Природные катастрофы и климат на планете Земля

Введение

Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. Весь этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения. Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь на сотни миллионов лет.

Но на фоне постепенных (эволюционных) процессов случались и явления катастрофического характера, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или действовавшими из космоса. Эти изменения оказывали значительное влияние на всю живую и неживую природу земли, а самые сильные из них, буквально, в мгновение делили жизнь планеты на «до» и «после».

В наше время природные катастрофы остаются одной из главных проблем существования человечества и, по этому, данную проблему мы считаем актуальной в рамках различных наук о природе.

Цель работы: проанализировать специфику природных катастроф и влияния их на климат Земли

Достижение данной цели требует выполнения следующих задач:

1.Определить понятие климат

2.Выделить факторы, определяющие климат и его изменение

.Рассмотреть роль природных катастроф, как фактора изменений климата

1. Климат

Климат - многолетний статистический режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

Климат - статистический ансамбль состояний, через который проходит система: гидросфера - литосфера - атмосфера за несколько десятилетий. Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат - это средняя погода. Таким образом, погода - это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет.

2. Факторы, определяющие климат и его изменение

К.Я. Кондратов и Е.. Борисенков пришли к выводу, что климат планеты сохранится неизменным, если не изменится расстояние Земли от Солнца, орбита Земли вокруг Солнца, скорость ее движения и суточного вращения и угол наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики.

По мнению М.О. Френкеля, с начала 40-х гг. прошлого столетия начался период общего потепления. В это время, влияние антропогенных факторов только начинало проявляться, так что повышение температуры скорее носило естественный характер. Однако, с 70-х гг. естественное потепление усилилось влиянием деятельности человека и в итоге стало более значимым.

Климатическая система Земли испытывает воздействие ряда факторов как внешних, так и возникающих в самой системе. Из внешних факторов наиболее четко проявлялись колебания прозрачности атмосферы вулканогенного характера, а из вторых - взаимодействие океанов и льдов, а также разных частей океанов между собой. При этом указанные факторы налагаются один на другой, усиливаясь при совпадении фаз и ослабевая при их различии.

Одним из важнейших звеньев в проблеме солнечно - атмосферных связей является стратосфера, которой отводится роль триггерного (спускового) элемента, обеспечивающего передачу возмущений в нижние слои атмосферы. В стратосфере происходит поглощение ультрафиолетовой радиации Солнца, и в периоды усиления солнечной активности тепловой баланс стратосферы существенно меняется: увеличивается ее приходная часть, что сказывается на температурном режиме и ее циркуляции. Н.В. Исмагилов выявил положительную асинхронную связь между уровнем солнечной активности в 11-летнем цикле и датами весенних перестроек циркуляции.

Астрономические факторы определяют количество энергии излучения Солнца, приходящей к данному участку верхней границы атмосферы за данный период времени (поток солнечной энергии, инсоляция). Этот суммарный по всем длинам волн поток на среднем расстоянии Земли от Солнца называется солнечной постоянной и равен в среднем 1370 Вт/м2.

К внешним геофизическим факторам относятся масса и состав атмосферы, скорость вращения Земли, расположение материков и океанов на поверхности Земли, вулканические извержения. Скорость вращения Земли отчасти определяет интенсивность и характер циркуляции атмосферы, разные радиационные и теплоемкостные характеристики поверхности суши и океана, влияет на радиационный режим, теплообмен между атмосферой и подстилающей поверхностью, на муссонные эффекты. Очертания океанов определяют направление и характер течений, переносящих тепло из тропической зоны в высокие широты. Во время крупных взрывных вулканических извержений в стратосферу выбрасываются большие массы аэрозолей и газов, рассеивающих и поглощающих Солнца и ИК радиацию Земли и атмосферы.

Внутренние естественные факторы возникают и действуют внутри какой-либо составляющей климатической системы или, зарождаясь в одной из составляющих, действуют на другую. К ним относятся излучение и поглощение энергии атмосферой и океаном, атмосферная циркуляция, криосфера (ледники и подземные льды вечной мерзлоты), биосфера, уменьшающая альбедо подстилающей поверхности.

