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Relatar "fatores perigosos de descargas atmosféricas". Formação de descargas atmosféricas Downdrafts e frentes de tempestade

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Filial do MBOU "Ensino geral secundário Pervomaiskaya

escola" na aldeia de Novoarkhangelskoye

Descargas atmosféricas

Fatores perigosos

descargas atmosféricas

Concluído:

Alunos do 7º ano

Pecheykin Maxim,

Bryksin Kirill

É raro que alguém não sinta ansiedade, apreensão antes de uma tempestade,

e especialmente durante uma forte tempestade.

Tempestade - um fenômeno atmosférico perigoso associado ao desenvolvimento de poderosas nuvens cumulonimbus, acompanhadas por múltiplas descargas elétricas entre as nuvens e a superfície terrestre, fenômenos sonoros, fortes precipitações, muitas vezes com granizo.

O nome “trovoada” está associado à natureza ameaçadora deste fenômeno natural e ao grande perigo. Antigamente, as pessoas, não entendendo a natureza de uma tempestade, mas vendo a morte de pessoas e os incêndios surgindo durante uma tempestade, associavam esse fenômeno à ira dos deuses, o castigo de Deus pelos pecados.

Uma tempestade é um fenômeno natural excepcionalmente belo que evoca admiração por seu poder e beleza. Uma tempestade é caracterizada por ventos fortes, muitas vezes chuva intensa (neve), às vezes com granizo. Antes de uma tempestade (uma ou duas horas antes de uma tempestade), a pressão atmosférica cai rapidamente até que o vento aumenta repentinamente e então começa a aumentar. Via de regra, depois de uma tempestade o tempo melhora, o ar fica límpido, fresco e limpo, saturado de íons formados durante as descargas atmosféricas. Muitos escritores, poetas e artistas expressaram sentimentos de amor e admiração pela tempestade em suas obras. Lembre-se do maravilhoso poeta russo F.I. Tyutcheva:

Eu amo a tempestade no início de maio,

Quando a primavera, o primeiro trovão,

Como se estivesse brincando e brincando,

Estrondosos no céu azul.

Tempestades São: local, frontal, noturno, na serra.

Tempestades locais (térmicas) são mais comuns. Essas tempestades ocorrem apenas em climas quentes e com alta umidade atmosférica. Via de regra, ocorrem no verão ao meio-dia ou à tarde (12-16 horas). O mecanismo de formação de cargas elétricas nas nuvens é o seguinte. O vapor d'água no fluxo ascendente de ar quente em altitude condensa e muito calor é liberado (sabe-se que se o processo de evaporação requer energia, o processo de condensação é acompanhado pela liberação de energia térmica; isso é explicado pela diferença na energia interna de uma substância nos estados líquido e gasoso) e os fluxos de ar ascendentes são aquecidos. Comparado com o ar circundante, o ar ascendente é mais quente e expande em volume até se tornar uma nuvem de tempestade. Em grandes nuvens de tempestade, cristais de gelo e gotículas de água pairam constantemente, que, sob a influência de um fluxo ascendente, colidem, esmagam ou se fundem. Como resultado do atrito entre si e com o ar e o esmagamento, formam-se cargas positivas e negativas. Eles estão separados e concentrados em diferentes partes da nuvem. Via de regra, as cargas positivas se acumulam na parte superior da nuvem e as negativas na parte inferior (mais próxima do solo). Como resultado, ocorrem descargas atmosféricas negativas. Menos comumente, pode ocorrer o quadro oposto de formação de raios positivos. Sob a influência de cargas, surge um forte campo eletrostático (a intensidade do campo eletrostático pode atingir 100.000 V/m), e a diferença de potencial entre partes individuais da nuvem, nuvens ou nuvem e solo atinge valores enormes. A tensão entre a nuvem e o solo pode chegar a 80×106 - 100×106V.

Quando a intensidade crítica do ar elétrico é atingida, ocorre uma ionização do ar semelhante a uma avalanche - uma descarga de faísca relâmpago.

Uma tempestade frontal ocorre quando uma massa de ar frio se move para uma área onde prevalece o clima quente. O ar frio desloca o ar quente, com este subindo a uma altura 5--7 km. Camadas quentes de ar invadem vórtices de várias direções, forma-se uma tempestade, forte atrito entre as camadas de ar, o que contribui para o acúmulo de cargas elétricas. A duração de uma tempestade frontal pode chegar a 100 km. Ao contrário das tempestades locais, geralmente fica mais frio após as tempestades frontais. As trovoadas frontais ocorrem com mais frequência no verão, mas ao contrário das trovoadas locais, que ocorrem apenas nos dias quentes de verão, podem ocorrer em outras épocas do ano, mesmo no inverno.

As tempestades noturnas estão associadas ao resfriamento do solo à noite e à formação de correntes parasitas de ar ascendente.

As tempestades nas montanhas são explicadas pela diferença na quantidade de radiação solar à qual estão expostas as encostas sul e norte das montanhas. As tempestades noturnas e nas montanhas duram pouco. Existem 16 milhões de tempestades na Terra por ano.

A atividade das tempestades varia em diferentes áreas do nosso planeta.Centros mundiais de tempestades :

a ilha de Java - 220, África Equatorial - 150, Sul do México - 142, Panamá - 132, Brasil Central - 106 dias de trovoada por ano.

Atividade de tempestade na Rússia:

Murmansk - 5, Arkhangelsk - 10 São Petersburgo - 15, Moscou - 20 dias de trovoada por ano. Como regra, quanto mais ao sul você vai (PARA o hemisfério norte da Terra) e mais ao norte (PARA o hemisfério sul da Terra), maior será a atividade das tempestades. As tempestades são muito raras no Ártico e na Antártida.

Tipos de relâmpagos E razões para sua ocorrência

Combinação Raio e trovão chamado trovoada

Cada pessoa deve ter conhecimento sobre a natureza dos raios, seus perigos e métodos de proteção.

Raio- Esse descarga de faísca de eletricidade estática acumulada em nuvens de trovoada. Em contraste com as cargas geradas no trabalho e na vida quotidiana, as cargas elétricas acumuladas nas nuvens são desproporcionalmente maiores. Portanto, a energia de uma descarga de faísca (raio) e as correntes resultantes são muito elevadas e representam um sério perigo para humanos, animais e edifícios. O relâmpago é acompanhado por um impulso sonoro - trovão.

Para cada quilômetro quadrado da superfície da Terra, ocorrem de 2 a 3 relâmpagos por ano. O solo é mais frequentemente atingido por raios de nuvens carregadas negativamente.

Por tipo, o relâmpago é dividido em linear, perolado e esférico. Relâmpagos perolados e esféricos são ocorrências bastante raras.

O raio linear comum, que toda pessoa encontra muitas vezes, tem a aparência de uma linha sinuosa e ramificada. Veli-

A intensidade da corrente no canal linear do raio é em média 60-170x 103 amperes; foram registrados relâmpagos com uma corrente de 290x 103 amperes. O raio médio transporta energia de 250 kW/h (900 MJ), existem dados sobre a potência de 2.800 kW/h (10.000 MJ). A energia do raio é realizada principalmente na forma de energia luminosa, térmica e sonora.

A descarga se desenvolve em alguns milésimos de segundo; em correntes tão altas, o ar na área do canal do raio aquece quase instantaneamente até a temperatura 33.000 os. Como resultado, a pressão aumenta acentuadamente, o ar se expande e surge uma onda de choque, acompanhada por um impulso sonoro - trovão. Como o caminho do relâmpago é muito tortuoso, as ondas sonoras surgem em diferentes pontos e percorrem distâncias diferentes, aparecem sons de intensidade e altura variadas - trovões. As ondas sonoras sofrem reflexões repetidas nas nuvens e no solo, o que causa ruídos prolongados. O trovão não é perigoso para os humanos e só tem um efeito psicológico sobre eles.

