Возможно ли возникнование смерчей и торнадо в Мордовии?

МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №30» городского округа Саранск

Возможно ли возникновение смерчей и торнадо в Мордовии?

Исследовательская работа

Выполнил

ученик 3 класса

 Радайкин Кирилл

Руководитель

учитель начальных классов

Шелтукова Т.Б.

Саранск 2010

Содержание

Введение……………………………………………………………….…. 3

Смерч и торнадо. ……………………………………………………....… 4

Как образуются смерчи. ……………………………………………..…. 10

Самые страшные ураганы, наблюдаемые в Европе. ………………… 12

Способы прогнозирования и борьбы с ураганами. ………………….. 15

Выводы.. ………………………………………………………………... 17

Литература. ……………………………………………………………... 18

Многообразны ветры мира! Их так много, что даже простое перечисление займет немало места. Ветры и их причины изучаются очень давно, однако, не все они в настоящее время имеют исчерпывающие объяснения.

Есть ветры, полезные для человека, они приносят влагу, прохладу, иногда тепло. В некоторых случаях человек смог заставить их работать на себя. Но бывают ветры и вредные.

Прошедшим летом синоптики прогнозировали, что когда  аномальная жара в европейской части России пойдет на убыль, начнет разрушаться уникальный антициклон, державшийся почти два месяца - с 21 июня. Этот процесс, по их мнению, может сопровождаться ураганами и смерчами, которые обрушатся на "хорошо прожаренные" регионы.  Мордовия сильно пострадала этим летом от пожаров, так неужели нам еще предстоит испытать на себе силу страшных ветров.

Все лето меня интересовал вопрос «Возможно ли возникновение смерчей и торнадо в Мордовии?»

Объектом моего исследования стали ураганы, смерчи и торнадо, а предметом – возможность и условия возникновения этих явлений в Мордовии.

В ходе исследования мною была выдвинута гипотеза: при изменении климата на территории Мордовии возможно возникновение торнадо и смерчей.

Цель исследования — познакомиться с некоторыми представителями атмосферных явлений, которые иногда называют смертоносными ветрами, — это ураганы, тайфуны, смерчи.

Для поиска ответа на поставленный вопрос мне было необходимо решить следующие задачи:

1. Выяснить причины возникновения смерчей и торнадо;
2. Изучить историю возникновения и последствия самых известных торнадо в мире;
3. Определить возможность прогнозирования возникновения смерчей и торнадо.

В своем исследовании я использовал следующие методы:

1. Наблюдение над поведением ураганов и торнадо (по материалам интернет-источников).
2. Изучение литературы.
3. Наблюдение за погодными условиями.

СМЕРЧ и ТОРНАДО

Смерч – это очень сильный, вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, cо скоростью ветра внутри вихря более 120 км/час. Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а образовавшиеся на суше — торнадо. Но, по сути, слова "смерч" и "торнадо" - синонимы.

На верхнем фото - смерч (зарождается на воде), на нижнем фото - торнадо (зарождается на суше).

Механизм образования смерчей полностью не изучен до сих пор. Учебники и энциклопедии указывают лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для  смерчей.

Энергия среднего смерча радиусом 1 км и средней скоростью 250 км/час равна энергии первой в мире атомной бомбы!

Форма смерчей может быть многообразной: колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола»...

Чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и название tornado – по-испански – вращающийся).

Вращение в смерчах происходит против часовой стрелки. В центре смерча образуется область сильного разряжения воздуха, так же как в шприце, когда тянешь за поршень. Из-за этого в смерчи всасывается вода, песок и другие различные предметы (камни, доски, крыши домов), которые разлетаются иногда на очень большие расстояния.

Никто не знает почему, но смерчи образуются не везде на Земле, а чаще в одних и тех же местах. Например, в США сухопутные смерчи - торнадо - обычное явление!

В России наибольшую известность получили московские смерчи начала прошлого века. Сейчас в Москве и Московской области смерчей практичеки не бывает, а тогда случались огромные смерчи, которые засасывали даже целые избы! Остались фото, на которых видна изогнутая в спираль железная лестница, разрушенные дома и сорванные крыши. Очевидцы рассказывали о поднятых  в воздух людях и животных.
Московские смерчи 1904 года сопровождались темнотой, страшным шумом, ревом, свистом и молниями, дождем и крупным градом  - каждая градинка весила по полкилограмма!

