Zjawiska atosferyczne

Groźne zjawiska atmosferyczne towarzyszą wszystkim życiom od czasu powstania Ziemi i atmosfery.

Atmosfera jest zewnętrzną, gazową sferą. Atmosfera ziemska otacza ziemię. To właśnie w atmosferze zachodzą wszystkie zjawiska pogodowe. 

Na pogodę w danym obszarze wpływają elementy meteorologiczne czyli:
- temperatura
- ciśnienie,
- wiatry,
- opady,
- trzęsienie ziemi.

Prawie każdy z tych czynników powoduje, że atmosfera zagraża człowiekowi.

Zagrożenia jakie są ze strony atmosfery dla człowieka to:

1. Mróz, gdzie możemy wyróżnić dwa rodzaje zagrożeń:

A) oblodzenie i zalodzenie, które wywoływane jest niską temperaturę. Dochodzi do tego, gdy na dworze jest minusowa temperatura (-30 do -50). Wskutek tego dochodzi do zalodzenia znacznych obszarów ,a u ludzi do odmrożeń, a nawet śmierci w wyniku wychłodzenia organizmu. Tak niska temperatura prowadzi także do oblodzenia dróg, co może sparaliżować transport.

B) lawiny i osunięcie gruntu wywoływane jest przez temperaturę i opady. Dochodzi do nich, gdy najpierw pada deszcz lub inny opad i jest zimno. Wtedy ulega on zamarznięciu, a potem w skutek ocieplenia dochodzi do lawiny czyli np.śnieg osuwa się po zboczu gór zabierając ze sobą wszystko co napotka.

Lawiny - spadanie, staczanie lub ześlizgiwanie się ze stoku górskiego mas śniegu, lodu, gleby, materiału skalnego, bądź ich mieszaniny. Lawina jest najgwałtowniejszą postacią ruchów masowych.

śnieżno-lodowe spadają ze średnią prędkością około 160 km/godz. Prędkość lawin pyłowych może osiągnąć nawet 300 km/godz. Porywają ogromne drzewa, zgniataj± i niszcz± budynki oraz potężne, betonowe konstrukcje. Zabijają prawie każdego, kto stanie na ich drodze. 

Lawiny schodzą najczęściej na stokach o nachyleniu 30-40 stopni. Zaczynają się powyżej górnej granicy lasu, ale gdy się rozpędzą, nawet potężne drzewa nie stanowią dla nich przeszkody. Często do wywołania lawiny potrzebny jest impuls np. przejazd narciarza czy przejście turysty.

Rodzaje lawin:
· kamienna - przemieszczająca się po stoku górskim masa okruchów skalnych, kamieni, żwiru itp.
· Wulkaniczna - gwałtownie przemieszczająca się po zboczu wulkanu masa okruchów skalnych, świeżo wyrzuconej lawy, popiołu wulkanicznego i gazów wulkanicznych
· Błotna - gwałtownie przemieszczający się potok błotny
· Lodowa - przemieszczająca się po zboczu masa lodu
· Śnieżna - obrywająca się i przemieszczająca się masa śniegu
· Pyłowa - powstaje po obfitych opadach, tworząc ze świeżego, puszystego śniegu welon pyłu śnieżnego.
· Gruntowa- powstaje po obfitych opadach, tworząc ze świeżego, puszystego śniegu welon pyłu śnieżnego.
· Mieszana - powstająca z wymieszanych np. śniegu i lodu, kamieni i śniegu itp.

Za najprostszą i jednocześnie skuteczną metodę można uznać unikanie miejsc zagrożonych zejściem lawiny, zarówno w trakcie poruszania się po górach jak i np. przy wyborze miejsca na budowę domu itp. Obszary takie można określić na podstawie analizy ukształtowania terenu, bezpośrednich obserwacji czy innych symptomów.

Często wywołuje się lawiny w sposób sztuczny, za pomoc± pocisków lub min. Pozwala to na kontrolowane zejście lawiny uruchamiające masy śniegu zgromadzone w postaci nawisów lub pokrywy zanim osiągną one niebezpieczne rozmiary.

Stosuje się dwie zasadnicze metody walki z lawinami: biologiczną i inżynierską.

· Metoda biologiczna opiera się na wykorzystaniu szaty roślinnej. Stoki porośnięte roślinnością są mniej narażone na zejście lawin, las stanowi naturalny hamulec dla lawin. 

· Metoda inżynierska polega na budowie różnego rodzaju sztucznych konstrukcji stanowiących zaporę dla spadającej lawiny lub zmieniających jej kierunek. Są to: mury oporowe, izbice, ziemne wały i tarasy itp. 


2. Huragany czyli wiatry są ogromnym zagrożeniem. Huragany są to gwałtowne, porywiste wiatry, najczęściej niszczą one wszystko co napotkają na swej drodze.Zmiatają one z powierzchni ziemi domy i inne budynki nie mówiąc o ludziach.

Huragan, przechodząc nad lądem, burzy domy, niszczy uprawy, łamie i wyrywa drzewa z korzeniami, zrywa mosty, przenosi w powietrzu samochody oraz przyczynia się do ofiar śmiertelnych. Wzburzone huraganowym wiatrem morze staje się niezwykle groźne, szczególnie na nizinnych wybrzeżach.