Antes e durante uma tempestade, ocasionalmente no escuro, no topo de objetos altos e pontiagudos (copas de árvores, mastros de navios, topos de rochas pontiagudas nas montanhas, cruzes de igrejas, pára-raios, às vezes nas montanhas nas pessoas e cabeças de animais, mãos levantadas), pode-se observar um brilho, chamado"Fogo de Santo Elmo" Este nome é dadonos tempos antigos, por marinheiros que observavam o brilho no topo dos mastros dos navios à vela. Brilho"Luzes de Elmo" ocorre devido ao fato de que em objetos altos e pontiagudos a intensidade do campo elétrico criado pela carga elétrica estática da nuvem é especialmente alta. Como resultado, começa a ionização do ar, ocorre uma descarga luminosa e aparecem línguas de brilho avermelhadas, às vezes encurtando e alongando novamente. Você não deve tentar extinguir esses incêndios, pois não há combustão. Com alta intensidade de campo elétrico, vários fios luminosos podem aparecer. - descarga corona, que às vezes é acompanhada de assobio."Luzes de Elmo" “pode aparecer sem a presença de nuvens de trovoada - mais frequentemente nas montanhas durante tempestades de neve e tempestades de poeira. Os escaladores frequentemente encontram"As Luzes de Elmo"

Os relâmpagos lineares também ocorrem ocasionalmente na ausência de nuvens de trovoada. Não é por acaso que surgiu o ditado -

"Surpresa absoluta".

Relâmpago Pérola - um fenômeno muito raro e bonito. Aparece imediatamente após um raio linear e desaparece gradualmente. Principalmente, a descarga do relâmpago perolado segue um caminho linear. Os relâmpagos parecem bolas luminosas localizadas à distância 7-12 m um do outro, lembrando pérolas amarradas em um fio. Pearl Lightning pode ser acompanhado por efeitos sonoros significativos.

Os relâmpagos esféricos também são bastante raros. Para cada mil relâmpagos lineares comuns existem 2-3 bola Os relâmpagos esféricos, via de regra, aparecem durante uma tempestade, mais frequentemente no final, com menos frequência após uma tempestade. Também ocorre, mas muito raramente, quando ausência completa fenômenos de tempestade. Pode ter o formato de uma bola, elipsóide, pêra, disco ou até mesmo uma cadeia de bolas conectadas. A cor do relâmpago é vermelho, amarelo, vermelho alaranjado, rodeado por um véu luminoso. Às vezes, o relâmpago é de um branco deslumbrante com contornos muito nítidos. A cor é determinada pelo conteúdo de várias substâncias no ar. A forma e a cor do relâmpago podem mudar durante uma descarga. A natureza dos raios esféricos e as razões de sua ocorrência não são claras. Existem várias hipóteses sobre a natureza dos raios esféricos. Por exemplo, o Acadêmico Ya.I. Frenkel criou uma teoria segundo a qual o raio esférico é uma bola de gás quente resultante de um raio linear comum e consistindo de gases quimicamente ativos - principalmente óxido de nitrogênio e nitrogênio monoatômico. Acadêmico P.I. Kapitsa acredita que o raio esférico é um coágulo de plasma em um estado relativamente estável. Existem outras hipóteses, mas nenhuma delas consegue explicar todos os efeitos associados Com bola de iluminação. Não foi possível medir os parâmetros do raio esférico e simulá-lo em condições de laboratório. Aparentemente, muitos objetos voadores não identificados (OVNIs) observados são semelhantes ou semelhantes em natureza aos relâmpagos esféricos.

7 de agosto de 2014

Tempestade - o que é isso? De onde vêm os relâmpagos que cortam todo o céu e os trovões ameaçadores? Uma tempestade é um fenômeno natural. Os relâmpagos, chamados descargas elétricas, podem se formar dentro das nuvens (cumulonimbus) ou entre a superfície da Terra e as nuvens. Geralmente são acompanhados por trovões. Os relâmpagos estão associados a chuvas fortes, ventos fortes e, muitas vezes, granizo.

Atividade

Uma tempestade é um dos fenômenos naturais mais perigosos. Pessoas atingidas por raios sobrevivem apenas em casos isolados.

Existem aproximadamente 1.500 tempestades operando no planeta ao mesmo tempo. A intensidade das descargas é estimada em cem raios por segundo.

A distribuição das tempestades na Terra é desigual. Por exemplo, existem 10 vezes mais deles nos continentes do que no oceano. A maioria (78%) das descargas atmosféricas concentra-se nas zonas equatorial e tropical. As tempestades são registradas com especial frequência na África Central. Mas as regiões polares (Antártica, Ártico) e os pólos dos raios são praticamente invisíveis. A intensidade de uma tempestade está relacionada ao corpo celeste. Nas latitudes médias, seu pico ocorre no período da tarde (diurno), no verão. Mas o mínimo foi registrado antes do nascer do sol. As características geográficas também são importantes. Os centros de tempestades mais poderosos estão localizados na Cordilheira e no Himalaia (regiões montanhosas). O número anual de “dias de trovoada” também varia na Rússia. Em Murmansk, por exemplo, existem apenas quatro deles, em Arkhangelsk - quinze, Kaliningrado - dezoito, São Petersburgo - 16, Moscou - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Sochi - 50, Samara - 25, Kazan e Ekaterinburg - 28, Ufa - 31, Novosibirsk - 20, Barnaul - 32, Chita - 27, Irkutsk e Yakutsk - 12, Blagoveshchensk - 28, Vladivostok - 13, Khabarovsk - 25, Yuzhno-Sakhalinsk - 7, Petropavlovsk- Kamchatsky - 1.

Desenvolvimento de uma tempestade

Como está indo? Uma nuvem de tempestade só se forma sob certas condições. Deve haver fluxos ascendentes de umidade e deve haver uma estrutura onde uma fração das partículas esteja no estado gelado e a outra no estado líquido. A convecção que levará ao desenvolvimento de uma tempestade ocorrerá em vários casos.

Aquecimento desigual das camadas superficiais. Por exemplo, sobre água com uma diferença significativa de temperatura. Nas grandes cidades, a intensidade das trovoadas será ligeiramente mais forte do que nas áreas circundantes.

Quando o ar frio desloca o ar quente. A convenção frontal freqüentemente se desenvolve simultaneamente com nuvens de cobertura e nuvens nimbostratus.

Quando o ar sobe nas cadeias de montanhas. Mesmo altitudes baixas podem levar ao aumento da formação de nuvens. Esta é a convecção forçada.

Qualquer nuvem de tempestade, independentemente do seu tipo, passa necessariamente por três estágios: cúmulo, maturidade e decadência.

Classificação

Durante algum tempo, as trovoadas foram classificadas apenas no local de observação. Eles foram divididos, por exemplo, em ortográficos, locais e frontais. Já as tempestades são classificadas de acordo com as características dependendo dos ambientes meteorológicos em que se desenvolvem. As correntes ascendentes são formadas devido à instabilidade atmosférica. Esta é a principal condição para a criação de nuvens de trovoada. As características de tais fluxos são muito importantes. Dependendo de sua potência e tamanho, diferentes tipos de nuvens de tempestade são formados, respectivamente. Como eles estão divididos?

1. Cumulonimbus unicelulares, (local ou intramassa). Tenha atividade de granizo ou trovoada. As dimensões transversais variam de 5 a 20 km, dimensões verticais - de 8 a 12 km. Essa nuvem “vive” por até uma hora. Depois de uma tempestade, o clima permanece praticamente inalterado.

2. Cluster multicelular. Aqui a escala é mais impressionante - até 1.000 km. Um cluster multicelular abrange um grupo de células de tempestade que estão em vários estágios de formação e desenvolvimento e ao mesmo tempo constituem um todo. Como eles são construídos? As células maduras da tempestade estão localizadas no centro, as células em desintegração estão localizadas no lado de sotavento. Suas dimensões transversais podem chegar a 40 km. Tempestades multicelulares em cluster produzem rajadas de vento (fortes, mas não fortes), chuva e granizo. A existência de uma célula madura é limitada a meia hora, mas o próprio aglomerado pode “viver” por várias horas.

3. Linhas de instabilidade. Estas também são tempestades multicelulares. Eles também são chamados de lineares. Eles podem ser sólidos ou com lacunas. As rajadas de vento aqui são mais longas (na borda principal). Ao se aproximar, uma linha multicelular aparece como uma parede escura de nuvens. O número de fluxos (upstream e downstream) aqui é bastante grande. É por isso que tal complexo de tempestades é classificado como multicelular, embora a estrutura da tempestade seja diferente. Uma linha de instabilidade pode produzir chuvas intensas e grandes granizos, mas é mais frequentemente “limitada” por fortes correntes descendentes. Muitas vezes ocorre antes de uma frente fria. Nas fotografias, tal sistema tem o formato de um arco curvo.