Можно назвать еще несколько антропогенных факторов, воздействующих на глобальный климат, таких как: антропогенное увеличение содержания в атмосфере газов, создающих в ней парниковый эффект (в первую очередь СО2), острова тепла в городах и промышленных зонах, хозяйственная деятельность человека (строительство водохранилищ, орошение земель, вырубка лесов и др.)

Можно выделить причины изменения климата; среди них:

1.солнечная активность, которая влияет на состояние озонового слоя, или просто на общее количество излучения;

2.изменение наклона оси вращения Земли (прецессия и нутация);

.изменение эксценриситета орбиты Земли;

.из-за природных катастроф.

.Извержения вулканов

.Деятельность человека (сжигание, выброс различных газов, развитие атомной энергетики)

.Перераспределение газов на планете

.Выделение газов и тепла из недр планеты

.Изменение отражающей способности атмосфер

.Деятельность ледников

3. Природные катастрофы

Термин природные катастрофы применяется для двух разных понятий, в некотором смысле смыкающихся. Катастрофа в буквальном переводе означает поворот, перестройка. Такое значение соответствует наиболее общему представлению о катастрофах в естествознании, где эволюция Земли видится как серия разных катастроф, вызывающих смену геологических процессов и видов живых организмов.

Интерес к катастрофическим событиям прошлого подогревается тем, что неизбежная часть любого прогноза анализ прошлого. Чем древнее катастрофа, тем труднее распознать ее следы.

Недостаток информации всегда порождает фантазии. Одни и те же крутые рубежи и повороты в истории Земли некоторые исследователи объясняют космическими причинами - падениями метеоритов, изменением солнечной активности, сезонами галактического года, другие - цикличностью процессов, проходящих в недрах планеты

Второе понятие - природные катастрофы относится только к экстремальным природным явлениям и процессам, в результате которых происходит гибель людей. В этом понимании природные катастрофы противопоставляются - техногенным катастрофам, т.е. тем, которые вызваны непосредственно с деятельностью человека

.1 Основные виды природных катастроф

Землетрясения - подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом, тектоническими процессами). В некоторых местах Земли Землетрясения происходят часто и иногда достигают большой силы, нарушая целостность грунта, разрушая здания и вызывая человеческие жертвы.

Количество землетрясений, ежегодно регистрируемых на земном шаре, исчисляется сотнями тысяч. Однако подавляющее их число относится к слабым, и лишь малая доля достигает степени катастрофы. До 20 в. известны, например, такие катастрофические землетрясения, как Лисабонское в 1755, Верненское в 1887, разрушившее г. Верный (ныне Алма-Ата), землетрясение в Греции в 1870-73 и др.

По своей интенсивности, т.е. по проявлению на поверхности Земли, землетрясения разделяются, согласно международной сейсмической шкале MSK-64, на 12 градаций - баллов.

Область возникновения подземного удара - очаг землетрясения - представляет собой некоторый объём в толще Земли, в пределах которого происходит процесс высвобождения накапливающейся длительное время энергии. В геологическом смысле очаг - это разрыв или группа разрывов, по которым происходит почти мгновенное перемещение масс. В центре очага условно выделяется точка, именуемая гипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг него располагается область наибольших разрушений - плейстосейстовая область. Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний (в баллах), называются изосейстами.

Наводнение - значительное затопление водой местности в результате подъёма уровня воды в реке, озере или море, вызываемого различными причинами. Наводнение на реке происходит от резкого возрастания количества воды вследствие таяния снега или ледников, расположенных в её бассейне, а также в результате выпадения обильных осадков. Наводнение нередко вызываются повышением уровня воды в реке вследствие загромождения русла льдом при ледоходе (затора) или вследствие закупоривания русла под неподвижным ледяным покровом скоплениями внутриводного льда и образования ледяной пробки (зажора). Нередко Наводнения возникают под действием ветров, нагоняющих воду с моря и вызывающих повышение уровня за счёт задержки в устье приносимой рекой воды. Наводнения такого типа наблюдались в Ленинграде (1824, 1924), Нидерландах (1952).