W efekcie działania wiatru w połączeniu z niskim ciśnieniem powstają kilkunastometrowe fale, mogące podnieść powierzchnię morza o kilka metrów. We wrześniu 1988 r. nad Zatoką Meksykańską ogromnego zniszczenia dokonał huragan Gilbert. Prędkość wiatru wiejącego dookoła oka cyklonu wynosiła 320 km/h. W ciągu kilku godzin spadło nawet 380 mm deszczu. Zginęło 380 osób. Maksymalna prędkość huraganu, jaką udało się zanotować, przekraczała 460 km/h.

Trąba powietrzna jest wirem atmosferycznym o małej średnicy, lecz wyjątkowo dużej sile. Wir ten o pionowej osi umiejscawia się u podstawy chmury burzowej Cb. Ma przeważnie kształt lejka złączonego szerszym końcem z chmurą. Podczas tego zjawiska można usłyszeć szczególny dźwięk, spowodowany falami akustycznymi, związanymi z silnym gradientem wiatru.

Dolna jego część w postaci trąby może sięgać podłoża. Jeśli dochodzi do powierzchni wody, nosi nazwę trąby wodnej. Przeciętna jej średnica wynosi 200-250 m, chociaż czasami sięga ponad 2000 m. Wirujące w trąbie powietrze osiąga ogromną prędkość, przekraczającą niekiedy 400 km/h.

Cały układ obraca się w kierunku przeciwnym ruchowi wskazówek zegara. W europie trąby powietrzne występują niezmiernie rzadko. Najczęściej są odnotowywane w USA, zwłaszcza pas od stanu Kansas do stanu Indiana oraz Australii.

W Ameryce nazwano je tornadami.. Rocznie występuje tam około 150 trąb powietrznych. Rekordową ich liczbę odnotowano 19 lutego 1894 r. - ponad 60. Tornado nie zawsze bywa tragiczne w skutkach. Przykładem może być przypadek odnotowany w maju 1986 r. we wschodnich Chinach. Silne wiry powietrzne uniosły w górę 13 dzieci, przeniosły je na znaczną odległość, po czym łagodnie opuściły na piaszczyste wydmy i zarośla. Intensywność tornada ocenia się, biorąc pod uwagę prędkość wiatru, którą wzbudza. W tym celu korzysta się z 6-stopniowej skali opracowanej przez Tetsuya Fujita.

Źródłem niszczycielskiej siły są: 

- Gwałtowne zmiany siły wiatru, którego prędkość dochodzi najprawdopodobniej do 180 mxs-1 (jakiekolwiek obserwacje instrumentalne są nierealne ze względu na destrukcyjną siłę trąb);

- Nagły spadek ciśnienia w środku wiru, nawet od 200 hPa, doprowadzający do dużej różnicy ciśnienia między wnętrzem budynków, a ich otoczeniem, który powoduje, że normalne ciśnienie w pomieszczeniu rozsadza je od środka jak przy eksplozji;

- Silne zasysanie skierowane ku górze, związane z pionową prędkością niespotykaną w zwykłej chmurze burzowej.

W Indiach noszą nazwę cyklonów, natomiast na wybrzeżach wschodniej i południowo-wschodniej Azji określane są jako tajfuny.

Uczeni podkreślają rolę trzech procesów biorących udział w tworzeniu struktury tajfunu. Są to: procesy konwekcyjne, ścieranie się różnych mas powietrza oraz oddziaływanie wyższych warstw troposfery. Dołem do środka układu cyklonalnego napływa wilgotne powietrze, które unosi się, a następnie w górze jest odprowadzane na zewnątrz. W fazie początkowej ruch ten odchyla siła Coriolisa, inicjując wirowe zakłócenie.

Na dominującą rolę konwekcji i otaczanie oka cyklonu zwartą ścianą potężnych chmur Cumulonimbus niezbity dowód stanowią silnie wypiętrzone chmury i gwałtowne opady. W samym oku z kolei ruchy zstępujące nie dopuszczają do powstawania chmur. Duży spadek ciśnienia w oku cyklonu teoria konwekcyjna tłumaczy działaniem siły odśrodkowej wirującego powietrza, która wyrzuca je na zewnątrz. Jednocześnie w warstwach dolnych dopływ jest na tyle skąpy, że nie kompensuje ubytku w całości. Wznoszące się nad nagrzanym oceanem powietrze według teorii frontowej musi dostać się do wyższych szerokości geograficznych, gdzie zaczyna oddziaływać siła Coriolisa, zmuszająca masy powietrzne do ruchu po spirali wokół zawirowania.

Warunki takie istnieją w przemieszczającym się po obu stronach równika pasie zbieżności (konwergencji) pasatów, zwanej niekiedy frontem tropikalnym. Za teorią tą przemawia fakt, że w niskich szerokościach geograficznych Atlantyku i Pacyfiku, gdzie front ten nie występuje, nie dochodzi również do powstania wirów cyklonalnych.

W tworzeniu tajfunów istotną rolę mogą odgrywać wyższe warstwy troposfery. Gdy w jej środkowej części powstaje fala wschodnia, która przemieszcza się na zachód (w polu ciśnienia) dochodzi do poziomego zafalowania. Ugięcie linii sił pola, dające zatokę falową, przekształca się powoli w wir, który daje początek cyklonowi tropikalnemu.

