Природные опасности. Основные понятия. Классификации

Человек с древнейших времен испытывает фатальный страх перед природной стихией. Казалось бы, с развитием научных знаний и технологий защищенность от природных опасностей должна возрастать. Однако статистика утверждает обратное: число пострадавших от природных явлений увеличивается ежегодно примерно на 6%. В 1988 г. страшное землетрясение в Армении унесло жизни свыше 50 тыс. человек.

К природным опасностям относятся явления природы, которые представляют непосредственную угрозу для жизни и здоровья людей. Будучи естественными феноменами жизни и развития природной среды, они в то же время воспринимаются человеком как аномальные.

Опасные природные явления можно классифицировать по многим признакам: происхождению, виду, продолжительности и регулярности (по времени и месту) действия.

По происхождению природные явления разделяют на:

геолого-геоморфологические,

климатические (связанные с ними гидрологические),

биогеохимические,

биологические, а также

солнечно-космические.

Геолого-геоморфологические опасные природные явления - это землетрясения, цунами, вулканические извержения, обвалы, камнепады, оползни, сели, водоснежные потоки, лавины, обрушения и подвижки ледников, эрозия почв, переформирование русел рек, оползание грунта (снега) на склонах и др.

Климатические и гидрологические опасные явления - это ураганы, смерчи, шквалы, на-воднения, грозы, градобития, морские штормы, экстремальные температуры воздуха, ливни, снегопады, метели, гололед, изморозь, обледенение, наледи на склонах, подтопление, изменение уровня грунтовых вод, абразия берегов морей и водохранилищ, ледовые явления на реках, засухи, суховеи, резкие скачки атмосферного давления, температуры и влажности и др.

Биогеохимические опасные явления - это выбросы опасных газов из водоемов (озер, болот) и др.

Биологические опасные природные явления -это массовое размножение сельскохозяйственных вредителей, болезни растений и домашних животных, эпидемии среди животных и людей, нападения кровососущих, хищных и ядовитых животных, биопомехи транспорту, управляющим и распределяющим системам и др.

Солнечно-космические опасные природные явления - аномально большие магнитные вариации, резкие вариации солнечной активности, падение на Землю метеоритов и комет.

По продолжительности развития и действия различают:

быстро развивающиеся и кратковременно действующие природные явления, оказывающие преимущественно разрушительное действие на объекты;

медленно развивающиеся и продолжительно действующие неблагоприятные природные явления, оказывающие преимущественно парализующее или истощающее воздействие.

По регулярности действия во времени опасные природные явления можно разделить на:

регулярно (периодически) действующие. Например, наводнения происходят практически в одни и те же сроки, а их сила может быть заблаговременно предсказана. Поэтому степень приспособленности к ним населения достаточно высокая;

нерегулярно действующие. Возникают в случайный момент времени. Время наступления таких природных явлений (например землетрясений), как правило, заблаговременно не предсказывается, и потому они являются чрезвычайно опасными.

Место возникновения опас­ного природного явления также может быть либо:

детерминированным (известным), либо

случайным (неизвестным).

При этом необходимо иметь в виду условность подобной классифи­кации. Так, если падение метео­ритов возможно повсюду с при­мерно равной вероятностью, то выход тайфуна на побережье случаен лишь в пределах опре­деленного района (например Приморского края). Эпицентр землетрясения случаен в преде­лах сейсмоопасной зоны. Ураганы, смерчи и другие природные явления также имеют свои определенные географические зоны возникновения и распространения, траектории же их движения в пределах этих зон случайны.

Места возникновения и границы зон поражения других опасных природных явлений практически детерминированы (наводнения, цунами, потоки вулканических лав и пепла, обвалы, камнепады, оползни, сели, лавины). Так, зоны возможных затоплений при наводнениях известны точно, а их размеры зависят только от силы наводнения.

Таким образом, под экстремальными будем понимать такие природные явления, которые, возникая в случайный момент и случайном месте, характеризуются кратковременностью протекания, локальным характером действия поражающих факторов и относительно редкой повторяемостью.

Степень приспособленности к ним населения низка.

К экстремальным природным явлениям относятся:

падение метеоритов, ураганы, тайфуны, смерчи, шквалы, землетрясения, наводнения, цунами, извержения вулканов, обвалы, камнепады, оползни, сели, лавины, а к неблагоприятным - сильные морозы, засухи, эрозия почв, абразия берегов и др.

