Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Вторая группа факторов непосредственно влияет на формирование материально-вещественных элементов условий труда. Это средства труда, технологические процессы, орудие и предметы труда, организационные формы производства, применяться ни режимы труда и отдыха, которые составляют основу научной организации труда (НОП). Целью НОТ является внедрение и разработка в практику разумно построенного трудового процесса, который обеспечивает заданное качество продукции и высокую производительность труда, создание условий для сохранения с здоровья работающих, росту культурного уровня, увеличение периода их трудовой деятельности.

Третья группа факторов - обеспечивает воздействие на работников климатических, биологических факторов, химических и физико-химических, особенностей местности, где находится человек. В процессе жизнедеятельности на человека влияет весь этот сложный комплекс факторов, объединенный различными взаимными связями, которые могут формироваться под воздействием опасных и вредных факторов, так же на его здоровье, опасностей. Рассмотрим третью группу факторов. Подробно изучим механизм формирования грозовых явлений. Изучение гроз является важной задачей, как с прикладной точки зрения, так и фундаментальной.

Гроза - опасное атмосферное явление, связанное с разви­тием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающихся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, сильными осадками, звуковыми явлениями, нередко с градом.

Название «гроза» связано с большой опасностью и грозностью этого природного явления. В древности люди, не понимая природы грозы, но видя гибель людей и возникающие при грозе пожары, связывали это явление с гневом богов, божьей карой за грехи. Это исключительно красивое природное явление, вызывающее у человека восхищение его красо­той и мощностью. Перед началом грозы (за час-два до грозы) атмосфер­ное давление резко падает вплоть доходя до внезапного усиле­ния ветра, а дальше начинает повышаться. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух свеж и чист, прозрачен, насыщен ионами, образующимися при разрядах молнии. Важной составляющей глобальной электрической цепи, объединяющей атмосферу и Землю, являются грозы. Электростатические силы существенно влияют на эволюцию динамических и микрофизических характеристик облаков и осадков, и, как следствие, на перенос влаги в атмосфере и тепла.

Известно, что грозы оказывают существенное влияние на жизнь, хозяйственную деятельность человека и здоровье, причем, как правило, негативное. Поражение людей, хозяйственных объектов и летательных аппаратов молниями, помехи радиосвязи, перебои в электроснабжении - вот далеко не полный перечень негативных факторов, связанных с грозовыми разрядами. Обеспечение эффективной грозозащиты, в том числе путем активных воздействий на облака и осадки, возможно только при знании физических механизмов, ответственных за формирование гроз. К настоящему времени, до сих пор еще не составлена физическая картина формирования молниевых разрядов в конвективных облаках.

2.10 Грозовые разряды

Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, например, фронтальные, орографические или локальные. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза. Необходимым основным условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. Формируются грозовые облака различных типов, в зависимости от величины и мощности таких потоков.

2.10.1 Одноячейковое облако

Одноячейковые кучево-дождевые облака развиваются в дни со слабым ветром в малоградиентном барическом поле. Их называют еще локальными грозами или внутримассовыми. Они состоят из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной своей части. Они могут достигать градовой и грозовой интенсивности и с выпадением осадков быстро разрушаться. Размеры такого облака составляют: поперечный 5 -20 км, вертикальный 8-12 км, продолжительность жизни около 30 минут, иногда до 1 часа. После грозы серьезных изменений погоды не происходит.

Гроза начинается с возникновения кучевого облака положительной погоды. Кучевые облака быстро растут как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, при хороших условиях, при этом восходящие потоки расположены почти по всему объему облака и увеличиваются от 5 м/с до 15-20 м/с. Очень слабы нисходящие потоки. За счет смешения на границе и вершине облака, окружающий воздух быстро проникает внутрь облака. В результате образующиеся конденсации мельчайшие водяные капли в таком облаке сливаются в более большое, которые вверх уносятся мощными восходящими потоками. Облако еще однородное, состоит из капель воды, удерживаемых восходящим потоком, осадки - не выпадают. Капли постепенно начинают превращаться в кристаллы льда за счет того, что в верхнюю часть облака попадает частица воды в зону отрицательных температур. Облако переходит в стадию мощно-кучевого облака. К укрупнению облачных элементов и созданию условий для выпадения осадков, привод смешанный состав облака. Называют такое облако кучево-дождевым лысым или кучево-дождевым. Вертикальные потоки в нем достигают 25 м/с, а уровень вершины достигает высоты 7-8 км.

