Geozagrożenia meteorologiczne

Zagrożenia meteorologiczne (pogodowe) obejmują przede wszystkim gwałtowne wiatry i związane z tym wzburzenie wody. Należą do nich zwłaszcza cyklony tropikalne (znane pod różnymi lokalnymi nazwami), jak również trąby powietrzne. W tej grupie jest jednak także całe spektrum innych zjawisk z zakresu wiatru, temperatury i opadów, które mogą być zaliczane do grona geozagrożeń.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)

Problemy środowiskowe Świata

II Geozagrożenia meteorologiczne

1. Cyklony tropikalne

Wiatr o ruchu wirowym powstający nad ciepłymi wodami oceanicznymi na zwrotnikowych szerokościach geograficznych nosi nazwę cyklonu tropikalnego. Stanowi on największe geozagrożenie meteorologiczne. Nazwa tego wiatru nawiązuje do dwóch elementów: układu barycznego niskiego ciśnienia (cyklonu), który stanowi centrum wiatru i zasysa powietrze z zewnątrz oraz tropików czyli zwrotników.

Do wystąpienia cyklonu tropikalnego konieczne jest spełnienie kilku czynników:

• Obecność ciepłej (minimum 25-27 stopni Celsjusza) wody oceanicznej, często za wartość graniczną przyjmuje się 26,5°C, z tego powodu cyklony mają charakter sezonowy (występują „latem”).
• Głębokość zbiornika musi wynosić minimum 50 metrów, co zapewni odpowiednią ilość ciepła i wilgoci.
• Odległość minimum 500 km na północ lub południe od równika (co umożliwia zaistnienie siły Coriolisa wprowadzającej powietrze w ruch wirowy).

Z tego powodu cyklony tropikalne występują niemal wyłącznie w strefie zwrotnikowej oraz ewentualnie w miejscach nieco oddalonych od zwrotników ale poddanych działaniu ciepłych prądów morskich, które umożliwiają zasilanie wiatru na wyższych szerokościach geograficznych. Na półkuli północnej ruch wirowy odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a na półkuli południowej zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Cyklon tropikalny to najpotężniejszy znany na Ziemi wiatr

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/04/Hurricane_Isabel_from_ISS.jpg/1920px-Hurricane_Isabel_from_ISS.jpg

Cyklon tropikalny nosi różne lokalne nazwy geograficzne. Należą do nich:

• Huragan – nazwa używana przede wszystkim w USA, odnosi się do cyklonów tropikalnych na zachodnim Atlantyku i wschodnim Pacyfiku.
• Cordonazo – odnosi się do cyklonów tropikalnych lub nieco słabszych wiatrów (sztormów i depresji tropikalnych) u wybrzeży Meksyku i innych państwa Ameryki Łacińskiej.
• Tajfun – ta nazwa używana jest do określenia cyklonów w Japonii i krajach sąsiadujących, na zachodnim Pacyfiku.
• Baguio – to lokalna nazwa na cyklon tropikalny używana na Filipinach
• Willy-willy – nazwa cyklonu tropikalnego u wybrzeży Australii i Nowej Zelandii.
• Cyklon – nazwa używana na Oceanie Indyjskim, zwłaszcza w rejonie Indii i Madagaskaru.

Wiatrem często kojarzonym z cyklonami tropikalnymi w Europie są z kolei Orkany, mają one jednak inny mechanizm powstawania i są wiatrami strefy umiarkowanej.

