Завальные наводнения. Экзогенные процессы, такие, как эрозия и денудация, в горах наиболее активны. Накопляемый в большом количестве обломочный материал на крутых эродированных склонах приводит к возникновению обвалов и оползней. Эти процессы максимально активизируются при повышении сейсмической активности. Образованные в результате обвалов, осыпей или схода лавовых потоков естественные дамбы, перегораживающие в узких горных долинах и ущельях речные русла, в конце концов прорываются под усиливающимся напором воды подпруженной реки или озера. Часто из-за прорыва в горах образуется селевый поток, который обладает огромной разрушительной силой. Подпруживание горных рек и озер может происходить в результате схода селей, причиной чему служат сильные ливни. Не менее опасны в этом отношении сходы снежных лавин зимой там, где реки не замерзают.
Морские нагонные наводнения. Мы рассмотрели природные причины наводнений в речных долинах, на которые приходится большая часть ущербов. Однако не меньшую угрозу морским побережьям, лежащим на пути движения циклонов, представляют нагонные наводнения.
Сильные ветры при прохождении циклонов вызывают усиленное движение морских вод в сторону наветренного берега за счет механического воздействия ветра на водную поверхность и образования на ней уклона в сторону берега. В результате у побережья наблюдается подъем уровня воды. Кроме того, в центре циклона образуется так называемая длинная волна; ее длина во много раз превышает глубину акватории, где она движется. Высота волны значительно возрастает при прохождении в шельфовой – прибрежной мелководной – зоне. К этому же могут приводить сужения морских заливов. Одновременно последствием циклонов могут быть сейши, представляющие собой свободные колебания воды без ее перемещения вдоль поверхности около одного или нескольких центров, происходящие по инерции после ослабления ветра. Поэтому морские нагоны – чаще всего следствие совместного действия ветровых нагонов, длинных волн и сейш.
Однако для наводнения необходимо еще одно условие – низкий и пологий берег, такой, как в восточной части Финского залива у Санкт-Петербурга или в Нидерландах, где 25 % территории суши лежит ниже уровня моря. В таком случае подъем уровня воды при нагоне приводит к очень большим затоплениям.
В устьях рек, имеющих небольшой уклон в сторону моря и большую глубину, нагонные волны могут распространяться вверх по течению на значительные расстояния. Нагон как бы подпруживает реку в ее нижнем течении, вызывая подъем уровня воды, и, соответственно, затопление. На Амазонке – крупнейшей реке Южной Америки – нагонная волна, образуемая океанским приливом, проходит из устья вверх с большой скоростью на расстояние до 1400 км, а ее высота достигает порой 3 м. Разрушительное воздействие нагонов усиливается, если приход циклона совпадает по времени с приливом.
Крупнейшее нагонное наводнение XX в. произошло в дельте Ганга в 1970 г. Причиной его был циклон, пришедший с океана. 10-метровая морская волна, гонимая штормовым ветром, скорость которого составляла 200 км/ч, повернула вспять священную реку. Вышедшие из берегов воды Ганга затопили около 20 тыс. км . С лица земли были снесены десятки городов и сотни деревень, а число жертв, по некоторым оценкам, составило 1,5 млн человек. Поскольку наводнением были уничтожены почти все колодцы, большинство пострадавших районов остались без питьевой воды. Сотни тысяч людей умерли от голода и вспыхнувших эпидемий холеры и тифа.
В нашей стране наиболее разрушительные по своим последствиям нагонные наводнения отмечались в Санкт-Петербурге. С момента основания Петербурга и по настоящее время город подвергался наводнениям более 300 раз. С 1703 г. зарегистрировано 264 наводнения, когда вода поднималась выше 1,5 м над ординаром – отметкой среднего уровня моря, определенной за период столетних наблюдений за ним на пристани в районе Горного института.
Катастрофические наводнения отмечались в 1703 и 1777 гг. Но одним из самых трагических по своим последствиям был штормовой нагон в 1824 г. Уровень воды в Финском заливе и в устье Невы поднялся выше 4 м.
В поэме А. С. Пушкина "Медный всадник" описано наводнение именно того страшного года. Другим памятником того трагического события можно назвать братские могилы на одном из городских кладбищ. На них начертано: "Читатель, се памятник божья наказания. Здесь сокрыто 160 тел обоего пола православных христиан и невинных младенцев казенного чугунно-литейного завода, утопших в день страшного наводнения 1824 г., ноября 7 дня".