W lipcu 1911 r. w Baguio na Filipinach podczas przemieszczania tajfunu w ciągu czterech dni spadło 2233 mm deszczu. Mimo, że nie występują zbyt często (przeciętnie 40-50 razy w roku), to każde pojawienie się cyklonu jest powszechnie odnotowywane w środkach przekazu jako szczególne zjawisko, o trudno przewidywalnych skutkach (podaje się wtedy prędkość towarzyszących mu wiatrów oraz przypuszczalną trasę przemieszczania). Najbardziej typową cechą struktury cyklonu tropikalnego jest jego centrum pozbawione chmur, z bardzo słabym wiatrem, a nawet ciszą, zwane okiem. Ma ono kształt kolisty lub owalny i średnicę 10-60 km. Bezpośrednio do niego przylega strefa najsilniejszych wiatrów. Ogromne są szkody wywołane ulewami z chmur związanych z cyklonami. Powodują one powodzie.

Cyklon, który nawiedził w 1970 r. Bangladesz, zebrał okrutne żniwo - śmierć poniosło wówczas prawie pół miliona ludzi. Fala wywołana cyklonem była przyczyną ogromnych szkód w mieście Galveston w Teksasie we wrześniu 1900 r. Zniszczyła 3600 budynków, a śmierć poniosło 6000 ludzi. 

Dopełnieniem zniszczeń jest rozrzucenie po okolicy unoszonych przedmiotów (rumowisk) przez wirujący słup powietrza na skutek siły odśrodkowej. Ze względu na pionowe pulsacje trąby (opadanie i podnoszenie) wysuwa się teorie, że mechanizm powstania tego zjawiska musi znajdować się wyżej niż u podstawy chmury Cb. Przypuszczalnie tornada tworzą się w środkowych partiach chmury, w której zaznaczają się silne prądy wstępujące, duża turbulencja, a także znaczne zmiany kierunku i prędkości wiatru. Przyczyn powstawania trąb nie udało się do końca wyjaśnić. Niektórzy badacze atmosfery uważają, że aby mogło dojść do powstania tornada, musi być spełnionych jednocześnie aż ponad 20 różnych warunków. Poza dyskusją jest tylko to, że tornada rozwijają się w strefach kontaktu ciepłych i wilgotnych mas powietrznych z masami chłodnymi.

Również burze połączone z gwałtownymi ulewami są jednymi z najniebezpieczniejszych, a zarazem najbardziej widowiskowych zjawisk w przyrodzie. Oślepiające błyskawice rozcinające niebo to widok zapierający dech w piersiach, ale mogący powodować znaczne zniszczenia. 

Burza jest rezultatem silnych procesów konwekcyjnych, które wiążą się z unoszeniem powietrza i gwałtownym uwalnianiem ciepła kondensacji na dość ograniczonym obszarze. Pierwszą oznaką zachodzącej konwekcji są chmury pionowe Cumulus, a następnie Cumulonimbus. Chmurom kłębiastym deszczowym towarzyszą zazwyczaj krótkotrwałe, przelotne opady o dużym natężeniu. Są one połączone z wyładowaniami elektrycznymi o charakterze iskrowym, zwanymi błyskawicami. Z burzą związane są zmiany innych parametrów stanu atmosfery, np. nagłe wzmocnienie siły wiatru, skokowy spadek ciśnienia.

3. Pożary i Susze wywołane są przez wysokie temperatury i brak opadów. Dochodzi do nich, gdy przez dłuższy czas na danym obszarze nie pada deszcz, ani nie pojawia się inny opad. Do suszy dochodzi głownie na obszarach o wysokiej temperaturze, bowiem one jeszcze dodatkowo wysuszają glebę i zbiorniki wodne co przyspiesza suszę. Susze powodują wysychanie zbiorników wodnych co jest przyczyną strat w ludziach i gospodarce. Susze wywołują także pożary, w których giną ludzie, ich dobytek oraz rośliny i zwierzęta.

Susze 

W przeciwieństwie do gwałtownych wiatrów czy burzy susza jest procesem rozciągniętym znacznie w czasie. Na ogół jest związana z długotrwałym utrzymywaniem się obszaru podwyższonego ciśnienia nad danym terytorium. Obecność ruchów zstępujących, typowa dla obszarów wysokiego ciśnienia, nie pozwala na uformowanie opadowych chmur warstwowych i powoduje inwersję temperatury, hamującą działalność burzową.

Wzrasta więc nasłonecznienie, a parowanie i odpływ wody z gruntu nie są równoważone dopływem wody opadowej. Utrzymywanie się tego stanu przez dłuższy czas powoduje wysychanie gruntu, przy czym istotne znaczenie dla tego procesu ma rodzaj pokrycia gruntu. Szata roślinna powstrzymuje odpływ, może też regulować parowanie. Zmiana pokrycia (np. wycięcie lasu) może w krótkim czasie spowodować katastrofalną suszę.

