Исторический катастрофизм
Природные катастрофы в общепринятом их понимании всегда были одним из элементов глобальной экодинамики. Стихийные бедствия и различные природные катаклизмы в прошлом происходили в соответствии с развитием естественных природных трендов, а начиная с XIX столетия на их динамику начали влиять антропогенные факторы. Развертывание в XX столетии инженерной деятельности и формирование сложной социально-экономической структуры мира резко повысили не только долю антропогенно обусловленных природных катастроф, но и изменили характеристики окружающей среды с приданием им динамики в сторону ухудшения среды обитания живых существ, в том числе и человека. По оценкам Schneider в историческом прошлом климатические сезонные вариации характеризовались высокой устойчивостью. Сезонный сдвиг за 344 года с 1651 г. не превышал одних суток за столетие. Начиная с 1940 г. в северном полушарии наметилась ярко выраженная аномалия в сезонном сдвиге. Например, в США зима 1994 г. характеризовалась рекордно низкими температурами в восточных штатах, а в июле этого года был установлен рекорд жары на юго-западе страны, когда температура достигала отметки 48.8°С. От жары летом 1994 г. в Индии погибли тысячи людей. Наоборот, вторая половина 1991 г. характеризовалась пониженными температурами, по-видимому, по причине извержения вулкана Mount Pinatubo на Филиппинах в июне 1991 г., когда в атмосферу были выброшены огромные массы пепла. В целом, наряду с процессами дестабилизации климата наблюдается рост числа катастрофических явлений. Приведенные таблицы дают некоторое представление о динамике количества природных катастроф и связанных с ними бедствиями.
В историческом аспекте существует множество сведений о природных катастрофах в различных частях планеты Земля. Конечно, полной картины катастрофологии воссоздать невозможно, так как описание, хронология и характеристика 154 аномальных природных явлений, зафиксированных Учеными и летописцами в период с I в. до н.э. и по VII в. н.э., отличаются от современных как уровнем их восприятия, так и описанием без привязки к формализованным шкалам. Например, в современных условиях такое природное явление как Солнечное затмение, уже не относится к природным катастрофам в отличие от периода древности и раннего средневековья. Тем не менее, типы и характер природных катастроф с тех времен практически не изменились. Среди специалистов, изучающих историю Земли как планеты, существуют различные гипотезы о происходивших на ней катастрофах. Так Walker излагает гипотезу "снежной Земли", полагая, что наблюдаемые нами природные аномалии являются слабыми шумами на фоне исторических сигналов с амплитудой от полного покрытия планеты километровым слоем льда и снега до состояния парника.
Так по оценкам Norton в XVIII в. на территории Англии произошло 7 значительных природных катастроф, отрывочные сведения о которых не позволяют достоверно оценить их масштабы, но, тем не менее, известно, что над территорией Англии несколько раз бушевали мощные ураганы с ливнями и грозами, вызывая сильные разрушения и приводя к гибели людей. Например, в 1703 г. над Лондоном пронесся яростный ураган, который возник мгновенно утром 26 ноября, и его неистовые удары продолжались до утра следующего дня, нанося разрушения. На р. Темзе было потоплено около 40 барж и других судов. Обошлось без значительных человеческих жертв, так как жители Лондона успели покинуть свои жилища и укрыться в более безопасных местах. Ураган затихал и возвращался с новой силой в течение последующих двое суток. Аналогичная природная стихия возникала дважды в июле и декабре 1725 г. в Йоркшире и Лондоне соответственно. По сохранившимся описаниям 31 июля со стороны океана появился "огненный корабль", который неожиданно обрушился огнем и водой на людей и их жилища. Многие люди, находившиеся в лодках или на мостах, погибли в разбушевавшейся стихии. В летописях отмечены также мощные наводнения на территории Англии. Так проливные дожди 19 июня 1725 г. вызвали сильные разливы рек практически по всей территории Англии, затопив первые этажи зданий и нанеся значительный материальный ущерб.
Землетрясения
За всю историю человечества значительный ущерб наносился землетрясениями, как наиболее грозными природными явлениями и менее всего прогнозируемыми. При землетрясении образуется масштабный очаг поражения, территория которого характеризуется обширными разрушениями зданий и сооружений. Гибель людей в основном происходит за счет физических воздействий элементами разрушенных построек. Количество погибших зависит от сейсмоустойчивости зданий, времени суток и наличии предупреждения о возможности землетрясения. Так землетрясение 6.6 баллов по шкале Рихтера в Иране 26 декабря 2003 г. унесло около 25 тыс. жизней и было ранено почти 30 тыс. человек. В тоже время достаточно сильное землетрясение (6.5 баллов) в штате Калифорния (США) обошлось без жертв и заметных разрушений. Такой контраст в большей степени объясняется различной защищенностью населения этих территорий и приспособленностью их инфраструктуры к преодолению последствий землетрясений. Иран находится в сейсмически активной зоне между Арабской и Евразийской плитами. Здесь высокая плотность населения и построек, слабо приспособленных к землетрясениям. Последнее столетие здесь зарегистрировано шесть крупных землетрясений, при которых погибло не менее 5 тыс. человек. А при землетрясении в 1990 г. на побережье Каспийского моря погибло 40 тыс. человек.
Григорьев и Кондратьев приводят достаточно детальную хронологию землетрясений в истории цивилизации, начиная с библейских сведений и легенд, на основе которых формируется картина гибели многих городов. По отрывочным сведениям и раскопкам многие исследователи воссоздают картины прошлых геологических процессов, связанных с подвижками горных пород и вызванных ими землетрясений. Совокупностью таких процессов объясняются многие случаи опускания на дно морей населенных пунктов, находившихся на берегах Черного и Средиземного морей. До сих пор идут споры о фактических причинах, приведших к затоплению океаном двух городов у берегов Индии.