4. Tempestades supercélulas. Essas tempestades são raras. Eles são especialmente perigosos para a propriedade e a vida humana. A nuvem deste sistema é semelhante à nuvem unicelular, pois ambas diferem em uma zona de corrente ascendente. Mas seus tamanhos são diferentes. A nuvem supercélula é enorme - cerca de 50 km de raio e altura - até 15 km. Seus limites podem estar na estratosfera. A forma lembra uma única bigorna semicircular. A velocidade dos fluxos ascendentes é muito maior (até 60 m/s). Uma característica é a presença de rotação. É isso que cria fenômenos extremos e perigosos (granizo grande (mais de 5 cm), tornados destrutivos). O principal fator para a formação dessa nuvem são as condições ambientais. Estamos falando de uma convenção muito forte com temperaturas a partir de +27 e vento com direção variável. Tais condições surgem durante o cisalhamento do vento na troposfera. A precipitação formada nas correntes ascendentes é transferida para a zona de corrente descendente, o que garante uma vida longa à nuvem. A precipitação é distribuída de forma desigual. As chuvas ocorrem perto da corrente ascendente e o granizo ocorre mais perto do nordeste. A cauda da tempestade pode mudar. Então a área mais perigosa estará próxima à corrente ascendente principal.

Existe também o conceito de “tempestade seca”. Este fenômeno é bastante raro, característico das monções. Com tal tempestade não há precipitação (simplesmente não chega, evaporando como resultado da exposição a altas temperaturas).

Velocidade de movimento

Para uma tempestade isolada é de aproximadamente 20 km/h, às vezes mais rápido. Se frentes frias estiverem ativas, as velocidades podem chegar a 80 km/h. Em muitas tempestades, as antigas células de tempestade são substituídas por novas. Cada um deles percorre uma distância relativamente curta (cerca de dois quilômetros), mas no total a distância aumenta.

Mecanismo de eletrificação

De onde vêm os próprios relâmpagos? As cargas elétricas ao redor e dentro das nuvens estão em constante movimento. Este processo é bastante complicado. A maneira mais fácil de imaginar o trabalho das cargas elétricas em nuvens maduras. A estrutura dipolo positiva domina neles. Como é distribuído? A carga positiva está colocada no topo e a carga negativa está localizada abaixo dela, dentro da nuvem. Segundo a hipótese principal (esta área da ciência ainda pode ser considerada pouco explorada), as partículas mais pesadas e maiores têm carga negativa, enquanto as pequenas e leves têm carga positiva. Os primeiros caem mais rápido que os segundos. Isso causa a separação espacial das cargas espaciais. Este mecanismo é confirmado por experimentos de laboratório. Partículas de grãos de gelo ou granizo podem ter forte transferência de carga. A magnitude e o sinal dependerão do conteúdo de água da nuvem, da temperatura do ar (ambiente) e da velocidade de colisão (principais fatores). A influência de outros mecanismos não pode ser excluída. As descargas ocorrem entre o solo e a nuvem (ou atmosfera neutra, ou ionosfera). É neste momento que vemos flashes cortando o céu. Ou relâmpago. Este processo é acompanhado por estrondos altos (trovões).

Uma tempestade é um processo complexo. Pode levar muitas décadas, e talvez até séculos, para estudá-lo.

Tempestade - fenômeno atmosférico em que ocorrem descargas elétricas no interior das nuvens ou entre a nuvem e a superfície terrestre - relâmpagos, acompanhados de trovões. Normalmente, uma tempestade se forma em poderosas nuvens cumulonimbus e está associada a chuvas fortes, granizo e ventos fortes.

As trovoadas são um dos fenómenos naturais mais perigosos para o ser humano: em termos do número de mortes registadas, só as inundações provocam maiores perdas humanas.

Tempestade

Distribuição das descargas atmosféricas na superfície da Terra

Há aproximadamente dez vezes menos tempestades no oceano do que nos continentes. Cerca de 78% de todas as descargas atmosféricas estão concentradas na zona tropical e equatorial (de 30° de latitude norte a 30° de latitude sul). A atividade máxima de trovoadas ocorre na África Central. Nas regiões polares do Ártico e da Antártica e nos pólos, praticamente não há trovoadas. A intensidade das trovoadas acompanha o sol, com trovoadas máximas ocorrendo no verão (em latitudes médias) e durante a tarde diurna. O mínimo de trovoadas registradas ocorre antes do nascer do sol. As tempestades também são influenciadas pelas características geográficas da área: fortes centros de tempestades estão localizados nas regiões montanhosas do Himalaia e da Cordilheira.

Estágios de desenvolvimento de uma nuvem de tempestade

As condições necessárias para o surgimento de uma nuvem de trovoada são a presença de condições para o desenvolvimento de convecção ou outro mecanismo que crie fluxos ascendentes de um suprimento de umidade suficiente para a formação de precipitação, e a presença de uma estrutura na qual parte da nuvem as partículas estão no estado líquido e algumas estão no estado gelado. A convecção que leva ao desenvolvimento de trovoadas ocorre nos seguintes casos:

Quando a camada superficial de ar é aquecida de forma desigual em diferentes superfícies subjacentes. Por exemplo, sobre a superfície da água e da terra devido às diferenças de temperatura da água e do solo. Nas grandes cidades, a intensidade da convecção é muito maior do que nas proximidades da cidade.

Quando o ar quente sobe ou é deslocado pelo ar frio nas frentes atmosféricas. A convecção atmosférica nas frentes atmosféricas é muito mais intensa e frequente do que durante a convecção intramassa. Freqüentemente, a convecção frontal se desenvolve simultaneamente com nuvens nimbostratus e precipitação generalizada, que mascara o desenvolvimento de nuvens cumulonimbus.

Quando o ar sobe em áreas montanhosas. Mesmo pequenas elevações na área levam ao aumento da formação de nuvens (devido à convecção forçada). As altas montanhas criam condições particularmente difíceis para o desenvolvimento da convecção e quase sempre aumentam a sua frequência e intensidade.

Todas as nuvens de trovoada, independentemente do seu tipo, progridem através do estágio de nuvem cúmulo, do estágio de nuvem de trovoada madura e do estágio de dissolução.

Classificação de nuvens de trovoada

Antigamente, as trovoadas eram classificadas de acordo com o local onde eram observadas, como localizadas, frontais ou orográficas. Agora é mais comum classificar as trovoadas de acordo com as características das próprias trovoadas, e essas características dependem principalmente do ambiente meteorológico em que a trovoada se desenvolve.

Principal uma condição necessária pois a formação de nuvens de trovoada é um estado de instabilidade atmosférica que forma correntes ascendentes. Dependendo do tamanho e da potência de tais fluxos, formam-se nuvens de trovoada de vários tipos.

Nuvem de célula única

Nuvens cumulonimbus unicelulares se desenvolvem em dias com ventos fracos em um campo de pressão de baixo gradiente. Eles também são chamados intra-massa ou trovoadas locais. Eles consistem em uma célula convectiva com fluxo ascendente em sua parte central. Eles podem atingir a intensidade de trovoadas e granizo e entrar em colapso rapidamente com a precipitação. As dimensões dessa nuvem são: transversal - 5-20 km, vertical - 8-12 km, vida útil - cerca de 30 minutos, às vezes até 1 hora. Não há grandes mudanças climáticas após uma tempestade.

Ciclo de vida de uma nuvem unicelular

Uma tempestade começa com a formação de uma nuvem cúmulos de bom tempo (Cumulus humilis). Sob condições favoráveis, as nuvens cúmulos resultantes crescem rapidamente tanto na direção vertical quanto na horizontal, enquanto os fluxos ascendentes estão localizados quase em todo o volume da nuvem e aumentam de 5 m/s para 15-20 m/s. As correntes descendentes são muito fracas. O ar circundante penetra ativamente na nuvem devido à mistura no limite e no topo da nuvem. A nuvem entra no estágio Cumulus mediocris. As menores gotículas de água formadas como resultado da condensação em tal nuvem fundem-se em outras maiores, que são transportadas para cima por poderosas correntes ascendentes. A nuvem ainda é homogênea, composta por gotículas de água retidas por um fluxo ascendente - nenhuma precipitação cai. No topo da nuvem, quando as partículas de água entram na zona de temperaturas negativas, as gotas começam gradualmente a se transformar em cristais de gelo. A nuvem entra no estágio de uma poderosa nuvem cúmulos (Cumulus congestus). A composição mista da nuvem leva ao aumento dos elementos da nuvem e à criação de condições para precipitação. Este tipo de nuvem é chamada de cumulonimbus (Cumulonimbus) ou cumulonimbus careca (Cumulonimbus calvus). Os fluxos verticais atingem 25 m/s, e o nível do cume atinge uma altura de 7 a 8 km.

