Опасные природные явления

Опасные геоэкологические процессы

На территории России широко проявляются различные геоло­гические процессы, которые являются опасными в экологическом отношении, приводя к существенным усложнениям экологиче­ской обстановки, а иногда и к человеческим жертвам. В южных и восточных районах страны бывают землетрясения, на Камчатке и Курильских островах извергаются вулканы, на их берега времена­ми обрушиваются океанические волны – цунами. В горных райо­нах иногда случаются оползни, обвалы, снежные лавины и сели.

22) Сейсмичность. Территория России неоднородна по проявле­нию сейсмичности. Повышенной сейсмичностью отличаются гор­ные сооружения Северного Кавказа, Алтае-Саянской области, Прибайкалья и Станового хребта, Верхояно-Колымской области, севера Чукотки, Сахалина, Камчатки и Курильских островов. На равнинах Европейской России, Западной Сибири и плато Сред­ней Сибири проявляются лишь незначительные редкие местные землетрясения и иногда ощущаются отголоски сейсмических тол­чков в отдаленных очагах. Разрушительные и катастрофические землетрясения приводят к большому материальному ущербу, че­ловеческим жертвам и существенно влияют на экологические ус­ловия.

Для количествен­ной оценки величины землетрясений используется шкала магнитуд. Магнитуда характеризует величину землетрясения в его очаге. Она определяется на основе измерений сейсмических колебаний на сейсмостанциях, оборудованных сейсмографами. Крупнейшие катастрофические землетрясения имели магнитуду 8.5–8.9 (по шкале Рихтера). Интенсивность сейсмических колебаний на по­верхности оценивается по 12-балльной шкале. Колебания силой 1–2 балла замечаются преимущественно приборами, при 3-5 баллах они отмечаются людьми, особенно на верхних этажах зданий. При 5 баллах заметно покачиваются люстры. Землетрясе­ние в 7 баллов может вызвать небольшие трещины в зданиях, особенно в старых. При 8-10 баллах происходят значительные разрушения в населенной местности с большими человеческими жертвами. Наконец, в случае землетрясений силой 11-12 баллов происходят настоящие катастрофы с обширными раз­рушениями и человеческими жертвами, иногда достигающими со­тен тысяч человек.

Одним из сильнейших на территории России явилось Нефтегорское землетрясение, которое произошло на севере Сахалина в 1995 г. Поселок Нефтегорск был практически полностью разрушен. Погибло 2000 жителей. Магнитуда землетрясения составила 7.7, интенсивность – до 9 баллов в эпицентре.

В связи с высокой сейсмической опасностью во многих райо­нах России большое внимание уделяется прогнозу землетрясений. Для долгосрочного прогноза используются сведения о прошлых землетрясениях из различных источников, начиная с историче­ских летописей и кончая точными сейсмологическими данными последнего столетия. Результатом таких работ становятся карты общего сейсмологического районирования, считающиеся нор­мативными документами для учета сейсмического риска при строительстве. В качестве дополнительного материала используются данные о палеосейсмодислокациях, о распространении сейсмоактивных разломов – для определения зон будущих возможных сейсмических очагов.

В 1997 г. был составлен комплект карт общего сейсмического районирования Рос­сии (ОСР-97), который является ди­рективным документом для установления строительных норм. На карте показаны зоны возможного проявления землетрясений с разной балльностью с учетом вероятности превышения в течение 50 лет расчетной интенсивности на 10. 5 и 1 %. Это позволяет оценить степень сейсмической опасности для сооружаемых объек­тов разного срока службы и категорий ответственности.

Для отдельных регионов с высокой сейсмичностью проводит­ся детальное сейсмическое районирование (ДСР). Составляются карты преимущественно в масштабах 1: 500000-1: 200000. При этом выявляются сейсмогенные разрывы, палеосейсмодислокации, де­тально анализируются данные о прошлых землетрясениях, изуча­ются землетрясения малой магнитуды. Сейсмическая опасность также указывается в баллах шкалы интенсивности с заданной ве­роятностью их проявления за определенный отрезок времени. На картах ДСР наряду с отображением интенсивности по возможно­сти приводятся параметры сейсмического движения грунта, что важно для инженерного расчета и соответственно сокращения сей­смического риска. Помимо отдельных регионов ДСР повышенной детальности проводится в районах намечаемого строительства объектов с повышенным экологическим риском.