В табл. 5 приведен перечень самых разрушительных землетрясений в истории человечества. Эти катастрофические и другие менее масштабные землетрясения, как правило, сопровождаются серьезными экономическими потерями и жертвами. Только за период с 1900 г. по 1989 г. в результате землетрясений в мире погибло около 1,2 млн. человек. Распределение землетрясений и их последствий во времени не поддается четкой параметризации. Так, если в 80-е годы от землетрясений в мире погибло около 57,5 тыс. человек, то только за один 1990 год количество жертв составило 52 тыс. человек. В целом статистика землетрясений очень неоднородна. Десятилетний период 1980–1990 гг., например, характеризуется временной высокой плотностью разрушительных землетрясений. Их насчитывается 170 и они охватывают 43 государства. За этот период больше всего погибло людей в Азии (86 212 чел.). По числу жертв далее идут СССР (25 392 чел.), Северная и Центральная Америка (11 313 чел.), Африка (5070 чел.), Европа (3253 чел.), Южная Америка (2506 чел.), Австралия и Океания (459 чел.). По количеству землетрясений и их последствиям год от года отличается. Так в 2002 г. на земном шаре было зарегистрировано около 70 землетрясений, в результате которых были человеческие жертвы и разрушения. В частности, несколько землетрясений произошли на территории Афганистана, среди которых мартовское землетрясение в горах Хинду Куша унесло более чем 2000 жизней. Землетрясение средней мощности 31 октября 2002 г. в Италии в местечке Молизе разрушило школу и вызвало серьезную озабоченность населения центральной части страны по поводу качества строительства. Сильнейшее землетрясение 7.9 баллов по шкале Рихтера произошло 3 ноября 2001 г. на Аляске в мало заселенной местности. Только в ноябре 2004 г. отмечено шесть сильных землетрясений: 11 ноября в Индонезии (Kepulauan Alor) 7.5 баллов, 15 ноября вблизи западного побережья Колумбии 7.2 баллов, 20 ноября в Коста Рике 6.4 баллов, 22 ноября на западном побережье Новой Зеландии 7.1 балла, и 26 ноября в Индонезии (Папуа) 7.2 балла. В целом за 2004 г. зарегистрировано 19 землетрясений, мощность которых превышала 5 баллов. Самое мощное землетрясение произошло 26 декабря 2004 г. в восточной части Индийского океана.
Сейсмоопасные зоны известны, хотя землетрясение может произойти в любом регионе. Тем не менее, национальные системы природного мониторинга многих стран одной из функций предусматривают регистрацию колебаний грунтовых пород. Амплитуда этих колебаний определяет уровень опасности возникновения землетрясения или появления другой природной катастрофы типа селя или оползня. В сейсмоопасных регионах строительство жилых, производственных и административных сооружений ведется с учетом предыстории землетрясений. Землетрясения вызываются внезапным перемещением и трансформацией тектонических плит. Напряжения в верхнем слое суши воздействуют на эти плиты и приводят к изменению потоков энергии, что проявляется в виде колебаний земной поверхности, а в некоторых случаях приводит к извержению вулканов. Так например, в Калифорнии сталкиваются две платы – тихоокеанская и североамериканская. Их границы достаточно точно определяют зоны сейсмичности в этом регионе. Многие геофизические теории землетрясений основываются на изучении движения тектонических плит. Одним из обнадеживающих методов прогнозирования землетрясений является лазерное зондирование земной поверхности и обнаружение ландшафтных изменений в разломах между плитами.
Наводнения
Восстановление истории наводнений в целом по земному шару возможно лишь из фрагментов сохранившихся сведений и упоминаний о них. Не ставя здесь этой глобальной цели, лишь отметим некоторые факты. В частности, сохранились сообщения о наводнениях в Москве. Первое упоминание о разливе Москвы-реки относится к 1496 г., когда после холодной и снежной зимы наступила "великая паводь". После этого наводнения в Москве случались часто, что послужило поводом к созданию в XVIII в. водоотводного канала, обеспечивавшего защиту района теперешних улиц Бахрушина, Новокузнецкой, Пятницкой и Якиманских. В апреле 1908 г. разлив рек Москвы, Яузы и водоотводного канала принял чудовищные размеры, поднявшись на 9 м и охватив 20% всей территории города. Дома Дорогомиловской набережной и Замоскворечья, стены Кремля были затоплены на высоту до 2,3 м от уровня мостовой.
В XX столетии наводнения были одним из часто происходивших событий на территории США. Они происходили с высокой неожиданностью и приносили большие экономические потери и человеческие жертвы. Как правило, потоки воды обладали огромной разрушительной силой и уничтожали здания, мосты и другие сооружения. Всего в XX столетии на территории США зарегистрировано 32 весьма разрушительных наводнения. По типам они включали наводнения, возникшие по причине ледового загромождения на реке, вызванного высокой штормовой волной или разрушением плотины, из-за загромождения русла реки обвалами или оползнями. Часть наводнений носила региональный характер. Они в основном возникают в высоких широтах с определенной регулярностью весной при быстром таянии снега или наличии обильных осадков. Поскольку в это время низка инфильтрация из-за замерзшей почвы, то избыток воды устремляется в реку, уровень которой за считанные часы может подниматься на несколько метров. Такие события постоянно происходят и на территории России, и особенно в Сибири. Примером катастрофического наводнения, унесшего жизни 150 человек, является наводнение в Англии в марте 1936 г. Большие разрушения были причинены наводнением 1993 г. в бассейне реки Миссисипи, ущерб от которых составил 20 млн. долларов.