По виду различают следующие опасные природные явления (эта классификация обычно используется при подготовке статистических данных о ЧС):

геофизические - землетрясения, извержения вулканов;

геологические - оползни, сели, обвалы, осыпи, лавины, склоновый смыв, просадка лессовых пород, просадка(провал) земной поверхности в результате карста, абразия, эрозия;

метеорологические - бури, ураганы, смерчи, шквалы, крупный град, сильный дождь (ливень), снегопад, гололед, мороз, сильная метель, жара, густой туман, засуха, суховей, заморозки;

морские гидрологические -тропические циклоны (тайфуны), цунами, сильное волнение (5 баллов и более), сильный тягун в портах, ранний ледовый покров и припай, напор льдов, интенсивный дрейф льдов, непроходимый лед, обледенение судов и портовых сооружений, отрыв прибрежных льдов;

гидрологические - высокие уровни воды, половодье, дождевые паводки, заторы и зажоры, ветровые нагоны, низкие уровни воды, ранний ледостав и появление льда на судоходных водоемах и реках;

гидрогеологические - низкие уровни грунтовых вод, высокие уровни грунтовых вод;

природные пожары - лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные пожары, подземные пожары го­рючих ископаемых;

инфекционные заболевания людей ~ эпидемия, групповые случаи опасных инфекционных заболеваний;

инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных;

поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.

По локализации природные опасности могут быть с определенной степенью условности разделены на 4 группы:

литосферные (например, землетрясения, вулканы, оползни);

гидросферные (например, наводнения, цунами, штормы);

атмосферные (например, ураганы, бури, смерчи, град, ливень);

космические (например, астероиды, планеты, излучения).

Некоторые опасности лишь нарушают или затрудняют нормальное функционирование систем и органов человека. К таким опасностям относятся, например, туман, гололед, жара, холод, жажда и др.

Несмотря на глубокие различия в существе все природные опасности подчиняются некоторым общим закономерностям.

Во-первых, для каждого вида опасностей характерна определенная пространственно-временная локализация.

Во-вторых, установлено, что чем больше интенсивность (мощность) опасного явления, тем реже оно случается.

В-третьих, каждому виду опасностей предшествуют некоторые специфические признаки (предвестники).

В-четвертых, при всей неожиданности той или иной природной опасности ее проявление может быть с определенной степенью вероятности предсказано.

Наконец, в-пятых, во многих случаях могут быть предусмотрены пассивные и активные защитные мероприятия от природных опасностей.

Говоря о природных опасностях, следует подчеркнуть роль антропогенного влияния на их проявление. Известны многочисленные факты нарушения равновесия в природной среде в результате деятельности человека, приводящие к усилению опасных воздействий. Так, согласно международной статистике, происхождение около 80% современных оползней связаны с деятельностью человека. В результате вырубок леса возрастает активность селей, увеличивается паводковый расход.

В настоящее время масштабы использования природных ресурсов существенно возросли. Это привело к тому, что стали ощутимо проявляться черты глобального экологического кризиса. Природа как бы мстит человеку за грубое вторжение в ее владение. Об этом более ста лет назад предупреждал Ф. Энгельс: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она мстит». Отмеченное обстоятельство следует иметь в виду в хозяйственной деятельности.

Соблюдение природного равновесия является важнейшим профилактическим фактором, учет которого позволит сократить число опасных явлений.

Между природными опасностями существует взаимная связь. Одно явление может послужить причиной, спусковым механизмом последующих (рис.1).

Рис.1. Схема “цепного” взаимодействия стихийных явлений

По имеющимся оценкам, число опасных природных событий на Земле с течением времени не растет или почти не растет, но количество человеческих жертв и материальный ущерб увеличиваются. Ежегодная вероятность гибели жителя планеты Земля от природных опасностей ориентировочно равна 10^-5.

Предпосылкой успешной защиты от природных опасностей является изучение их причин и механизмов. Зная сущность процессов, можно их предсказывать. А своевременный и точный прогноз опасных явлений является важнейшей предпосылкой эффективной защиты

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

Чрезвычайная ситуация природного характера - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате опасного природного явления или стихийного бедствия, человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Чрезвычайные ситуации природного характера в зависимости от причин их возникновения под­разделяются на:

геологические (землетрясения, извержение вулканов, оползни, обвалы);

метеорологические (ураганы, бури, смерчи);

морские (тайфуны, цунами);

гидрологические (наводнения, цунами);

гидрогеологические (низкие или высокие уровни грунтовых вод);

природные пожары (лесные пожары, пожа­ры степных массивов, торфяные пожары);

инфекционные заболевания людей (эпидемии);

инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных (эпизотопии);

поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.