Zasięgi cyklonów tropikalnych w latach 1950-2018

Źródło: Własna edycja na podstawie: https://vividmaps.com/animated-track-and-intensity-of-every-tropical-cyclone-1950-2018/

Etapy powstawania cyklonu tropikalnego:

1. Osiągnięcie przez wody oceaniczne o głębokości minimum 50 metrów temperatury 25-27°C (lub >26,5°C) nie bliżej niż 500 kilometrów od równika (na północ lub południe).
2. Powietrze unoszące się nad wodą jest chłodniejsze niż temperatura wody oceanicznej.
3. Dochodzi do intensywnego parowania, co powoduje tworzenie się ośrodka niżowego i rozwoju potężnych chmur burzowych (głównie Cumulonimbusów).
4. Dalsza intensyfikacja parowania, silna konwekcja i prądy wstępująca wypiętrzają chmury na wysokość kilku kilometrów.
5. Coraz bardziej rozbudowany system zasysający ciepłe powietrze znad oceanu nabiera cech ruchu wirowego na skutek oddziaływania siły Coriolisa.
6. W centrum układu powstaje obszar bardzo niskiego ciśnienia, który napędza dalszy wzrost prędkości wiatru.
7. Zasysanie jest tak intensywne, że brakuje powietrza przy ziemi, w związku z czym wciągane jest także powietrze napływające z góry, które spływa do centrum układu tworząc tak zwane oko cyklonu, czyli obszar spokojny i bezwietrzny z obecnymi prądami stępującymi bardzo niskim ciśnieniem o średnicy nawet 5-80 km.
8. Wraz z rozbudowywaniem się układu stale maleje ciśnienie w centrum, spadają nawet poniżej 900 hPa, a układ rozbudowuje się czerpiąc energię z ciepłych wód oceanu.
9. Powietrze docierające do górnej granicy troposfery jest wyrzucane na zewnątrz układu na odległość nawet kilkuset kilometrów, a odchylane w ruchu wirowym tworzy charakterystyczny układ chmur widoczny na zdjęciach satelitarnych.
10. Po uderzeniu w ląd i utracie źródła zasilania (ciepła woda morska), wiatr stopniowo wyhamowuje i słabnie, aż do całkowitego jego rozładowania.

Mechanizm powstawania cyklonu tropikalnego

Źródło: https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R8YaW1qcfvKGb/1618580688/29yXr7SfnvcKxQiIndDsnIsVOajNHZ8f.png

Cyklony tropikalne mają olbrzymią siłę, a ich prędkość sięga kilkuset kilometrów. Z tego powodu mogą rodzić bardzo poważne skutki. Należą do nich:

• Śmierć ludzi wywołana porwaniem przez wiatr lub przygnieceniem przez przedmiot niesiony przez wiatr.
• Zniszczenia budowli, obiektów infrastruktury, pojazdów na masową skalę, a nawet zagłada całych miast.
• Zniszczenia dużych obszarów lasów i obszarów uprawnych.
• Wtłoczenie na ląd wody morskiej w postaci powodzi przybrzeżnej i związane z tymi skutki typowe dla powodzi.

Huragany na zdjęciach satelitarnych według 5-stopniowej skali Saffira-Simpsona

Źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Saffir–Simpson_scale

Do określania siły i skutków cyklonów tropikalnych wymyślona została specjalna skala nazwana od jej autorów – skalą Saffira-Simpsona.

Cyklony według 5 kategorii w skali Saffira-Simpsona

Źródło: Opracowanie własne.

Istotną ciekawostką dotyczącą cyklonów tropikalnych jest nadawanie im imion ze specjalnej listy. Pomagają one identyfikować historykom i naukowcom najgroźniejsze z nich. Do najgroźniejszych cyklonów tropikalnych w historii należały:

• Huragan Allen (1980) – osiągnął rekordową prędkość 305 km/h, uderzył w państwa Karaibskie. Zabił co najmniej 269 osób, straty wyniosły nie mniej niż 2,6 mld ówczesnych dolarów.
• Huragan Wilma (2005) – osiągnął rekordowo niskie ciśnienie zaledwie 882 hPa. Uderzył w Meksyk, Kubę i Florydę. Śmierć poniosło co najmniej 52 ludzi, a straty oszacowano na 22,5 mld dolarów.
• Huragan Dorian (2019) – najgorszy Huragan w historii Bahamów. Śmierć poniosło około 300 osób, a straty oszacowano na ponad 5 mld dolarów.
• Huragan Katrina (2004) – jeden z najtragiczniejszych Huraganów w historii USA. Doprowadził do zrównania z Ziemią miasta Nowy Orlean. Śmierć poniosło co najmniej 1800 osób, a straty oszacowano na 125 mld dolarów.
• Cyklon Nargis (2008) – najbardziej śmiercionośny cyklon tropikalny w XXI wieku. Uderzył w wybrzeże Mjanmy, zabił nawet 140 000 osób, a straty oszacowano na 13 mld dolarów.
• Cyklon Odisha (1999) – najsilniejszy cyklon odnotowany na Oceanie Indyjskim, sięgnął prędkości 260 km/h. Zabił prawie 10 000 osób u wybrzeża Indii i spowodował straty na poziomie 4,5 mld dolarów.
• Cyklon Bhola (1970) – najbardziej śmiercionośny cyklon tropikalny w historii, uderzył w Bangladesz. Śmierć poniosło około 300 000 – 500 000 osób.
• Will-Willy Monica (2006) – najsilniejszy cyklon odnotowany w Australii, sięgnął 250 km/h. Szczęśliwie nie spowodował ofiar śmiertelnych ani istotnych strat materialnych.
• Willy-Willy Winston (2016) – najpotężniejszy cyklon odnotowany na półkuli południowej. Osiągnął prędkość 280 km/h, zabił 44 osoby i spowodował straty na poziomie 1,5 mld dolarów.
• Tajfun Tip/Baguio Warling (1979) – najsilniejszy odnotowany Tajfun w historii. Osiągnął 260 km/h i zajął rekordowo duży obszar. Śmierć poniosło 99 osób, nieznane są dokładne straty materialne.

2. Trąby powietrzne

Drugim głównym geozagrożeniem meteorologicznym są trąby powietrzne. Sposób ich powstawania jest w pewnym stopniu podobny do cyklonów, są to jednak wiatry powstające na lądzie, stąd ich siła rażenia i zasięg oddziaływania są znacznie mniejsze.

Tornado w Stanach Zjednoczonych

Źródło: https://www.worldatlas.com/r/w728-h425-c728x425/upload/d6/2f/71/shutterstock-104794319.jpg

Trąby powietrzne (nazywane w USA Tornado) występują na wszystkich kontynentach oprócz Antarktydy (także w Europie i w Polsce, choć tu należą do rzadkości), ale w USA występują one najczęściej i mają one największą siłę. Mechanizm powstawania tornad jest dosyć złożony. Muszą ku temu zaistnieć sprzyjające warunki. W USA dzieje się tak, gdy ciepłe i wilgotne powietrze znad Zatoki Meksykańskiej przesuwa się ku północy, napotyka zimne i ciężkie powietrze znad Gór Skalistych.

Mapa przestrzennego mechanizmu powstawania Tornado w USA

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/43/Tornado_Alley_Diagram.svg/1920px-Tornado_Alley_Diagram.svg.png

Te specyficzne cechy geograficzne w USA przyczyniają się powstania idealnych warunków dla powstawia trąby powietrznej, występują one jednak także (choć rzadziej w innych miejscach). Np.w Europie w tym w Polsce, zjawisko powstaje na skutek zderzenia mas ciepłego i zimnego powietrza, wyłącznie latem. Przebieg formowania trąby powietrznej jest następujący:

1. Zimne powietrze wypycha ciepłe ku górze, które unosząc się – skrapla i buduje potężną, chmurę burzową o wieżowym charakterze – Cumulonimbusa (Cb).