Особый интерес представляют вихри внутри смерча, вращающиеся с большой скоростью, так что поверхность воды, например, в реке Яузе и в Люблинских прудах при прохождении смерча сначала вскипела и забурлила как в котле, затем смерч всосал воду внутрь себя и дно водоема и реки обнажилось!

Хотя разрушительная сила московских смерчей была значительной, нужно отметить, что по пятибалльной классификации японского ученого Т. Фуджита эти смерчи относятся к категории средних (F-2 и F-3).

Наиболее сильные смерчи класса F-5 наблюдаются в США. Например, во время торнадо 2 сентября 1935 во Флориде скорость ветра достигала 500 км/час! Это торнадо убило 400 человек и вызвало полное разрушение построек в полосе шириной 15–20 км.

Американский штат Флориду не зря называют краем смерчей. Здесь с мая до середины октября смерчи появляются ежедневно. Например, в 1964 зарегистрировано 395 смерчей. К счастью, не все из них достигают поверхности Земли и вызывают разрушения.

А это, конечно, фотошоп. Но основную мысль картинка доносит хорошо - смерчи и торнадо - очень страшное, разрушительное и смертельно опасное явление природы. Увидишь - беги!

Как образуются смерчи?

Каждый из нас, конечно, видел водовороты в реке. Часто они образуются под мостом. Бегущая вода ударяется об опоры моста, отскакивает назад и, столкнувшись с напирающим сзади потоком, заворачивает в сторону, — в этом месте и образуется водоворот.

Такое же явление происходит в воздухе — там, где температура и давление близлежащих слоев воздуха резко различны. Воздух, как вода в водовороте, получив здесь вращательное движение, образует вихри и смерчи.
Силы, возникающие при вихрях и смерчах, еще и теперь недостаточно хорошо изучены, ясна лишь их физическая природа.

Известно, что смерч — это вихрь, возникающий в месте встречи двух различных масс воздуха, обладающих различной температурой и разной скоростью перемещения.

При столкновении двух воздушных масс разной плотности возникают завихрения. Вследствие вращения воздуха внутри вихря возникают центробежные силы, резко снижающие давление внутри столба, что вызывает его охлаждение и приводит к конденсации водяного пара, находящегося в воздухе. Вот почему смерч наблюдают в виде облачного столба, спускающегося к земле.

Грозовое облако может породить вихрь иногда с горизонтальной осью вращения (шквал), иногда с вертикальной (смерч, тромб, торнадо). Еще недостаточно ясно, почему порой возникает шквал, а иногда смерч.
Иногда можно наблюдать, как в грозовом облаке движется вихрь с горизонтальной осью, доходит до края облака и устремляется вниз. Как только смерчевой «хобот» приблизится к поверхности земли, ему навстречу поднимается столб, состоящий из воды или пыли, увлекающий за собой многие предметы.

На сегодня процесс образования торнадо еще полностью не исследован. Но всем таким воздушным потокам характерны три основные стадии.

• Первая стадия: образование над землей воздушной воронки из грозового облака. Здесь холодный воздух от такого облака направляется вниз, а теплый воздух от земли по краям воронки идет вверх. Как правило, такое развитие наблюдается при соединении холодного и теплого фронта. Энергия движения воздуха при этом переходит от вертикального к вращающему. Скорость движения при этом постепенно увеличивается и сам торнадо приобретает свой типичный вид.

• Вторая стадия: формирование вихря воздуха с максимальной мощностью и скоростью. При наращивании скорости вращения воздух в центре все быстрее поднимается вверх, из-за чего происходит всасывание им предметов с поверхности суши или моря.

• Третья стадия: затухание вихревого потока. Поток воздуха при этом отрывается от земли и уходит в облако, из которого зародился. Торнадо может сформироваться от нескольких минут, до часов. Скорость вращения при этом обычно достигает 60 км/ч. Иногда скорость доходила и до 200 км/ч.

Грозовые смерчи образуются в воздухе, там, где черная грозовая туча обрывается своими лохматыми краями. Внутри смерчевого столба воздух течет всегда вниз, а по краям, как по штопору, несется вверх, увлекая за собой все, к чему прикасается «хобот» смерча.

В создании грозовых смерчей, вероятно, определенную роль играет атмосферное электричество. Кругом нас в воздухе находится очень много электричества. Оно проявляется во многих, на первый взгляд, загадочных явлениях природы. Так, например, очень давно известно явление свечения воздуха под влиянием атмосферного электричества, которое легко стекает с острых концов предметов. Неоднократно ночью во время грозы на крестах церквей, шпилях башен, мачтах кораблей или вообще на острых предметах загорались огни, похожие на свечу или факел. Это свечение называют огнями святого Эльма.

