Чем опасна песчаная буря
Сильнейшая за 10 лет песчаная буря обрушилась на Азию. Как и откуда она появилась?
Сильная песчаная буря зафиксирована в странах Персидского залива, в частности в Катаре и Саудовской Аравии. Позже появились сообщения о пылевом шторме на территории Китая и Внутренней Монголии. Рассказываем, что происходит в пострадавших от природного катаклизма и как вообще происходят песчаные бури.
Читайте «Хайтек» в
Что такое песчаные бури?
Пыльная или песчаная буря — это стена из пыли, мусора или песка, которую сносит сильный ветер во время грозы. Она достигает нескольких километров в длину и нескольких тысяч километров в высоту.
Такие бури обычно происходят, когда сильные ветры поднимают большое количество песка и пыли с обнаженных сухих почв в атмосферу. За последнее десятилетие ученые исследовали их воздействие на климат, здоровье человека, окружающую среду и социально-экономические факторы.
География местности и растительный мир также могут повышать вероятность пыльных бурь. Например, пыльные бури обычны в плоских регионах, где очень мало деревьев и растений. Эти две особенности позволяют ветру набирать обороты, заставляя ветер усиливаться и поднимать больше пыли в атмосферу.
Вообще песчаные и пыльные бури — это распространенное метеорологическое опасное явление в засушливых и полузасушливых регионах. Они обычно образуются под воздействием гроз (или сильных градиентов давления, связанных с циклонами), которые приводят к увеличению скорости ветра на большой площади. Эти сильные ветры поднимают большое количество песка и пыли с обнаженных сухих почв в атмосферу, перенося их на сотни и тысячи километров. Около 40% аэрозолей в тропосфере (самый низкий слой земной атмосферы) составляют частицы пыли от ветровой эрозии. Основными источниками этой минеральной пыли являются засушливые регионы Северной Африки, Аравийского полуострова, Центральной Азии и Китая. На Австралию, Америку и Южную Африку приходится сравнительно незначительный, но все же важный вклад. Согласно глобальным оценкам, в основном полученным с помощью имитационных моделей, выбросы пыли варьируются на уровне от одной до 3 гигатонн в год.
После отрыва от поверхности частицы пыли поднимаются на более высокие уровни тропосферы посредством турбулентного перемешивания и конвективных восходящих потоков. Затем они могут переноситься ветрами в течение определенного времени в зависимости от их размера и метеорологических условий, прежде чем снова вернутся обратно на поверхность. В то время как более крупные частицы осаждаются быстрее, частицы меньших размеров в большей степени подвержены переносу. Пыль также вымывается из атмосферы осадками. Средний срок пребывания частиц пыли в атмосфере составляет от нескольких часов для частиц с диаметром более 10 мкм и до более чем 10 дней для частиц с диаметром менее 1 мкм.
Почему песчаные бури — проблема?
Хотя песчаные бури могут длиться несколько минут, пыль может висеть в воздухе еще несколько дней или даже месяцев. Пыльные бури и их длительные последствия могут быть опасными по нескольким причинам:
Взаимодействие с погодой и климатом
Аэрозоли, особенно минеральная (песчаная) пыль, оказывают воздействие на погоду, а также на глобальный и региональный климат. Частицы пыли, особенно покрытые загрязнением, действуют как ядра конденсации для формирования теплых облаков.
Переносимая по воздуху пыль обладает таким же действием, что и парниковый эффект. Опять же, способность пылевых частиц поглощать солнечную радиацию зависит от размера, формы и минералогического и химического состава частиц. Для количественного определения этого воздействия также требуется информация о вертикальном распределении пыли в воздухе (вертикальный профиль) и о характеристиках подстилающей поверхности.
