EKSTREMALNE ZJAWISKA ATMOSFERYCZNE I ICH SKUTKI

Plan Pracy: Wstęp i zapoznanie z tematem. Definicja tajfunów i cyklonów oraz ich skutki. Definicja huraganów i trąb powietrznych, wraz z ich skutkami. Burze oraz związane z nimi wyładowania atmosferyczne. Susze, rodzaje szuszy oraz żniwo które zbiera gdy się pojawia. Podsumowanie pracy z oceną własną oraz bibliografia.

Tematem mojej dzisiejszej pracy są zjawiska atmosferyczne, które towarzyszą wszystkim życiom od czasu powstania Ziemi i atmosfery. Niemalże zawsze sieją spustoszenie, wprowadzają zamęt oraz są niebezpieczne dla ludzi i zwierząt. Wraz z biegiem czasu zjawiska te przybierają na sile oraz ich występowanie znacznie się zwiększa. W Naszym kraju jest nieco bezpieczniej choć odnotowano juz kilka przypadków trzęsienia ziemi czy huraganów. Poniżej postaram sie scharkteryzować poszczególne zjawiska zachodzące w naszej atmosferze i na ziemi.

Cyklony i tajfuny: Pojęciem cyklon określamy nie tylko kształt pola ciśnienia (niż), ile określoną wirową postać cyrkulacji atmosfery. Z tą postacią cyrkulacji związane są właściwości poziomego i pionowego ruchu mas powietrza, właściwości rozdziałów między różnymi masami powietrza i warunki pogody. Każdy cyklon przechodzi w swoim rozwoju wiele stadiów, których poznanie umożliwia określenie kierunku dalszego rozwoju tego układu. Przejście cyklonu od jednego stadium do drugiego wiąże się ze zmianą pionowej budowy cyklonu oraz ze zmianami warunków pogody w obszarze objętym przez niego. Na powstawanie i rozwój układów ciśnienia istotny wpływ mają warunki geograficzne i pory roku. Występują też różne rodzaje cyklonów, m.in. cyklony pozazwrotnikowe i cyklony tropikalne.

Cyklony tropikalne są to głębokie niże powstające w szerokościach międzyzwrotnikowych. Wyróżniają się dużymi wartościami gradientów ciśnienia i w związku z tym przynoszą wiatry o wyjątkowej sile oraz ulewne deszcze. Każdego roku przyczyniają się do wielu strat. Największe szkody wyrządzają na wybrzeżach morskich. Niszczą wiatrem, falami morskimi i masami wody opadowej. Jeśli prędkość wiatru osiąga 120 km/h, noszą nazwę huraganów. Nazwy huraganu używa się w rejonie Antyli oraz w Ameryce Środkowej i Północnej.

Warunki sprzyjające formowaniu się cyklonów tropikalnych: · temperatura powierzchni wody morskiej powyżej 27^C; · temperatura powietrza nieco niższa od temperatury wody; · duża ilość pary wodnej w powietrzu; · obecność zaburzenia tropikalnego, np. fali wschodniej, charakteryzującego się prędkością nie przekraczającą 20 km/h; · istnienie antycyklonalnej (wyżowej) cyrkulacji powietrza w górnej troposferze nad przyziemnym zaburzeniem; · słaby gradient pionowy prędkości wiatru, przy na ogół słabych wiatrach w pobliżu poziomu morza.

W lipcu 1911 r. w Baguio na Filipinach podczas przemieszczania tajfunu w ciągu czterech dni spadło 2233 mm deszczu. Mimo, że nie występują zbyt często (przeciętnie 40-50 razy w roku), to każde pojawienie się cyklonu jest powszechnie odnotowywane w środkach przekazu jako szczególne zjawisko, o trudno przewidywalnych skutkach (podaje się wtedy prędkość towarzyszących mu wiatrów oraz przypuszczalną trasę przemieszczania). Najbardziej typową cechą struktury cyklonu tropikalnego jest jego centrum pozbawione chmur, z bardzo słabym wiatrem, a nawet ciszą, zwane okiem. Ma ono kształt kolisty lub owalny i średnicę 10-60 km. Bezpośrednio do niego przylega strefa najsilniejszych wiatrów. Ogromne są szkody wywołane ulewami z chmur związanych z cyklonami. Powodują one powodzie. Cyklon, który nawiedził w 1970 r. Bangladesz, zebrał okrutne żniwo - śmierć poniosło wówczas prawie pół miliona ludzi. Fala wywołana cyklonem była przyczyną ogromnych szkód w mieście Galveston w Teksasie we wrześniu 1900 r. Zniszczyła 3600 budynków, a śmierć poniosło 6000 ludzi

