Экстремальные температуры воздуха

Известно, что постоянство температуры человеческого тела – основа его существования. Экстремально низкие (как и экстремально высокие) температуры воздуха понятие относительное. Они характерны для определённых территорий и представляют значительные отклонения от нормы – обычных средних температур данной местности. Температура воздуха нередко в зимний период на территории может опускаться ниже 10–15°С относительно нормы, при которой организм находится в физиологическом комфорте. Физиологический комфорт человеческого организма зависит от климата (температуры воздуха, его влажности, скорости ветра). Среднее значение зоны комфорта составляет 21–24°С, нижний предел: –18 °С, верхний: + 27 °С.

Экстремальные температуры воздуха уста­навливаются при зимнем антициклоне – области повышенного давления воздуха с максимальным давлением в центре. В субтропиках экстремальные температуры воздуха возможны также при вторжении масс холодно­го воздуха из более высоких широт.

Самый холодный континент – Антарктида. Россия также держит мировой рекорд по сезонным колебаниям температуры. В 1933 г. в Оймяконе (республика Соха) одном из так называемых полюсов холода, была официально зарегистрированная самая низкая температура за пределами Арктики: – 68° С., а в 1900 г. – в г. Томске: –55°С. Сибирь традиционно считается местом каторги и ссылки, непригодным для нормальной человеческой жизни. Сильные морозы бывают здесь по два-три раза каждое столетие. Чем восточнее, тем суровее зима. Причина – восточносибирский антициклон, т.е., обширная область высокого давления, создаваемая приземным слоем холодного, сухого и тяжёлого арктического воздуха. В 2006 г. холодный фронт начал движение на запад в первой половине января, когда в г. Новосибирске температура всего за 9 часов упала с –5 до –31° С. К ночи 11 января в окрестностях Омска похолодало до –47° С. На 1700 км западнее, в Москву, тоже в январе 2006 г. пришли морозы. Среднеянварский минимум здесь около –16° С, но проходя над столицей России, холодный фронт опустил температуру до рекордных –37° С. Причём, такие морозы стояли почти неделю. За эту неделю сильных морозов число жертв гипотермии в Москве перевалило за сотню. Далее холодный фронт передвинулся в Белоруссию, Украину, Румынию (ниже –25° С), Чехию (ниже –30°С). Сильнее всего пострадала Украина: переохлаждение унесло не менее 130 жизней, в больницы поступило более 500 пациентов с гипотермией и обмораживанием. На юге России ночные заморозки тяжело ударили по чайным плантациям и погубили множество пальм на черноморских курортах. В крымском военно-морском порту Севастополь впервые за 60 лет замёрзло море. Однако самые сильные морозы в этом же году в первые февральские дни были отмечены в Бурятии, в Магадане, где ночные температуры упали до –60°С. Местные телестудии сообщали о множестве пожаров, вызванных перегрузкой проводки из-за массового включения электронагревателей. Вышла из строя одна из главных высоковольтных линий.

Морозы парализуют жизнь городов, губительно воздействуют на посевы, увеличивают вероят­ность технических аварий (при температуре ниже –30°С су­щественно увеличивается ломкость деталей машин).

Экстре­мальные вторжения холодных масс, сопровождающиеся обычно снегопадами, могут быть сравнительно кратковре­менными (немногие дни), но они губительны для сельскохо­зяйственных культур в субтропическом поясе, а в весеннее время и в южной части умеренного климатического пояса. Кроме того, они затрудняют жизнь городов, ра­боту коммуникаций и т.д.

Явление понижения температуры воздуха ниже 0°С вечером и ночью после дня с положительными температура­ми называется заморозками. В Европейской части России за­морозки случаются обычно весной или осенью тогда, когда вторгаются холодные воздушные массы или приходит анти­циклон, при котором интенсивное ночное тепловое излучение от земной поверхности охлаждает почву, растительный покров и воздух. Заморозки причиняют очень большой ущерб сельскому хозяйству, особенно в районах низин, где может застаиваться холодный воздух. Для борьбы с заморозками используют костры, образующие дым, который прикрывает земную поверхность и защищает ее от охлаждения.

Экстремальная жара в любом климатическом поясе уста­навливается при летнем антициклоне. Абсолютный максимум температуры – максимальная температура воздуха, зарегистрированная в данной точке, стране или на Земле в целом за всю историю метеорологических наблюдений. Так, для Москвы это значение составляет 38, 2 °C (29 июля 2010), предыдущий рекорд был отмечен 7 августа 1920, составлял 36, 8 °C. Для земного шара 57, 8 °C (Ливийская пустыня).