Наводнение, происшедшее в Ленинграде в 1924 г., по своим катастрофическим последствиям лишь немногим уступало бедствию столетней давности. Вечером 23 сентября при ураганном ветре, скорость которого достигала 42 м/с, уровень воды вышедшей из берегов Невы поднялся почти на 370 см выше ординара. Рушились деревянные здания и мосты, полностью остановилось движение городского транспорта.
Цунами
Наводнения, вызываемые волнами цунами, – страшный бич Тихоокеанских побережий Азии и Америки. Цунами – это длинные гравитационные волны, образующиеся в 99 % случаев при подводных океанических землетрясениях.
Существует ряд особенностей, делающих наводнения от цунами наиболее опасными. Из-за трудностей определения эпицентра цунами и большой скорости ее перемещения на оповещение и эвакуацию населения на побережье остаются буквально считаные минуты. Поэтому очень часто население оказывается неподготовленным. Наводнения, порождаемые цунами, характеризуются неожиданностью, цикличностью, быстротечностью и колоссальной разрушительной силой. В настоящее время известно более 1000 случаев, когда они сопровождались большими человеческими жертвами и огромными разрушениями.
Человеческий фактор наводнений
Причины наводнений, обусловленные антропогенными факторами, можно разделить на прямые и косвенные. Такие виды хозяйственной деятельности на водосборах, в речных долинах и на поймах, как сведение лесов, осушение болот, промышленная и жилищная застройка, ведут к изменению гидрологического режима рек, в основном за счет увеличения поверхностной составляющей стока, что непосредственно не приводит к возникновению наводнений, но в период прохождения пиков паводков и половодий угроза наводнений значительно возрастает. Эти причины являются косвенными. Прямые антропогенные причины приводят непосредственно к большим затоплениям и связаны с проведением различных гидротехнических мероприятий и разрушением плотин.
Одна из причин увеличения максимального стока в период прохождения паводков и половодий – сведение лесов, в результате чего уменьшается инфильтрационная способность почв и увеличивается интенсивность их смыва. Увеличению стока способствует также сокращение суммарного испарения в связи с прекращением перехвата осадков лесной подстилкой и кронами деревьев, задерживающих до 30 % суммы осадков. Установлено, что после полного сведения лесов в зависимости от географических условий максимальный поверхностный сток возрастает на 250–300 %.
Большое влияние на увеличение максимального стока оказывает не всегда продуманное ведение сельского хозяйства. Осушение болот – естественных аккумуляторов стока – приводит к возрастанию его максимальных значений от 20–40 до 130–160 %. В результате снижения инфильтрационных свойств почв в процессе их сельскохозяйственного использования за период с IX по начало XX в. в центральных районах России поверхностный сток, по некоторым расчетам, увеличился в 4 раза, режим рек стал менее благоприятным, с более интенсивными паводками и низкой меженью. На почвах с легким и средним механическим составом в результате периодической распашки развивается эрозия, также ведущая к увеличению максимального стока. Продольная распашка склонов, переуплотнение полей при использовании тяжелой техники, переполивы в результате нарушения норм орошения – все это факторы, усиливающие интенсивность паводков и половодий.
Уменьшение инфильтрационных свойств почв – одна из основных причин усиления максимального стока в городах. Это связано с ростом водонепроницаемых покрытий и застройкой. В Канаде и Японии максимальные расходы паводков в городах возросли за последние десятилетия в 2,5 раза, в Великобритании – в 1,5 раза.
30 мая 1897 г. в США промчался смерч "Ирвинг" (по наименованию уничтоженного им города на севере Канзаса), оставив после себя огромное количество раненых.
Дождливым летом 1897 г. разлились притоки Амура, Россия. Из строя вышла Забайкальская железная дорога.
16 мая 1898 г. над австралийским городком Иден (в русском переводе – "Эдем", или "рай") пронесся водяной смерч высотой 1528 м и диаметром 3 м.
1900
В начале сентября на город Галвестон, шт. Техас, США, обрушился ураган разрушительной силы. Позже город подвергся штормовому наводнению. Погибло 6000 человек.
1901
9 марта на Тунис, Сицилию, Германию обрушилась красная пыльная буря.
