Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений - Ким Померанец

Синоптики, конечно же, видели на своих картах все эти циклы и стадии. Когда мы заметили первые тонкие облака, они обнаружили небольшую область пониженного атмосферного давления, начальную стадию образования «молодого» циклона, где-то на юге Балтийского моря или над Скандинавией.

Когда над нами опустились низкие облака, усилился ветер и стала возвышаться вода, циклон уже сформировался окончательно, «созрел», его центр на синоптической карте оказался уже у входа в Финский залив, а низкое давление охватило всю Балтику и распространилось на российский Северо-Запад. Четко обозначились теплый и холодный фронты. А когда у нас вода пошла на убыль, на карте стала вырисовываться область повышенного давления, циклон вступил в стадию окклюзии и начал уступать место антициклону.

Позволим себе небольшую оговорку. Не будучи в состоянии увидеть циклоны-антициклоны в целом, а наблюдая их лишь по местным признакам погоды, очень многие из нас, особенно пожилые, почти безошибочно чувствуют приближение и развитие этих погодообразующих атмосферных образований. Теперь уже не настаивают, что человек – царь природы, а чаще подчеркивают, что он ее частица и все ее капризы, так или иначе, воспринимаются человеком. Не будем, однако, углубляться в вопрос влияния погоды на человека. Достаточно того, что погода – самое сложное явление в неживой природе. Изучение связи погоды с еще более сложной живой природой оставим биологам и врачам.

И еще. Редкое литературное произведение обходится без описания погоды. Классики отечественной и мировой литературы были прекрасными наблюдателями. Их картины погодных колебаний не только соответствуют научным представлениям, но во многих случаях подсказывают метеорологам особые детали явлений, призывают обращать внимание на погодные тонкости. Образцом может служить, конечно же, Пушкин. Его описание редкостного – однажды за 306 лет – наводнения 7 (19) ноября 1824 г., с безукоризненной точностью соответствует поведению исключительно активного и глубокого циклона, сменившегося антициклоном.

Сердито бился дождь в окно,И ветер дул, печально воя…Нева всю ночьРвалася к морю против бури…И вдруг, как зверь остервенясь,На город кинулась…И всплыл Петрополь…Утра лучИз-за усталых, бледных тучБлеснул над тихою столицей….

Или – зимняя изменчивость погоды:

Вечор, ты помнишь, вьюга злилась,На мутном небе мгла носилась…А нынче – погляди в окно:Под голубыми небесами,Великолепными коврами,Блестя на солнце, снег лежит…

Циклоны и антициклоны, ответственные за повседневную погоду – лишь один из видов атмосферных движений, пространственно-временное разнообразие которых необычайно широко: от долей секунды и мизерных расстояний до десятков тысячелетий в масштабах всей Земли. Изначальная причина такого разнообразия – в неповторимости и уникальности нашей планеты.

Сферы, сферы, сферы…

Структура Земли в современную эпоху поддается прямым измерениям и наблюдениям только на поверхности, в космосе, в атмосфере, в океанах и на небольших, всего до немногих километров, глубинах в земной коре. Средний радиус Земли составляет 6370 км – не так уж много, меньше, чем от Петербурга до Хабаровска – и практически на всем этом расстоянии еще не удалось провести прямых измерений внутренней структуры планеты. Об этом судят только по косвенным данным с помощью сейсмического и электромагнитного зондирования путем расчета скоростей упругих волн от очагов землетрясений или от сильных подземных (ядерных) взрывов.

Полученные геофизические данные указывают, что современная Земля состоит из следующих, начиная с самых глубоких, разнородных слоев.

1) Ядро с внутренним твердым слоем на глубинах 5100– 70 км, внешним жидким слоем на глубинах 2900—5000 км и переходным слоем между ними на глубинах от 5000 до 5100 км;

2) Мантия со слоями: нижним (1000—2900 км), средним (400– 1000 км) и верхним (30-400 км).

3) Земная кора – литосфера, верхний слой твердой Земли от поверхности до глубин 30—33 км. Состоит из трех типов пород: изверженных (застывших потоков расплавленной магмы), осадочных (состоящих из пород, разрушенных действием воды и ветра, а также из растворенных веществ и остатков организмов) и метаморфических (состоящих из пород первых двух типов, подвергшихся действию высокой температуры и сильного давления в глубоких слоях литосферы).

Такие представления позволили геофизикам рассматривать Землю, всю ее мантию от ядра до земной коры, как вращающийся толстостенный шар с внутренней жидкой полостью, в которой плавает небольшое шарообразное твердое ядро, могущее вращаться иначе, чем мантия.