Кратковременные наводнения оказываются возможными при сочетании таких факторов как интенсивные осадки и топография местности с определенным рельефом. Они продолжаются не дольше нескольких часов. Условия для таких наводнений имеются в городах и в горной местности. В городе при обильных осадках ливневые стоки не могут обеспечить быстрый слив воды, а в горной местности, имеющей узкие каньоны, также осадки не успевают стекать. В обоих случаях скопившиеся воды могут устремиться с высокой скоростью по свободному пространству, разрушая здания или вызывая оползни и другие неблагоприятные явления. Так в 1972 г. в г. Рапид (шт. Южная Дакота, США) в результате выпадения в течение 5 часов 37,5 см осадков возникла волна высотой более 9 м, которая устремилась на многие километры от места выпадения осадков, и в результате погибло 237 человек.
Наводнения, возникающие в результате преграждения речного стока нагромождениями льда (заторы), очень опасны, так как возникают достаточно быстро в результате переполнения русла реки, и их энергия начинает воздействовать с нарастающей силой на находящиеся в бассейне реки постройки, дамбы, растения, сооружения, мосты, транспортные средства и т.п. Примерами таких наводнений являются разливы рек Уикон на Аляске весной 1992 г. и р. Лены в мае 2001 г. В последнем случае был затоплен г. Ленек, а уровень воды в реке поднялся на 20,13 м.
К числу весьма неожиданных природных катастроф относятся наводнения, возникающие в результате прихода на сушу высокой волны с моря. В этом случае в зависимости от сочетания скорости ветра и величины сопротивления воздуха движущейся воде могут возникать подъемы воды свыше 6 м. Например, в сентябре 1900 г. в шт. Техас (США) такая большая волна возникла при одновременном шторме и урагане, в результате чего погибло 6 тысяч человек.
В прошлом наводнения приносили и приносят сейчас большие беды во многих регионах земного шара. Многие из них были инициированы тайфунами. Так в сентябре 2000 г. наводнение в Японии, возникшее в результате проливных дождей, последовавших за тайфуном Саомай, парализовало работу автомобильного концерна Toyota и привело к гибели пяти человек и эвакуации более 500 тысяч человек. Был затоплен город Нагойя. На острове Хонсю дожди продолжались более двух суток, и практически, было полностью парализовано автомобильное сообщение по основным дорогам центра Японии. 2000 г. стал годом мощных наводнений в Европе. Они охватили Италию, Францию, Германию, Австрию, Великобританию, Бельгию и многие территории других стран. О масштабности наводнений можно судить по причиненным разрушениям. Так в Германии в декабре за сутки выпало 50 л осадков на каждый кв. м площади, что привело к затоплению многих шоссейных дорог и населенных пунктов. В результате пострадали свыше 350 тыс. чел., а нанесенный ущерб превысил 9,1 млрд. евро. В Италии октябрьское наводнение, возникшее из-за проливных дождей, вызвало грязевые оползни и разливы рек, что привело к гибели тринадцати человек, разрушению ряда мостов и нарушению железнодорожного сообщения между рядом индустриальных центров. Всего в 2000 г. было зарегистрировано 18 крупных наводнений, охвативших практически все континенты. Так 11 сентября на японских островах Сяо-Май и Кюсю произошло самое сильное за последние 100 лет наводнение. С 10 октября по 5 ноября наводнения охватили Великобританию, Швейцарию, Италию и Францию с подъемом воды более чем 2 м, что не наблюдалось последние 30 лет. При этом на юге Англии подъем воды достиг 5 м. В Австралии 20 ноября одновременно вышли из берегов 12 рек. Все чаще наводнения случаются на территории России, достигнув показателя 19% от общего числа природных катастрофических явлений. За последние годы ежегодно затопляется не менее 50 тыс. кв. км. С охватом более 300 населенных пунктов. Например, летом 2002 г. на Северном Кавказе (реки Кубань, Терек, Кума, Подкумок и др.) наблюдался аномальный гидрологический режим, выразившийся в самом масштабном и разрушительном наводнении, охватившем площадь 345 км2 и приведшем к гибели 104 человек. Наводнения регулярно происходят в самом центре Европы в Венгрии. Реки Тисса протекает через не очень зажиточные сельскохозяйственные районы Венгрии. Только за последние годы эти районы подвергались крупным наводнениям в 1993, 1995, 1998, 2000 и 2001 гг.
Для защиты от наводнений строятся дамбы. Их высота и расположение рассчитываются с учетом статистики наводнений на конкретной территории и при обеспечении определенного уровня риска. Одним из характерных примеров, когда учет статистики подъема вод во время наводнений на данной территории оказывается судьбоносным, является ситуация, возникшая в Нидерландах 1 февраля 1953 г. До этого гидротехники спорили какой высоты защитную дамбу соорудить на побережье. Сначала обсуждалась высота 3,9 м, которая никогда ранее не превышалась во время наводнений. Однако, ориентируясь на абсолютный максимум, зарегистрированный в течение 25 лет, и учитывая экономические аспекты, было решено построить дамбу высотой 3,4 м, что соответствовало вероятности достижения этого уровня один раз в 70 лет. Трагедия произошла 1 февраля 1953 г., когда возникшее наводнение преодолело этот уровень и унесло около 2 тыс. жизней, а также вызвало огромные разрушения. Как результат было решено поднять уровень защитной дамбы до 5 м, который возможен лишь один раз в 10 тыс. лет. Но, тем не менее, остается некоторая вероятность того, что уровень подъема воды может оказаться выше дамбы. Инженерные расчеты при строительстве дамбы предусматривают в этом случае защиту самой дамбы от разрушения. Так или иначе, в реальности могут сложиться обстоятельства, когда дамба разрушается, а огромные массы воды устремляются вниз по течению, снося все на своем пути.