Chmura Cumulonimbus o pionowej budowie – niezbędna dla powstania trąby powietrznej

Źródło:https://pbs.twimg.com/media/CmVOi02VUAIKd0W.jpg

1. Część zasysanego powietrza odbija się następnie od górnej warstwy najniższej warstwy atmosfery – Tropopauzy i powraca ku ziemi jako powietrze chłodne.
2. Jednoczesne intensywne zasysanie ciepłego powietrze ku górnej warstwie chmury oraz opad zimnego powietrza ku ziemi prowadzi do powstania ruchu wirowego.
3. Między centrum wiru, a skrajem powstaje olbrzymia różnica ciśnienia, która wzmaga wiatr.
4. Gdy opadające powietrze dotknie ziemi, powstaje charakterystyczny lej – wąska podstawa dotykająca ziemi i olbrzymia, rozbudowana chmura nad nią.

Mechanizm powstawania trąb powietrznych (Tornad)

Źródło: https://kidspressmagazine.com/wp-content/uploads/2014/04/dreamstime_xl_36904953-1024×850.jpg

Szczególnie narażone na Tornado są środkowe Stany Stanów Zjednoczonych – Teksas, Oklahoma, Kansas, Kolorado, Nebraska i Dakota Południowa. Obszar ten nosi nazwę “Alei Tornad”.

Obszary i liczba zanotowanych Tornado w latach 1950-2006 

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Tornado_Alley.gif

Skutki Tornad zależą przede wszystkim od ich prędkości. Mierzy się je w zmodyfikowanej skali Fujity od EF0 do EF5. Najgroźniejsze są tornada od EF3 do EF5, czyli takie, których prędkość wiatru przekracza 200 kilometrów na godzinę (a nawet 300 km/h). Zniszczenia mogę być duże – taka siła wiatru pozwala nie tylko porwać dachu budynków, samochody czy zwierzęta gospodarskie, ale nawet zniszczyć budynki do samych fundamentów. Zasięg działania Tornad jest jednak relatywnie mały – pas zniszczeń może mieć maksymalnie kilkaset metrów szerokości, choć znane są tornado, których szerokość mierzono w kilometrach, należą one do rzadkości. Tornado może jednak przebyć długą drogę, z reguły kilka do kilkunastu kilometrów, lecz w USA zdarzały się Tornada (następujące po sobie kilka tornad), których łączny pas zniszczeń wynosił ponad 300 kilometrów.

Trąby powietrzne (Tornada) według zmodyfikowanej skali Fujity

Źródło: Opracowanie własne.

Skutkami trąb powietrznych mogą być:

• Śmierć ludzi wywołana porwaniem przez wiatr lub przygnieceniem przez przedmiot niesiony przez wiatr.
• Zniszczenia budowli, obiektów infrastruktury, pojazdów.
• Zniszczenia dużych obszarów lasów.

3. Sztormy

Pod pojęciem sztormu rozumie się długotrwałe wiatry nadmorskie, których prędkość przekracza 65 km/h. Ich występowanie zawsze skutkuje wzburzeniem wody morza lub oceanu i powstawania wysokich, groźnych fal. Nie są to zjawiska tak groźne jak trąby powietrzne czy cyklony tropikalne (choć często towarzyszą tym ostatnim), niosą jednak pewne zagrożenie dla działalności człowieka.

Sztormy występują czasami także na Morzu Bałtyckim

Źródło: https://s3.tvp.pl/images2/3/8/4/uid_384390da850596c18e2290e05214efbc1634810245683_width_900_play_0_pos_0_gs_0_height_506.jpg

Sztormy w skali Beauforta

Źródło: Opracowanie własne.

Sztormy na morzu mogą się rozwijać w warunkach niskiego ciśnienia (a przede wszystkim występującej różnicy ciśnień). Sprzyja im brak przeszkód terenowych, które mogłyby wyhamować wiatr nad powierzchnią wody. Wiatr oddziałuje na wodę morską wprawiając ją w ruch i powodując spore zagrożenie dla ludzi. Do wybranych potencjalnych skutków sztormów należą:

• Zniszczenia budowli hydrotechnicznych w portach oraz obiektów turystycznych (np. molo, infrastruktury nabrzeży) wzdłuż linii brzegowej.
• Porwanie zacumowanych jednostek pływających, a nawet ich zatopienie.
• Utrudnienia w ruchu transportu morskiego, okresowe unieruchomienie statków w portach.
• Wzmożona abrazja klifów morskich.
• Zjawisko powodzi typu cofka.
• Z rzadka – śmierć pojedynczych osób.