Охлаждают окружающий воздух испаряющиеся частицы осадков, что в будущем приводит к усилению нисходящих потоков. На стадии зрелости одновременно в облаке присутствуют и нисходящие и восходящие воздушные потоки. На стадии распада в облаке преобладают нисходящие потоки, которые постепенно охватывают все облако.

2.10.2 Многоячейковые кластерные грозы

Наиболее распространенный тип гроз связанный с мезомасштабными (масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки находящиеся в стадии зрелости обычно располагаются в центральной части кластера, а с подветренной стороны кластера распадающиеся ячейки. Они имеют поперечные размеры 20-40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Многоячейковые кластерные грозы могут давать ливневые дожди, град и относительно слабые шквальные порывы ветра. Отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут, сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов. Эти грозы обычно более интенсивннее, чем одноячейковая гроза, но на много слабее суперячейковой грозы.

2.10.3 Многоячейковые линейные грозы

Многоячейковые линейные грозы представляют из себя линию гроз с продолжительным, отлично развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. Линия шквалов имеет два вида содержит бреши и может быть сплошной. Глубоко темная стена облаков, обычно покрывающая горизонт в северном полушарии с западной стороны, это и есть приближающаяся многоячейковая линия. Большое количество близко находящихся нисходящих/восходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура достаточно отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут выдавать интенсивные ливни и крупный град, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки. Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. Эта система напоминает изогнутый лук, на радарных снимках. Данное явление на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже , оно больше характерно для Северной Америки,.

2.10.4 Суперячейковые грозы

Суперячейка – наиболее организованное грозовое облако. Суперячейковые облака на редкость наносят наибольшую угрозу для человеческого здоровья и самой жизни человека и его имущества. Суперячейковое облако имеет одну зону восходящего потока, так же как и одноячейковое облако. Различаются они тем, что размер ячейки достаточно велик: диаметр составляет 50 км, высота 10-15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. В суперячейковом облаке скорость восходящего потока намного выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40-60 м/с. Основной особенностью, различающейся суперячейковое облако от других типов облаков является наличие вращения. В суперячейковом облаке вращающийся восходящий поток (называемым мезоциклоном в радарной терминологии) создает довольно экстремальные по состоянию погодные явления, такие, как огромнейший град (в диаметре более 5 см) разрушительно сильные смерчи, до 40 м/с шквальный ветер. Основным фактором в образовании суперячейкового облака является окружающие условия. Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, необходим ветер переменного направления, вызывающий вращение. Сдвиг ветра в средней тропосфере, однако является самым важным условием для появления суперячейки. Образующиеся осадки в восходящем потоке, по верхнему уровню облака переносятся сильным потоком в зону нисходящего потока. Зоны нисходящего и восходящего потоков начинают быть разделенными в пространстве, что позволяет жизни облака существовать в течение долгого промежутка времени.

На передней кромке суперячейкового облака обычно бывает слабый дождь. Вблизи зоны выпадают ливневые осадки восходящего потока, а к северо-востоку от зоны основного восходящего потока, выпадают более сильные осадки и большой град.

Обычно смещенные к задней части грозы, неподалеку от зоны основного восходящего потока, существуют достаточно опасные условия.

2.10.5 Физические характеристики грозовых облаков

Радарные и Самолетные исследования показывают, что единичная грозовая ячейка обычно достигает высоты порядка 8-10 км и живет порядка 30 минут. Из нескольких ячеек обычно состоит изолированная гроза, ячейки находятся в разных стадиях развития и их длительность составляет порядка часа. В диаметре десятки километров могут достигать крупные, вершина может достигать высоты больше 18 км, и они могут длиться большое количество часов.

2.10.5.1 Восходящие и нисходящие потоки

Нисходящие и Восходящие потоки в изолированных грозах обычно имеют высоту от 3 до 8 км и диаметр от 0,5 до 2,5 км. Диаметр восходящего потока порой достигает 4 км. Вблизи поверхности земли потоки увеличиваются обычно в диаметре, а скорость в них падает по сравнению с выше расположенными потокам. Характерная скорость восходящего потока лежит в диапазоне от 5 до 10 м/с, в верхней части крупных гроз может доходить до 20 м/с. Исследовательские самолеты, сквозь грозовое облако пролетают на высоте 10 000 м, свыше 30 м/с регистрируют скорость восходящих потоков. В организованных грозах наблюдаются, самые сильные восходящие потоки.