Опасные метеорологические явления и процессы.

Опасные метеорологические явления - это природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, строения и окружающую природную среду.

Сильный ветер - движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью или горизонтальной составляющей свыше 14 м/с.

Вихрь - атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси.

Шторм - длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий сильные волнения на море и разрушения на суше.

Шквал - резкое кратковременное усиление вет­ра до 20-30 м/с и выше, сопровождающееся изме­нением его направления, связанное с конвектив­ными процессами.

Ураган - ветер разрушительной силы и значи­тельной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с.

Циклон - атмосферное возмущение с понижен­ным давлением воздуха и ураганными скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вы­зывающее огромные разрушения и гибель людей.

Примечание: местное название тропического циклона - тайфун.

Смерч - сильный маломасштабный атмосфер­ный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с, обладающий большой разрушительной силой.

Продолжительный дождь - атмосферные осадки в виде дождя, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, могущие вызвать паводки, затопление и подтоп­ление.

Гроза - атмосферное явление, связанное с раз­витием мощных кучево-дождевых облаков, сопро­вождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной по­верхностью, звуковыми явлениями, силь­ными осадками, нередко с градом.

Опасные метеорологические явления и процессы. Термины и определения. ГОСТ Р. 22.0.03—95.

Ливень - кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или снега.

Град - атмосферные осадки, выпадающие в теплое время года в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, обычно вместе с ливневым дождем при грозе.

Снег - твердые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов или снежинок различной формы, выпадаю­щих из облаков при температуре воздуха ниже 0°С.

Гололед - слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлаж­денных капель дождя или тумана.

Сильный снегопад - продолжительное интенсивное выпадение снега из облаков, приводящее к значительному ухудшению видимости и затруднению движения транспорта.

Сильная метель - перенос снега над поверхностью земли сильным ветром, возможно, в сочетании с выпадением снега, приводящим к ухудшению видимости и заносу транспортных магистралей.

Туман - скопление продуктов конден­сации в виде капель или кристаллов, взвешенных в воздухе непосредственно над поверхностью земли, сопровождающееся значительным ухудшением видимости.

Пыльная буря - перенос больших ко­личеств пыли или песка сильным ветром, сопровождающийся ухудшением видимо­сти, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растения­ми, засыпанием посевов и транспортных магистралей.

Засуха - комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их уг­нетение или гибель.

Народные названия некоторых ветров, упомянутых ниже, используются и специалистами-метеорологами в качестве профессиональных терминов.

ВЕТРЫ НА БЕЛОМ МОРЕ - сиверко, сивер и север (С); полночь, полуночь, заморозник, рекостав, баргузник и моряна (СВ); веток и восток (В); обедник (ЮВ); лето, полуден и летник (Ю); шелоник и в Мезени паужник (ЮЗ); запад (3); побережник, глубник и голомяник (СЗ).

ВЕТРЫ НА ВОЛГЕ - хилок и сладимый (Ю); луговой (СВ); суховей (В); вешняк (ЮВ); моряна и низовой (ЮВ); южак (Ю); гнилой, горыч и нагорный (ЮЗ); верховой (СЗ); витязный, витязной и вытяжной (очень свежий).

ВЕТРЫ НА ОЗЕРЕ БАЙКАЛ - север, сиверка и гора (С); ангара, баргузин и верховик (СВ); веток, восток, селенга и фролиха (В); шелоник (ЮВ); полуденник (Ю); глубник, култук и низовик (ЮЗ); запад (3); горная, горный, горынь, горыч, сарма, харахаиха и подвой (СЗ); байкал (локальный шквал).

Известно два основных типа байкальских ветров: про­дольные, дующие вдоль чаши озера - низовик, култук, верховик, баргузин — и поперечные, сток воздуха с окружающих озеро гор. Для некоторых из них (например горная и шелоник) характерен феновый эффект.