Для отдельных населенных пунктов и важных сооружений в сейсмоопасных зонах проводится сейсмическое микрорайониро­вание (СМР). При СМР оценивается реакция грунтов на сейсми­ческие колебания. Масштаб карт обычно 1: 50000 и детальнее. Проводится полевое и лабораторное изучение грунтов. Учитываются также данные о толщине поверхностных отложений, характере рельефа, зонах разрывных нарушений и зонах трещиноватости. Ус­тановлено, что здания в зонах разрывов страдают в гораздо боль­шей степени, чем находящиеся на удалении от них даже на не­сколько десятков метров.

23) Цунами. Под цунами понимают большие волны, возникающие в результате сильных землетрясений в пределах акваторий. В пере­воде с японского цунами означает «большая волна в гавани». В России цунами представляют опасность для тихоокеанских бе­регов Камчатки и Курильских островов, в меньшей степени Са­халина и Приморья. Первое в России описание цунами, происшедшего в 1737 г., принадлежит известному исследователю Камчатки С.П.Крашенинникову. «Октября 6 дня по полуно­чи в третьем часу началось трясение и с четверть часа продолжа­лось так сильно, что многие камчатские юрты обвалились, а балаганы попадали. Между тем учинился на море сильный шум и волнение, и вдруг взлилась вода на берега сажени на три в выши­ну, которая нимало не стояв, сбежала в море и удалилась от бере­гов на знатное расстояние. Потом вторично земля всколебалась. Воды прибыло против прежнего, но при отлитии столь далеко она сбежала, что моря видеть невозможно было. С четверть часа после того спустя последовали валы ужасного и несравненного трясения, а притом взлилась вода на берег в вышину сажен на тридцать. От сего наводнения тамошние жители совсем разори­лись и многие бедственно скончали свой живот». Заметим, что сажень равняется примерно 2 м. По современным оценкам, магнитуда землетрясения, породившего это цунами, достигала 8.5.

Важной задачей остается прогноз цунами и предупреждение об опасности. Долгосрочный прогноз основан на сведениях о про­шлых цунами. На основе исторических данных проведены расчеты возможных высот заплеска (иначе говоря, высоты проникнове­ния волны на сушу) на ближайшее столетие. Выявлена вполне определенная закономерность: промежутки относительного покоя длительностью 25-29 лет сме­няются промежутками повышенной активности сроком 5-17 лет. Пе­риодичность цунами и порождающих их землетрясений можно связывать с некоторой неравномерностью в перемещении и по­гружении Тихоокеанской литосферной плиты в сторону Куриль­ских островов и Камчатки.

Для краткосрочного прогноза цунами основное значение име­ют данные сейсмостанций, которые позволяют зафиксировать в акватории крупное землетрясение с магнитудой 7.0-8.0 и выше, оперативно построить модель возможного цунами и своевремен­но оповестить население. Точность прогноза возрастает в случае размещения датчиков на дне океана и в виде буев на поверхности воды. Определенные перспективы связаны с оперативным полу­чением космической информации с геостациорных спутников, так как в местах образования цунами волны имеют характерные дешифровочные признаки.

24) Вулканизм. Действующие вулканы сосредоточены на Камчат­ке и Курильских островах, часто вблизи населенных пунктов, где они во многом определяют экологическую обстановку, пред­ставляя во время извержений опасность для жителей. По после­дним оценкам, на Камчатке находятся 23 действующих вулкана, на Курильских островах – 37. На протяжении XX в. зафиксиро­вано свыше 250 извержений. Образование Курило-Камчатской вулканической дуги связано с погружением Тихоокеанской литосферной плиты. В зоне погружения – субдукции возникают маг­матические расплавы, которые поднимаются к поверхности, образуя характерные формы рельефа: вулканические конусы с кратерами на вершине. Продукты извержений – лавовые и пирокластические потоки, горячие лавины на склонах вулканов, выбросы бомб и пепла, газово-пепловые шлейфы, в отдельных случаях – отложения направленных взрывов. Поступая в речные долины, рыхлые продукты извержений дают начало грязевым потокам – лахарам, представляющим особую опасность.

Большое внимание уделяется прогнозу вулканических изверже­ний, что является сложной задачей. Для долгосрочного прогноза используются статистические расчеты, указывающие на периодич­ность извержений.

Для среднесрочного прогноза используются данные о состоя­нии вулканического аппарата, скорости роста вулканических со­оружений, материалы сейсмической томографии, позволяющей следить за развитием магматических резервуаров. Определенные надежды связываются с применением космических съемок в теп­ловом диапазоне.