Huragany i trąby powietrzne: Huragan, przechodząc nad lądem, burzy domy, niszczy uprawy, łamie i wyrywa drzewa z korzeniami, zrywa mosty, przenosi w powietrzu samochody oraz przyczynia się do ofiar śmiertelnych. Wzburzone huraganowym wiatrem morze staje się niezwykle groźne, szczególnie na nizinnych wybrzeżach. W efekcie działania wiatru w połączeniu z niskim ciśnieniem powstają kilkunastometrowe fale, mogące podnieść powierzchnię morza o kilka metrów. Siła huraganu jest mierzona w pięciostopniowej skali Saffira-Simpsona – przykładem huraganu o sile 5 była Katrina – huragan, który w sierpniu 2005 nawiedził Stany Zjednoczone. W wyniku jego niszczycielskiej siły zginęło ponad 1800 osób, a straty (największe odniósł amerykański stan Luizjana) szacowane były na dziesiątki miliardów dolarów. We wrześniu 1988 r. nad Zatoką Meksykańską ogromnego zniszczenia dokonał huragan Gilbert. Prędkość wiatru wiejącego dookoła oka cyklonu wynosiła 320 km/h. W ciągu kilku godzin spadło nawet 380 mm deszczu. Zginęło 380 osób. Maksymalna prędkość huraganu, jaką udało się zanotować, przekraczała 460 km/h.

Trąba powietrzna jest wirem atmosferycznym o małej średnicy, lecz wyjątkowo dużej sile. Wir ten o pionowej osi umiejscawia się u podstawy chmury burzowej Cb. Ma przeważnie kształt lejka złączonego szerszym końcem z chmurą. Podczas tego zjawiska można usłyszeć szczególny dźwięk, spowodowany falami akustycznymi, związanymi z silnym gradientem wiatru. Dolna jego część w postaci trąby może sięgać podłoża. Jeśli dochodzi do powierzchni wody, nosi nazwę trąby wodnej. Przeciętna jej średnica wynosi 200-250 m, chociaż czasami sięga ponad 2000 m. Wirujące w trąbie powietrze osiąga ogromną prędkość, przekraczającą niekiedy 400 km/h. Cały układ obraca się w kierunku przeciwnym ruchowi wskazówek zegara. W europie trąby powietrzne występują niezmiernie rzadko. Najczęściej są odnotowywane w USA, zwłaszcza pas od stanu Kansas do stanu Indiana oraz Australii. 

W Ameryce nazwano je tornadami.. Rocznie występuje tam około 150 trąb powietrznych. Rekordową ich liczbę odnotowano 19 lutego 1894 r. - ponad 60. Tornado nie zawsze bywa tragiczne w skutkach. Przykładem może być przypadek odnotowany w maju 1986 r. we wschodnich Chinach. Silne wiry powietrzne uniosły w górę 13 dzieci, przeniosły je na znaczną odległość, po czym łagodnie opuściły na piaszczyste wydmy i zarośla. Intensywność tornada ocenia się, biorąc pod uwagę prędkość wiatru, którą wzbudza. W tym celu korzysta się z 6-stopniowej skali opracowanej przez Tetsuya Fujita.

Źródłem niszczycielskiej siły są:

• Gwałtowne zmiany siły wiatru, którego prędkość dochodzi najprawdopodobniej do 180 mxs-1 (jakiekolwiek obserwacje instrumentalne są nierealne ze względu na destrukcyjną siłę trąb);
• Nagły spadek ciśnienia w środku wiru, nawet od 200 hPa, doprowadzający do dużej różnicy ciśnienia między wnętrzem budynków, a ich otoczeniem, który powoduje, że normalne ciśnienie w pomieszczeniu rozsadza je od środka jak przy eksplozji;
• Silne zasysanie skierowane ku górze, związane z pionową prędkością niespotykaną w zwykłej chmurze burzowej.

Dopełnieniem zniszczeń jest rozrzucenie po okolicy unoszonych przedmiotów (rumowisk) przez wirujący słup powietrza na skutek siły odśrodkowej. Ze względu na pionowe pulsacje trąby (opadanie i podnoszenie) wysuwa się teorie, że mechanizm powstania tego zjawiska musi znajdować się wyżej niż u podstawy chmury Cb. Przypuszczalnie tornada tworzą się w środkowych partiach chmury, w której zaznaczają się silne prądy wstępujące, duża turbulencja, a także znaczne zmiany kierunku i prędkości wiatru. Przyczyn powstawania trąb nie udało się do końca wyjaśnić. Niektórzy badacze atmosfery uważają, że aby mogło dojść do powstania tornada, musi być spełnionych jednocześnie aż ponad 20 różnych warunków. Poza dyskusją jest tylko to, że tornada rozwijają się w strefach kontaktu ciepłych i wilgotnych mas powietrznych z masami chłodnymi.