W strefie okołozwrotnikowej na południowej i północnej półkuli istnieją obszary, w których długotrwałe bądź permanentne utrzymywanie się wyżów jest związane z właściwościami ogólnej cyrkulacji atmosfery. Część tych terenów to pustynie, pozostałe są szczególnie zagrożone suszą. Wycięcie lasów w północno-wschodniej Afryce (strefa Sahelu) doprowadziło tam do klęski suszy, która trwa od dziesiątków lat. Na oczach współcześnie żyjących znika jezioro Czad na południe od Sahary i Jezioro Aralskie w Azji Środkowej. 

Susza jest klasycznym przypadkiem klęski żywiołowej, w której siły natury splatają się ze skutkami działalności cywilizacyjnej. Podobnie jest w przypadku powodzi zmiana ukształtowania bądź pokrycia gruntu czy regulacja rzeki mogą, przez zmianę warunków spływu wody, prowadzić do niebezpiecznych sytuacji czy wręcz katastrof.

Wydaje się, że w ostatnich latach ludzie stają przed poważnym zagrożeniem, które może dotknąć wszystkich, choć oczywiście nie wszędzie przejawi się ono jako klęska żywiołowa. Zagrożeniem tym jest niebezpieczeństwo globalnych zmian klimatu wywołanych czynnikami antropogenicznymi. Atmosfera jest bowiem częścią kuli ziemskiej i każda zmiana na powierzchni Ziemi czy w samej atmosferze odbija się na zjawiskach tam zachodzących. Nieodpowiedzialna i nieświadoma działalność człowieka oraz jego ingerencja w naturę może przynieść nieprzewidziane skutki.

Zob. też El Nino artykuł (Suplement), Zmiany i zmienność klimatu artykuł (Suplement). Szymon Malinowski 

Pożary

Pożary są nieodłącznym, towarzyszącym człowiekowi zjawiskiem. I chociaż intuicyjnie samo pojęcie pożaru jest zrozumiałe, to jednak próba ścisłej jego definicji napotyka na poważne trudności. Jeżeli w najprostszej postaci przyjąć, że spalanie stanowią reakcje utleniania charakteryzujące się wydzielaniem ciepła i światła, to w zależności od celu, któremu ta definicja ma służyć, przyjmuje ona różne formy.

I tak: pożar to spalanie niekontrolowane; pożar, to spalanie w miejscu społecznie nieuzasadnionym i przynoszące straty; lub po prostu pożar to spalanie w miejscu do tego nie przeznaczonym.

Żadna z tych definicji nie wyczerpuje możliwych sytuacji, w których spalanie można (lub nie) zakwalifikować do pożaru. Każda z nich określa sposób oddziaływania spalania na środowisko człowieka, nie tylko przyrodnicze, ale również cywilizacyjne (np. spalanie przynoszące straty).

Najogólniej pożar można opisać jako zbiór procesów fizykochemicznych towarzyszących spalaniu w określonym układzie termodynamicznym, wywołujących określone zmiany stanu tego układu. Ten dość abstrakcyjny opis każdego pożaru zawiera wszystkie jego elementy. Jednak w wielu rozważaniach zakłada się, że pożar jest pojęciem pierwotnym, dobrze rozumianym przez każdego.

Z tego punktu widzenia mniej ważna jest definicja pożaru, natomiast zasadnicze pytania dotyczą jego właściwości. Pożar jest zbiorem procesów fizykochemicznych, a więc można go opisać, korzystając z praw przyrody. Jest on opisywany w sposób parametryczny.

Podstawowym parametrem pożaru jest jego moc; określa ona ilość energii wydzielonej w jednostce czasu. Płomienie w pożarze stanowią strefę spalania, której rzut, na ogół na powierzchnię poziomą, nazywa się powierzchnią pożaru (powierzchnia pożaru podczas spalania się, np. trocin, jest znacznie mniejsza od powierzchni spalania tych trocin).

Dynamikę pożaru można określić również przez liniową prędkość rozprzestrzeniania się pożaru określającą prędkość przesuwania się frontu płomieni. Prędkość ta w dużym stopniu zależy od geometrii ciała ulegającego spalaniu (np. od jego kąta nachylenia do poziomu) oraz, co w wielu wypadkach ma duże znaczenie, od temperatury powierzchni ciała palącego się.

Do parametrów pożaru zalicza się również zmiany stężeń gazowych produktów rozkładu termicznego i spalania, gęstość optyczną dymu, a także strumienie cieplne (ilość ciepła wyemitowana w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni płomienia). 

Wszystkie pożary ze względu na miejsce, w którym powstały, można podzielić na pożary wewnętrzne, zewnętrzne lub przestrzenne.

Do pierwszej grupy zalicza się w zasadzie te pożary, które powstały wewnątrz pomieszczenia lub budynku. I chociaż każdy z nich ma niepowtarzalny przebieg (mowa o pożarach zaistniałych), to jednak ich rozwój ma wiele cech wspólnych i na tyle powtarzalnych, że można z całą pewnością mówić o wspólnych prawidłowościach.

Każdy pożar wewnętrzny rozwijający się z punktu, na początku niczym nie różni się od pożaru zewnętrznego. Niewielkie rozmiary strefy spalania powodują, że w pomieszczeniu nie od razu zaczyna brakować tlenu i pożar rozwija się swobodnie. Jego dynamika zależy tylko od rodzaju materiału palnego. Często o tej fazie pożaru mówi się, że jest to faza pożaru kontrolowanego przez materiał palny.