2.10.5.2 Шквалы

В некоторых грозах имеются интенсивные нисходящие воздушные потоки, создающие на поверхности земли ветер разрушительной силы. В зависимости от размера такие нисходящие потоки называются шквалами или микрошквалами. Шквал диаметром более 4 км может создавать ветер до 60 м/с. Микрошквалы имеют более маленькие размеры, но создают ветер скоростью до 75 м/с. Микрошквал будет сопровождаться интенсивным ливневым дождем тогда, когда порождающая шквал гроза образуется из достаточно теплого и влажного воздуха. Но если гроза создается из сухого воздуха, осадки при выпадении могут поменяться (испаряющиеся в воздухе полосы осадков) и микрошквал станет сухим. Серьезной опасностью для самолетов являются нисходящие воздушные потоки, большая угроза составляет при взлете или посадки, так как они образуют вблизи земли ветер со значительными внезапными изменениями направления и скорости.

2.10.6 Вертикальное развитие

В общем случае, активное конвективное облако поднимается до тех пор, пока оно не истратит свою плавучесть. Утраченная плавучесть взаимосвязана с нагрузкой, создаваемой образовавшимися в облачной среде осадками, или смешением с окружающим сухим холодным воздухом, или комбинацией этих двух процессов. Рост облака также может быть прекращен слоем блокирующей инверсии, то есть слоем, где температура воздуха возрастает с высотой. Грозовые облака обычно достигают высоту 10 км, но бывает, и достигают высоту более 20 км. Когда высоки нестабильность и влагосодержание атмосферы высоки, то при благоприятном ветре облако может вырасти до тропопаузы, слоя отделяющего тропосферу от стратосферы.

Температурой характеризуется тропопауза, остающейся приблизительно постоянной с ростом высоты и известной как область высокой стабильности. Воздух на вершине облака становится холоднее и тяжелее окружающего воздуха и вершина перестает расти, как только восходящий поток начинает приближаться к стратосфере. Высота тропопаузы зависит от сезона года и широты местности. Вблизи экватора она становится выше, а так варьируется от 8 км в полярных регионах до 18 км.

Достигнув блокирующего слоя инверсии тропопаузы, кучевое конвективное облако начинает расплываться в стороны и начинает образовывать характерную для грозовых облаков «наковальню». Обычно, ветер дующий на высоте наковальни, сносит облачный материал по направлению ветра.

2.10.6.1 Турбулентность

Пролетающий самолет сквозь грозовое облако (строго запрещается залетать в кучеводождевые облака), обычно попадает в болтанку, самолет под действием турбулентных потоков облака начинает бросать вверх, вниз и в стороны. Атмосферная турбулентность вызывает нежелательные нагрузки на самолет, неприятные ощущение, то есть дискомфорт для экипажа самолета и пассажиров. Турбулентность измеряется разными единицами, но чаще ее определяют в единицах g - ускорения свободного падения (9.8 метров в секунду за секунду). Опасную для самолетов турбулентность, сознает шквал в один g . В верхней части интенсивных гроз зарегистрированы вертикальные ускорения до трех g.

2.10.6.2 Движение гроз

Движение грозового облака относительно земли определяется, прежде всего, взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза.

Скорость перемещения изолированной грозы обычно порядка 20 км/час, но некоторые грозы двигаются гораздо быстрее. В экстремальных ситуациях грозовое облако может двигаться со скоростями 65-80 км/час - во время прохождения активных холодных фронтов. В большинстве гроз по мере рассеивания старых грозовых ячеек последовательно возникают новые грозовые ячейки. При слабом ветре отдельная ячейка за время своей жизни может пройти совсем небольшой путь, меньше чем пара километров, однако в более крупных грозах новые ячейки запускаются нисходящим потоком, вытекающим из зрелой ячейки, что дает впечатление быстрого движения не всегда совпадающего с направлением ветра.

Характеристики

Список файлов ВКР