Желая узнать, в какой мере участвует электричество в образовании грозовых смерчей, произвели такой опыт. В небольшую миску налили воды и поднесли к ней палочку, заряженную электричеством. Тотчас же вода потянулась небольшим горбом к палочке. Точно так же вода в море тянется к спускающемуся «хоботу» смерча.

Значит, грозовые смерчи могут образоваться не только от завихрения воздуха, но и оттого, что в воздухе и облаках, в земле и воде всегда имеется атмосферное электричество, особенно его много скопляется в грозовых облаках.

Самые страшные ураганы, наблюдаемые в Европе

На европейской части России тромбы разрушительной силы редки. Несколько чаше они наблюдаются на азиатской территории и не только в пустынях, но иногда и в сибирской тайге.

Очень редкий в наших широтах тромб, обладавший необычайной силой, пронесся над Москвой 29 июня 1904 г. Вот как он описан в журнале «Нива».

«На юго-восточном небосклоне показалась громадная черно-багровая, седеющая по бокам туча. Она со стремительной быстротой неслась, касаясь земли и переливаясь всеми цветами.

Туча неслась под грохот грома. Вихрь с корнем вырывал многие деревья, выворачивал громадные камни, срывал, точно былинки, железные крыши с домов, тяжеловесные вывески, превращал целые здания в груды развалин...

В Лефортове разрушена масса зданий, ранены и убиты люди и скот...
Тромб поднимал с земли людей, скот, тяжелые предметы, деревья по пути его все до единого были вырваны с корнем. Крыши носились по воздуху, делая перелеты по несколько десятков сажен.

Одного мальчика 14 лет несколько раз поднимало в воздух. Падая, он не расшибся только благодаря мягкой пахотной земле... Мытищинский вагонозавод потерпел страшные повреждения. Громадная дымовая труба рухнула и при падении разбила в щепы стоявшие возле нее два товарных вагона.

Подмосковные дачники по линии Курской железной дороги в паническом страхе бежали из рушившихся дач куда попало... На железнодорожном переезде будка была поднята на воздух вместе с бывшим в ней железнодорожным стрелочником. Пролетев около 50 шагов по воздуху, будка была разбита о мостовую.

Начавшись к югу от Москвы, ураган разрушил до основания деревню Чалино, потрепал деревню Копотню, Гравороново, село Цапино. На платформе Митьково товарный вагон был сброшен в пруд.

Дачники Люблино оказались замурованными в своих домах. Груды вырванного леса заложили все выходы»...

Этот тромб возник в области циклона и двигался впереди теплой воздушной массы с той же скоростью (около 30 км/час), что и фронт (полоса, разделяющая теплую и холодную массы воздуха). Тромб прошел около 40 км, причем ширина его колебалась от 100 до 1000 мл о чем легко было судить по вызванным им разрушениям. Проходя через Москву-реку, тромб выбрал столько воды, что обнажилось дно. Вихрь сопровождался страшным гулом.

Приведем описание одного из смерчей над Черным морем в районе Хосты в августе 1948 г.

Из грозового облака вниз к морю спускалась как бы воронка с отростком, навстречу ей поднялся столб морской воды с расширенным основанием. Образовался огромный столб из воды и воздуха, соединяющий море с облаком, и казалось, что он поддерживает облако. Отчетливо было видно быстрое вращательное движение по его периферии. Трудно было поверить, что это был смерч: вокруг царила необыкновенная тишина и спокойствие, и только над морем двигалось грозовое облако.

Однако местные жители проявили немалое беспокойство, так как, говорили они, если этот столб придет сюда, то их домики могут пострадать. Вскоре появилось еще несколько смерчей, но ни один из них не достиг берега.

Смерчи над Черным морем бывают довольно часто, но они редко приходят на берег. Скорость ветра внутри смерча, или тромба, еще не удавалось измерить, но по-видимому, в отдельных случаях она превышает 100 м/сек. Направление движения воздуха в смерче чаще всего бывает циклоническое (против часовой стрелки), при этом воздух перемещается вверх, увлекая пыль, воду и все, что встречается на пути и может быть поднято. Проходя по небольшому водоему, вихрь может вычерпать всю воду, и тогда, где-нибудь на расстоянии десятков километров от этого места с неба может сыпаться рыба и мелкие камешки.

Летом 1949 г. в «Правде» промелькнуло сообщение об одном необычайном явлении природы. В Новой Зеландии во время ливня в 18 километрах от морского берега прошел «рыбный дождь». Из воздуха вместе с каплями воды падали тысячи мелких рыб!