Jednak w miarę upływu czasu, w wyniku powiększania się strefy spalania, stężenie tlenu w pomieszczeniu maleje, a rozwój pożaru zależy wyłącznie od ilości powietrza (tlenu) napływającego do pomieszczenia. Ta faza pożaru nazywa się fazą kontrolowaną przez wentylację. Pożary uwięzione w pomieszczeniach są bardzo groźne i często przebiegają bardzo gwałtownie. Energia wyzwolona w wyniku spalania zostaje zmagazynowana w pomieszczeniu. Objawia się to wzrostem temperatury gazów pożarowych, wzrostem temperatury powierzchni materiałów i konstrukcji pomieszczenia. W przypadku gdy materiały te mają temperatury zapalenia niewiele różniące się od siebie, zapalają się prawie równocześnie. Takie jednoczesne zapalenie się materiałów nazywa się rozgorzeniem.

Zjawisko rozgorzenia zawsze ma charakter bardzo dynamiczny. Następuje gwałtowny wzrost temperatury pożaru (tj. średniej temperatury gazów pożarowych) do temperatury płomieni oraz wyrzut płomieni przez otwory pomieszczenia z jednoczesnym obniżeniem stężenia tlenu wewnątrz pomieszczenia. Zjawisko to znacznie wpływa na dynamikę pożaru. Przy słabej wentylacji, a więc i spalaniu w otoczeniu ubogim w tlen, dynamika pożaru jest mała, mimo że powierzchnie materiału palnego są nagrzane. Takie spalanie niesie ze sobą wyjątkowo duże zagrożenie, gdyż nie wszystkie produkty rozkładu termicznego ulegają całkowitemu spaleniu. Tworzą one mieszankę, wypełniając objętość pomieszczenia i przyległych do niego przestrzeni.

Mieszanka ta nie jest w stanie się spalić, aż do chwili, gdy zostanie dostarczony jej tlen; dochodzi do tego np. przy otwarciu drzwi do pokoju lub wybiciu okna podczas akcji gaśniczej. Następuje wówczas gwałtowne spalanie mieszanki w całej objętości, wyrzut płomieni na zewnątrz, gwałtowna konsumpcja tlenu, skokowy wzrost temperatury. Zjawisko to, zw. rozpłomienieniem, jest analogiczne do rozgorzenia. Różni się tylko mechanizmem powstania.

Gwałtowny rozwój płomieni należy do zjawisk najmniej przewidywalnych, ale równocześnie do najgroźniejszych. Jednak najgroźniejsze w skutkach jest rozchodzenie się po całym obiekcie produktów rozkładu termicznego i spalania, które w mieszance z powietrzem tworzą dym. Dym ma właściwości toksyczne; jest w nim utrudniona widoczność, której zasięg praktycznie spada do zera. Badania wykazują, że nawet ludzie doskonale zorientowani w przestrzennej konfiguracji budynku, tracą orientację w warunkach silnego stresu związanego z przebywaniem w dymie.

Dym rozprzestrzenia się kilkadziesiąt razy szybciej niż płomienie. W przypadku gdy konstrukcja sprzyja rozprzestrzenianiu się dymu (np. istnienie pionowych ciągów, atrium), zjawisko to dynamizuje się i nazywa się efektem kominowym. Opisane powyżej zachowanie się gazów pożarowych powoduje, że statystycznie podczas pożaru więcej jest ofiar w wyniku toksycznego ich działania, niż bezpośrednio w płomieniach. 

Wpływ pożarów na stan środowiska. Jednym z istotnych problemów pojawiających się w ostatnich czasach jest zanieczyszczenie środowiska w wyniku gaszenia pożaru. Na przykład zanieczyszczenie środowiska, do którego doszło w wyniku gaszenia pożaru magazynu z chemikaliami 1 XI 1986 r. niedaleko Bazylei (Szwajcaria), zostało uznane za jedną z największych katastrof ekologicznych w Europie Centralnej.

Zanieczyszczenie środowiska nie nastąpiło w wyniku oddziaływania płomieni ani eksplozji czy też zadymienia, ale w wyniku ucieczki tzw. wody gaśniczej (wody użytej do gaszenia pożaru) mającej olbrzymi wpływ na środowisko. 

Pożary Lasów

Pożary lasów należą do najczęściej występujących klęsk żywiołowych. Ocenia się, że rocznie w wyniku pożarów lasów tropikalnych i z innych rejonów zostaje uwolnione do atmosfery 4,08 10 15 t węgla. Ponadto paląca się biomasa wytwarza fotochemiczny smog zawierający CO, NOx oraz różne węglowodory. Ta mieszanka powoduje uruchomienie procesów chemicznych generujących ozon.

Podczas pożaru lasu płomień niszczy warstwę runa i ściółki, gleba zaś ulega destrukcji. Zniszczeniu ulega warstwa organiczna i częściowo zostaje wyjałowiona warstwa mineralna, powodując zagładę zbiorowisk grzybów, bakterii i fauny glebowej. Niszczenie wielu gatunków grzybów ma istotny wpływ na środowisko glebowe oraz przebieg procesów mikrobiologicznych i glebotwórczych decydujących o obiegu materii i przepływie energii w ekosystemie.

