Защита людей и материальных средств от стихийных бедствий метеорологического характера

 

Для успешного проведения работ по уменьшению последствий ураганов и бурь большое значение имеет хорошо налаженная служба наблюдения за ураганами и оповещения об ураганной опасности. Сигнал оповещения подается по системе «Внимание всем» сиреной, речевой информацией через наружные громкоговорители, радиоприемники, телевидение.

При получении сигнала население приступает к работам по повышению устойчивости зданий, сооружений, предотвращению пожаров и созданию необходимых запасов.

Необходимо укрепить наземные здания и сооружения, обращая внимание на недостаточно прочные конструкции, трубы, крыши. В зданиях закрывают двери, окна, чердачные помещения, вентиляционные отверстия. Окна и витрины защищают ставнями или щитами, а двери с подветренной стороны оставляют открытыми (для выравнивания давления). Отключают коммунально-энергетические сети. Запасаются продуктами питания, питьевой водой, медикаментами, готовят электрические фонари, свечи, примусы, керосинки, занимают подвальные помещения и подземные сооружения.

При оценке прочности и выбора способов укрепления конструкций зданий и сооружений расчетная нагрузка от действия урагана (по аналогии с действием ВУВ) может быть определена как сумма давления движущегося потока воздуха на преграду и скоростного напора ветра:

Р = Р_д + Р_{с к}                                                                   (1.4.1)

Давление движущегося потока воздуха на преграду можно определить по формуле Эйлера

, кг/м²                                  (1.4.2)

Скоростной напор ветра на плоскую преграду различной формы по зависимости:

                                     (1.4.3)

где: g – плотность воздуха (g = 1,22 – 1,3), u – скорость ветра (движущегося воздуха) м/с, С_х – коэффициент лобового сопротивления (см. СНиП II.11-17), g – ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с²)

Суммируя эти нагрузки получим:

                    (1.4.4)

 

Подставив в уравнение 1.4.4. известные значения g и С_х (для прямоугольного здания с отношением длин сторон 1: 2 С_х = 2,3), получим

                                  (1.4.5)

 

Например при скорости ветра u = 50 м/с и плотности воздуха g= 1,3 кг/м³ по формуле (5.19) получим для преграды прямоугольной формы Р = 3,9 кПа.

При скорости ветра 100 м/с нагрузка составит 15,6 кПа.

Эту нагрузку могут вызвать не только разрушения отдельных слабых элементов зданий, но и соседние разрушения здания в целом, снос ветхих строений, выбрасывание на берег мелких судов и т.п.

Комплекс мероприятий по предотвращению и локализации пожаров, пыльных бурь и затоплений, возникающих при ураганах, могут включать:

а) отключение газовых сетей и электроэнергии (по специальному сигналу) в отдельных жилых и общественных зданиях, которые с большей вероятностью могут быть разрушены при ураганном ветре, а также на промышленных и других объектах со взрыво- и пожароопасной технологией;

б) подготовка и отключение топочных печей и технологических установок открытого горения;

в) внедрение централизованных систем автоматического пожаротушения;

г) снижение до минимума площадей распахиваемых земель на которых может возникнуть пыльная буря;

д) контроль состояния защитных дамб и готовности сил и средств для предотвращения и локализации катастрофических затоплений.

При подготовке и ликвидации последствий ураганов, бурь и штормов, после получения «штормового предупреждения» и в ходе ликвидации ЧС проводятся различные оперативные защитные мероприятия.