Najsilniejszym tornadem w historii było tak zwane Tri-State Tornado, które 18 marca 1925 roku przeszło nad trzema stanami – Missouri, Illinois i Indiana w USA. Mało najwyższą kategorię F5 i trwało przeszło trzy godziny. Aż 695 osób straciło życie. Najbardziej śmiercionośne było tornado z 26 kwietnia 1989 roku w Bangladeszu. Zginęło wówczas 1300 osób. W Oklahomie, 3 maja 1999 roku zanotowały tornado o prędkości 484km/h. W naszym kraju obserwuje się około czterech trąb powietrznych rocznie. Na skutek zmian klimatycznych są one jednak z roku na rok coraz silniejsze i bardziej niszczycielskie. Notuje się również więcej trąb wodnych. W ostatnich latach najsilniejsze tornado pojawiło się w 15 sierpnia 2008 roku w okolicy Strzelec Opolskich. Trąba powietrzna osiągnęła prędkość ponad 330km/h. Wiatr unosił samochody, zrywał całe piętra domów i przewracał ciężarówki na pobliskiej autostradzie.

Burze i wyładowoania elektryczne: Również burze połączone z gwałtownymi ulewami są jednymi z najniebezpieczniejszych, a zarazem najbardziej widowiskowych zjawisk w przyrodzie. Oślepiające błyskawice rozcinające niebo to widok zapierający dech w piersiach, ale mogący powodować znaczne zniszczenia. Burza jest rezultatem silnych procesów konwekcyjnych, które wiążą się z unoszeniem powietrza i gwałtownym uwalnianiem ciepła kondensacji na dość ograniczonym obszarze. Pierwszą oznaką zachodzącej konwekcji są chmury pionowe Cumulus, a następnie Cumulonimbus. Chmurom kłębiastym deszczowym towarzyszą zazwyczaj krótkotrwałe, przelotne opady o dużym natężeniu. Są one połączone z wyładowaniami elektrycznymi o charakterze iskrowym, zwanymi błyskawicami. Z burzą związane są zmiany innych parametrów stanu atmosfery, np. nagłe wzmocnienie siły wiatru, skokowy spadek ciśnienia.

Wyładowania elektryczne mogą zachodzić także między poszczególnymi fragmentami jednej chmury lub między kilkoma chmurami burzowymi. Te, które zachodzą między chmurą i powierzchnią Ziemi, noszą nazwę piorunów. Według powszechnej opinii piorun stanowi wielkie zagrożenie dla życia ze względu na napięcie prądu elektrycznego wynoszące setki tysięcy, a nawet miliony wolt. Okazuje się jednak, że czynnik decydujący to natężenie. Prąd o wysokim nawet napięciu - wielu milionów wolt - jest zupełnie nieszkodliwy dla człowieka, jeśli tylko będzie mieć bardzo małe natężenie. W czasie badań nad piorunami zetknięto się już z natężeniem prądu dochodzącym do 500 000 A, dla porównania żarówka 75-watowa pobiera prąd o natężeniu 1/3 A. Moc pioruna sięga setek tysięcy megawatów (oblicza się ją, mnożąc przez siebie napięcie i natężenie prądu piorunu). Niestety, nie można jej wykorzystać w szerszym zakresie. Czyni się próby zutylizowania mocy piorunów. W Szwajcarii rozpięto między dwoma szczytami górskimi w rejonie Monte Generoso przewód metalowy izolowany na obu końcach długimi łańcuchami izolatorów elektrycznych. Nawet w czasie słonecznej pogody elektryczność atmosferyczna ładuje go do napięcia setek tysięcy wolt. W czasie burzy z łatwością uzyskuje się napięcie kilkunastu milionów wolt, które wykorzystuje się w fizyce jądrowej do przyspieszania elementarnych cząstek materii, a także do różnych doświadczeń elektrycznych. W momencie uderzenia piorunu w wysokie drzewo temperatura błyskawicy powoduje nagłe wrzenie soków drzewa i gromadząca się para wodna rozsadza z hukiem pień. Piorun uderza nie tylko w wysokie budynki, maszty, drzewa. Błyskawica przebiega najkrótszą i, co równie ważne, najlepiej prowadzącą elektryczność drogą do powierzchni gruntu. Częściej razi glebę gliniastą niż piaszczystą. Jeśli piasek przykrywa glinę, należy się spodziewać piorunu raczej w miejscu, w którym warstwa piasku jest najcieńsza, chociaż może znajdować się ono w zagłębieniu terenu.

Susze: Susza – długotrwały okres bez opadów atmosferycznych lub nieznacznym opadem w stosunku do średnich wieloletnich wartości i wysoką temperaturą. Prowadzi do znacznego wyczerpania zasobów wodnych w dorzeczu. Susza powoduje przesuszenie gleby, zmniejszenie lub całkowite zniszczenie upraw roślin alimentacyjnych (a co za tym idzie klęski głodu), zmniejszenie zasobów wody pitnej, a także zwiększone prawdopodobieństwo katastrofalnych pożarów.