Najczęstszą przyczyną pożarów lasów, np. w Kanadzie oraz USA, są wyładowania atmosferyczne (powodują kilka mln pożarów rocznie). Od pioruna ulegają zapaleniu pojedyncze drzewa. Monitorowanie, gł. satelitarne, obszarów leśnych pozwala na bardzo szybkie zlokalizowanie takiego zarzewia ognia. Do zwalczania pożaru w trudno dostępnych miejscach (w Kanadzie takie są w większości) zrzuca się dwu- lub czteroosoby desant. Drużyny te są uzbrojone w plecakowe zbiorniki wodne i odpowiednio z nimi połączone lance pozwalające ugasić pożar w pęknięciach lub wewnątrz drzewa.

Drugą co do częstotliwości przyczyną pożarów lasów są podpalenia, inne przyczyny wynikają z nieprzestrzegania zasad bezpieczeństwa. Często przyczyną pożarów jest samozapalenie się nagromadzonej na dnie lasu biomasy lub samozapalenia się torfu znajdującego się pod powierzchnią gruntu.

Podziemne pożary torfowisk mogą rozciągać się na przestrzeni tysięcy ha, jak np. w okolicy Moskwy w 1972 r. Wypalanie się torfu powoduje zapadanie gruntu, co stwarza duże zagrożenie dla strażaków i sprzętu. Rozległe pożary torfu są praktycznie nie do ugaszenia. Niszczą one drzewostan lasu na dużych obszarach w wyniku wypalania korzeni. Pożary tego typu są trudne do zlokalizowania.

Zupełnie inny przebieg pożaru mają pożary powierzchni gleby (przyziemia) lub pożary wierzchołkowe. Na dynamikę ich rozwoju ma wpływ wiele czynników. Najważniejsze z nich to charakterystyka paliwa (martwej biomasy) oraz warunki pogodowe. Charakterystyka materiału palnego zawiera jego temperaturę, wilgotność, położenie, ilość (obciążenie ogniowe), ciągłość, upakowanie i wymiary. Prędkość rozprzestrzeniania się płomieni po powierzchni materiału palnego zależy od temperatury tej powierzchni. Energia słoneczna docierająca do powierzchni ziemi ogrzewa ją. Ta z kolei ogrzewa materiał palny, w szczególności martwą biomasę. Ogrzewanie to zmniejsza wilgotność, która jest głównym czynnikiem opóźniającym zapalenie się martwych resztek organicznych znajdujących się na dnie lasu.

Wilgotność jest również jednym z głównych czynników opóźniających rozwój pożaru. W przypadku dobrze rozwiniętych koron drzew leśnych promienie słoneczne mają utrudniony dostęp do przyziemia, nie powodując nadmiernego wysuszenia ściółki leśnej. Jeśli jednak w wyniku zanieczyszczenia środowiska korony drzew są zniszczone, a penetrujące promienie słoneczne nagrzewają resztki martwych roślin następuje nadmierne obniżenie wilgotności.

Była to jedna z przyczyn błyskawicznego rozprzestrzeniania się pożaru lasu w Kuźni Raciborskiej w 1992 r. Podczas tego katastrofalnie upalnego lata spłonęło tam ponad 10 tys. ha lasu. Pożar zniszczył nie tylko drzewostany ponad 1160 tys. m3 drewna, ale została też wypalona warstwa próchnicza gleby wraz z całym życiem biologicznym. Po pożarze, na dużych odkrytych powierzchniach powstawały trąby powietrzne, wywiewające żyzny popiół, co dodatkowo spowodowało obniżenie jakości siedlisk. Był to w tym czasie największy pożar w Europie. 

Podpowierzchniowe części rośliny, np. korzenie, ulegają spalaniu pod ziemią, są trudne do gaszenia, a płomienie często pojawiają się w nieoczekiwanych miejscach. Runo leśne znajdujące się na powierzchni ziemi, np. igły, sucha trawa, krzewy, liście, przyczyniają się do powstawania pożaru powierzchniowego (ściółki leśnej lub pożaru przyziemia).

Pożary mogą mieć również charakter wierzchołkowy; pożar taki jest bardziej dynamiczny od pożaru powierzchniowego i może rozprzestrzeniać się z dużą prędkością. O prędkości rozprzestrzeniania się pożaru decyduje nachylenie terenu. Prędkość podwaja się w kierunku wierzchołka nachylenia na każde jego 20% wzrostu. Prędkość ta podwaja się także podczas zwiększania się prędkości wiatru o każdy przyrost 16 km/h przy wietrze ponad 16 km/h.

Pożar rozprzestrzeniający się w kierunku lżejszego materiału palnego podwaja prędkość przesuwania się frontu płomieni, odwrotnie redukuje do połowy prędkość rozprzestrzeniania się, przechodząc od paliwa lżejszego do cięższego. Ponadto rozwijający się pożar może powodować powstawanie nowych ognisk pożaru w wyniku przenoszenia na odległość części palących się roślin (tzw. ognie lotne). To niebezpieczne zjawisko jest często przyczyną powstawania w dużych odległościach od pierwotnego miejsca pożaru kilku lub nawet kilkudziesięciu zarzewi nowych pożarów.