К основным из них относятся:

а) прогнозирование возможной обстановки при ураганах и бурях;

б) проверка готовности защитных сооружений, подвалов и других заглубленных сооружений, оповещение и укрытие населения;

в) подготовка сил и средств ГО и ЧС (сбор и проверка оснащения и готовности к действиям) органов управления и служб РСЧС к действиям по предупреждению и ликвидации последствий ЧС;

г) закрепление дымовых труб, опор ЛЭП, портальных кранов путем установки растяжек и подпорок;

д) проведение АСДНР и мероприятий по локализации и тушению пожаров, защите населения и сельскохозяйственных животных от пыльных бурь и затоплений;

е) безаварийная остановка производства на взрыво-, газо- и пожароопасных объектах, снижение объема хранимых опасных веществ;

ж) восстановление разрушенных систем электроснабжения, связи, управления и информации населения и подготовка к восстановительным работам в зоне ЧС;

з) эвакуация и жизнеобеспечение населения из районов разрушений, пожаров, затоплений и других опасных зон.

Эти меры по снижению возможного ущерба принимаются с учетом степени риска, возможных масштабов ущерба и требуемых затрат на защитные мероприятия.

Особое внимание при проведении защитных мер следует обращать на предотвращение возникновения вторичных факторов поражения, превышающих по тяжести воздействие само стихийное бедствие, например:

 1) пожары,

 2) выбросы ядовитых веществ,

 3) аварии коммуникаций.

В сельской местности, наряду с перечисленными мерами, организуется подвоз запаса кормов к фермам и комплексам, закачка воды в башни и дополнительные емкости, подготовка резервных источников электроснабжения. Сельскохозяйственных животных, находящихся в лесных массивах, выводят на открытую местность или укрывают в наземных сооружениях и естественных укрытиях.

Особое место в обеспечении безопасности отводится сбору, анализу и своевременному распространению информации об угрозе бедствия. Информирование осуществляется заблаговременно, в целях предоставления населению достаточного времени на подготовку и занятие укрытий. Сообщаются сведения о времени подхода циклона к конкретному району, возможном характере его воздействия, о мерах безопасности и правилах поведения людей, оптимальных для складывающейся ситуации. Сигнал оповещения об угрозе ураганов, бурь и смерчей подается по принятой системе «Внимание всем» гудками сирены и последующей речевой информацией через местные радиовещательные станции и телевидение.

 

4.2. Прогнозы погоды и климата и присущие им ограничения

 

Размеры и географическое положение Российской Федерации предопределяют большое разнообразие на ее территории чрезвычайных ситуаций.

Повсеместная распространенность ЧС, связанных с холодными и снежными зимами, создающих относительно высокое «сопротивление» природной среды развитию хозяйства (например, в г. Норильске в декабре 1995 года остро стоял вопрос о возможной эвакуации нескольких тысяч жителей города в связи с тем, что вышла из строя отопительная система города, а температура воздуха составила –47 ⁰С).

Основные виды причин природных ЧС атмосферного характера по регионам в порядке повторяемости:

– Северо-Западный регион – сильные ветры, морозы, снегопады, метели;

– Центральный регион – сильные дожди, сильные ветры, снегопады, морозы, метели, заморозки;

– Приволжский регион – сильные ветры, гололед;

– Северо-Кавказский регион – сильные дожди, сильные ветры, сильные снегопады, гололед, градобитие;

– Уральский регион – сильные ветры, метели, сильные дожди;

– Западно-Сибирский регион – сильные снегопады, засуха, сильные дожди, метели;

– Восточно-Сибирский регион – метели, сильные морозы, сильные дожди, сильные ветры;

– Забайкальский регион – сильные дожди, сильные ветры, засуха, сильные снегопады;

– Дальневосточный регион – сильные дожди, сильные ветры, сильные снегопады, метели, сильные морозы.

Для управления риском взаимодействие различных учреждений должна была обеспечивать организованная в 1989 году Государственная комиссия при СМ СССР по чрезвычайным ситуациям (в России – Госкомитет, а с 1994 года – Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий). Как только риск природных ЧС будет снижен до приемлемого уровня, значительно ослабеет деградация биосферы под чрезмерной антропогенной нагрузкой, ведущая к резкому изменению климата, газового состава атмосферы и других параметров среды обитания всего живого на планете. 