Для краткосрочного прогноза основное значение приобретает выявление с помощью сейсмической аппаратуры роев «вулкани­ческих» землетрясений, непосредственно связанных с подъемом магмы, а также с появлением прямых признаков начала извер­жения газово-пепловых шлейфов. При этом необходимо своевременное информирование населения о грозящей опасности.

25) Карст. Под карстом понимается сложный процесс выщелачивания таких горных пород, как известняки, гипсы и соли, с обра­зованием подземных полостей и характерных форм рельефа на поверхности. Термин «карст» произошел от названия плато Карст в Словении, где карстовые процессы изучали многие геологи и геоморфологи.

Карстовые явления широко распространены на территории Рос­сии. Карст оказывает существенное вли­яние на экологические условия. Например, в Москве в недавние годы в результа­те карста было разрушено три жилых дома; местами появляются просадки на дорогах. В карстовых районах Приуралья, где широко распространены гипсы, нередко возникают настоящие карстовые провалы.

Суффозия. Вода может вымывать под землей частицы горных пород. Такой процесс называют суффозией. Над местами, откуда часть грунта была унесена подземными потоками, возникают суффозионные просадки. Они приносят значительный ущерб зданиям в ряде городов, например, в Волгодонске.

Оползни и обвалы. Оползнями называют смещения масс горных пород по склонам. Они бывают не только в горах, но и на крутых склонах долин у равнинных рек. Они широко распространены, например, на реках бассейна Волги. Классическим местом возникновения оползней считаются Воробьевы горы на реке Моск­ве, непосредственно в самой столице.

Обвалы представляют собой падения больших масс горных пород на очень крутых склонах или обрывах. Они бывают в горах Северного Кавказа, в отдельных районах Алтая, Саян, Прибай­калья и Верхояно-Колымского региона. Большие обвалы в горах иногда приводят к образованию подпрудных озер.

Сели. Грязевые потоки, связанные обычно с бурным таянием ледников или обильными дождями, называют селями. Они возни­кают иногда на реках Северного Кавказа и могут нанести суще­ственный ущерб мостам и коммуникациям.

Лавины. В горах Северного Кавказа, в Хибинах, на Полярном Урале, в Прибайкалье, в Верхоянье, на Камчатке и Сахалине зи­мой после сильных снегопадов нередко возникают лавины, сме­тающие на своем пути различные строения и прокладывающие широкие «просеки» в горных лесах. Максимальный объем снеж­ной массы, перемещенной снежной лавиной, был зафиксирован в горах Дагестана, где он составил 5 млн м³. Жертвами лавин в высокогорье нередко становятся альпинисты, туристы и горно­лыжники.

26) Мерзлотные деформации грунтов. Область развития «вечной мерзлоты» охватывает 65 % территории России: практически все северные районы, боль­шую часть Сибири, высокогорные районы. Мерзлота создает особые трудности при строительстве зданий, прокладке дорог и трубо­проводов.

Подтопление берегов связано с повышением уровня Каспий­ского моря в последние годы примерно на 2.5 м. Такой сравнительно небольшой подъем привел к затоплению сель­скохозяйственных угодий, разрушению коммуникаций, вызвал не­обходимость дополнительной защиты некоторых населенных пун­ктов и нефтепромыслов. Положение усугубляется тем, что на плоских берегах Северного Каспия распространены нагонные яв­ления, когда под действием ветра морские волны проникают да­леко на сушу, например даже до полотна железной дороги Астрахань-Махачкала.

Интенсивная овражная эрозия наблюдается во многих районах России, особенно в пределах Среднерусской возвышенности. От­дельные овраги растут с большой скоростью, достигая по протя­женности нескольких километров с глубиной во многие десятки метров. Основная мера борьбы с овражной эро­зией – посадка вдоль границ оврагов кустарников и деревьев.

Подтопление городов часто связано с нарушением водного ре­жима при застройке, дополнительными утечками из водопровод­ных и канализационных труб.

Опустынивание вызвано не только природными процессами, но и антропогенным воздействием. В последние годы на террито­рии России, в Калмыкии, в результате неумеренного выпаса ове­чьих отар на так называемых Черных землях происходит формирование самой настоящей пустыни, единственной в Европе. При уничтожении почвенно-растительного покрова возникают перевеваемые ветром пески, уничтожающие пастбища.

Опасные геологические процессы при всем своем мно­гообразии требуют большого внимания, тщательных исследова­ний, принятия своевременных мер экологической безопасности, что должно снижать экономический ущерб и по возможности пре­дотвращать человеческие жертвы.