В августе 2003 г. в Париже температура воздуха достигала +41°С. В Испании термометр показывал температуру местами более +45°С. Асфальт налипал на шины, пластиковые подошвы плавились. Аномальный зной принесло во Францию изменение циркуляции атмосферы над Северной Атлантикой. Во время «волны зноя» над городом стоял фотохимический смог. При такой температуре тело человека охлаждается, выделяя пот и перекачивая кровь ближе к поверхности кожи. Если температура и влажность воздуха остаются долго (с 1 по 20 августа) аномально высокими, то наступает перегревание тела (гипертермия). Так, по данным института здравоохранения и медицинских исследований Франции, небывалая августовская жара 2003 г. привела к смерти 17 802 человека. Особенно пострадала Португалия, где огонь уничтожил 40 % лесов, унёс жизни 18 человек и разорил огромное количество ферм. Зерновые выгорели, фрукты осыпались с вянущих деревьев, скот беспокойно топтался на пожухлых пастбищах, миллионы птиц гибли. Уровень воды в Дунае достиг рекордно низкой отметки, и она стала дефицитом для охлаждения реакторов атомных электростанций.

К концу августа на смену пришёл «волны зноя» пришёл прохладный северный воздух. Столкновение атмосферных фронтов привело к сильнейшим грозам и граду размером с перепелиное яйцо. Молнии подожгли сухие деревья, но через считанные минуты огонь залило долгожданным ливнем.

Лето 2010 года на европейской части России оказалось самым тёплым за 1000 лет. Больше 2 месяцев почти ежедневно было на 7 градусов выше среднестатистических норм. Такие температуры (38, 2 °C), в которых вынуждены выживать россияне, характерны для Сахары. Россия потеряла около 10 млн га зерновых, более 120 тыс. га леса, а смертность во многих регионах возросла вдвое. 17 регионов России были охвачены пожарами. Погибли 50 человек, без крова остались свыше 3, 5 тыс. человек. Ущерб оценивается в миллиарды рублей. Невыносимо жарко также было в Японии, Канаде, США, Западной Европе. В Пакистане произошло самое сильное за последние 80 лет наводнение. Большинство метеорологов уверены, что эти явления на глобальном уровне представляют собой звенья одной цепи. По мнению заместителя директора Гидрометцентра – над Россией завис так называемый блокирующий антициклон, который не давал проходу более холодному и влажному воздуху Атлантики. Почему так произошло, у учёных ответа нет, «такие изменения являются частью естественной изменчивости атмосферы». Согласно прогнозам Британской метеослужбы, такая жара будет повторяться через каждые два – три года. Все говорят о постепенном нагревании нашей планеты, учащении природных аномалий, включая «волны летнего зноя».

Жара ведет к иссуше­нию почвы, росту пожароопасности в лесах, степях, на торфяниках, к обмелению судоходных рек и к другим нежелательным последствиям на территориях протяженностью многие сот­ни километров.

Значительный недостаток осадков в течение длительного времени весной или летом при повышенной температуре воз­духа называется засухой, в результате чего запасы влаги в почве сильно уменьшаются, растения плохо развиваются, а урожай может погибнуть полностью.

Засуха – частое явление в тропических широтах, полупус­тынных и особенно степных зонах, где находится основная площадь пахотных земель, весной и летом вследствие длитель­ного (до 2 месяцев) господства антициклонной погоды.

Засухи возникают тогда, когда в атмосфере долгое время сохраняется высокое давление воздуха, т. е. стоит антици­клон. Нисходящие потоки в атмосфере препятствуют возник­новению дождей, а ясная погода приводит к нагреванию и иссушению воздуха и почв.

Засухи отрицательно сказывается для сельского и лесного хозяйства, бытового и промышленного водоснабжения, судо­ходства и работы ГЭС. Они могут быть оценены, соответствен­но, различными геофизическими показателями – от дефици­та осадков (по величине, продолжительности, распростра­нению) до сложных коэффициентов, включающих величины отклонений от нормы температуры воздуха, осадков, влагозапасов в почве, а также экономическими показателями не­добора урожая, потерь производства гидроэлектроэнергии и т. п. Засухи создаются отклонением рисунка и интенсивно­сти атмосферной циркуляции от нормы по причинам, связан­ным с колебаниями солнечной активности и с автоколеба­ниями в системе «океан—атмосфера», особенно в энергоак­тивных зонах (Эль-Ниньо и других). Как правило, сильные засухи на одних территориях сопровождаются повышением осадков на других.

Засуха называется также суховеем. Суховей – жаркий или очень теплый ветер, отмечающийся в степях, полупус­тынях и пустынях. Он способствует гибели урожая зерновых и плодовых культур. Суховеи дуют в Северном Казахстане, степях России и Украины.