К концу XX столетия мировое метеорологическое сообщество достигло выдающихся успехов в краткосрочном и среднесрочном прогнозировании погоды. К таким успехам можно отнести:

– научные достижения в понимании глобальных атмосферных процессов и динамики атмосферы, в математическом описании поступающей от Солнца радиации, переноса, отражения, поглощения коротковолнового и длинноволнового излучения, процессов конденсации и испарения, таяния/замерзания осадков, механизмов перемешивания воздушных масс, включая конвекцию и турбулентность, процессов взаимодействия с сушей и океаном;

– разработку в ряде стран глобальных, региональных и мезомасштабных гидродинамических численных моделей общей циркуляции атмосферы, позволяющих прогнозировать поля метеорологических элементов на 5–7 суток с приемлемой для многих потребителей точностью;

– создание в крупных метеорологических центрах, оснащенных мощной вычислительной техникой уникальных технологий, позволяющих внедрить эти модели в оперативную практику;

– создание и организацию непрерывного функционирования глобальных международных систем наблюдений, телесвязи и обработки данных, позволяющих осуществлять наблюдение за погодой, передачу данных наблюдений в метеорологические центры и распространение продукции в прогностические центры Национальных метеорологических служб.

Оперативное составление прогнозов по гидродинамическим моделям общей циркуляции требует постоянной поддержки дорогостоящих систем наблюдений и автоматизированных технологий сбора и обработки глобальной метеорологической информации, а также наличие мощного научного потенциала для развития и совершенствования самих моделей. Поэтому в сфере мониторинга и прогнозирования погоды более 130 лет существует тесное международное сотрудничество по линии Всемирной Метеорологической Организации (ВМО). ВМО представляет собой комплексную систему, состоящую из национальных средств и услуг, которые принадлежат отдельным странам, являющимися членами ВМО. Члены ВМО берут на себя соответственно своим возможностям обязательства по согласованной схеме с тем, чтобы все страны могли получать выгоды от объединенных усилий. В рамках ВМО создана международная прогностическая индустрия, состоящая из мировых (ММЦ) и региональных (РМЦ) метеорологических центров, оборудованных современными средствами и технологиями за счет стран, взявших на себя добровольные обязательства по функционированию таких центров. Продукция мировых и региональных метеорологических центров в виде численных анализов и прогнозов метеорологических полей представляется для использования всем членам ВМО через их национальные метеорологические центры (НМЦ).

В результате научных достижений технология составления прогноза погоды метеорологом в конкретном пункте или районе коренным образом изменилась по сравнению с прежними годами. Успехи в развитии численного моделирования атмосферы привели к централизации и даже глобализации основного этапа прогноза – прогноза полей метеорологических величин, опираясь на который оперативный метеоролог составляет прогноз элементов и явлений погоды для конкретного пункта, района или территории. Вместе с тем сохраняется важнейшая роль прогнозиста в интерпретации выходной продукции численных моделей и использовании при составлении прогноза объективных методов прогноза метеорологических величин и явлений погоды, а также оперативных данных различных наблюдательных систем. Эта роль особенно важна при составлении прогноза опасных явлений погоды.

Оперативные модели, используемые в крупных метеорологических центрах, имеют предел предсказуемости в 5–7 суток и отличаются друг от друга по своим характеристикам, применяемым численным процедурам, технологии обработки данных и мощности вычислительных средств. Поэтому прогностические значения метеорологических величин могут иметь различные, хотя и сравнимые значения. Важно также отметить, что большой прогресс в численном моделировании атмосферы касается, главным образом, крупномасштабных погодных систем. Мелкомасштабные образования протяженностью несколько десятков и даже сотен километров, с которыми связаны опасные гидрометеорологические явления, пока не могут быть спрогнозированы численными моделями.