Стихийные гидрометеорологические бедствия

Географическое положение и огромные размеры территории России определяют такое разнообразие природных условий, ко­торого нет больше ни в одной стране мира. Россия располагается в основном в умеренных и высоких широтах, где сезонные раз­личия в уровнях солнечной радиации особенно велики. Влияние обширного пространства суши, нагретой летом и охлажденной зимой, климатообразующее влияние трех океанов, омывающих берега России, различия в абсолютных и относительных высо­тах, особенности рельефа сказываются на характере циркуляци­онных процессов, которые наряду с радиационными факторами обусловливают контрастность природных условий, преобладание в стране территорий с экстремальными природными ситуация­ми, повсеместное распространение опасных природных процес­сов и явлений.

По степени повторяемости и распространенности на террито­рии России чрезвычайные ситуации (ЧС), вызванные опасными природными процессами (ОПП), подразделяются следующим образом: наводнения – 35 %, ураганы, бури, смерчи – 19, силь­ные дожди – 14, сильные снегопады и метели – 5–7, сильные морозы, заморозки в вегетационный период – 3, лавины – 2, 5 засухи – 2, грозы, градобития, гололед, подтопление, карстовые провалы и др. – по 1 %.

Среди ОПП на территории современной Российской Федера­ции по степени риска возможного нанесения ущерба хозяйству и населению наибольшую опасность представляют стихийные гид­рометеорологические бедствия. В 1999 г., по данным Росгидромета, в России зарегистрировано 152 случая стихийных гидро­метеорологических явлений. Некоторые не достигли уровня сти­хийных бедствий, но нанесли значительный ущерб хозяйству.

По количеству природных ЧС наиболее спокойной обста­новкой отличаются центральные области европейской части Рос­сии. Наивысшие значения подверженности населения и хозяйства ЧС отмечаются в горных районах Северного Кавказа, Урала, Северо-Восточной Сибири и Дальнего Востока и объясняются в целом более сложной природной обстановкой.

Наибольшее число ЧС, связанных с гидрометеорологически­ми процессами, обусловлено резкими изменениями температуры (более чем на 10 °С) и характера погоды, сильными ветрами (ура­ганами, смерчами, штормами, бурями), сильными ливнями, вклю­чая грозы и градобития, снегопадами, метелями, гололедом; далее идут наводнения, вызванные. половодьями, дождевыми па­водками, ветровыми нагонами и др. Для хозяйственной практики и предотвращения большого числа жертв среди населения и экономического ущерба важен своевременный прогноз ОПП.

27) Атмосферные процессы. Непостоянство погоды, сильные вет­ры и ураганы, интенсивные ливни на большей части России свя­заны с циклонами – мощными атмосферными вихрями, в цент­ре которых формируется область пониженного давления с движением воздушных потоков против часовой стрелки (в Се­верном полушарии). Располагаясь на главных путях циклонов – в умеренных широтах с господствующим в атмосфере западным переносом воздушных масс, значительная часть Европейской и Западно-Сибирской равнинной территории России подвержена действию разрушительных ветров. По известной шкале Э. Бофорта, ветер силой 9–11 баллов (23–35 м/с) является причиной силь­ных бурь и штормов.

Над Северной Атлантикой циклоны рождаются круглый год и движутся, иссякая по пути на восток, в Евразию, почти не встречая препятствий. Ежегодное их число превышает несколько сотен; в диаметре они достигают от 100 до 1000 км, существуют от 1–2 сут до нескольких недель; сопровождаются интенсивными дождями, грозами, а зимой – снегопадами, метелями и гололе­дом. Циклоны, при которых скорость ветра больше 35 м/с, назы­ваются в Европе ураганами, в Китае и Японии – тайфунами.

28) Ураган – сильный продолжительный ветер (в отличие от крат­ковременного шквала) большой разрушительной силы, связан­ный с прохождением циклонов в атмосферных фронтах. Ураганы вызывают большое число разрушений зданий, дорог, ЛЭП и линий связи, уничтожение деревьев, че­ловеческие жертвы.

Шквалы (штормовые ветры) – это сильные порывистые ветры со скоростью до 30 м/с, обычно непродолжительные (от несколь­ких минут до часов). Случаются при прохождении холодных фрон­тов, в связи с сильными конвекциями воздушных масс; сопро­вождаются грозами и ливнями. Сезон шквальных бурь – апрель-сентябрь.