Воздействие на здоровье человека
Переносимая по воздуху пыль представляет серьезную угрозу для здоровья человека. Размер частиц пыли является ключевым фактором, определяющим потенциальную опасность для здоровья человека. Частицы размером более 10 мкм не являются ингалируемыми, в связи с чем они могут повреждать только внешние органы, вызывая, в основном, раздражение кожи и глаз, конъюнктивит и повышенный риск возникновения глазной инфекции. Ингалируемые частицы, размером менее 10 мкм, часто попадают в нос, рот и верхние дыхательные пути, в связи с чем могут вызывать респираторные расстройства, такие как астма, трахеит, пневмония, аллергический ринит и силикоз. Однако более мелкие частицы могут проникать в нижние дыхательные пути и попадать в кровоток, где они могут воздействовать на все внутренние органы и вызывать сердечно-сосудистые нарушения. Согласно оценкам глобальной модели, в 2014 году воздействие пылевых частиц стало причиной около 400 000 преждевременных смертей от сердечно-легочных заболеваний у населения в возрасте свыше 30 лет.
В зависимости от погоды и климата пыль может оставаться в воздухе во взвешенном состоянии несколько дней, приводя к вспышкам аллергии на значительном расстоянии от источника.
Некоторые инфекционные болезни могут передаваться через пыль. Менингококковый менингит (бактериальная инфекция тонкого тканевого слоя, который окружает мозг и спинной мозг) может привести к повреждению головного мозга и к смерти в 50% случаев при отсутствии лечения. Вспышки происходят во всем мире, но наиболее высокая заболеваемость наблюдается в «поясе менингита», который охватывает часть Африки к югу от Сахары с населением около 300 млн человек. Эти вспышки носят сильно сезонный характер — многие исследования указывают на связь условий окружающей среды, таких как низкая влажность и пыльные условия, со временем и местом заражения. Исследователи полагают, что вдыхание частиц пыли в жаркую сухую погоду может повредить слизистую оболочку носа и горла, создавая благоприятные условия для бактериальной инфекции. Более того, оксиды железа, присутствующие в частицах пыли, могут повысить риск заражения.
Пыль также играет роль в передаче потенциально смертельной лихорадки долины Сан-Хоакин на юго-западе Соединенных Штатов Америки и в северной части Мексики, выступая в качестве переносчика спор грибов Coccidioides.
Воздействие на окружающую среду и общество
Поверхностные пылевые отложения являются источником питательных микроэлементов для континентальных и морских экосистем. Считается, что пыль из Сахары удобряет тропические леса Амазонки, а перенос пыли, содержащей железо и фосфор, как известно, приносит пользу производству морской биомассы в некоторых районах Мирового океана, страдающих от нехватки таких элементов. Но пыль также оказывает много негативных воздействий на сельское хозяйство, включая сокращение урожайности сельскохозяйственных культур по причине того, что саженцы оказываются покрытыми слоем пыли, что приводит к потере растительной ткани, снижению фотосинтетической активности и увеличению эрозии почв.
Косвенные воздействия пылевых осаждений включают в себя заполнение оросительных каналов, покрытие транспортных маршрутов и ухудшение качества речных или поточных вод. Сокращение видимости из‑за пыли в воздухе также влияет на воздушный и наземный транспорт. Плохая видимость создает опасность при взлете и посадке самолетов, в результате чего посадку самолетов, возможно, потребуется перенести в другое место, а вылеты будут задержаны. Пыль также может оказывать эрозийное воздействие на поверхность самолета и повреждать двигатели.
Пыль может воздействовать на выходную мощность солнечных электростанций, особенно тех из них, которые полностью зависят от прямой солнечной радиации. Пылевые отложения на солнечных панелях являются основной проблемой операторов установок. Для поддержания солнечных батарей в состоянии, свободном от пыли, с тем чтобы частицы не блокировали поступающую радиацию, требуется время и рабочая сила.
Самая мощная песчаная буря десятилетия
В середине марта сильнейшая песчаная буря накрыла государства Персидского залива, в том числе Катар и Саудовскую Аравию. Кроме того, посрадали провинции Северного Китая, Пекин и Монголия. Рассказываем, что происходит.