На морских побережьях и островах наводнения могут возникнуть в результате затопления прибрежной полосы волной, образующейся при землетрясениях или извержениях вулканов в океане (цунами). Подобные наводнения нередки на берегах Японии и на других островах Тихого океана. Наводнения могут быть обусловлены прорывами плотин, оградительных дамб. Наводнения случаются на многих реках Западной Европы - Дунае, Сене, Роне, По и др., а также на реках Янцзы и Хуанхэ в Китае, Миссисипи и Огайо в США. В СССР большие Н. наблюдались на р. Днепре и Волге.

Ураган (франц. ouragan, от исп. huracan; слово заимствовано из языка карибских индейцев)- ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого свыше 30 м/сек (по Бофорта шкале 12 баллов). Ураганами называют также тропические циклоны, особенно возникающие в Карибском море.

Цунами (япон.)- морские гравитационные волны очень большой длины, возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяжённых участков дна при сильных подводных и прибрежных землетрясениях и, изредка, вследствие вулканических извержений и других тектонических процессов. В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса деформации участков дна опирающийся на них столб воды также смещается, не успевая растечься, в результате чего на поверхности океана образуется некоторое возвышение или понижение. Образовавшееся возмущение переходит в колебательные движения толщ воды - волны цунами, распространяющиеся с большой скоростью (от 50 до 1000 км/ч). Расстояние между соседними гребнями волн меняется от 5 до 1500 км. Высота волн в области их возникновения колеблется в пределах 0,01-5 м. У побережья она может достигать 10 м, а в неблагоприятных по рельефу участках (клинообразных бухтах, долинах рек и т.д.) - свыше 50 м.

Известно около 1000 случаев цунами, из них более 100 - с катастрофическими последствиями, вызвавших полное уничтожение, смыв сооружений и почвенно-растительного покрова. 80% цунами возникают на периферии Тихого океана, включая западный склон Курило-Камчатского жёлоба. Исходя из закономерностей возникновения и распространения цунами, проводится районирование побережья по степени угрозы. Мероприятия по частичной защите от цунами: создание искусственных береговых сооружений (волнорезов, молов и насыпей), посадка лесных полос вдоль берегов океана.

Засуха - длительный и значительный недостаток осадков, чаще при повышенной температуре и пониженной влажности воздуха, в результате которого иссякают запасы влаги в почве, что ведёт к снижению или гибели урожая. Начало засухи обычно связано с установлением антициклона. Обилие солнечного тепла и сухость воздуха создают повышенную испаряемость (атмосферная засуха), и запасы почвенной влаги без пополнения их дождями истощаются (почвенная засуха). При засухе поступление воды в растения через корневые системы затрудняется, расход влаги на транспирацию начинает превосходить её приток из почвы, водонасыщенность тканей падает, нормальные условия фотосинтеза и углеродного питания нарушаются. В зависимости от времени года различают весенние, летние и осенние засухи. Весенние засухи особенно опасны для ранних зерновых культур; летние причиняют сильный вред как ранним, так и поздним зерновым и др. однолетним культурам, а также плодовым растениям; осенние опасны для всходов озимых. Наиболее губительны весенне-летние и летне-осенние засухи. Чаще всего засухи наблюдаются в степной зоне, реже в лесостепной: 2-3 раза в столетие засухи бывают даже в лесной зоне. Понятие засухи неприменимо к районам с бездождным летом и крайне малым количеством осадков, где земледелие возможно только при искусственном орошении (например, пустыни Сахара, Гоби и др.).

Для борьбы с засухами применяют комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, направленных на усиление водопоглощающих и водоудерживающих свойств почвы, на задержание снега на полях. Из агротехнических мер борьбы наиболее эффективна основная глубокая вспашка, особенно почв с сильно уплотнённым подпахотным горизонтом (каштановые, солонцовые и др.)