Начавшаяся на севере Сахары и к утру следующего дня распространившаяся на все побережье Туниса и Триполитании буря, имевшая скорость урагана, позже достигла Северной Италии, а ночью распространилась на все
Восточные Альпы, покрыв снега и ледники плотным слоем красной пыли. К утру 11 марта буря перевалила через Альпы и двинулась на север. К середине дня она распространилась на Северную Германию и, быстро затихая, достигла Дании, Балтийского моря и России. Общий вес пыли, выпавшей во время бури в Европе, примерно равен 1 800 000 т.
22 мая в Уральске, Россия, во время грозы шаровая молния убила молодую девушку.
Улицы Уральска были полны народа. Налетевшая гроза заставила нескольких молодых парней и девушек спрятаться в сенях дома. Одна девушка уселась на пороге, спиной к выходу. Внезапно раздался громовой удар, и возле двери появился ослепительный огненный шар. Девушка инстинктивно пригнулась, и шар, скользнув по ее плечу, вошел в сени и оттуда в комнату. Там он все перевернул вверх дном, разворотил печь, пробил стену, вырвал и искорежил каменную решетку и, разбив окно, вылетел во двор. Входная дверь была сорвана с петель. В обивке зияли две дыры по 18 см.
Девушка была мертва. Часть молодых людей, ослепленных и оглушенных, выбралась во двор, часть лежала на полу без сознания. Вдоль спины убитой и по ее левому бедру тянулся черный след. Возле пальца на ноге была маленькая ранка с капелькой крови. Левый ботинок был разорван по всей длине, а в чулке белела маленькая дырочка.
Об этом спорят ученые. О грозах и молниях
Гроза имеет свое строение и проходит несколько стадий развития. Гроза начинается, быстро усиливается, затем также быстро прекращается. Каждая стадия сопровождается особыми явлениями.
Первая, называемая стадией кучевого облака, отмечается единичным восходящим потоком воздуха, начинающимся от земной поверхности. На этой стадии облако развивается по вертикали, т. е. высота его увеличивается. К концу первой стадии у земной поверхности развивается целая система ветров, которые сходятся к центру области пониженного давления. На высотах уже начинает собираться пар, а значит выделяется теплота.
Вторая стадия развития грозы, называемая зрелой, отмечена осадками, выпадающими на землю. На высотах появляются ледяные кристаллики, особенно в обширных грозовых очагах. Вершина грозового облака может подняться до высоты 22,5 км. В некоторых случаях сильные вихри, развивающиеся во время этой стадии, могут превращаться в смерчи. В это время очаг грозы пронизывают сильные ветры, идущие вверх и вниз. Постепенно кучево-дождевые облака приобретают вид высоких башен, нередко наблюдаются молния и гром.
Молния
В третьей – последней – стадии грозы, называемой стадией разрушения, во всей ее области развиваются движения воздуха вниз. Они и приводят к окончательному прекращению грозовой деятельности. Осадки тоже вскоре ослабевают и наконец совсем прекращаются. Поскольку новый пар в грозовое облако более не поступает, облако начинает таять. Гроза заканчивается.
Ежегодно на нашей планете бушует 16 млн гроз, т. е., говоря иначе, каждую секунду в земной шар вонзаются около 100 огненных стрел.
Американский писатель и политик, типограф и издатель, философ и физик Б. Франклин дал вполне современную даже по нашим понятиям конструкцию громоотвода. Причем он был вовсе не первым конструктором такого устройства. При раскопках в Египте найдены надписи, рассказывающие, что установленные вокруг храма Эффу мачты служили для защиты от "небесного огня" и представляли собой цветы из дерева, обитые медными листами. А во время царствования императора Карла Великого крестьяне для "отвода грозы" ставили на полях высокие колья.
"Впервые связь грома и молнии люди стали осознавать в конце XIX в., – пишет американский исследователь А. Фью. – И сразу же одна за другой, словно грибы после дождя, стали возникать теории, объясняющие, откуда берется рокот небесного барабана". Правы в конце концов оказались исследователи, которые выяснили, что молния мгновенно нагревает воздух на своем пути. Воздух, расширяясь, и дает хлопок, словно пороховые газы, вырвавшиеся из ствола оружия.
Когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25–27 тыс. градусов. И чуть ли не 3/4 энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500°, расширяется столь сильно, что процесс этот становится сравним со взрывом,
А чтобы вы полнее представили себе, какие грандиозные мощности при этом расходуются, добавим, что всего лишь около 0,5 % этой энергии преобразуется в звук. Но даже при этом получаются раскаты, которые слышны на десятки километров!