По сообщению Al Arabiya, сильная песчаная буря охватила несколько частей Саудовской Аравии, что затруднило видимость.
В пятницу вечером, 12 марта, в регионе неожиданно установилась нетипичная для этого времени года удушающая жара, затем начался сильный ветер. Он поднял в воздух тучи песка и пыли, которые закрыли небо и снизили видимость до нескольких метров. Пыль и песок покрыли здания и машины, проникли в дома сквозь стыки в окнах.
The strongest sandstorm covered the Gulf countries this weekend, including Qatar and Saudi Arabia
Песчаная буря принесла с собой холодный фронт. В столице Катара Дохе температура резко упала до плюс 16 °C. Обычно температура в этом регионе сохраняется на уррвне 24°C, при ветре В, 3 м/с и влажности 45%.
В связи с сложившимися условиями деятельность как гражданской, так и военной авиации в регионе была ограничена.
В понедельник утром, 15 марта, над Пекином прокатилась песчаная буря, сделав небо желтым, ограничив видимость менее 1000 метров и нарушив движение транспорта. Сейчас Пекин окутан густой коричневой пылью, из-за которой уровень загрязнения резко вырос: сильный ветер принес песок из Внутренней Монголии и других частей Северо-Западного Китая.
Пекинская метеорологическая служба выпустила желтое предупреждение о песчаной буре в 7:25 утра в понедельник, заявив, что в Пекине наблюдается повышенный уровень пыли, и ожидается, что видимость будет менее 1 000 м в большинстве районов города до полудня.
Китайское метеорологическое управление объявило желтую тревогу в понедельник утром, заявив, что песчаные бури распространились из Внутренней Монголии на провинции Ганьсу, Шаньси и Хэбэй, которые окружают Пекин.
Жители города используют защитные очки и маски, чтобы защитить себя от удушающего воздуха. Городские власти распорядились всем школам отменить занятия спортом и мероприятиями вне дома и посоветовали людям с респираторными заболеваниями не выходить на улицу.
По данным Global Times, официальный индекс качества воздуха Пекина достиг максимального уровня 500 в понедельник утром, а количество плавающих частиц, известных как PM10, достигло более 8100 микрограммов на кубический метр в шести частях города. По сообщениям государственных СМИ, видимость снизилась от 300 до 1 000 метров.
В прошлом в Пекине были регулярные песчаные бури весной, но частота песчаных бурь в последние годы резко снизилась из-за лесовозобновления. В понедельник представитель Министерства окружающей среды заявил, что по мере продвижения песка и пыли на юг уже во вторник центральный регион и дельта реки Янцзы на востоке Китая тоже могут пострадать.
В понедельник Национальное агентство по чрезвычайным ситуациям Монголии заявило, что в результате сильных песчаных бурь в стране погибло 10 человек и было подано 590 сообщений о пропавших без вести. Скорость ветра в различных провинциях Монголии достигла 20 м/c, а порывы — от 30 до 34 м/c.
В чем причина?
Центральная метеорологическая обсерватория назвала бурю самым интенсивным песчано-пылевым погодным процессом в Китае за последнее десятилетие, и диапазон песчано-пыльных бурь также был самым широким за последние 10 лет.
Эта волна песчаной бури является результатом комбинированного воздействия холодного воздуха и циклонов из Монголии. По данным Пекинского муниципального центра экологического и экологического мониторинга, он постепенно перемещался на юг с воздушным потоком и начал воздействовать на Пекин с севера на юг, начиная с 3 часов утра.
Что касается Пекина, ожидается, что уже во вторник качество воздуха в городе станет слабым или умеренным, и песчаная буря будет постепенно ослабевать. Тем не менее, власти отметили, что «исторически редко можно увидеть такую высокую концентрацию PM10 в Пекине».
