской 10%, в русской 3%. Высота волны считается от гребня (верхняя точка волны) до подошвы (основание впадины).
Ниже представлено описание высоты волн.

0 баллов - штиль
1 балл - рябь (SWH < 0,1 м)
2 балла - слабое волнение (SWH 0,1 - 0,5 м)
3 балла - легкое волнение (SWH 0,5 - 1,25 м)
4 балла - умеренное волнение (SWH 1,25 - 2,5 м)
5 баллов - бурное волнение (SWH 2,5 - 4,0 м)
6 баллов - очень бурное волнение (SWH 4,0 - 6,0 м)
7 баллов - сильное волнение (SWH 6,0 - 9,0 м)
8 баллов - очень сильное волнение (SWH 9,0 - 14,0 м)
9 баллов - феноменальное волнение (SWH > 14,0 м)
В этой шкале не применимо слово "шторм". Так как по ней определяется не сила шторма, а высота волны. Шторм определяется по Бофорту.
Для WH параметра для всех шкал берется именно часть волн (30%, 10%, 3%) потому, что величина волн неодинакова. На определенном временном отрезке присутствуют волны, например, 9 метров, а так же 5, 4 и т.д. Поэтому и была принята для каждой шкалы своя величина SWH, где берется определенный процент самых высоких волн. Приборов для измерения высоты волны не существует. Поэтому и нет точного определения балла. Определение условно.
На морях, как правило, высота волны достигает 5-6 метров в высоту, и до 80 метров в длину.

Шкала дальности видимости

Видимость - это предельное расстояние, с которым днем обнаруживаются предметы, а ночью навигационные огни. Видимость зависит от погодных условий. В метрологии влияние погодных условий на видимость определяется условной шкалой баллов. Это шкала является способом указания прозрачности атмосферы. Различают дневную и ночную дальность видимости. Ниже приведена дневная шкала определения дальности видимости.
До 1/4 кабельтова
Около 46 метров. Очень плохая видимость. Густой туман или пурга.
До 1 кабельтова
Около 185 метров. Плохая видимость. Густой туман или мокрый снег.
2-3 кабельтова
370 - 550 метров. Плохая видимость. Туман, мокрый снег.
1/2 мили
Около 1 км. Дымка, густая мгла, снег.
1/2 - 1 миля
1 - 1,85 км. Средняя видимость. Снег, сильный дождь
1 - 2 мили
1,85 - 3,7 км. Дымка, мгла, дождь.
2 - 5 миль
3,7 - 9,5 км. Легкая дымка, мгла, слабый дождь.
5 - 11 миль
9,3 - 20 км. Хорошая видимость. Виден горизонт.
11 - 27 миль
20 - 50 км. Очень хорошая видимость. Горизонт виден резко.
27 миль
Свыше 50 км. Исключительная видимость. Горизонт виден четко, воздух прозрачный.

Смерчи и сильный ветер

Смерчи

Смерч (торнадо, тромб) - вращающийся воронкообразный вихрь, который протягивается к земле от основания грозового облака. Цвет его меняется от серого до черного. Ось вращения вихря занимает вертикальное или наклонное положение. Горизонтальный радиус обычно составляет 50-300 м, изредка достигая 1 км.

Несмотря на сравнительно небольшие размеры, смерчи относятся к наиболее опасным штормовым явлениям. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом, и если воронка достигает земли, то вызывает значительные разрушения. Воронка может и не достигнуть поверхности земли, исчезая прямо на глазах.

Смерчи распространены в различных районах, где сталкиваются воздушные массы с большим контрастом температуры, влажности, скорости. Такое столкновение сопровождается сильными ветрами в узкой переходной зоне, которые и могут вызвать образование смерча. Нередко образуются серии смерчей. Они обладают способностью делиться, т.е. из одной воронки со временем может образоваться две или три.

В прибрежных районах смерчи часто зарождаются в море и выходят на сушу вместе с грозовыми облаками. В США классический торнадо зарождается на суше. Считается, что именно в США наблюдаются лучшие условия для образования торнадо. Среднее количество смерчей на территории США около 800 в год, причем половина из них приходится на апрель, май и июнь. Наибольших величин этот показатель достигает в Техасе (120 в год), а наименьших -в северо-восточных и западных штатах (1 в год).

Рис.3.16. Смерч на юге США

Смерчи наблюдались и в России, но частота их возникновения мала. Интенсивные смерчи на европейской территории наблюдаются один раз в десятки лет.

Торнадо делятся: на слабые - со скоростью ветра до 50 м/с (около 70 % всех торнадо); сильные - со скоростью ветра от 50 до 100 м/с (около 28 %); на неистовые - со скоростью ветра свыше 100 м/с (~ 2 %). Приблизительно в 80 % торнадо на территории США максимальные скорости ветра достигают 65 - 120 км/ч и только в 1% - 320 км/ч и выше. Приближающийся торнадо обычно издает шум, подобный грохоту движущегося товарного поезда. В сильных и, возможно, в неистовых торнадо восходящий поток поднимается, вращаясь в тонком слое, охватывающем воронку. В самой воронке наблюдается медленное нисходящее движение воздуха. Высота смерча обычно составляет 800-1500 м. Давление в ядре смерча на 10-15 % ниже, чем на его периферии.

Поражающие факторы:

Кинетическая энергия ветра;

Разность давлений в центре смерча и в окружающей среде;

Подъем на высоту и падение с высоты;

Вовлечение в движение и удар о препятствие;

Кинетическая энергия обломков, вовлеченных в движение.