Торнадо, штормы, ураганы, тайфуны
История сохранила много сведений о природных катастрофах, которые в настоящее время называют тропическими циклонами и которые, в основном, формируются над океанами в тропиках, регулярно обрушиваясь на восточные и приэкваториальные районы материков. Тропические циклоны – это ураганы и тайфуны, встречающиеся в северной и южной частях Тихого океана, в Бенгальском заливе и Аравийском море, в южной части Индийского океана, у берегов Мадагаскара и северо-западного побережья Австралии. Обычно тропическим циклонам присваиваются имена.
Одним из коварных и неожиданно возникающих природных образований в атмосфере является смерч (торнадо). Он представляет собой вращающееся воронкообразное облако, которое протягивается от основания грозового облака до поверхности земли. Характерными скоростями ветра в торнадо является 65–120 км/ч, но иногда эта величина достигает 320 км/ч и более. Внешним признаком приближающегося смерча является шум, подобный грохоту движущегося товарного поезда. Возникновение торнадо связывается с сочетанием природных процессов, но еще со времен египетских фараонов известны торнадо искусственного происхождения, которые создавались над вершинами пирамид и знаменовали собой вознесение духа фараона в небо к Богу Солнца "Ра". Сохранившиеся в египетских иероглифах зарисовки торнадо не объясняют технику их образования.
Наиболее характерным регионом, где торнадо возникают довольно часто, является территория США. Хотя смерчи отмечаются по всему земному шару. На территории США за период с 1961 по 2004 гг. от торнадо погибало в среднем 83 человека в год. Чаще всего торнадо возникают в восточных штатах, прилегающих к Мексиканскому заливу, в феврале и марте их частота достигает максимума. На территориях штатов Айовы и Канзаса наибольшая частота возникновения торнадо приходится на май–июнь. Среднее количество торнадо на территории США оценивается величиной около 800 в год, из которых 50% приходится на апрель–июнь. Территориальная неоднородность частоты появления торнадо в США имеет устойчивые характеристики: в штате Техас – 120 торнадо/год, а в северо-восточных и западных штатах – 1 торнадо/год. Например, только за апрель и ноябрь 2002 г. по территории США пронеслось более 100 торнадо, оставив множество разрушений и вызвав более 600 случаев выплат страховок. Не оставляет в покое стихия и другие страны. Например, зимний ураган 2002 г. "Джанетт", пронесшийся над Европой, вызвал многочисленные разрушения и привел к страховым выплатам свыше 1 млрд. долларов. Табл. 6 дает некоторое представление о характере разрушений и уровнях ущерба от торнадо в различных частях света. Видно, что каждый торнадо приносит разрушения и вызывает человеческие жертвы.
В качестве примера укажем на ураган "Чарли", который пронесся в США в 2004 г. над шт. Флорида, Кубой и Ямайкой, где погибло 19, 2 и 1 человек соответственно, осталось более 150 тыс. человек без телефонной связи, а ущерб превысил 11 млрд. долларов.
Табл. 7 характеризует историческую хронологию возникновения на американском континенте ураганов. Видно, что в течение года частота появления ураганов неоднородна: 92% событий приходилось на август–октябрь месяцы с примерно равномерным распределением.
Извержения вулканов
Извержения вулканов вызывают сильные разрушения за счет распространения лавовых потоков и осаждения пепла. Человеческие жертвы от извержений вулканов связаны с множеством причин: лавовые, грязевые и пирокластические потоки, лавины, выпадение тефры и баллистических бомб, болезни и голод. Масштаб бедствия в зоне извержения вулкана зависит от инфраструктуры и заселенности территории, прилегающей к вулкану. Например, за период с 1900 по 1986 гг. во время катастрофических извержений на планете 85,8% (65,2 тыс. чел.) из числа жертв (76 тыс. чел.) погибло от пирокластических потоков и лавин и от грязевых потоков и паводков. Современные средства космического мониторинга позволяют заранее рассчитать пути движения этих потоков и тем самым перспективно определить места безопасных поселений в зоне влияния конкретного вулкана.
Несмотря на высокий уровень опасности в зонах вулканической активности с исторических времен располагались поселки и города, так как на вулканических породах образуются плодородные земли. С течением времени, осознавая свое бессилие перед вулканическими явлениями, человек пытается найти способы противостоять этой грозной стихии. За прошедшее столетие удалось объяснить многие элементы вулканической активности и описать особенности строения земной коры. Многие сведения об образовании магматических очагов в земной коре и мантии позволили сформулировать законы, которым подчинена вулканическая активность, и найти внешние признаки приближения момента извержения вулкана. Эти закономерности зависят от типа вулкана, его размеров и многих других параметров. Самым высоким вулканом является вулкан Мауна-Лоа на Гавайях. Самый большой кратер диаметром почти 9 км действующего вулкана находится на Аляске.