Rozległe pożary mogą prowadzić do burz ogniowych charakteryzują się one silnymi strumieniami powietrza przechodzącymi w utworzonej nad płomieniami kolumnie konwekcyjnej w trąby powietrzne i wiry ogniowe. Zjawiska te w znacznym stopniu dynamizują rozwój pożaru. Gaszenie pożarów lasów jest bardzo utrudnione ze względu na ich dynamikę, ale przede wszystkim rozległość. Ta ostatnia cecha uniemożliwia koncentrację sił i środków wzdłuż całego frontu płomieni, na tyle dużą by móc skutecznie zatrzymać rozwój pożaru.

Często więc walka z nim sprowadza się do wykonania pasa oddzielającego od czoła płomieni, usuwania palnej biomasy, gaszenia przez bezpośrednie natarcie wodą lub pianą.

Do walki z pożarami lasów używa się również samolotów gaśniczych oraz koszy przenoszących wodę. Zrzuty wody lub piany powodują zwiększenie wilgotności ściółki lub w przypadku piany jej izolację. Przy sprzyjających warunkach pogodowych, w szczególności przy sprzyjającym kierunku wiatru, stosuje się metodę przeciw ognia. Polega ona na sztucznym wywołaniu pożaru rozprzestrzeniającego się w kierunku pożaru właściwego i wypalającego materiał palny. Około 40% światowych, a 65% europejskich zasobów leśnych jest potencjalnie zagrożonych pożarami. 

Według FAO rocznie ok.10 mln ha lasów na Ziemi jest w różnym stopniu niszczonych przez pożary. Procesy spalania podczas pożaru lasu powodują powstawanie toksycznych substancji unoszonych wraz z dymem na duże odległości, powodując dewastację środowiska przyrodniczego. Charakterystycznym przykładem mogą być pożary lasów w Indonezji. Objęły one 3,6 mln ha na przełomie lat 1982 i 1983, 5,11 mln ha w 1994 r., ok. 1,5 mln ha w 1997 r

4. Powodzie wywołane mogą być:

A) przez ocieplenie po zimie. Dochodzi do nich wskutek topienia się zamarzłego przez zimę na górach czy w innych miejscach opadu, wtedy w zbiornikach wodnych jest nadmiar wody co powoduje, że zaczynaja one wylewać lub od razu stopiony opad zostaje na polach. 

B) przez nadmiarny opad. Dochodzi do nich przez przekroczenie stanu alarmowego wód w skutek nadmiernych opadów. W momencie kiedy dojdzie do przekoczenia brzegów zbiorników wodnych, woda zaczyna się wylewać na pobliskie tereny. Powodzie powodują liczne ofiary w ludziach i straty w gospodarce.

Opad nawalny, potocznie oberwanie chmury, to niezwykle silny i krótkotrwały (zwykle kilka do kilkanastu minut) opad deszczu. Towarzyszy chmurze burzowej Cumulonimbus. Sercem tej chmury jest silny prąd wstępujący, w którym prędkość pionowa może dochodzić nawet do 40 m/s. Podczas wnoszenia masy powietrza w górę kondensuje w niej para wodna, a powstałe krople wody rosną do rozmiarów kropel deszczowych. Prędkość opadania kropel zależy od ich średnicy (masy). Jeżeli prędkość ta jest mniejsza od prędkości prądu wstępującego, to krople zamiast spadać są unoszone do góry. Na pewnej wysokości prędkość prądu wstępującego zaczyna maleć i następuje akumulacja coraz większej ilości wody opadowej. Gdy prąd wstępujący znacznie osłabnie lub gdy ciężar zgromadzonej wody stanie się bardzo duży, wypada ona nagle w postaci ulewnego deszczu. 

Opady nawalne nie pokrywają wielkich obszarów, ale ilość wody, która spada w nich na ziemię, może sięgać kilkudziesięciu mm w ciągu paru minut. Może to prowadzić nawet na niewielkim obszarze do zalania niżej położonych rejonów, a w niekorzystnej sytuacji, gdy znajduje się tam zlewnia potoku czy rzeczki, do gwałtownego przyboru wody i powodzi. Zjawiska typu oberwania chmury czy w ogóle nieco dłuższe i bardziej intensywne opady zdarzają się na ogół latem, późnym popołudniem, wieczorem lub nocą. Powodzie przez nie wywoływane są szczególnie niebezpieczne, gdyż przychodzą nagle i na ogół nie ma czasu na ewakuację ludzi i dobytku.

W terminologii angielskiej mają swoją nazwę flash flood, czyli w dosłownym tłumaczeniu powódź błyskawiczna. W ciągu kilku minut poziom wody w niewielkiej rzeczce może podnieść się o kilka (nawet 10!) m, a rwący prąd zabiera ze sobą wszystko.

Tego typu powodzie są najniebezpieczniejsze w terenie górskim z kilku powodów: po pierwsze, orografia wzmaga aktywność konwekcyjną, po drugie, duże spadki terenu powodują szybkie spływanie wody, po trzecie, wąskie doliny powodują wysokie spiętrzenie fali powodziowej. Co roku w Polsce i na świecie zdarza się wiele tego typu kataklizmów i niektóre z nich są tragiczne w skutkach. 