Засухи почти всегда сопровождаются как суховеями, так и пыльными бурями, которые усиливают испарение влаги с поверхности почв, поэтому борьба с засухами, суховеями и пыльными бурями заключается в накоплении влаги в раз­личных почвах. С этой целью проводят снегозадержание, создают полезащитные лесные полосы, пруды и водоемы в оврагах и балках, организуют боронование почвы и другие агромероприятия.

К устойчиво сухим и засушливым районам относится 40—45% площади континентов; здесь проживает более 1/3 на­селения планеты. На территориях, где засухи возможны хо­тя бы изредка, размещается 3/4 населения. Для основных сельскохозяйственных районов России причиной засух служит аномальное развитие антициклонов арктического и субтропического происхождения, блокирую­щих обычные пути атлантических циклонов.

Сильные засухи случаются в мире почти ежегодно. По числу жертв и экономическому ущербу они в первой пятер­ке видов чрезвычайных ситуаций; по наибольшему разово­му количеству жертв (более 1 млн в Индии в 1965–1967 гг.) и величине прямого экономического ущерба (десятки мил­лиардов долларов) они в числе крупнейших чрезвычайных ситуаций.

Большинство чрезвычайных ситуаций, к счастью, кратковременны. Землетрясение обычно длится не более мину­ты. Торнадо проносится над городом всего за пять минут. Циклоны и ураганы бушуют над городами в течение часа. Даже продолжительность наводнений изме­ряется всего лишь несколькими днями.

Но совсем по-другому обстоят дела с засухой и возникаю­щим вследствие ее голодом. Эти чрезвычайные ситуации могут длиться неделями, а их последствия накладывают от­печаток на целые поколения.

Существуют четыре основных вида засухи:

Постоянная засуха характерна для пустынь – мест с за­сушливым климатом, где растения не растут без ирригации.

Сезонная засуха характерна для климатических зон с яв­но выраженными сухим и дождливым сезонами.

Непредсказуемая засуха, наступающая при неожидан­ном уменьшении осадков.

Невидимая засуха, которая является пограничным со­стоянием, когда высокие температуры способствуют усилен­ному испарению и транспирации, так что даже регулярные дожди не в состоянии в достаточной степени увлажнить почву, и урожай засыхает на корню.

Засуха как явление природы часто приводит к голоду. Это естественная причина голода, не поддающаяся влиянию человека, и порой она находится вне пределов пострадавших районов. Могут пересохнуть истоки главной реки, снабжаю­щей водой обширные территории. Истоки реки могут бытьрасположены за сотни километров от места засухи, даже в другом государстве. Голод часто посещает Нижний Египет и Ближний Восток, при­родные условия которых не годятся для интенсивного оседлого зем­леделия. Источники, приносящие в эти места воду, находятся на расстоянии многих километров от них.

Наиболее часто в мире подвержен засухам Китай и Индия. В Индии летом 1987 г. недостаток питьевой воды испытывали около 250 млн человек, многие ГЭС резко уменьшили или прекратили выработку электроэнергии. Засуха летом 1976 г. в Южном Уэльсе вызвала голод в Англии. Обычно Южный Уэльс подвержен сильным ливням, тума­нам и беспрерывным дождям. К кон­цу мая урожай стал засыхать на полях всей Англии. В России засухи чаще всего поражали Среднее и Нижнее Повол­жье и бассейн р. Урал. Наиболее засушливыми были 1891, 1911, 1921, 1931, 1936, 1946, 1954, 1957, 1967, 1971, 1972, 1975 г. В начале 1990 г. скудность зимних осадков в субтропиках Среди­земноморья породила засуху, дефицит воды для бытового водо­снабжения. Засухи приводят к процессу опустынивания – уменьшения продуктивности возделываемых земель и паст­бищ под воздействием их антропогенной перегрузки. От наступления пустынь страдают около 100 стран и 12 % на­селения Земли, опустыниванию подвергаются в среднем 5–7 млн га земли в год. В целом пустыни и опустыненные земли занимают более 1/5 территорий обжитых материков. На них проживают более 850 млн человек.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека. Установлено, что при температуре воздуха более + 25 ° С работоспособность человека начинает падать. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты – около +116°С.

Переносимость человеком температуры в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t более + 30 °С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей. При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8–10 л за смену и с ней до 40 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NаС1). При высокой температуре воздуха расходуются углеводы, жиры, белки.

Для восстановления водного человеку необходима подпитка подсоленной (около 0, 5 % NаС1) газированной питьевой водой из расчета 4–5 л на человека в сутки. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или зеленый чай.

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочета­нии с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии. Это состояние, при котором температура тела поднимается до 38–39 °С. При гипертермии, и как следствие, тепловом ударе наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается бледность, потеря сознания, зрачки расширены.

Нахождение человека при пониженной тем­пературе, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма – гипотермии. При продол­жительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких тем­ператур являются «холодовые» травмы (вставка 15).