Но в историческом аспекте явление извержения вулкана воспринималось в различных фантастических форматах в зависимости от конкретной территории и, как привило, связывалось с религиозным толкованием. Например, в Древней Греции и Риме вулканы считались местообитанием бога огня – Вулкана, а момент извержения трактовался как некоторая неурядица в его владениях. Многообразие легенд о причинах извержения вулканов говорит о том, что в историческом прошлом человек не располагал возможностью заглянуть в глубины земной коры и тем более он не мог дать физическое толкование этим процессам. Даже сейчас, когда геофизика и вулканология располагают мощными теоретическими и техническими возможностями, задача надежного прогнозирования извержений вулканов и землетрясений не решена. Это в первую очередь связано с наличием нескольких гипотез образования вулканических очагов. Одна из них связана с охлаждением огненно-жидкого ядра Земли. Другая гипотеза связывает вулканическую активность с процессами сжатия и разогревания при распаде радиоактивных элементов на больших глубинах. Существуют и другие гипотезы, которые пытаются связать геофизические и климатические процессы и объяснить неравномерность поверхностного распределения очагов вулканической активности. Например, почему на Камчатке в пределах небольшой территории сосредоточено более десяти вулканов и почему некоторые из них действуют, а другие не проявляют активности? Все возникающие при этом вопросы решаются геологией, которая установила определенную хронологию эпохальных изменений в облике земной поверхности и, по-видимому, именно в познании закономерностей движения континентов лежит ответ на многие из упомянутых проблем вулканологии. Действительно, за долгую геологическую историю материки то объединялись, то распадались. Установлено, что примерно 2,5 млрд. лет назад было двадцать континентов, а в раннем протерозое (2 млрд. лет) их было всего тринадцать. Предполагается, что через 1,5 млрд. лет Австралийский, Американский, Африканский и Евразийский континенты вновь соединятся с Антарктидой в единый суперконтинент. При этом, безусловно, будут изменяться мощные вулканические пояса, проходящие по окраинам континентов.
Вулканическая активность является неотъемлемой составляющей жизни нашей планеты. Вулканы не только представляют опасность для населения прилегающих территорий, но они делают землю плодородной, дают тепло и хранят богатейшие запасы драгоценных металлов и минералов. В частности, вулканы хранят большие запасы золота, которое, например, было обнаружено на Камчатке. Скопления тонко рассеянного золота в вулканических породах могут достигать нескольких килограммов на тонну руды, но его извлечение требует применения других технологий, чем при добыче золота из традиционных месторождений. Вулканические породы по составу делятся на четыре базовых группы, принадлежность к которым определяется по содержанию диоксида кремния.
Лавины, оползни, обвалы
К опасным природным явлениям в горной местности относятся склоновые перемещения горных пород, к которым принадлежат обвалы, сели, лавины, осыпи и оползни. Наиболее распространены оползни и селевые потоки. Так за период с 1945 г. по 2004 г. в мире произошло 43 крупных перемещений земли с числом жертв в каждом случае свыше 50 человек.
Оползень – это смещение грунтовых масс под действием силы тяжести по увлажненной поверхности скального грунта. Под обвалом понимается обрушение горных пород со скальных и относительно сухих рыхлых крутых склонов. Эти явления возникают при внезапном движении земли в районах с крутыми склонами и, как правило, при наличии значительных осадков. Драматическая ситуация возникает, если оползень или обвал происходит вблизи населенного пункта. Так в 1903 г. в Канаде в местечке Франг обрушилась вершина горы Тертл, низвергнув на горняцкий поселок более 30 млн. м3 горной породы. Погибло 70 человек и была засыпана Трансканадская железная дорога. В 1959 г. оползень, вызванный землетрясением в Монтане, привел к образованию нового озера Эфквейк. Погибло 28 человек. Наводнение в юго-западном Китае в июле 2004 г. вызвало сильные селевые потоки и оползни, обрушившиеся на деревни провинции Юньнань и приведшие к гибели 11 человек и затоплению более двух тысяч крестьянских домов.
К числу опасных природных явлений относятся снежные лавины, возникающие в горной местности в результате обильных снегопадов и а счет длительного накопления снега на крутых склонах. Лавиноопасные районы известны. Например, на территории России к ним относятся значительные области Кавказа, Урала, Камчатки, Северо-востока, Алтая, Саян и обширные пространства к востоку от р. Енисей. Степень изученности этих территорий не одинакова. Одним из наиболее исследованных лавиноопасных районов являются горы Бырранга и Путорана.
Горы Бырранга занимают северную часть полуострова Таймыр с максимальной высотой 1146 м (гора Ледниковая). В историческом прошлом этот район дважды подвергался воздействию Таймырского ледника, который с северной части полуострова двигался в Западно-Сибирскую низменность. В результате в четвертичное время северная часть полуострова Таймыр опустилась ниже уровня моря, а южная часть полуострова испытала поднятие вдоль края Енисейско-Хатангской впадины. Второе оледенение принесло в горы Бырранга изменение структуры рельефа, обеспечив появление высоких террас и глубоких речных долин с уклонами 20–25° и более.
Для гор Бырранга характерными климатическими параметрами являются средняя температура января –3–34°С с продолжительностью зимы около 10 месяцев и годовой суммой осадков 400–500 мм (из них около половины выпадает в твердом виде). В результате продолжительность залегания устойчивого снежного покрова составляет около 270 суток со средней толщиной 70–90 см. В зонах ветровой тени толщина снежного покрова может превышать 2 м. Поскольку лесная растительность отсутствует, а мохово-травяные тундры поднимаются лишь до 200–250 м, то снежные наносы на склонах гор удерживаются лишь благодаря сильным морозам и вероятность образования лавины мал вплоть до конца мая–начала июня, когда после длительной полярной ночи интенсивность солнечной радиации начинает возрастать, достигая в апреле уровня 9 ккал/см2/мес. С этого времени вероятность снежных лавин повышается.