W cyklu rozwojowym suszy wyróżnia się trzy etapy:

susza atmosferyczna – brak opadów (przez 20 dni), wysoka temperatura i niska wilgotność powietrza, przyczyną jest antycyklonalna (wyżowa) cyrkulacja atmosferyczna, powodująca napływ ciepłych i suchych mas powietrza
susza glebowa – oznacza niedobór wody dostępnej dla roślin, na tym etapie suszy obfite opady powodują szybkie uzupełnienie zasobów wody w strefie aeracji
susza hydrologiczna – zmniejszone zasoby wodne powierzchniowe i podziemne, późniejsza regeneracja wód podziemnych jest długotrwała

W północnych Chinach, w roku 1920 katastrofalna susza pochłonęła – jeżeli wierzyć ówczesnym statystykom – 500 tys. istnień ludzkich.

W latach 1933 - 1934 niebywała susza nawiedziła z kolei Stany Zjednoczone Ameryki Północnej. W jej wyniku zniszczeniu uległo ok. 300 milionów ton wysokogatunkowych zbóż rosnących na 40 milionach hektarów w stanach Kansas, Kolorado, Oklahoma i Teksas. Klęska ta doprowadziła do masowej migracji miejscowych farmerów do pobliskich stanów i Kalifornii.

Rok 1935 przyniósł kolejny dramat i ogromne straty mieszkańcom Ameryki. Otóż w kwietniu katastrofalna susza spustoszyła środkowe stany USA (Dakota Północna i Południowa, Kansas, Minnesota, Nebraska, Nowy Meksyk, Oklahoma, Teksas), gdzie znajdowały się wówczas jedne z największych na świecie uprawy kukurydzy. Na domiar złego wystąpiły tam jeszcze burze piaskowe, które rychło zamieniły kukurydziane pola w zasypane piaskiem wyschnięte ugory. W niektórych rejonach temperatura wzrosła nawet do +50 st.C, powodując masowe wymieranie bydła oraz szacowane na setki milionów dolarów straty w uprawach. Klęska ta spowodowała też ok. 1200 ofiar śmiertelnych wśród ludzi. Ponad 70 tys. mieszkańców dotkniętych suszą terenów – w większości farmerów, którzy utracili jedyne źródło utrzymania – musiało opuścić swoje domy i pola.

I jeszcze tylko wspomnijmy rok 1998, kiedy to między 5 a 25 lipca temperatura w Teksasie i Oklahomie nie spadła poniżej +38 st.C. W wyniku tych upałów życie straciło ponad 100 osób, a straty materialne wywołane suszą - największą na tym terenie od 1980 roku – oszacowano na blisko 5 miliardów dolarów.

Podsumowanie:

Klimat na naszej planecie wkroczył w okres zwiększonego braku stabilności. Wzrosła liczba anomalii pogodowych, nastąpiły zmiany cyrkulacji powietrza. Powodzie, trąby powietrzne, upały, ale też okresy ostrego mrozu, jakie przeżywamy w ostatnich latach wskazują natomiast, jakie mogą być skutki rozregulowania równowagi klimatycznej w skali globalnej. Chodzi tu bowiem nie tylko o to, czy będzie nam trochę cieplej, czy chłodniej ale o gwałtowność wszelkiego rodzaju zjawisk atmosferycznych, niosących za sobą niejednokrotnie zniszczenie i cierpienie. Dziś włączając telewizję czy czytając różnego rodzaju artykuły w gazetach, internecie dowiadujemy się o katastrofach czy klęskach spowodowanych zjawiskami atmosferycznymi. Według mnie za kilkaset lat ludzie będą musieli zmierzyć sie z czymś znacznie gorszym niż my dzisiaj. I tym zakończę swoją pracę.

Bibliografia:

• ILUSTROWANA BIBLIOTEKA WIEDZY- ZIEMIA, WARSZAWA 2007r.
• Hans Reichardt, „ Kataklizmy ”, Wrocław, 1994r.
• Ilustrowana encyklopedia dla młodzieży.
• Barbara Nowicka: Niżówki i susze. W: Andrzej Richling, Katarzyna Ostaszewska: Geografia fizyczna Polski. Warszawa: PWN, 2005, s. 157. ISBN 83-01-14426-2
• Tamulewicz J. “Wielka encyklopedia geografii Świata”; wyd. Kurpisz;
• Zwieriew A. S. “Meteorologia synoptyczna”; rozdz VII “Cyklony i antycyklony”;
• Encyklopedia multimedialna Discovery „Burze od A do Z”.