Оползни - скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Оползни возникают в каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного: увеличением крутизны склона в результате подмыва водой; ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами; воздействием сейсмических толчков; строительной и хозяйственной деятельностью, проводимой без учёта геологических условий местности (разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерный полив садов и огородов, расположенных на склонах, и т.п.). Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (например, песчано-гравийными, трещиноватыми известняковыми). Развитию оползня способствует такое залегание, когда слои расположены с наклоном в сторону склона или в этом же направлении пересечены трещинами. В сильно увлажнённых глинистых породах оползни приобретает форму потока. В плане оползни часто имеет форму полукольца, образуя понижение в склоне, называется оползневым цирком. Оползни наносят большой ущерб сельско-хозяйственным угодьям, промышленным предприятиям, населённым пунктам и т.д. Для борьбы с оползнями применяются берегоукрепительные и дренажные сооружения, производится закрепление склонов вбитыми сваями, насаждением растительности и т.п.

Извержения вулканов. Вулканы - геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются на земную поверхность из глубинных магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород. Обычно вулканы представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержений.
Вулканы разделяются на действующие, уснувшие и потухшие. К первым относятся: извергающиеся в настоящее время постоянно или периодически; об извержениях которых существуют исторические данные; об извержениях которых нет сведений, но которые выделяют горячие газы и воды (сольфатарная стадия). К уснувшим относят вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения. Потухшими называются сильно разрушенные и размытые вулканы без каких-либо проявлений вулканической активности.
Извержения бывают длительными (в течение нескольких лет, десятилетий и столетий) и кратковременными (измеряемые часами). К предвестникам извержения относятся вулканические землетрясения, акустические явления, изменения магнитных свойств и состава фумарольных газов и другие явления. Извержение обычно начинается усилением выбросов газов сначала вместе с тёмными, холодными обломками лав, а затем с раскалёнными. Эти выбросы в некоторых случаях сопровождаются излиянием лавы. Высота подъёма газов, паров воды, насыщенных пеплом и обломками лав, в зависимости от силы взрывов, колеблется от 1 до 5 км (во время извержения Безымянного на Камчатке в 1956 она достигла 45 км). Выброшенный материал переносится на расстояния от нескольких до десятков тыс. км. Объём выброшенного обломочного материала порой достигает нескольких км3. Извержение представляет собой чередование слабых и сильных взрывов и излияний лав. Взрывы максимальной силы называются кульминационным пароксизмом. После них происходит уменьшение силы взрывов и постепенное прекращение извержений. Объёмы излившейся лавы - до десятков км3.

Продукты извержения вулканов бывают газообразными (вулканические газы), жидкими (Лава) и твёрдыми (вулканические горные породы). В зависимости от характера извержений и состава магмы на поверхности образуются сооружения различной формы и высоты. Они представляют собой вулканические аппараты, состоящие из трубообразного или трещинного канала, жерла (самой верхней части канала), окружающих канал с разных сторон мощных накоплений лав и вулканообломочных продуктов и кратера (чашеобразной впадины, расположенной на вершине сооружения). Наиболее распространёнными формами сооружений являются конусообразные (при преобладании выбросов обломочного материала), куполообразные (при выжимании вязкой лавы) и пологие щитовидные (при преобладании излияний жидкой лавы). Извержения происходят не только через вершинный главный кратер, но и через побочные (паразитические) кратеры, расположенные на склонах и на некотором удалении от них Сильные извержения иногда сопровождаются обрушениями части вулканического сооружения, а часто и прилегающей местности; образующиеся впадины диаметром от нескольких км до первых десятков км называются кальдерами.

климат природный катастрофа атмосфера

 

По Далю катастрофа это - «переворот, перелом; важное событие, решающее судьбу или дело, более случай гибельный, бедственный». В истории вселенной и нашей планеты катастрофы играли первостепенную роль и часто эти катастрофы оказывались переломными событиями для планеты, который предопределяли ход её развития в дальнейшем.

Детальный анализ катастроф помогает нам избегать их в будущем или, хотя бы, минимизировать ущерб нанесённый ими. Их изучение даёт человеку представление о самых разрушительных и загадочных проявлениях природы и заставляет пересматривать своё отношение к последней.