Горы Путорана занимают северо-западную часть Среднесибирского плоскогорья, вытянутую от оз. Пясино до оз. Ессей и рек Котуя и Мойерос с их притоками. Максимальная высота составляет 1664 м, а глубина ущелий колеблется от 200 до 1000 м. Крутые склоны не менее 35° без растительности являются источниками снежных лавин. Ведь годовая сумма осадков в зависимости от высоты колеблется от 400–600 мм до 1200–1600 мм, что способствует накоплению больших массивов снега. Также как и в горах Бырранга в зимние месяцы идет накопление снега местами до 120 см с плотностью 350–400 кг/м3. Но в отличие от гор Бырранга горы Путорана имеют более сложный растительный покров. Подножия и нижние части склонов гор заняты елово-лиственными и лиственными лесами. Верхняя граница и редколесий достигает на северо-западе 250 м, а на юго-востоке 800 м. Выше размещается горная тундра, которая на высоте 1200 м переходит в горную пустыню. Все это с одной стороны способствует формированию сложной пространственной структуры больших запасов снега, но с другой, достаточно четко определяет лавиноопасные зоны. Объемы лавин колеблются от 10 до 100000 м3. Они, как правило, начинаются в высотной зоне 300–500 м, где сдерживающие факторы со стороны растительности невелики.
Наиболее изученным в отношении лавинной опасности является район Хибинских гор, расположенных в центре Кольского полуострова и составляющих часть массива, простирающегося узкой полосой (30–50 км) с запада на восток почти на 500 км от возвышенности Манселькя (Финляндия) до гряды Кейв. Наиболее высокие массивы размещаются в центре этой полосы: Мончетундра (1114 м), Ловозерские Тундры (1126 м) и Хибины (1191 м).
Большая часть территории Хибин характеризуется значительной лавинной опасностью. В связи с этим в середине 30-х годов XX столетия была создана противолавинная служба, которая обеспечивала защиту производственного объединения "Апатит" от снежных лавин. Большинство лавин сходит со склонов крутизной 20–45°. Распределение лавин во времени колеблется от 0 до 124 лавин в год для одного очага с максимумами в январе–феврале и апреле. За период 1936–1982 гг. ежегодно регистрировалось около 200 лавин объемом от 50 м3 до 1125000 м3. В настоящее время противолавинная защита поставлена на промышленную основу, в результате чего принимаются превентивные меры по активному воздействию на процессы лавинообразования.
Следующим районом территории России с высокой лавинной опасностью является Алтай, характеризующийся сочетанием высоких хребтов (более 4000 м) и глубоких долин. Свыше половины площади Алтая занимает лесной пояс, простирающийся до высот 350–400 м на западе и до 1600–1800 м на юго-востоке. В отдельных местах леса встречаются на высотах 1800–2400 м. Безусловно, леса в сочетании с рельефом играют существенную роль в формировании картины лавинной опасности. Но главным лавинообразующим фактором является климат, который на Алтае имеет четко выраженный вертикальный поясной характер. Среди климатических элементов, значительно влияющих на активность и режим лавинообразования, следует выделить циркуляционные процессы и термический режим. Основную массу снега приносят западные и юго-западные циклоны, как правило, сопровождающиеся существенным повышением температуры и интенсивными снегопадами. В результате возникают условия схода лавин. Так, в заснеженные зимы 1965/66 и 1968/69 гг. на западной периферии Алтая наблюдались массовые сходы катастрофических лавин. В целом структура лавинной опасности на Алтае формируется за счет сочетания температурного и ветрового режимов. Из-за протяженности территории и неоднородности рельефа эти режимы имеют пространственные распределения. Так, средняя январская температура атмосферы на Западном Алтае колеблется в диапазоне 13,0°С – –27,0°С, в то же время средняя годовая температура в предгорьях Западного Алтая составляет 1–3°С. Для Южного Алтая средняя годовая температура изменяется от 5°С до 10°С. В целом, по всей территории Алтая в январе могут наблюдаться температуры до –57,5°С. Ветровые условия имеют вертикально выраженный характер: у поверхности земли преобладают юго-западные ветры, а на больших высотах – южные. Столь же неоднородно распределение твердых осадков: в межгорных впадинах годовая сумма твердых осадков достигает 200 мм, а в горной части Западного Алтая превышает 1000 мм. При этом доля твердых осадков убывает от окраины в глубь горной области и от вершин к подножью. Критический уровень интенсивности снегопада для образования лавин изменяется в интервале 5–10 мм/сут. в зависимости от состояния снежного покрова.
Значительная лавинная активность характерна для расположенного на южной окраине Сибири горного массива Саян, простирающегося от истоков рек Енисея и Абакана до рек Ангары и Казыра. Саяны делятся на Западный Саян (2500–2700 м) и Восточный Саян (2700–3400 м). Очаги лавинообразования большей частью сосредоточены на наветренных северо-западных и западных склонах Саянского хребта, где средняя температура воздуха составляет около –3,8°С. Из-за сильной неоднородности территориального распределения осадков снежный покров формируется неравномерно и достигает в различных местах 1,0–2,5 м, что определяет пространственную пестроту лавинной опасности. В сочетании с высотным распределением растительных покровов продолжительность лавиноопасного периода определяется появлением первых лавин уже в октябре, а последних в июне. В Западном Саяне лавины чаще всего сходят в ноябре, а в Восточном Саяне – с января по апрель. Пик лавинной опасности приходится на март–май, когда наступает период весеннего увеличения осадков и температуры. Наиболее мощные лавины объемом до 100 000 м3 наблюдаются в бассейне р. Казыр. А в альпийском и субальпийском ландшафтных поясах возможны лавины объемом 150–500 тыс. м3.