«Концентрация песчаной бури намного превышает концентрацию пыльных бурь, которую может прогнозировать метеорологический департамент, что указывает на то, что мы недостаточно знаем о ее природе», — объясняет Чжао Инминь, заместитель министра экологии и окружающей среды.
«Сегодняшняя песчаная буря в основном вызвана природными факторами, но она также показывает, что наша экологическая среда по-прежнему очень хрупкая», — добавил он.
В 1978 году Китай приступил к реализации Лесной программы «Три северных защитных пояса» (TSFP). Предполагается, что к 2050 году будет завершен восьмиэтапный проект, включающий лесонасаждение на северо-западе, севере и северо-востоке Китая. Этот регион охватывает 13 провинций и составляет около 42,4% общей площади страны.
За последние 40 с лишним лет, по данным Национального управления лесного хозяйства и пастбищ, было посажено 7,88 млн га ветрозащитных деревьев, обработано 336 тыс. кв. км опустыненных земель и более 10 млн га пустынных пастбищ были защищены и восстановлены.
Внутренняя Монголия — автономный район на севере Китая, на территории которого расположены цветущие степи, засушливые пустыни и значительные участки Великой Китайской стены. На севере района находится Хулун-Буир – бескрайний регион с обширными пастбищами, многочисленными реками и популярными у любителей рыбалки озерами. Он славится своей уникальной культурой, сочетающей русские традиции и обычаи монгольских пастухов. На западе Внутренней Монголии лежит пустыня Бадын-Джаран, покрытая огромными дюнами.
Песчаная (пыльная) буря
Песчаная буря относится к удивительным природным явлениям, которым учёные нашли научное объяснение. Этот феномен получил ещё несколько названий: пыльная буря, пылевая буря, песчаный шторм. Это опасное для жизни людей и животных явление имеет также неблагоприятные экологические и экономические последствия.
Описание явления
Учёные выяснили, что такое песчаная буря и как она образуется. Это перенос большого количества песчинок и пыли сильнейшим ветром на огромные расстояния, при котором наблюдается подъём пыли и песка на несколько метров в высоту. Иногда ветер поднимает в воздух песок на десятки и даже сотни метров. Со стороны это похоже на приближающуюся стену из пыли и песка. Видимость внутри такой пыльной тучи может снизиться до нескольких метров.
В зависимости от региона и состава почвы песчаная буря может приобретать различные цвета:
Причины возникновения
Причинами, из-за которых возможна пыльная буря, являются сильная жара и ветер. Сильный зной высушивает поверхностный слой почвы и он распадается на отдельные микрочастицы. Ветер со скоростью от 10-12 м/с подхватывает их, поднимает в воздух и переносит дальше. В Сахаре скорость ветра, поднимающего бурю, может достигать 50 м/с.
Продолжительность пылевой бури может составлять от нескольких минут до нескольких суток. Однако, чаще всего это атмосферное явление длится несколько часов.
Пыльные бури обычно возникают в пустыне или полупустыне, реже они появляются в степной или лесостепной зоне. После прекращения самой бури миллионы поднятых в воздух песчинок и пылинок могут длительное время находиться в атмосфере и перемещаться в любой уголок мира. Это явление называют пыльной мглой.
Последствия
Песчаные бури – опасное и неприятное явление, с которым нужно бороться. Оно приводит к ряду негативных последствий:
Вместе с тем пыльный шторм может принести определённую пользу в месте осаждения частиц почвы. За последние 50 лет увеличилось количество бурь, зарождающихся в Сахаре. Пыль из этой пустыни переносится на запад через Атлантический океан. В результате таких пыльных ураганов в Центральной и Южной Америке почва удобряется минералами, океан обогащается железом, на Гавайях лучше растут банановые деревья.
Учёные предупреждают, что безответственное отношение человека к засушливым участкам Земли, несоблюдение правил севооборота, приведёт к увеличению пустынь и глобальному изменению климата.