A evaporação das partículas de precipitação resfria o ar circundante, o que leva a uma intensificação ainda maior das correntes descendentes. No estágio de maturidade, as correntes de ar ascendentes e descendentes estão simultaneamente presentes na nuvem.

Na fase de colapso da nuvem predominam os fluxos descendentes, que gradualmente cobrem toda a nuvem.

Tempestades de aglomerados multicelulares

Diagrama de uma estrutura de tempestade multicelular

Este é o tipo mais comum de tempestade associada a perturbações de mesoescala (com uma escala de 10 a 1000 km). Um aglomerado multicelular consiste em um grupo de células de tempestade movendo-se como uma única unidade, embora cada célula do aglomerado esteja em um estágio diferente de desenvolvimento da nuvem de trovoada. As células maduras da tempestade geralmente estão localizadas na parte central do aglomerado, e as células em decomposição estão localizadas no lado de sotavento do aglomerado. Eles têm um tamanho transversal de 20 a 40 km, seus picos geralmente sobem até a tropopausa e penetram na estratosfera. Tempestades multicelulares podem produzir granizo, pancadas de chuva e rajadas de vento relativamente fracas. Cada célula individual em um cluster multicelular permanece madura por cerca de 20 minutos; o próprio cluster multicelular pode existir por várias horas. Este tipo de tempestade é geralmente mais intenso do que uma tempestade de célula única, mas muito mais fraco do que uma tempestade de supercélula.

Tempestades lineares multicelulares (linhas de instabilidade)

Tempestades lineares multicelulares são uma linha de tempestades com uma frente de rajada longa e bem desenvolvida na ponta da frente. A linha de instabilidade pode ser contínua ou conter lacunas. Uma linha multicelular que se aproxima aparece como uma parede escura de nuvens, geralmente cobrindo o horizonte no lado oeste (no hemisfério norte). Um grande número de correntes de ar ascendentes/descendentes estreitamente espaçadas permite-nos qualificar este complexo de tempestades como multicelular, embora a sua estrutura de trovoada seja nitidamente diferente de uma tempestade multicelular. As linhas de instabilidade podem produzir grandes granizos e chuvas intensas, mas são mais conhecidas como sistemas que produzem fortes correntes descendentes. Uma linha de instabilidade tem propriedades semelhantes a uma frente fria, mas é um resultado local da atividade de tempestade. Freqüentemente, uma linha de instabilidade ocorre antes de uma frente fria. Nas imagens de radar, este sistema se assemelha a um eco de arco. Este fenômeno é típico da América do Norte, na Europa e no território europeu da Rússia é observado com menos frequência.

Tempestades de supercélulas

Estrutura vertical e horizontal de uma nuvem supercélula

Uma supercélula é a nuvem de tempestade mais altamente organizada. As nuvens supercélulas são relativamente raras, mas representam a maior ameaça à saúde e à vida humana e às suas propriedades. Uma nuvem supercélula é semelhante a uma nuvem unicelular, pois ambas têm a mesma zona de corrente ascendente. A diferença é que o tamanho da célula é enorme: o diâmetro é de cerca de 50 km, a altura é de 10 a 15 km (o limite superior geralmente penetra na estratosfera) com uma única bigorna semicircular. A velocidade do fluxo ascendente em uma nuvem supercelular é muito maior do que em outros tipos de nuvens de trovoada: até 40-60 m/s. A principal característica que distingue uma nuvem supercelular de outros tipos de nuvens é a presença de rotação. Corrente ascendente rotativa em uma nuvem supercélula (chamada na terminologia de radar mesociclone), cria eventos climáticos extremos, como um gigantesco saudação(mais de 5 cm de diâmetro), ventos fortes de até 40 m/s e fortes tornados destrutivos. As condições ambientais são um fator importante na formação de uma nuvem supercelular. É necessária uma instabilidade convectiva muito forte do ar. A temperatura do ar próximo ao solo (antes da tempestade) deveria ser +27...+30 e superior, mas a principal condição necessária é um vento de direção variável, causando rotação. Tais condições são alcançadas com cisalhamento do vento na média troposfera. A precipitação formada na corrente ascendente é transportada ao longo do nível superior da nuvem por um forte fluxo para a zona de corrente descendente. Assim, as zonas de fluxos ascendentes e descendentes são separadas no espaço, o que garante a vida da nuvem por um longo período de tempo. Geralmente há chuva leve na borda frontal de uma nuvem supercelular. Chuvas fortes ocorrem perto da zona de corrente ascendente, e a precipitação mais intensa e grande granizo ocorrem a nordeste da zona de corrente ascendente principal. As condições mais perigosas são encontradas perto da zona de corrente ascendente principal (geralmente na parte traseira da tempestade).

Supercélula (Inglês) super E célula- célula) é um tipo de tempestade caracterizada pela presença de um mesociclone - uma corrente ascendente profunda e fortemente rotativa. Por esta razão, tais tempestades são às vezes chamadas de tempestades rotativas. Dos quatro tipos de tempestades de acordo com as classificações ocidentais (supersell, squalline, multisell e singlesell), as supercélulas são as menos comuns e podem representar o maior perigo. As supercélulas costumam ser isoladas de outras tempestades e podem ter uma extensão frontal de até 32 quilômetros.

Supercélula ao pôr do sol

As supercélulas são frequentemente divididas em três tipos: clássicas; com baixa precipitação (LP); e com alta precipitação (HP). As supercélulas do tipo LP normalmente se formam em climas mais secos, como nos vales das altas montanhas dos Estados Unidos, enquanto as supercélulas do tipo HP são mais comuns em climas mais úmidos. As supercélulas podem ocorrer em qualquer lugar do mundo se as condições climáticas forem adequadas para sua formação, mas são mais comuns nas Grandes Planícies dos Estados Unidos, uma área conhecida como Vale do Tornado. Também podem ser observados nas planícies da Argentina, Uruguai e sul do Brasil.

Características físicas das nuvens de trovoada

Estudos de aeronaves e radares mostram que uma única célula de tempestade geralmente atinge uma altitude de cerca de 8 a 10 km e dura cerca de 30 minutos. Uma tempestade isolada geralmente consiste em várias células em vários estágios de desenvolvimento e dura cerca de uma hora. Grandes tempestades podem ter dezenas de quilômetros de diâmetro, seu pico pode atingir alturas superiores a 18 km e podem durar muitas horas.

Fluxos ascendentes e descendentes

As correntes ascendentes e descendentes em tempestades isoladas normalmente variam de 0,5 a 2,5 km de diâmetro e 3 a 8 km de altura. Às vezes, o diâmetro da corrente ascendente pode chegar a 4 km. Perto da superfície da terra, os riachos geralmente aumentam de diâmetro e sua velocidade diminui em comparação com os riachos mais elevados. A velocidade característica da corrente ascendente situa-se na faixa de 5 a 10 m/s e atinge 20 m/s no topo de grandes tempestades. Aeronaves de pesquisa voando através de uma nuvem de tempestade a uma altitude de 10.000 m registram velocidades de corrente ascendente de mais de 30 m/s. As correntes ascendentes mais fortes são observadas em tempestades organizadas.