Rekordowo groźny w ostatnich latach był Sztorm Ciara, który uderzy w kraje Europy Zachodniej

Źródło: https://i2-prod.mirror.co.uk/incoming/article21438817.ece/ALTERNATES/s615b/0_High-Winds-And-Large-Waves-Hit-The-North-West-Coast-Of-The-UK-And-Northern-Ireland.jpg

4. Inne zagrożenia pogodowe

Czasami na świecie obserwuje się nietypowe zjawiska ekstremalne związane z wiatrem, które podobne są do trąb powietrznych. Należą do nich:

• Trąby wodne – trąba powietrzna, która tworzy się nad zbiornikiem – dużym jeziorem lub morzem. Mają mniejszą siłę i nie są tak groźne jak trąby powietrzne.

Trąby wodne nad Morzem Bałtyckim

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Traba_wodna.JPG/1280px-Traba_wodna.JPG

• Wiry pyłowe – do ich powstawania dochodzi na pustyniach, gdzie w obręb ruchu wirowego wpadają odłamki skalne, np. ił, piasek czy żwir.

Wiry pyłowe powstają na pustyniach o drobnoziarnistym podłożu

Źródło: https://meteocentrum.pl/wp-content/uploads/2021/07/shutterstock-1073265422.jpg

• Ogniste wiry – bardzo rzadkie zjawiska mające charakter słupów ognia, które powstają w trakcie pożarów na skutek dużej różnicy temperatury podłoża i unoszącego się nad nim powietrza.

Płonąca trąba powietrzna to zjawisko niezwykle rzadko obserwowane

Źródło: https://tvn24.pl/tvnmeteo/najnowsze/cdn-zdjecie062b58b8b1fd6476ef6b8335ee41cba6-ogniste-tornado-4191140/03bd98a1-c24d-4fc1-bdbb-4132fc54425c.jpg

Istnieje jeszcze cały szereg innych zjawisk pogodowych, które mogą być groźne dla człowieka, choć nie tak śmiercionośne, jak zjawiska wcześniej wspomniane. Należą do nich:

• Ekstremalnie niskie lub wysokie temperatury (mrozy i upały) – mogące powodować wzrost kosztów życia, uszkodzenia infrastruktury transportu, w skrajnych przypadkach śmierć ludzi (zamarzanie, udary).
• Wiosenne przymrozki – mogą powodować zniszczenia upraw i tym samym wzrost cen płodów rolnych.
• Gradobicia – stanowią przede wszystkim istotne zagrożenie w rolnictwie, mogą powodować poważne zniszczenia upraw, jednak zwykle na małych obszarach.
• Długotrwałe lub gwałtowne (nawalne) opady – mogą przyczyniać się do występowania zjawiska powodzi lub podtopień.
• Długotrwały brak opadów -może powodować zjawisko suszy).
• Zamiecie śnieżne, gołoledź – mogą powodować istotne utrudnienia w transporcie.
• Burze z piorunami – stanowią bezpośrednie zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka
• Burze piaskowe – rodzaj burzy, w której porwany zostaje luźny materiał skalny z obszarów pustyń lub półpustyń. Powodują istotne trudności w oddychaniu i poważne zakłócenia widoczności.
• Ekstremalne wiatry wcześniej niewspomniane, takie jak Szkwały czy Orkany – powodują zagrożenia podobne do innych gwałtownych wiatrów.
• Podtopienia – które są zjawiskiem na pograniczu meteorologii i hydrologii. Powodują mini-powodzie w miastach, na skutek nawalnych opadów. Zagrożenia, które z nimi się wiążą są podobne do tych, które występują w czasie powodzi.

Więcej na ten temat możesz przeczytać tutaj