Количество случаев возникновения бурь растёт, и это опасный сигнал. Экологи пытаются принимать определённые меры борьбы с пыльными бурями, которые должны уменьшить или предотвратить их вред. К ним относятся изучение климата и рельефа местности, проведение мероприятий, которые снижают скорость ветра и помогают сцепить между собой частицы почвы.
Снижению скорости ветра способствует создание лесополос, ветрозащитных кулис. Сцепление частиц почвы увеличивается при безотвальной вспашке, почвозащитных севооборотах, полосном чередовании многолетних трав и однолетних растений.
Самые известные бури
К наиболее известным бурям по масштабу стихии и размеру причинённого вреда считаются следующие:
К каким бедствиям может привести песчаная буря?
Поднятые ветром пески
Верной приметой того, что приближается песчаная буря, является неожиданно наступившая тишина, когда перестаёт дуть ветер, а вместе с ним исчезают все звуки и шорохи. Вместо этого усиливается духота, а вместе с ней на подсознательном уровне проступает тревога. А через некоторое время на горизонте появляется быстрорастущая туча чёрно-багрового цвета. Снова появляется ветер и, набирая скорость, поднимает вверх пыль и песок.
Песчаная или как её ещё называют, пыльная буря являет собой атмосферное явление, когда сильный ветер на большие расстояния перемещает огромное количество песчинок, частиц грунта или пыли. Высота такой тучи может превышать километр, тогда как видимость внутри неё уменьшается до нескольких десятков метров.
По мере того как эти частицы оседают, грунт становится красноватого, желтоватого или сероватого оттенка (в зависимости от состава поднятых в воздух частиц). Несмотря на то, что пыльные бури появляются в основном летом, в случае отсутствия осадков и быстрого высыхания грунта они бывают и зимой.
Образуются пыльные бури в основном в пустынных или полупустынных регионах (особенно ими славится пустыня Сахара), но иногда из-за засухи может возникнуть и в лесостепных и лесных регионах планеты. Так, в апреле 2015 года на Хмельницкий, город, расположенный на западе Украины, налетела песчаная буря. Ураган длился около пяти минут, видимость не превышала и десяти метров, а ветер был такой силы, что едва не снёс с мостов людей и транспорт.
Как формируется буря
Чтобы зародилась пыльная буря необходима сухая поверхность грунта и ветер, скорость которого превышает 10 м/с (например, в Сахаре её показатели нередко достигают 50 м/с). Появляются пыльные бури из-за турбулентности (неоднородности) потоков воздуха, которые при движении по неровной поверхности, сталкиваясь с препятствиями, образуют завихрения воздуха. Чем быстрее движется ветер, тем более опасные завихрения он создаёт.
После того как увеличивается движение воздушных масс над незакреплёнными частицами грунта, сцепление между которыми ослаблено из-за сухости почвы (именно поэтому бури этого типа появляются в основном в пустынях), песчинки начинают сначала вибрировать, затем подскакивать, и в результате повторяющихся ударов превращаются в мелкую пыль.
Завихрения воздуха с лёгкостью поднимают с земли частицы песка или пыли, в то время как температура нижних слоев воздушных масс сильно повышается: над степями – до 1,5 км, над пустынями – до 2,5 км. После этого возникает перемешивание воздуха с пылевыми частицами, которые стремятся распределиться по всей площади прогретого воздуха.
Тогда как частички меньшего размера над земной поверхностью взлетают чрезвычайно высоко, крупные поднимаются на более низкое расстояние и быстро падают (если ветер чрезвычайно сильный, пыль может перенестись на тысячи километров). Сила ветра во время песчаных бурь такова, что он вполне способен сдвигать с места дюны, а поднятый им песок будет подобен огромному облаку высотой в полтора километра.
Чтобы сформировалась пыльная буря, грунт должен быть сухим: в случае продолжительной засухи под воздействием сильных ветров, в воздух способны подняться даже частицы верхних слоёв чернозёмной почвы (в этом случае образуется «чёрная буря»), и переместиться на большие расстояния.