Rajadas

Antes da tempestade de agosto de 2010 em Gatchina

Em algumas tempestades, ocorrem intensas correntes descendentes de ar, criando ventos de força destrutiva na superfície da Terra. Dependendo do seu tamanho, essas correntes descendentes são chamadas rajadas ou microtempestades. Uma tempestade com diâmetro superior a 4 km pode criar ventos de até 60 m/s. Microsquals são menores em tamanho, mas criam velocidades de vento de até 75 m/s. Se uma tempestade geradora de rajadas for formada a partir de ar suficientemente quente e úmido, então a microrajada será acompanhada por chuvas intensas. No entanto, se uma tempestade se formar a partir do ar seco, a precipitação pode evaporar à medida que cai (faixas de precipitação atmosférica ou virga), e a microtempestade será seca. As correntes descendentes são um sério perigo para as aeronaves, especialmente durante a decolagem ou pouso, pois criam ventos próximos ao solo com fortes mudanças repentinas de velocidade e direção.

Desenvolvimento vertical

Em geral, uma nuvem convectiva ativa subirá até perder a flutuabilidade. A perda de flutuabilidade está associada à carga criada pela precipitação formada em um ambiente de nuvens, ou pela mistura com o ar frio seco circundante, ou uma combinação desses dois processos. O crescimento das nuvens também pode ser interrompido por uma camada de inversão de bloqueio, ou seja, uma camada onde a temperatura do ar aumenta com a altura. Normalmente, as nuvens de tempestade atingem alturas de cerca de 10 km, mas às vezes atingem alturas de mais de 20 km. Quando o teor de umidade e a instabilidade da atmosfera são altos, então, com ventos favoráveis, a nuvem pode crescer até a tropopausa, a camada que separa a troposfera da estratosfera. A tropopausa é caracterizada por uma temperatura que permanece aproximadamente constante com o aumento da altitude e é conhecida como uma região de alta estabilidade. Assim que a corrente ascendente começa a se aproximar da estratosfera, logo o ar no topo da nuvem se torna mais frio e mais pesado do que o ar circundante, e o crescimento do topo pára. A altura da tropopausa depende da latitude da região e da estação do ano. Varia de 8 km nas regiões polares a 18 km e mais alto perto do equador.

Quando uma nuvem convectiva cumulus atinge a camada bloqueadora da inversão da tropopausa, ela começa a se espalhar para fora e forma a “bigorna” característica das nuvens de trovoada. Os ventos que sopram na altura da bigorna tendem a soprar o material das nuvens na direção do vento.

Turbulência

Um avião voando através de uma nuvem de tempestade (é proibido voar em nuvens cumulonimbus) geralmente encontra um solavanco que joga o avião para cima, para baixo e para os lados sob a influência dos fluxos turbulentos da nuvem. A turbulência atmosférica cria uma sensação de desconforto para a tripulação e passageiros da aeronave e causa estresse indesejado na aeronave. A turbulência é medida em unidades diferentes, mas mais frequentemente é definida em unidades de g – a aceleração da queda livre (1g = 9,8 m/s2). Uma tempestade de um g cria turbulência que é perigosa para as aeronaves. No topo de tempestades intensas, foram registradas acelerações verticais de até três g.

Movimento de tempestades

A velocidade e o movimento de uma nuvem de tempestade dependem da direção da Terra, principalmente da interação dos fluxos ascendentes e descendentes da nuvem com as correntes de ar portadoras nas camadas intermediárias da atmosfera em que a tempestade se desenvolve. A velocidade de uma tempestade isolada é geralmente de cerca de 20 km/h, mas algumas tempestades se movem muito mais rápido. Em situações extremas, uma nuvem de tempestade pode mover-se a velocidades de 65-80 km/h durante a passagem de frentes frias ativas. Na maioria das tempestades, à medida que as antigas células de tempestade se dissipam, novas células de tempestade emergem em sucessão. Com ventos fracos, uma célula individual pode percorrer uma distância muito curta durante a sua vida, menos de dois quilómetros; entretanto, em tempestades maiores, novas células são desencadeadas pela corrente descendente que flui de uma célula madura, dando a aparência de um movimento rápido que nem sempre coincide com a direção do vento. Em grandes tempestades multicelulares, existe um padrão em que uma nova célula se forma à direita da direção do fluxo de ar no Hemisfério Norte e à esquerda da direção do fluxo de ar no Hemisfério Sul.

Energia

A energia que alimenta uma tempestade vem do calor latente liberado quando o vapor d’água se condensa para formar gotículas de nuvens. Para cada grama de água que se condensa na atmosfera, são liberadas aproximadamente 600 calorias de calor. Quando as gotas de água congelam no topo da nuvem, são liberadas 80 calorias adicionais por grama. Liberar oculto energia térmica parcialmente convertido em energia cinética do fluxo ascendente. Uma estimativa aproximada da energia total de uma tempestade pode ser feita com base na quantidade total de água que caiu da nuvem como precipitação. A energia típica é da ordem de 100 milhões de quilowatts-hora, o que equivale aproximadamente a uma carga nuclear de 20 quilotons (embora esta energia seja libertada num volume de espaço muito maior e durante um tempo muito mais longo). Grandes tempestades multicelulares podem ter 10 e 100 vezes mais energia.

Correntes descendentes e frentes de tempestade

Tempestade diante de uma poderosa tempestade

As correntes descendentes nas tempestades ocorrem em altitudes onde a temperatura do ar é mais baixa do que a temperatura na área circundante, e essa corrente descendente torna-se ainda mais fria quando começa a derreter as partículas geladas da precipitação e a evaporar as gotículas de nuvens. O ar na corrente descendente não é apenas mais denso que o ar circundante, mas também carrega um momento angular horizontal diferente do ar circundante. Se ocorrer uma corrente descendente, por exemplo, a uma altitude de 10 km, ela atingirá a superfície da Terra com uma velocidade horizontal visivelmente maior que a velocidade do vento no solo. Perto do solo, esse ar é transportado antes de uma tempestade a uma velocidade maior que a velocidade de movimento de toda a nuvem. É por isso que um observador no solo sentirá a aproximação de uma tempestade através do fluxo de ar frio antes mesmo que a nuvem de tempestade esteja acima. A corrente descendente que se espalha pelo solo cria uma zona com profundidade de 500 metros a 2 km com uma diferença distinta entre o ar frio do fluxo e o ar quente e úmido a partir do qual se forma uma tempestade. A passagem de tal frente de tempestade é facilmente determinada pelo aumento do vento e por uma queda repentina na temperatura. Em cinco minutos, a temperatura do ar pode cair 5°C ou mais. Uma tempestade forma um portão de tempestade característico com um eixo horizontal, uma queda acentuada na temperatura e uma mudança na direção do vento.

Em casos extremos, a frente de tempestade criada pela corrente descendente pode atingir velocidades superiores a 50 m/s, causando destruição de casas e colheitas. Mais frequentemente, rajadas severas ocorrem quando uma linha organizada de tempestades se desenvolve em condições de vento forte em níveis médios. Ao mesmo tempo, as pessoas podem pensar que esta destruição foi causada por um tornado. Se não houver testemunhas que tenham visto a nuvem característica em forma de funil de um tornado, então a causa da destruição pode ser determinada pela natureza da destruição causada pelo vento. Nos tornados, a destruição ocorre em um padrão circular, e uma tempestade causada por uma corrente descendente causa destruição principalmente em uma direção. O ar frio geralmente é seguido de chuva. Em alguns casos, as gotas de chuva evaporam completamente à medida que caem, resultando em uma tempestade seca. Na situação oposta, típica de tempestades multicelulares e supercelulares severas, ocorrem fortes chuvas e granizo, causando inundações repentinas.

Tornados

Um tornado é um vórtice forte e de pequena escala sob nuvens de trovoada com um eixo aproximadamente vertical, mas muitas vezes curvo. Da periferia ao centro do tornado, observa-se uma queda de pressão de 100-200 hPa. A velocidade do vento em tornados pode ultrapassar 100 m/s e, teoricamente, pode atingir a velocidade do som. Na Rússia, os tornados ocorrem relativamente raramente, mas causam enormes danos. A maior frequência de tornados ocorre no sul da parte europeia da Rússia.

Chuveiros

Em pequenas trovoadas, o pico de precipitação intensa de cinco minutos pode exceder 120 mm/hora, mas todas as outras chuvas têm intensidade uma ordem de grandeza menor. Uma tempestade média produz cerca de 2.000 metros cúbicos de chuva, mas uma grande tempestade pode produzir dez vezes essa quantidade. Grandes tempestades organizadas associadas a sistemas convectivos de mesoescala podem produzir de 10 a 1.000 milhões de metros cúbicos de precipitação.