Разрушения, вызванные смерчами, ужасны. Они происходят как из-за ветра огромной силы, так и из-за больших перепадов давления на ограниченной площади. Смерч способен разнести на кусочки здание и разметать его по воздуху. Могут обрушиваться стены. Резкое снижение давления приводит к тому, что тяжелые предметы, даже находящиеся внутри зданий, поднимаются в воздух, как бы всасываемые гигантским насосом, и иногда переносятся на значительные расстояния. Известны случаи засасывания людей и животных и перенос их на сотни метров.

Самый разрушительный смерч в истории человечества возник в Шатурии (Бангладеш) 26 апреля 1989 г. Смерчи в Бангладеш наблюдаются значительно реже, чем в США и даже в Западной Европе. Несмотря на то что жители города были заранее предупреждены о приближении смерча, жертвами этого стихийного бедствия стали 1300 человек.

Самый обширный и разрушительный торнадо из всех известных до него в Техасе погубил 169 человек 9 апреля 1947 г. Он прошел наиболее широкой полосой - 2,4 километра (обычно ширина торнадо измеряется десятками метров). Его первое соприкосновение с землей произошло в маленьком городе Уайт-Дир (Техас) с населением 500 человек. Торнадо обрушился на товарный поезд как раз близ Уайт-Дира и поднял его в воздух. На своем пути этот торнадо разрушил 6 населенных пунктов. В самом крупном из них, Шаттаке было разрушено 100 кварталов, погибло 95 человек.

В Европе от смерчей страдали Германия, Турция, Россия. 20 июня 2002 г. над Турцией в районе Анкары пронесся сильнейший смерч. В окрестностях Анкары были разрушены десятки домов и других строений. Погибло 5 и ранено 14 человек.

Черноморское побережье России также страдает от смерчей, большинство из которых зарождается в море и сопровождается сильнейшими дождями, вызывающими сильные паводки. Необычный смерч по типу торнадо возник на суше в Адлере в 2001 г. Диаметр воронки достигал 500 м, были разрушены автопарк, птицеферма и десятки частных домов. Общий ущерб составил около 100 млн. руб.

Смерчи часто образуют серии. В США 11 апреля 1965 г. на Средний Запад прорвались 37 торнадо, погубив 271 человека и ранив свыше 5000 человек. Материальный ущерб составил 300 млн. долл. США, 93 человека погибли и более 2000 были ранены, когда 24 торнадо пересекали северо-восток США 31 мая 1985 г. Самая мощная за последние 50 лет волна смерчей обрушилась на США в мае 2003 г. С 1 по 9 мая прошло около 300 торнадо. Погибло 44 человека, ущерб составил около 100 млн. долл. США.

Прогноз смерчей, торнадо представляет сложную задачу, решение которой еще не получено. Невозможно предсказать, где именно образуется смерч. Однако можно определить район площадью около 50 тыс. км2, внутри которого вероятность появления смерчей достаточно высока.

Для защиты от смерчей используются организационные мероприятия (предупреждения населения, расположение людей в убежищах, подвалах), а также укрепление зданий, строений. Широкому распространению инженерных мероприятий препятствует неожиданность явления.

Сильный ветер

Ветер считается сильным, если его скорость, считая порывы, составляет не менее 25 м/с в условиях равнинной местности; не менее 35 м/с на акватории океанов, арктических и дальневосточных морей и не менее 30 м/с на побережьях морей и в горах. Обычно сильный ветер связан с прохождением холодных фронтов, линий шквалов, смерчей, штормовых циклонов умеренных широт, тропических циклонов.

Сильный ветер рассматривается как самостоятельное ОЯП из-за его влияния на многие виды хозяйственной деятельности: морской транспорт, высотные сооружения, строительство, деятельность портов, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство и т.п.

Для каждого из видов хозяйственной деятельности существуют свои ограничения деятельности, связанные с сильным ветром, которые могут не совпадать с градациями сильного ветра, установленными в гидрометеорологии.

Поражающий фактор: кинетическая энергия ветра, ударная энергия предметов, вовлеченных в движение сильным ветром.

Ущербы от сильных ветров делятся на прямые и косвенные. Прямые ущербы связаны с повреждениями и разрушениями, вызванными сильным ветром, потерями урожая, повреждениями лесов, садов, парков. Косвенные потери связаны с потерями из-за простоев техники, прекращением деятельности на время сильного ветра, упущенной прибылью.

В России экономические ущербы и человеческие жертвы от сильных ветров наблюдаются практически везде, но особенно сильно они ощущаются примерно на 21 % территории страны. Штормовые и шквальные ветры особенно характерны для прибрежных районов, акваторий крупных водохранилищ, равнинных и предгорных территорий, примыкающих к горным районам.

Сильные ветры, связанные со смерчами, наиболее часто возникают в Центральном и Центрально-Черноморском экономическом регионах. Ежегодно на европейской территории России возникает 8-10 смерчей и шквалов, но не все они приводят к разрушениям. Частота прямых экономических ущербов от сильных ветров величиной 2,5 млн. долл. США и более составляет 4-5 раз в год. В особо редких случаях экономический ущерб может превысить 30 млн. долл. США.

Прогноз сильного ветра обычно осуществляется в рамках синоптических прогнозов погоды с выдачей так называемых штормовых предупреждений «по ветру».

Для защиты от сильного ветра могут использоваться организационные мероприятия (прекращение работ, срочный заход в порт, закрытие аэропортов и т.п.) и инженерные способы (укрепление элементов конструкций, установка ветрозащитных щитов, экранов, обтекателей и т.п.).