На карте лавиноопасных регионов России отмечены территории, относящиеся к Уральскому хребту, простирающемуся довольно узкой (150 км) цепью невысоких параллельных горных образований более чем на 2 тыс. км от 48° до 68°30' с.ш. Глубоко расчлененный рельеф при повышенном выпадении снега в течение длительной зимы создает благоприятные условия для схода лавин. Этому также благоприятствуют высокая повторяемость метелевых процессов (140–160 суток) и частые западные ветры со скоростями от 8–12 м/с до 40 м/с. Объемы лавин колеблются от 10 до 2000 м в зависимости от времени года и широты.
Наиболее актуальным лавиноопасным регионом является Большой Кавказ, где в зимний период неоднократно регистрировались трагические эпизоды, когда в снежных лавинах гибли люди. Массовый сход лавин регистрировался в 1846/47, 1845/55, 1899/90, 1931/32, 1955/56, 1986/97 и 1992/93 гг. В эти годы были многочисленные жертвы среди населения, разрушались строения, уничтожались большие участки леса, погибал скот и блокировались дороги. Например, 27 января 1993 г. на Транскавказской автомагистрали в снежной лавине погибло 17 человек. Также как и в других регионах условия формирования снежных лавин на склонах Большого Кавказа определяются наклоном горных хребтов, наличием на них растительности и климатическими условиями. Северный склон Большого Кавказа покрыт лесом до высот 1200–1500 м на востоке и до 2000–2300 м на западе. Зимний период длится 78 и 25 суток на северном и южном склонах соответственно. Температура воздуха с высотой понижается в среднем на 0,6°С на каждые 100 м подъема, что определяет продолжительность зимы на разных высотах.
Несмотря на то, что режимы образования снежных лавин на Большом Кавказе хорошо изучены и определены наиболее опасные районы, все же сам процесс образования и схода лавин остается трудно параметризуемым и прогнозируемым. Распределение лавин по высоте в среднем определяется такими показателями: 2,2% приходится на пояс ниже 1 км, на высокий пояс 1,0–1,5 км приходится 10,3% лавин, далее с высотой лавины распределены соответственно – 1,5–2,0 км – 13,9%, 2,0–2,5 км – 19,5%, 2,5–3,0 – 31,5% и выше 3 км – 22,6%. Большинство лавин сходит в декабре–феврале. По типу лавины делятся на лавины во время снегопадов (75%), при весеннем снеготаянии (8%), при оттепелях (6%), при метелях (2%) и при температурном разрыхлении снега (9%). Средний объем лавин оценивается величиной 50 тыс. м3.
Снежные лавины являются неотъемлемой частью процессов, происходящих в горной местности. Число жертв и материальные убытки от них зависят от многих факторов. Как отмечает Рэмсли, например, в Норвегии, начиная с 1836 г. в среднем за год под снежными лавинами погибает 12 человек. В Швейцарии гибнет 25 человек в год. В частности, среди наиболее критических лет для Норвегии были 1679, 1755, 1881, 1886, 1906 и 1919 гг., когда число погибших было 450, 200, 60, 161, 29 и 31 человек соответственно. Уровень потерь человеческих жизней сохраняется до сих пор. Так лавина сошедшая 6 августа 2004 г. в горах Тянь-Шаня на территории Киргизии, унесла жизни 12 человек.
Жара, засуха
Засуха относится к экстремальному взаимодействию человека и природы. В условиях, когда осадков выпадает меньше обычного количества, растения начинают испытывать дефицит воды и при длительном воздействии этого лимитирующего фактора погибают. Упоминания о засухе восходят к библейской истории. Всегда длительная засуха приносила большие страдания человеку, так как при этом истощались пищевые ресурсы. В более близкие периоды времени засухи регистрируются во многих регионах земного шара. Например, в конце 1960-х – начале 1970-х годов засуха в Сахеле на южной окраине пустыни Сахары привели к гибели около 100 тыс. человек. В частности, 1970 и 1971 гг. для восточной Кении характеризовались снижением количества осадков от их обычной нормы до 50%, что привело к гибели сельскохозяйственных посевов, падежу скота и голоду. Серьезные засухи в Кении регистрировались в 1836, 1850, 1861, 1880, 1899–1901, 1913–1918, 1925, 1936, 1954 и 1961 гг. В общем, для многих стран Африки засуха является национальной проблемой. Так, например, Танзания в среднем из-за засух теряет около 10% первичной продукции в год.
Другим регионом Земного шара, который регулярно подвергается засухе, является Австралия. Здесь сильные засухи отмечены в 1864–66 гг., 1972–73 гг. и 1991–95 гг. Засушливые годы 1911–16 вызвали потери 19 млн. овец и 2 млн. голов крупного рогатого скота, а засуха 1963–68 гг. привели к потере урожаев до 40%. Особенно от засухи страдают центральные регионы страны.
В период длительного сохранения высоких температур высыхают русла рек и погибают многие растения. В общем, засуха определяется как экстремальное отклонение количества осадков от среднестатистического уровня, характерного для данной территории. Принято различать три типа засух: метеорологическая, гидрологическая и сельскохозяйственная. Метеорологической засухой называют ситуацию, когда наблюдается сильное временное запаздывание осадков, в результате чего на территории возникает дефицит влаги. К гидрологическому типу засух относят наличие дефицита запасов воды в поверхностных слоях почвы и снижение уровня грунтовых вод из-за снижения уровня воды в реках, озерах и других водоемах. Сельскохозяйственный тип засухи появляется при снижении влажности почвы ниже критического уровня, когда возникает лимитирование роста растений. Ясно, что эти типы засух тесно связаны, так как являются функциями характеристик регионального гидрологического процесса.