Estrutura elétrica de uma nuvem de tempestade

Estrutura de cargas em nuvens de trovoada em diferentes regiões

A distribuição e o movimento de cargas elétricas dentro e ao redor de uma nuvem de tempestade é um processo complexo e em constante mudança. No entanto, é possível apresentar um quadro generalizado da distribuição das cargas elétricas na fase de maturidade das nuvens. A estrutura dipolo positiva dominante é aquela em que a carga positiva está no topo da nuvem e a carga negativa está abaixo dela, dentro da nuvem. Na base da nuvem e abaixo dela há uma carga positiva inferior. Os íons atmosféricos, movendo-se sob a influência de um campo elétrico, formam camadas de proteção nos limites da nuvem, mascarando a estrutura elétrica da nuvem de um observador externo. As medições mostram que, em diversas condições geográficas, a principal carga negativa de uma nuvem de trovoada está localizada em altitudes com temperaturas ambientes variando de -5 a -17 °C. Quanto maior a velocidade do fluxo ascendente na nuvem, maior será a altitude em que o centro de carga negativa está localizado. A densidade de carga espacial está na faixa de 1-10 C/km³. Há uma proporção notável de tempestades com estrutura de carga inversa: - uma carga negativa na parte superior da nuvem e uma carga positiva na parte interna da nuvem, bem como uma estrutura complexa com quatro ou mais zonas de cargas espaciais de polaridades diferentes.

Mecanismo de eletrificação

Muitos mecanismos foram propostos para explicar a formação da estrutura elétrica de uma nuvem de tempestade, e ainda é uma área de pesquisa ativa. A hipótese principal é baseada no fato de que se partículas de nuvens maiores e mais pesadas são carregadas predominantemente negativamente, e partículas pequenas mais leves carregam uma carga positiva, então a separação espacial das cargas espaciais ocorre devido ao fato de que partículas grandes caem a uma velocidade maior do que pequenos componentes da nuvem. Este mecanismo é geralmente consistente com experimentos de laboratório que mostram forte transferência de carga quando grãos de gelo (grãos são partículas porosas feitas de gotículas de água congelada) ou granizo interagem com cristais de gelo na presença de gotículas de água super-resfriadas. O sinal e a magnitude da carga transferida durante os contatos dependem da temperatura do ar circundante e do conteúdo de água da nuvem, mas também do tamanho dos cristais de gelo, da velocidade de colisão e de outros fatores. A ação de outros mecanismos de eletrificação também é possível. Quando a quantidade de carga elétrica volumétrica acumulada na nuvem se torna grande o suficiente, ocorre uma descarga atmosférica entre regiões carregadas com sinal oposto. Uma descarga também pode ocorrer entre uma nuvem e o solo, uma nuvem e a atmosfera neutra, ou uma nuvem e a ionosfera. Em uma tempestade típica, entre dois terços e 100 por cento das descargas são descargas intranuvens, internuvens ou nuvem-ar. O restante são descargas nuvem-solo. Nos últimos anos, ficou claro que os relâmpagos podem ser iniciados artificialmente em uma nuvem, que em condições normais não se transforma em tempestade. Em nuvens que possuem zonas eletrificadas e criam campos elétricos, os relâmpagos podem ser iniciados por montanhas, arranha-céus, aviões ou foguetes que se encontrem em uma zona de fortes campos elétricos.

Zarnica - flashes instantâneos de luz no horizonte durante uma tempestade distante.

Durante os relâmpagos, os trovões não podem ser ouvidos devido à distância, mas você pode ver relâmpagos, cuja luz é refletida nas nuvens cumulonimbus (principalmente em seus topos). O fenômeno é observado no escuro, principalmente após o dia 5 de julho, durante a colheita dos grãos, por isso os relâmpagos eram popularmente programados para coincidir com o final do verão, início da colheita e às vezes são chamados de padeiros.

Tempestade de neve

Esquema de formação de tempestade de neve

Uma tempestade de neve (também tempestade de neve) é uma tempestade, um fenômeno meteorológico muito raro, que ocorre no mundo 5 a 6 vezes por ano. Em vez de chuva forte, caem pancadas de neve, chuva congelante ou bolinhas de gelo. O termo é usado principalmente na ciência popular e na literatura estrangeira. trovoada). Não existe tal termo na meteorologia profissional russa: nesses casos, uma tempestade e uma forte neve são observadas simultaneamente.

Casos de tempestades de inverno são observados nas antigas crônicas russas: tempestades no inverno em 1383 (houve “trovões muito terríveis e um forte redemoinho”), em 1396 (em Moscou em 25 de dezembro “... houve trovões, e a nuvem estava do país do meio-dia”), no ano 1447 (em Novgorod, em 13 de novembro “...à meia-noite houve um terrível trovão e grandes relâmpagos”), em 1491 (em Pskov, em 2 de janeiro, um trovão foi ouvido).

O processo de ocorrência de descargas atmosféricas é bastante bem estudado Ciência moderna. Acredita-se que na maioria dos casos (90%) a descarga entre a nuvem e o solo tenha carga negativa. Os demais tipos mais raros de descargas atmosféricas podem ser divididos em três tipos:

a descarga do solo para a nuvem é negativa;
relâmpagos positivos da nuvem para o solo;
um flash do solo para uma nuvem com carga positiva.

A maioria das descargas é registrada dentro da mesma nuvem ou entre diferentes nuvens de trovoada.

Formação de raios: teoria do processo

Formação de descargas atmosféricas: 1 = aproximadamente 6 mil metros e -30°C, 2 = 15 mil metros e -30°C.

As descargas elétricas atmosféricas ou relâmpagos entre a terra e o céu são formadas pela combinação e presença de certas condições necessárias, a mais importante das quais é o aparecimento de convecção. Este é um fenômeno natural durante o qual massas de ar bastante quentes e úmidas são transportadas por um fluxo ascendente para as camadas superiores da atmosfera. Ao mesmo tempo, a umidade presente neles se transforma em um estado sólido de agregação - gelo. As frentes de tempestade são formadas quando nuvens cumulonimbus estão localizadas a uma altitude superior a 15 mil m, e as correntes que sobem do solo têm velocidade de até 100 km/h. A convecção leva à formação de tempestades à medida que granizos maiores da parte inferior da nuvem colidem e esfregam contra a superfície de pedaços mais leves de gelo no topo.

Cobranças do Thundercloud e sua distribuição

Cargas negativas e positivas: 1 = granizo, 2 = cristais de gelo.

Numerosos estudos confirmam que pedras de granizo mais pesadas, formadas quando a temperatura do ar é superior a -15 ° C, são carregadas negativamente, enquanto cristais de gelo leves formados quando a temperatura do ar é mais fria - 15 ° C são geralmente carregados positivamente. As correntes de ar que sobem do solo elevam blocos de gelo leves positivos para as camadas mais altas, pedras de granizo negativas para a parte central da nuvem e dividem a nuvem em três partes:

a zona superior com carga positiva;
zona média ou central, parcialmente carregada negativamente;
o inferior com carga parcialmente positiva.

Os cientistas explicam o desenvolvimento de raios em uma nuvem pelo fato de que os elétrons são distribuídos de tal forma que a parte superior tem carga positiva, e a parte intermediária e parcialmente a parte inferior têm carga negativa. Às vezes, esse tipo de capacitor descarrega. O relâmpago originado na parte negativa da nuvem viaja para o solo positivo. Neste caso, a intensidade do campo necessária para uma descarga atmosférica deve estar na faixa de 0,5-10 kV/cm. Este valor depende das propriedades isolantes do ar.

Distribuição de descarga: 1 = aproximadamente 6 mil metros, 2 = campo elétrico.

Calculo de custo

Nossos objetos

JSC "Mosvodokanal", complexo desportivo e recreativo da casa de férias "Pyalovo"

Endereço do objeto: Região de Moscou, distrito de Mytishchi, vila. Prussy, 25

Tipo de trabalho: Projeto e instalação de sistema externo de proteção contra raios.