Тайфуны, зарождающиеся на тропическом фронте (вне терри­тории России, в западной части Тихого океана), обладают мощ­ной энергией, штормовой силой ветра (более 50–70 м/с), суще­ствуют обычно от 5 до 15 дней. Они достигают берегов Камчатки и Сахалина, вызывая огромные разрушения, связанные с ливневы­ми дождями, нагонными наводнениями, селями, лавинами, опол­знями в горах.

Циклоны и смерчи – это вертикальные вихри, зарождающие­ся вокруг восходящих потоков влажного нагретого воздуха (тай­фуны зарождаются только над океанами).

Смерчи – мощные атмосферные вихри, возникающие в грозо­вом облаке и распространяющиеся до земной или водной повер­хности. Имеют вид столба (до десятков и сотен метров диамет­ром) с воронкообразным расширением вверху и внизу. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки (в Северном полуша­рии) со скоростью до 100 м/с и одновременно поднимается по спирали, втягивая внутрь пыль, воду, различные предметы с по­верхности. Смерч обычно движется со скоростью 10–20 м/с (наи­высшая возможная скорость ветра при смерче до 150–200 м/с), проходя путь в 40–60 км. Сопровождается дождем, градом, может причинять большие разрушения.

29) Грозы – частые и опасные климатические явления. Обычно со­провождаются ударами молний, интенсивными ливнями, иногда с градом и шквалистыми ветрами. Грозы бывают причиной пожа­ров и гибели людей от прямого попадания молний.

Осадки. Основная масса осадков в летний и зимний периоды обусловлена циклонической деятельностью на арктическом и полярном фронтах, в области взаимодействия морских и континентальных воздушных масс. В весенне-летний период с вторжением циклонов связаны резкие скачки атмосферного давления, перепады температур, па­смурная погода, дожди, иногда грозы с градом, похолодания и даже возвраты холодов в период вегетации растений.

Зимой атлантические циклоны на большей части страны со­провождаются метелями, снегопадами, повышением температу­ры, оттепелями, гололедом, обледенениями, что приводит к большому числу аварий и ЧС. Продвигаясь на восток, циклоны утрачивают свою силу, что проявляется в усилении континен­тального климата и засушливости внутренних районов Сибири.

Арктические воздушные массы, двигаясь к югу, проходят ле­том через всю Русскую равнину и прогреваются до такой степе­ни, что приводят к образованию суховеев на Прикаспийской низ­менности и в Предкавказье.

Самые сухие месяцы в европейской части России – июнь-июль. Во многих регионах в отдельные годы наблюдается засуха разной интенсивности. Длительная жаркая и засушливая погода сопровождается почвенной засухой, что приводит к многочис­ленным лесным и торфяным пожарам, гибели посевов сельскохо­зяйственных культур. Торфяные пожары, сопровождаясь сильной задымленностью атмосферы, представляют потенциальную опас­ность для лесного фонда, населенных пунктов, объектов эконо­мики, движения автотранспорта.

В последние два-три десятилетия практически во все сезоны года в России сохраняется тенденция к уменьшению количества осадков. Это наиболее заметно летом в азиатской части страны. Именно эти районы России – Забайкалье, центр Западной Си­бири и Якутия – являются традиционно опасными в пожарном отношении.

Для восточных районов Сибири и Дальнего Востока характер­на муссонная циркуляция атмосферы, то есть активный сезонный обмен воздушными массами между континентом и океаном. 95 % осадков выпадает здесь летом с летним муссоном в виде ливневых дождей, которые могут продолжаться двое-трое суток.

Температурные аномалии. Говоря об ОПП, нельзя не отметить суровость природно-климатических условий большей части Рос­сии, продолжительность зимнего периода, невысокие среднего­довые температуры воздуха, значительные температурные пере­пады, обусловленные континентальностыо климата.

Внутригодовые температурные аномалии наиболее часто на­блюдаются в Сибири, Прибайкалье, Забайкалье, Приморье и При­амурье. Отклонения среднемесячных температур воздуха более чем на 15-20 °С от нормы вызывают ощутимые затруднения в жизни и хозяйственной деятельности людей (обморожения, травмы и пр.), являются причиной транспортных аварий, сбоев в электроснабжении, работе предприятий.

Весенние возвраты холодов в период вегетации растений случа­ются практически ежегодно на большей части территории России. С ними связана гибель урожая сельскохозяйственных культур.

Гидрологические процессы. К одним из наиболее опасных при­родных явлений, с которыми связаны ЧС в России, относятся наводнения. На большей части территории страны они вызываются ежегодными весенне-летними половодьями – разливами рек вслед­ствие таяния снега и льда в горах.