Периоды засух тесно переплетаются с лесными пожарами. В последнее десятилетие эти два природных феномена возникают все с большей частотой в различных регионах земного шара, многие из которых не принадлежат к зонам с засушливым климатом. Так, например, 2002 г. стал годом сильнейшей засухи на востоке США, которая с апреля по июнь охватила около 40% территории США, а в это же время в канадской провинции Квебек было зарегистрировано 45 лесных пожаров. В 2002 г. засухой были охвачены центральные регионы России, что вызвало на европейской части многочисленные пожары, дым от которых ощущался в более чем 100 населенных пунктах в том числе и в Москве. В 2002 г. засуха охватила многие африканские страны (Зимбабве, Малави, Замбия, Мозамбик, Кения, Лесото, Свазиленд и Эфиопия), в результате чего в этих странах разразился голод. В то же время на востоке Африки были отмечены наводнения. Такая региональная неравномерность и неустойчивость климатических ситуаций становится характерной для современной окружающей среды. Действительно, например, в 2002 г. на западе Индии в августе сильная засуха, а на востоке страны наводнения. В Китае в апреле происходит самая серьезная за последние 40 лет песчаная буря, а в июле начинаются сильные наводнения с человеческими жертвами.
Лесные пожары
Лесные пожары возникают по естественным и антропогенным причинам. 300 млн. лет назад, когда появились первые лесные массивы на земле, антропогенный фактор отсутствовал, а сами леса были сильно увлажненными. Заболоченные заросли папоротников, хвощей и плаунов не могли гореть. Однако с течением времени изменение климата привело к ситуациям, когда огонь в лесу стал обыденным событием. Известно, что соотношение ударов молний над сушей и океанами составляет 100:1, что приводит к частым загораниям леса. В среднем плотность ударов молний, например, в тропических лесах и лесах умеренной зоны составляет соответственно 50 и 5 ударов на квадратный километр. Вероятность загорания леса сильно зависит от увлажненности территории. По имеющимся оценкам от ударов молний на земном шаре ежегодно возникает более 20 тыс. лесных пожаров. Их география определяется климатом, а распространение и масштабность являются функциями многочисленных факторов окружающей среды (влажность почвы, температура, плотность и тип деревьев, рельеф и т. п.). В историческом аспекте лесные пожары играли роль регулятора направленности эволюции земных покровов и населяющих их видов животных. Вмешательство человека привело к резкому изменению сложившихся веками законов естественной эволюции и изменило роль лесных пожаров.
Как следует из сохранившихся летописных сведений, вспышки интенсивностей лесных пожаров в прошлом приходились на периоды засух. Например, Суздальская летопись сообщает, что в 1223 и 1298 гг. на территории России бушевали сильные лесные и торфяные пожары. Никоновская и Новгородская летописи упоминают о засухах и лесных пожарах в XIV–XVII веках, сопровождавшихся голодом среди населения и большими потерями среди диких животных. О засухах XVIII и XIX веков сведения можно найти во многих исторических документах, в сохранившихся переписках известных людей и периодических журналах того времени. Как отмечают Софронов и Вакуров, количество упомянутых в русских летописях засух и лесных пожаров не превышает 50 случаев. В прошлом и начале этого века статистика лесных пожаров приобрела регулярный характер, а сама проблема получила научное развитие. Создаются математические модели распространения лесных пожаров, развиваются дистанционные технологии обнаружения и контроля лесных пожаров, исследуются условия загорания лесных материалов и предлагаются технологии локализации очагов загорания.
Начало XXI века отмечено обширными лесными пожарами на территории России, Европы, Америки и Юго-Восточной Азии. Так летом 2004 г. на территории России зарегистрировано 197 очагов загорания леса по различным причинам. Лесные пожары отмечены в Красноярском крае, республиках Коми и Саха, Архангельской, Владимирской, Иркутской, Кировской, Свердловской и Читинской областях, на Дальнем Востоке. О масштабности этих лесных пожаров можно судить по данным об их количестве: Архангельская область – 12 очагов загорания, Якутия и Коми – 22 и 20 лесных пожаров соответственно. Наибольшее число лесных пожаров на территории России было на Дальнем Востоке (47 очагов).
Лесной пожар представляет собой опасное стихийное бедствие, так как он уничтожает большие материальные ценности, в нем гибнут животные и птицы, а также в зависимости от зоны горения огонь может распространяться на населенные пункты, промышленные предприятия и выводить из строя высоковольтные линии электропередачи. Помимо этого лесной пожар задымляет большие пространства, изменяя состояние атмосферного воздуха. Крупные лесные пожары сокращают стоки атмосферного СО2, что приводит к возрастанию парникового эффекта. Такие пожары часто возникали на территории России. Так, в 1915 г. в Западной Сибири лесные пожары охватили площадь около 14 млн. га. В среднем на территории России ежегодно возникает 10–30 тыс. очагов горения леса с общей площадью 0,5–2,0 млн. га. Крупные лесные пожары были в 1972, 1984 и 2002 гг. Например, в июле 2002 г. лесной пожар вплотную (2 км) подступил к заводу по производству сжиженного газа под Якутском и газоперерабатывающий завод находился под угрозой полного уничтожения.