4) Гидросфера – Мировой океан, покрывающий планету на 71% ее поверхности. Наличием гидросферы Земля отличается от других планет Солнечной системы. Вода в 800 раз плотнее воздуха. Вода обладает исключительной теплоемкостью: изменение температуры единичного объема воды на 1° изменяет на ту же величину 3,3 тысячи объемов воздуха. Наибольшая плотность воды достигается при +4°, благодаря чему лед остается на ее поверхности. Отличительной особенностью вод Мирового океана является его соленость: на 1 литр воды приходится (грубо) 35 граммов солей, 90% из которых приходится на хлористые соединения. Вода обладает наибольшим поверхностным натяжением среди жидкостей, кроме ртути. На единицу поверхности океана приходится примерно на 20% больше тепла, чем на ту же поверхность суши. Таковы лишь главные особенности гидросферы Земли, оказывающие влияние на атмосферу, на формирование погоды и климата.

5) Атмосфера – внешняя газовая оболочка, ограниченная снизу твердой или жидкой подстилающей поверхностью, то есть сушей или океаном.

Мы занимаемся погодой Петербурга и совсем небольшого, в масштабах Земли, региона, так что крупномасштабные геофизические проблемы нам просто не объять, да и находятся они вне нашей темы. Но рассмотреть подробнее атмосферу Земли нам необходимо. Она – объект удивительный, уникальный (автор надеется, что читатель не взыщет строго за частое употребление этого слова, кстати, используемого ныне по поводу и без повода в самых разных случаях). Атмосфера содержит 5300 триллионов тонн воздуха – вес, который трудно себе представить. Но это всего лишь одна миллионная часть массы всей Земли. Между массами планеты и ее атмосферы существует замечательная (уникальная!) взаимосвязь. Будь Земля легче, ей было бы труднее удерживать свою воздушную оболочку. Луна, например, почти в сто раз легче Земли и вокруг Луны атмосферы нет… Будь Земля тяжелее, ее атмосфера была бы более плотной и тонкой, и погода на нашем шарике была бы совсем иной…

Атмосфера простирается в высоту на сотни и даже на 2000 км. Но как не удивиться тому, что половина массы атмосферы сосредоточена в нижнем 5-километровом слое, три четверти – находится ниже 10 км, 90% – ниже 15 км. Нижний слой атмосферы высотой 10—15 км называют тропосферой. Именно в этом слое формируется и проявляется погода. Температура воздуха в тропосфере падает с высотой от 12—15° у земной поверхности (в среднем) на 6-7° на каждый километр. Тропосфера неоднородна и слоиста по высоте.

У самой земной или водной поверхности располагается приземный слой тропосферы. (Любую поверхность, над которой находится воздух, метеорологи называют «подстилающей».) Высота приземного слоя оценивается от нескольких метров до немногих сотен метров. В этом слое вершится жизнь, здесь обитает самая обширная часть органического мира и живой природы, включая жизнь людей. Явления в этом слое оказывают влияние не только на погоду, но и на существование всего живого. Характер этих явлений и процессов настолько сложен и важен, настолько своеобразен и отличен от процессов в других слоях атмосферы, что учение о приземном слое выделено в отдельную часть метеорологии – микрометеорологию. Ее предметом является изучение переноса тепла, скорости движения, влаги, различных примесей от земной поверхности в более высокие слои атмосферы и обратно к земле.

Над приземным слоем до высот 1-2 км располагается пограничный слой тропосферы (используется разная терминология: планетарный пограничный слой, нижний слой, слой трения, слой возмущения, слой механического перемешивания). Здесь еще достаточно велико влияние подстилающей поверхности, которое выражается в различиях – градиентах – метеорологических элементов с высотой, хотя они и не столь значительны, как в приземном слое. Здесь развиваются нижние обложные и дождевые облака.

Над пограничным слоем находится средний слой тропосферы до высот 6-8 км, теперь именуемый чаще свободной атмосферой. Здесь местные особенности подстилающей поверхности проявляются уже несущественно. Здесь развиваются главные процессы текущей погоды – горизонтальное и вертикальное движение воздуха, формируется основная облачность. Здесь можно пренебречь некоторыми факторами, рассмотреть движение крупных объемов воздуха – воздушных масс – в «чистом» виде, без деталей, затемняющих основной процесс. Здесь с достаточным основанием принимаются определенные допущения, на которых основаны принципы повседневных краткосрочных (на 1-3 суток) прогнозов погоды. Такие прогнозы для свободной атмосферы составить проще, чем для пограничного и приземного слоев, поэтому их составление предшествует прогнозам для нижних слоев.