Похожее явление наблюдали в 1933 г. жители села Кавалерово на Дальнем Востоке. В этом селе, расположенном в 50 км от моря, в один из летних дней прошел сильнейший ливень. Когда вода схлынула, изумленные люди обнаружили в полях большое количество медуз.

Кирилл — ураган, прошедший 17—18 января 2007 года над большей частью Европы. Он вызвал минимум 34 человеческие жертвы, причинил большой материальный ущерб, вызвал сбои в работе авиа- и железнодорожного транспорта, временные перекрытия автомагистралей и мостов.

Своим именем Кирилл обязан берлинской семье, желавшей подарить своему отцу (болгарину Кириллу Генову) антициклон. Однако в нечётные годы антициклоны получают только женские имена, поэтому Кириллом был назван циклон. Молодая немецкая чета, заказавшая за 200 евро в немецкой метеорологической службе имя нынешнему циклону в честь 65-летия своего «папочки», явно не ожидала, что ураган наломает на континенте столько дров. Кстати, именно немецкая метеослужба по традиции чаще всего становится «крестной» разного рода погодных аномалий в Европе.

Долгие годы циклонам, как правило, приносящим большие разрушения, здесь давали женские имена, а антициклонам — мужские. В конце концов, такая практика вызвала протесты со стороны европейских женских организаций, обвинивших метеорологов в половой дискриминации. И теперь, начиная с 1999 года, для «полового равновесия» по четным годам циклонам здесь дают женские имена, а по нечетным — мужские. К тому же сейчас введена такая практика, что имя циклону любой желающий может купить и дать за деньги. В честь своих родственников или любимых людей. Вот поэтому первым циклоном 2007 года в Европе и стал «Кирилл».

Область низкого давления, образовавшись 15 января над о. Ньюфаундленд, двинулась на восток. Центр урагана прошёл в вечерние часы и ночью 17 января над Северной Ирландией, Шотландией и Швецией. Вызванные им повреждения и последовавший снегопад серьёзно осложнили движение транспорта в утренние часы пик в Великобритании. Железнодорожное сообщение между Кардиффом и Лондоном было прервано. Достигнув силы в 10-12 баллов по шкале Бофорта, 18 января он прошёл над большей частью Европы.

Этот разрушительный циклон, скорее всего, не окажется последним. Ученые давно предупреждают: глобальное потепление на планете будет сопровождаться дальнейшей разбалансировкой климата и все более сильными погодными аномалиями.

Способы прогнозирования и борьбы с ураганами.

Ученые разных стран давно ищут пути активной борьбы с ураганами, тайфунами и другими грозными атмосферными явлениями. Проделаны успешные опыты по искусственному вызыванию дождя и разгону сравнительно небольших туч путем рассеивания в них сухого льда или йодистого серебра.

Можно предполагать, что со временем, с помощью этого метода, удастся предупредить возникновение ураганов, заставив тучи пролиться дождем, прежде чем они породят ураган или достигнут материка. Однако этот метод нуждается еще в значительном усовершенствовании, ведь ураган очень мощное атмосферное явление, он нередко охватывает участок неба в 200-500 км в поперечнике.

Иногда в море по смерчам стреляли из пушек: очевидцы уверяли, что пушечные ядра, попадая в смерчевой столб, разрывали его, нижняя часть столба падала в море, верхняя поднималась к тучам. Более вероятно, что разрушение смерча происходило, не пушечным ядром, но звуковой волной, образующейся при выстреле.

Ряд ученых в США предлагают испытать другое, более «радикальное» средство - они хотят усмирить ураганы атомными или водородными бомбами. «Сила взрыва» сброшенной в «глаз тайфуна» водородной бомбы, — уверяют они,— переместит воздушные массы, и если ураган не утихнет совсем, то по крайней мере свернет в сторону от материка».

Однако многие выражают сильное сомнение в том, что взрывы бомб могут «потушить» ураган. Ведь энергия, сосредоточенная в одном урагане, бывает гораздо больше энергии, освобождающейся при взрыве водородной бомбы. Возможно также, что взрывы, наоборот, усилят циркуляцию воздушных масс или направят ураган в сторону густонаселенных районов. И самое главное, заражение атмосферы и морской воды продуктами радиоактивного распада, — слишком дорогая плата за попытку «повлиять» на ураган.