Paradoksalnie powodzie błyskawiczne są niebezpieczne także w terenie pustynnym. Jeśli wystąpi tam silny opad konwekcyjny, to ze względu na brak pokrycia roślinnością, która zatrzymuje znaczną część wody, spływ wody w dół zlewni jest bardzo szybki nawet przy niewielkim nachyleniu terenu, a fala powodziowa może błyskawicznie, z prędkością kilkudziesięciu km na godzinę, przemieścić się na odległość kilkunastu i więcej km, pojawiając się w miejscu, gdzie opadu nie było od lat.

5. Mgły oraz nadmierne i długotrwałe opady powodują utrudnienia lub paraliż komunikacji:

A) Mgła powstaje przez skropienie i oziębienie pary wodnej, czyli przyczynami powstania są opady i temperatura.

B) Nadmierne opady połączone z silnymi wiatrami połączone z wyładowaniami atmosferycznymi, mogą być przyczyną śmierci wielu ludzi i szkód w budownictwie. A opady w połączeniu z mrozami lub wiatrami mogą powodować zatopienia, zaspy paraliżujące komunikację, łączność oraz zaopatrzenie. Mogą powodować one także ofiary w ludziach. 

6. Trzęsienia ziemi 

Trzęsienia ziemi należą do najbardziej tragicznych katastrof naturalnych. 

Tylko wielkie epidemie i klęski głodu powodują więcej ofiar. Obszary, gdzie trzęsienia ziemi są stosunkowo częste i silne, nazywa się strefami sejsmicznymi. Najtragiczniejsze trzęsienia występują w dwóch strefach sejsmicznych: okołopacyficznej (otaczającej Ocean Spokojny) i transazjatyckiej (rozciągającej się od Portugalii przez Włochy, Turcję, Iran, Indie do Chin). Rozległe strefy sejsmiczne znajdują się także na dnie oceanów. Większość stref sejsmicznych przebiega wzdłuż granic płyt litosfery. 

Procesy przebiegające w ognisku trzęsienia ziemi. Wulkaniczne trzęsienia ziemi są wywoływane przez parcie magmy lub wydzielających się z niej gazów, przedzierających się poprzez skały skorupy ziemskiej. Zapadliskowe wstrząsy sejsmiczne są związane z zapadaniem się jaskiń krasowych. Obserwuje się też trzęsienia ziemi spowodowane przez działalność człowieka, np. górnictwo. Najważniejsze i najsilniejsze są tektoniczne trzęsienia ziemi, spowodowane przez ruchy tektoniczne, i te właśnie trzęsienia będą omawiane poniżej. 

Procesy przebiegające w ognisku trzęsienia ziemi nie są do końca wyjaśnione. Wiadomo, że w ognisku następuje wyzwolenie energii sprężystej zgromadzonej wskutek powolnych deformacji skał. Deformacje te są wynikiem ruchów tektonicznych, często względnych ruchów płyt litosfery. W niektórych obszarach ogólna sytuacja tektoniczna jest dość dobrze poznana, jak w przypadku trzęsień ziemi zachodzących wzdłuż uskoku San Andreas w Kalifornii. Uskok ten stanowi granicę dwóch płyt litosfery: pacyficznej (po zachodniej stronie uskoku) i północnoamerykańskiej (po stronie wschodniej).

Płyta pacyficzna przesuwa się na północny zachód. Kiedy siły oporu wzdłuż płaszczyzny uskoku są niewielkie, skały po obu stronach uskoku przesuwają się względem siebie i nie dochodzi do ich deformacji sprężystej ani do trzęsienia ziemi. Jeżeli jednak ruch skał jest uniemożliwiony (np. przez dużą siłę tarcia), przemieszczanie się płyt litosfery powoduje powolne sprężyste deformacje skał i wzrost zgromadzonych w nich naprężeń. Gdy naprężenia przekroczą pewną wartość krytyczną, następuje ich gwałtowne wyzwolenie.

Masy skalne ulegają wówczas szybkiemu przemieszczeniu wzdłuż powierzchni uskoku: dochodzi do trzęsienia ziemi. Mimo znajomości tego ogólnego schematu przebieg procesów w ogniskach trzęsień ziemi ciągle nie jest dostatecznie dobrze poznany, nawet w najlepiej zbadanej strefie uskoku San Andreas. Szczególnie mało wiadomo o mechanizmie trzęsień ziemi na większych głębokościach. 

Skale sejsmiczne. Siłę trzęsienia mierzy się w skali magnitud, nazywanej skalą Richtera. Jest to w gruncie rzeczy zespół kilku skal. W połowie lat 90. skale te uzupełniono przez wprowadzenie dwóch nowych magnitud: Mw, określanej na podstawie tzw. momentu sejsmicznego, i M e, która jest miarą energii fal sejsmicznych powstałych w czasie trzęsienia. W niniejszym tekście będzie używana magnituda Mw. Najsilniejsze trzęsienia ziemi w XX w. miały magnitudę powyżej 9: trzęsienie w Chile z 1960 r. miało Mw = 9,5, a trzęsienie na Alasce w 1964 r. Mw = 9,2. 

Praca również znajduje się w załączniku. Pozdrawiam.