Так, в конце двадцатых годов прошлого века в лесостепных и степных лесах Украины внезапно появившаяся пыльная буря подняла вверх более 15 млн. тонн чернозема (при этом высота облака составляла 750 м) и перенесла их на тысячи километров в сторону. Некоторая часть пыли осела в Прикарпатье, Польше и Румынии, в результате чего плодородный слой почвы в пострадавших регионах (около 1 млн.км2) уменьшился на 10-15 см.
Как долго длится явление
Продолжительность песчаных бурь обычно составляет от тридцати минут до четырёх часов. При этом кратковременные пыльные бури характеризуются незначительным ухудшением видимости: местность просматривается до четырёх, а иногда и до 10 километров.
Среди кратковременных бывают и такие пыльные бури, во время которых видимость ограничивается до двух десятков метров.
Появляется пыльная буря всегда почти неожиданно: при хорошей погоде поднимется шквальный ветер, в результате чего скорость воздушных потоков увеличивается, подхватывая и поднимая в воздух пылевые частицы.
Правда, плохая видимость длится недолго даже несмотря на то, что скорость ветра в это время нарастает. О том, что приближается пыльная буря, можно узнать по серой туманной полосе завесе, что появляется под кучево-дождевыми облаками, когда те расположены недалеко от линии горизонта.
Бывают также длительные песчаные бури:
Бури Сахары
Многие песчаные бури зарождаются в самой большой пустыне мира Сахаре, где граничат друг с другом Мавритания, Мали и Алжир. За последние полстолетия количество песчаных бурь Сахары увеличилось в десять раз (только через Мавританию за год проносится около восьмидесяти бурь).
Поднятого песка Сахары настолько много что огромное количество песчаных частиц переносится через Атлантический океан. Такая ситуация возможна из-за того, что когда пыль и песок движутся над пустыней, они вместе с воздухом продолжают нагреваться, после чего, оказавшись над океаном, проходят под более холодным и влажным воздушным потоком. Разница в температуре между слоями воздуха приводит к тому, что они друг с другом не смешиваются, давая возможность пыльному тёплому воздуху пересечь океан.
Несмотря на то, что песчаные бури вызывают много негативных последствий (уничтожают плодородный слой грунта, неблагоприятно воздействуют на дыхательную систему живых организмов), поднятая в воздух пыль приносит и пользу. Например, пыльные бури Сахары снабжают влажные экваториальные леса Центральной и Южной Америки огромным количеством минеральных удобрений, а океан получает недостающую часть железа. В то же время поднятая на Гаваях пыль даёт возможность расти банановым деревьям.
Что делать, если попал в бурю
Заметив первые признаки приближающейся бури нужно сразу же остановиться: продолжать движение бесполезно и лишняя трата сил, тем более что песчаная буря редко когда длится более четырёх часов. Даже если ветер не утихает около двух-трёх дней, лучше переждать на одном месте и никуда не уходить. Поэтому все запасы воды и пищи нужно держать возле себя (особенно воду, иначе полное обезвоживание организма обеспечено, а это всегда приводит к смерти).
Остановившись, нужно сразу начинать искать укрытие. Это может быть крупный камень, валун, дерево возле которых нужно лечь с подветренной стороны и полностью, с головой, закутаться в материю. Если есть возможность укрыться в автомобиле, его нужно поставить таким образом, чтобы в двери не дул ветер.
В худшем случае, если никакого укрытия поблизости не наблюдается, нужно лечь на землю и накрыть голову одеждой (бедуины в таких случаях роют что-то наподобие окопа). Следует иметь в виду, что когда будет пролетать песчаная буря, температурные показатели воздуха в этот момент будут составлять около пятидесяти градусов, что может привести к потере сознания. Дышать в то время, как над головой проносятся тонны песка, нужно только через платок, иначе мельчайшие частицы попадут в дыхательные пути.