ВЕТРЫ НА ОЗЕРЕ ИЛЬМЕНЬ - северяк, сивер и сиверко (С); ветер с озера (С, СВ); подсеверяк (СВ); веток и зимняк (В); полдник и ветер с горы (Ю); шалоник, шелоник, столбняк, меженец, озерник и крестовый (ЮЗ); холодный и непродолжительный мокряк (3); подсиверный (СЗ); подсиверок (ССЗ).

Осенью штормовые ветры здесь обусловливают сильное волнение. Вода в озере становится очень мутной.

Защита от природных опасностей может быть активной (строительство инженерно-технических сооружений, интервенция в механизм явления, мобилизация естественных ресурсов, реконструкция природных объектов и др.) и пассивной (использование укрытий и т.д.). В большинстве случаев активные и пассивные методы сочетаются.

3. ЛИТОСФЕРНЫЕ (ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ) ОПАСНОСТИ

Планета Земля представляет по форме трехосный эллипсоид со средним радиусом 6371 км. Земля состоит из нескольких различных по составу и физическим свойствам оболочек - геосфер. В центре Земли находится ядро, за ним следует мантия, затем земная кора, гидросфера и атмосфера. Верхняя граница мантии проходит на глубине от 5 до 70 км по поверхности Мохоровичича, нижняя — на глубине 2900 км по границе с ядром Земли. Мантия Земли делится на верхнюю толщиной около 900 км и нижнюю — около 2000 км. Верхняя мантия вместе с земной корой образуют литосферу. Температура в мантии считается равной 2000-2500'С, а давление находится в пределах 1-130 ГН/м². Именно в мантии происходят тектонические процессы, вызывающие землетрясения. Наука, изучающая землетрясения, называется сейсмологией .

3.1 Землетрясения

Землетрясение — грозная стихия, не только разрушающая города, но и уносящая тысячи человеческих жизней. Так, в 1908 г. землетрясением с магнитудой 7,5 разрушен г. Мессина (Италия), погибло более 100 тыс. человек. В 1923 г. катастрофическое землетрясение (Магнитуда 8,2) с эпицентром на острове Хонсю (Япония) разрушило Токио, Иокогаму, погибли около 150 тыс. человек. В 1948 г. землетрясением разрушен Ашхабад, магнитуда 7, сила — IX баллов.

Иногда землетрясениям предшествуют грозовые разряды в атмосфере, выделения метана из земной коры. Это так называемые «предвестники» землетрясений. Возникающие при землетрясении колебания могут быть причиной вторичных эффектов в виде оползней и селевых потоков, цунами, снежных лавин, наводнений, разломов в скальных породах, пожаров, коробления земной поверхности

Землетрясения — это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Землетрясение представляет внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр, которое приобретает форму ударных волн и упругих колебаний (сейсмические волны), распространяющихся в земле во всех направлениях (рис.3).

Рис. 3. Распространение сейсмических волн от центра землетрясения.

Возникающие колебания и иногда катастрофические подвижки земной поверхности часто связаны с обширными устойчивыми деформациями, которые могут включать:

коробление участков земной коры,

смещение вдоль линии сбросов,

уплотнение сыпучих или несцементированных осадков,

оползни и селевые потоки,

разжижение грунта,

снежные лавины и

новообразующиеся разломы в скальных породах.

Способ освобождения потенциальной энергии при землетрясении не совсем ясен. В соответствии с новыми представлениями о глобальном - геологическом строении планеты делают вывод, что явление землетрясений можно объяснить как результат взаимодействий и других процессов на окраинах огромных подвижных плит литосферы, расходящихся от океанических хребтов. В настоящее время считают, что самые неглубокие землетрясения (на глубине менее 14,5 км) могут быть вызваны:

скольжением вдоль крупных участков сбросов, которые содержат накопленную потенциальную энергию;

внедрением поровых газов или изменением перового давления, что механическим или химическим способом нарушает условия неустойчивого равновесия напряжений;

сотрясением от взрыва ядерных устройств;

в результате вулканической деятельности.

Очень мало известно о механизмах освобождения энергии при землетрясениях на средних (60—300 км) и больших (свыше 300 км) глубинах. В качестве возможных механизмов, освобождающих энергию глубокофокусных землетрясений, рассматривались:

фазовые изменения в расплавленной магме,

неустойчивые течения в пластически деформирующейся магме,

разрыв скорости вдоль зон дефицита массы.