Composição da proteção contra raios: Uma malha de proteção contra raios é colocada ao longo do telhado plano da estrutura protegida. Dois tubos de chaminé são protegidos pela instalação de pára-raios com comprimento de 2.000 mm e diâmetro de 16 mm. Como pára-raios foi utilizado aço galvanizado por imersão a quente com diâmetro de 8 mm (seção 50 mm² conforme RD 34.21.122-87). Os condutores de descida são colocados atrás dos canos de esgoto em grampos com terminais de grampo. Para condutores de descida, é utilizado um condutor de aço galvanizado por imersão a quente com diâmetro de 8 mm.

GTPP Tereshkovo

Endereço do objeto: Cidade de Moscou. Rodovia Borovskoe, zona comunal "Tereshkovo".

Tipo de trabalho: instalação de sistema externo de proteção contra raios (parte de proteção contra raios e condutores de descida).

Acessórios:

Execução: A quantidade total de condutores de aço galvanizado por imersão a quente para as 13 estruturas da instalação foi de 21.5000 metros. Nas coberturas é colocada uma malha de proteção contra raios com espaçamento de células de 5x5 m, e 2 condutores de descida são instalados nos cantos dos edifícios. Como elementos de fixação são utilizados suportes de parede, conectores intermediários, suportes para telhados planos com concreto e terminais de conexão de alta velocidade.

Planta Solnechnogorsk "EUROPLAST"

Endereço do objeto: Região de Moscou, distrito de Solnechnogorsk, vila. Radumlia.

Tipo de trabalho: Projeto de um sistema de proteção contra raios para um edifício industrial.

Acessórios: produzido pela OBO Bettermann.

Selecionando um sistema de proteção contra raios: A proteção contra raios de todo o edifício é realizada de acordo com a categoria III na forma de uma malha de proteção contra raios feita de condutor galvanizado por imersão a quente Rd8 com passo de célula de 12x12 m. O condutor de proteção contra raios é colocado no topo da cobertura em suportes para coberturas macias de plástico com peso de concreto. Fornece proteção adicional aos equipamentos no nível inferior do telhado, instalando um pára-raios múltiplo, composto por pára-raios de haste. Como pára-raios, use uma haste de aço galvanizado a quente Rd16 com comprimento de 2.000 mm.

Prédio do McDonald's

Endereço do objeto: Região de Moscou, Domodedovo, rodovia M4-Don

Tipo de trabalho: Fabricação e instalação de sistema externo de proteção contra raios.

Acessórios: fabricado por J. Propster.

Definir conteúdo: malha de proteção contra raios em condutor Rd8, 50 mm², SGC; pára-raios em alumínio Rd16 L=2000 mm; conectores universais Rd8-10/Rd8-10, SGC; conectores intermediários Rd8-10/Rd16, Al; suportes de parede Rd8-10, SGC; terminais terminais, SGC; suportes plásticos em telhado plano com cobertura (com concreto) para condutor galvanizado Rd8; hastes isoladas d=16 L=500 mm.

Casa de campo privada, rodovia Novorizhskoe

Endereço do objeto: Região de Moscou, rodovia Novorizhskoe, vila rural

Tipo de trabalho: produção e instalação de sistema externo de proteção contra raios.

Acessórios produzido por Dehn.

Especificação: Condutores Rd8 em aço galvanizado, condutores de cobre Rd8, suportes de cobre Rd8-10 (incluindo os de cumeeira), conectores universais Rd8-10 em aço galvanizado, suportes de terminais Rd8-10 em cobre e aço inoxidável, terminais com rebatimento de cobre Rd8- 10 , conectores intermediários bimetálicos Rd8-10/Rd8-10, fita e pinças para fixação da fita em dreno de cobre.

Casa particular, Iksha

Endereço do objeto: Região de Moscou, vila Iksha

Tipo de trabalho: Projeto e instalação de sistemas externos de proteção contra descargas atmosféricas, aterramento e equalização de potencial.

Acessórios: BS-Technic, Citel.

Proteção externa contra raios: pára-raios em cobre, condutor de cobre com comprimento total de 250 m, suportes para coberturas e fachadas, elementos de ligação.

Proteção interna contra raios: Pára-raios DUT250VG-300/G TNC, fabricado pela CITEL GmbH.

Aterramento: hastes de aterramento em aço galvanizado Rd20 12 unid. com terminais, tira de aço Fl30 com comprimento total de 65 m, conectores cruzados.

Casa particular, rodovia Yaroslavskoe

Endereço do objeto: Região de Moscou, distrito de Pushkinsky, rodovia Yaroslavkoe, vila rural

Tipo de trabalho: Projeto e instalação de sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas e aterramento.

Acessórios produzido por Dehn.

Composição de um kit de proteção contra raios para uma estrutura: condutor Rd8, 50 mm², cobre; Braçadeira para tubo Rd8-10; pára-raios Rd16 L=3000 mm, cobre; hastes de aterramento Rd20 L=1500 mm, SGC; tira Fl30 25x4 (50 m), aço galvanizado; pára-raios DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.

Território "Noginsk-Technopark", edifício de produção e armazém com escritórios e bloco de amenidades

Endereço do objeto: Região de Moscou, distrito de Noginsky.

Tipo de trabalho: produção e instalação de sistemas externos de proteção contra raios e aterramento.

Acessórios: J. Propster.

Proteção externa contra raios: Na cobertura plana do edifício protegido é colocada uma malha de terminação de ar com passo de célula de 10 x 10 m. As claraboias são protegidas pela instalação de nove hastes de terminação de ar com comprimento de 2.000 mm e diâmetro de 16 mm. .

Condutores de descida: Eles são colocados em uma “torta” de fachadas de edifícios no valor de 16 peças. Para condutores de descida, utiliza-se um condutor de aço galvanizado em bainha de PVC com diâmetro de 10 mm.

Aterramento: Fabricado em forma de circuito em anel com condutor de aterramento horizontal em forma de tira galvanizada 40x4 mm e hastes de aterramento profundo Rd20 comprimento L 2x1500 mm.

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Legendas

Geografia das tempestades

Ao mesmo tempo, ocorrem cerca de mil e quinhentas tempestades na Terra, a intensidade média das descargas é estimada em 100 relâmpagos por segundo. As tempestades são distribuídas de forma desigual pela superfície do planeta. Há aproximadamente dez vezes menos tempestades no oceano do que nos continentes. Cerca de 78% de todas as descargas atmosféricas estão concentradas na zona tropical e equatorial (de 30° de latitude norte a 30° de latitude sul). A atividade máxima de trovoadas ocorre na África Central. Nas regiões polares do Ártico e da Antártica e nos pólos, praticamente não há trovoadas. A intensidade das trovoadas acompanha o sol, com trovoadas máximas ocorrendo no verão (em latitudes médias) e durante a tarde diurna. O mínimo de trovoadas registradas ocorre antes do nascer do sol. As tempestades também são influenciadas pelas características geográficas da área: fortes centros de trovoadas estão localizados nas regiões montanhosas do Himalaia e da Cordilheira.

Número médio anual de dias com trovoadas em algumas cidades russas:

Cidade	Número de dias com trovoadas
Arcangel	20
Astracã	14
Barnaul	32
Blagoveschensk	28
Briansk	28
Vladivostoque	13
Volgogrado	21
Voronej	26
Yekaterinburgo	28
Irkutsk	15
Cazã	28
Kaliningrado	18
Krasnoiarsk	24
Moscou	24
Murmansk	4
Nizhny Novgorod	28
Novosibirsk	20
Omsk	27
Oremburgo	28
Petropavlovsk-Kamchatski	1
Rostov do Don	31
Samara	25
São Petersburgo	16
Saratov	28
Sóchi	50
Stavropol	26
Syktyvkar	25
Tomsk	24
Ufá	31
Khabarovsk	25
Khanty-Mansiysk	20
Cheliabinsk	24
Chita	27
Iujno-Sakhalinsk	7
Iakutsk	12

Estágios de desenvolvimento de uma nuvem de tempestade

As condições necessárias para a ocorrência de uma nuvem de trovoada são a presença de condições para o desenvolvimento de convecção ou outro mecanismo que crie fluxos ascendentes de um suprimento de umidade suficiente para a formação de precipitação, e a presença de uma estrutura na qual parte da nuvem as partículas estão no estado líquido e algumas estão no estado gelado. A convecção que leva ao desenvolvimento de trovoadas ocorre nos seguintes casos:

com aquecimento desigual da camada de ar superficial sobre diferentes superfícies subjacentes. Por exemplo, sobre a superfície da água e da terra devido às diferenças de temperatura da água e do solo. Nas grandes cidades, a intensidade da convecção é muito maior do que nas proximidades da cidade.
quando o ar quente sobe ou é deslocado pelo ar frio nas frentes atmosféricas. A convecção atmosférica nas frentes atmosféricas é muito mais intensa e frequente do que durante a convecção intramassa. Freqüentemente, a convecção frontal se desenvolve simultaneamente com nuvens nimbostratus e precipitação generalizada, que mascara o desenvolvimento de nuvens cumulonimbus.
quando o ar sobe em áreas montanhosas. Mesmo pequenas elevações na área levam ao aumento da formação de nuvens (devido à convecção forçada). As altas montanhas criam condições particularmente difíceis para o desenvolvimento da convecção e quase sempre aumentam a sua frequência e intensidade.