Сегодня особые микрофоны позволили сделать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы, об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает электричество.
И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Эти природные электрические машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а общая мощность средней грозы вполне сравнима со взрывом нескольких термоядерных бомб! И все это – результат всего лишь взаимодействия капелек и льдинок, которые держатся в воздухе на восходящих потоках.
Разряды из облака обычно кончаются довольно мирно. Падая в землю, они даже приносят известную пользу сельскому хозяйству, превращая азот воздуха в его окислы, которые затем легко усваивают растения, давая прирост урожая.
Но молнии совершают "подвиги" и совершенно иного рода. Так, например, молния, попавшая в американский космический корабль "Аполлон-12" при старте, чуть было не привела к катастрофе. Молнии попадают и в самолеты, теле– и радиовышки, подстанции электросетей и опоры линий ЛЭП.
Молнии могут достигать нескольких километров в длину. Их температура порой доходит до 30 000°, в 5 раз превышая температуру поверхности Солнца. Вроде бы их природа хорошо изучена, но порой молнии проявляют себя совершенно необъяснимо.
Например, у пострадавшего от молнии человека нередко просыпаются необычайные способности, как это случилось у знаменитой болгарской прорицательницы Ванги. В Южном Иллинойсе, США, женщина, которую во время сна ударила молния, стала ясновидящей. Теперь она состоит в штате полиции и помогает отыскивать пропавших людей. Несколько лет назад молния ударила престарелого американца недалеко от его дома. Изумлению приехавших на место происшествия врачей не было предела, когда они увидели, что этого человека, много лет назад пораженного слепотой и глухотой, молния мгновенно излечила!
1902
18 апреля землетрясение в Гватемале, Латинская Америка, унесло жизни 12 200 человек. 80 000 потеряли кров. После землетрясения прокатилась гигантская волна цунами и началось извержение вулкана Санта-Ана.
Землетрясение было самым сильным за 200-летнюю историю Гватемалы. Это была целая серия землетрясений, которой предшествовали проливные дожди с грозами. В городе Эскуинтла 4000 человек погибли в результате перекрещивающихся подземных толчков, разрушивших центр городка до основания. Окос, стоявший на побережье Тихого океана, был тоже полностью разрушен. Сначала на него обрушилась вырвавшаяся из расселин лава, а затем прокатилась гигантская волна цунами. Берега протекавшей через город реки сошлись, и поднявшееся на поверхность земли илистое дно представило на обозрение людей неповрежденное парусное судно, затонувшее несколько десятилетий назад.
Вулкан Санта-Ана, так давно не проявлявший никакой активности, что считался потухшим, вдруг заговорил огненным языком. Он стал выплескивать на близлежащие городки и деревни лаву и швырять каменные глыбы. Сан-Маркус, Сан-Педро, Сан-Хуан Останкалко, Чамперико, Куйоенанго, Мацатенанго и Тукана были обращены в руины.
7-8 мая начали извергаться вулканы Суфриер на острове Сент-Винсент и Мон-Пеле на острове Мартиника. Погибли 36 000 человек.
20 мая вулкан Мон-Пеле извергался еще раз. Были разрушены оставшиеся в городе Сент-Пьере стены и погибло еще 2000 человек. Почти все погибшие были спасателями, инженерами и моряками, доставившими помощь на остров.
24 октября во время извержения вулкана Санта-Мария, расположенного в западной части Гватемалы, погибли 6000 человек. При его извержении вулканическим пеплом и каменными обломками была покрыта площадь 323 750 км . Большинство из 6000 погибших были раздавлены смертоносным градом камней, некоторые из них весили тонну и больше.
1903
1 июня на город Гейнсвиле, шт. Джорджия, США, обрушился торнадо. 203 человека погибли и около 1000 получили ранения.
Характерное темное облако с "рукавом" появилось неожиданно, почти без предупреждения. Наибольшее число жертв пришлось на деловую часть города, где обрушившиеся здания в мгновение ока похоронили под собой десятки людей. Смерч ударил как раз в тот момент, когда 750 рабочих самой крупной в городе хлопкопрядильной фабрики отмечались при входе на предприятие. Торнадо врезался в боковую стену, частично разрушил ее и поднял обломки в воздух на несколько метров.