Сейчас можно сказать одно: ученые разных стран продолжают изучать причины и условия возникновения ураганов, пути их исследования. И кто знает, может быть, недалеко то время, когда будут найдены надежные и безопасные методы укрощения ураганов, тайфунов и других разрушительных атмосферных явлений.

Вместе с тем, заблаговременно предсказывать подобные катаклизмы синоптики пока не научились. Они могут лишь оценивать вероятность таких событий.

Чтобы точнее прогнозировать такие вещи и зря не пугать людей, необходимы определенные технические предпосылки. Прежде всего – доплеровский локатор, который позволяет отслеживать перемещение различных погодных структур, различных погодных явлений. Но даже в Москве на сегодняшний день нет доплеровского локатора. Одно время шли переговоры с московским Правительством, чтоб такой локатор установить, но по сей день он не установлен.

В России нет ни одного полноценно работающего доплера. Это вещь очень важная для ноукастинга. Ноукастинг – это разновидность прогнозов на очень короткие сроки – несколько часов и десятки минут. Чтобы выпускать такой детализированный прогноз, нужно очень плотное покрытие наблюдениями региона и большое подспорье для метеорологов – доплеровский локатор. А этого нет. И это вызывает определенные трудности.

Прогнозировать шквалистые ветры можно, но было бы гораздо лучше, если бы техническое оснащение было более современным и сеть была бы более плотной. Есть такие задачи, для решения которых участие города было очень желательно, потому что это достаточно дорогое оборудование. Тем не менее, такие ветра можно прогнозировать, но, к сожалению, менее точно, чем это можно делать при соответствующем техническом оснащении.

В других странах, например, США плотность покрытия доплеровскими локаторами велика. Но даже там прогнозирование смерчей несколько десятков минут, чтоб только найти укрытие и спрятаться. Дело в том, что прогнозировать смерчи можно фоново, т.е. говорить, что в этом регионе есть опасность возникновения смерчей, с их выходом на сушу, как например, на Черном море. А можно прогнозировать конкретное явление. И вот это уже гораздо более тонкое прогнозирование, и оно предполагает очень хорошее техническое оснащение. Для Москвы необходим один доплер. Конечно, в идеале хотелось бы, чтоб область густо населенная была покрыта радарными данными, желательно без дыр, но к сожалению сегодня этого нет.

Выводы

В ходе исследования мною были сделаны следующие выводы:

1. Ураганы, смерчи и торнадо – это вихри, возникающие в месте встречи двух различных масс воздуха, обладающих различной температурой и разной скоростью перемещения.
2. Грозовые смерчи могут образоваться не только от завихрения воздуха, но и оттого, что в воздухе и облаках, в земле и воде всегда имеется атмосферное электричество, особенно его много скопляется в грозовых облаках.
3. Глобальное потепление на планете будет сопровождаться дальнейшей разбалансировкой климата и все более сильными погодными аномалиями.
4. Прогнозировать шквалистые ветры можно, но было бы гораздо лучше, если бы техническое оснащение в России было более современным  и сеть доплеровских локаторов была бы более плотной.
5. Заблаговременно предсказывать подобные катаклизмы синоптики пока не научились. Они могут лишь оценивать вероятность таких событий.
6. На европейской части России тромбы разрушительной силы редки. Несколько чаше они наблюдаются на азиатской территории и не только в пустынях, но иногда и в сибирской тайге.
7. Нельзя исключить вероятность возникновения смерчей и торнадо на территории Мордовии.

Выдвинутая мною гипотеза о том, что возникновение торнадо и смерчей на территории Мордовии возможно при изменении климата

частично подтвердилась.

Литература

1. “Защита атмосферы от промышленных загрязнений” справочник под ред. С.Калверта и Г.Инглунда “Металлургия”,Москва 1991
2. Балацкий О.Ф., Мельник Л.Г., Яковлев А.Ф.  “Экономика и качество окружающей природной среды” Гидрометеоиздат,1984г
3. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. Москва:  Высшая школа , 1993.
4. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. Санкт-Петербург :  Гидрометеоиздат  1991.
5. Григорьев А.А. «Города и окружающая Среда. Космические исследования». – М.: Мысль, 1982.
6. Грушко  Я.М. “Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу”, “химия” Ленинград 1991г
7. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. «Окружающая Среда и человек». – М.: 1986.
8. Одум Ю. «Основы экологии». – М.: Мир, 1975.
9. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. «Охрана и преобразование природы». – М.: Просвещение, 1986.
10. Чуйкова Л.Ю. «Общая Экология» – М.: Астрахань, 1996.

В процессе исследования были использованы Интернет-источники.