Прогноз таких образований составляется специалистом – синоптиком на основе интерпретации продукции численных моделей и использования дополнительной информации, отражающей развитие мезомасштабных процессов (данных радиолокационных наблюдений, спутниковых данных и др.). Поэтому, несмотря на развитие мезомасштабных численных моделей и автоматизированных средств наблюдений, прогнозы локальной погоды всегда будут связаны с некоторой неопределенностью в отношении конкретного местоположения, времени и интенсивности метеорологических явлений. Особенно это касается экстремальных явлений, которые возникают редко и внезапно, существуют непродолжительное время и которые зачастую возможно спрогнозировать только с небольшой (1–3 часа) заблаговременностью.

Строго говоря, неопределенность присуща не только прогнозам погоды, но и даже степени оценки текущего состояния атмосферы. Если бы можно было выразить присущую неопределенность количественным образом, то ценность прогнозов для лиц, принимающих решения значительно бы возросла. Решение этой проблемы состоит в использовании группы прогнозов (ансамбля) по ряду отличающихся начальных условий для одной модели или группы моделей численного прогноза с различными, но равновозможными приближениями. Ансамбль прогнозов охватывает ряд возможных результатов, обеспечивая диапазон данных, где могут возрастать неопределенности. В результате по ансамблю прогнозов можно автоматически получить информацию о вероятностях, применительно к требованиям потребителей.

Детализированные прогнозы метеорологических величин и явлений погоды или последовательности метеорологических систем на месяц, на сезон и далее являются ненадежными. Хаотический характер движений в атмосфере определяет основной предел предсказуемости порядка 10 дней для таких детерминистических прогнозов. Однако некоторая предсказуемость средних аномалий температуры и осадков существует в течение более длительного периода благодаря, в основном, взаимодействию между атмосферой и океаном, а также поверхностью суши и льда. Вместе с тем, по сравнению с атмосферой океан изучен мало, и поэтому дальнейший прогресс в долгосрочном прогнозировании погоды невозможен без активизации исследований региональных и глобальных процессов в океане.

В прогнозировании климата самыми важными вводными данными моделей являются будущие изменения в парниковых газах и других радиационно-активных веществах. Они изменяют радиационное воздействие на планету и вызывают климатические изменения в очень длительных временных масштабах. Поэтому при моделировании возможного состояния будущего климата следует употреблять термин «перспективная оценка», а не «прогноз» или «предсказание».

Физические процессы, которые не являются важными в прогностических моделях общей циркуляции на срок 5–7 суток и даже при долгосрочном прогнозировании, становятся определяющими при моделировании климата. Особенно это касается динамики океанической циркуляции, изменения ландшафта подстилающей поверхности и эволюции снежно-ледового покрова. Изучение этих процессов потребует значительных усилий, прежде чем появится возможность воспроизводить многие аспекты климата реалистично. Вместе с тем, несмотря на сложность физических процессов, имеется определенная уверенность в том, что существующие модели климата обеспечивают полезную перспективную оценку его изменения.

Уже в настоящее время многие модели позволяют удовлетворительно моделировать климат. Более того, моделирование вполне в состоянии воспроизвести наблюденные крупномасштабные изменения, произошедшие в приземной температуре воздуха за двадцатое столетие. Эта крупномасштабная согласованность между результатами моделирования и наблюдениями придает уверенность в оценках темпов потепления, рассчитанных на следующий век. Моделирование наблюдаемой естественной изменчивости (например, явления Эль-Ниньо, муссонной циркуляции, северо-атлантического колебания) также улучшилось.

С другой стороны, систематические ошибки все еще слишком велики. Одним из факторов, ограничивающих уверенность в перспективной оценке изменения климата, является неопределенность внешнего воздействия (например, будущей концентрации атмосферной двуокиси углерода и других парниковых газов и аэрозольных нагрузок).

Как и в случае с прогнозами на средние сроки и долгосрочными прогнозами, перспективные оценки климата по ансамблю также являются чрезвычайно важными. Ансамбли позволяют выделить более четко статистически значимый сигнал изменения климата.