Todas as nuvens de trovoada, independentemente do seu tipo, progridem através do estágio de nuvem cúmulo, do estágio de nuvem de trovoada madura e do estágio de dissolução.

Classificação de nuvens de trovoada

No século XX, as trovoadas eram classificadas de acordo com as condições de formação: intramassa, frontal ou orográfica. Agora é mais comum classificar as trovoadas de acordo com as características das próprias trovoadas, e essas características dependem principalmente do ambiente meteorológico em que a trovoada se desenvolve.
A principal condição necessária para a formação de nuvens de trovoada é o estado de instabilidade da atmosfera, que forma correntes ascendentes. Dependendo do tamanho e da potência de tais fluxos, formam-se nuvens de trovoada de vários tipos.

Célula única

Nuvens cumulonimbus unicelulares (Cb) se desenvolvem em dias com ventos fracos em um campo de pressão de baixo gradiente. Eles também são chamados de intramassivos ou locais. Eles consistem em uma célula convectiva com fluxo ascendente em sua parte central, podem atingir intensidade de trovoada e granizo e entrar em colapso rapidamente com a precipitação. As dimensões dessa nuvem são: transversal - 5-20 km, vertical - 8-12 km, vida útil - cerca de 30 minutos, às vezes até 1 hora. Não há grandes mudanças climáticas após uma tempestade.
A formação de nuvens começa com a formação de uma nuvem cúmulos de bom tempo (Cumulus humilis). Sob condições favoráveis, as nuvens cúmulos resultantes crescem rapidamente tanto na direção vertical quanto na horizontal, enquanto os fluxos ascendentes estão localizados quase em todo o volume da nuvem e aumentam de 5 m/s para 15-20 m/s. As correntes descendentes são muito fracas. O ar circundante penetra ativamente na nuvem devido à mistura no limite e no topo da nuvem. A nuvem entra no estágio médio do cumulus (Cumulus mediocris). As menores gotículas de água formadas como resultado da condensação em tal nuvem fundem-se em outras maiores, que são transportadas para cima por poderosas correntes ascendentes. A nuvem ainda é homogênea, composta por gotas de água retidas por um fluxo ascendente - nenhuma precipitação cai. No topo da nuvem, quando as partículas de água entram na zona de temperaturas negativas, as gotas começam gradualmente a se transformar em cristais de gelo. A nuvem entra no estágio de uma poderosa nuvem cúmulos (Cumulus congestus). A composição mista da nuvem leva ao alargamento dos elementos da nuvem e à criação de condições para precipitação e formação de descargas atmosféricas. Essa nuvem é chamada cumulonimbus (Cumulonimbus) ou (em um caso particular) cumulonimbus careca (Cumulonimbus calvus). Os fluxos verticais atingem 25 m/s, e o nível do cume atinge uma altura de 7 a 8 km.
A evaporação das partículas de precipitação resfria o ar circundante, o que leva a uma intensificação ainda maior das correntes descendentes. No estágio de maturidade, as correntes de ar ascendentes e descendentes estão simultaneamente presentes na nuvem.
Na fase de colapso da nuvem predominam os fluxos descendentes, que gradualmente cobrem toda a nuvem.

Tempestades de aglomerados multicelulares

Tempestades lineares multicelulares (linhas de instabilidade)

Tempestades lineares multicelulares são uma linha de tempestades com uma frente de rajada longa e bem desenvolvida na ponta da frente. A linha de instabilidade pode ser contínua ou conter lacunas. Uma linha multicelular que se aproxima aparece como uma parede escura de nuvens, geralmente cobrindo o horizonte no lado oeste (no hemisfério norte). Um grande número de correntes de ar ascendentes/descendentes estreitamente espaçadas permite-nos qualificar este complexo de tempestades como multicelular, embora a sua estrutura de trovoada seja nitidamente diferente de uma tempestade multicelular. As linhas de instabilidade podem produzir granizo grande (maior que 2 cm de diâmetro) e chuvas intensas, mas são conhecidas por produzir fortes correntes descendentes e ventos fortes que são perigosos para a aviação. Uma linha de instabilidade tem propriedades semelhantes a uma frente fria, mas é um resultado local da atividade de tempestade. Freqüentemente, uma linha de instabilidade ocorre antes de uma frente fria. Nas imagens de radar, este sistema se assemelha a um eco de arco. Este fenômeno é típico da América do Norte, na Europa e no território europeu da Rússia é observado com menos frequência.

Tempestades de supercélulas

Uma supercélula é a nuvem de tempestade mais altamente organizada. As nuvens supercélulas são relativamente raras, mas representam a maior ameaça à saúde e à vida humana e às suas propriedades. Uma nuvem supercélula é semelhante a uma nuvem unicelular, pois ambas têm a mesma zona de corrente ascendente. A diferença está no tamanho da supercélula: o diâmetro é de cerca de 50 km, a altura é de 10 a 15 km (muitas vezes o limite superior penetra na estratosfera) com uma única bigorna semicircular. A velocidade do fluxo ascendente em uma nuvem supercelular é muito maior do que em outros tipos de nuvens de trovoada: até 40-60 m/s. A principal característica que distingue uma nuvem supercelular de outros tipos de nuvens é a presença de rotação. Uma corrente ascendente rotativa em uma nuvem supercelular (chamada de mesociclone na terminologia de radar) cria fenômenos climáticos extremos, como granizo grande (2-5 cm de diâmetro, às vezes mais), rajadas com velocidades de até 40 m/s e fortes tornados destrutivos. As condições ambientais são um fator importante na formação de uma nuvem supercelular. É necessária uma instabilidade convectiva muito forte do ar. A temperatura do ar próximo ao solo (antes da tempestade) deveria ser +27...+30 e superior, mas a principal condição necessária é um vento de direção variável, causando rotação. Tais condições são alcançadas com cisalhamento do vento na média troposfera. A precipitação formada na corrente ascendente é transportada ao longo do nível superior da nuvem por um forte fluxo para a zona de corrente descendente. Assim, as zonas de fluxos ascendentes e descendentes são separadas no espaço, o que garante a vida da nuvem por um longo período de tempo. Geralmente há chuva leve na borda frontal de uma nuvem supercelular. Chuvas fortes ocorrem perto da zona de corrente ascendente, e a precipitação mais intensa e grande granizo ocorrem a nordeste da zona de corrente ascendente principal. As condições mais perigosas são encontradas perto da zona de corrente ascendente principal (geralmente na parte traseira da tempestade).

Características físicas das nuvens de trovoada

Fluxos ascendentes e descendentes

Rajadas

Em algumas tempestades, ocorrem intensas correntes descendentes de ar, criando ventos de força destrutiva na superfície da Terra. Dependendo do seu tamanho, essas correntes descendentes são chamadas de rajadas ou microrajadas. Uma tempestade com diâmetro superior a 4 km pode criar ventos de até 60 m/s. Microsquals são menores em tamanho, mas criam velocidades de vento de até 75 m/s. Se uma tempestade geradora de rajadas for formada a partir de ar suficientemente quente e úmido, então a microrajada será acompanhada por chuvas intensas. No entanto, se uma tempestade se formar a partir do ar seco, a precipitação pode evaporar à medida que cai (faixas de precipitação atmosférica ou virga), e a microtempestade será seca. As correntes descendentes são um sério perigo para as aeronaves, especialmente durante a decolagem ou pouso, pois criam ventos próximos ao solo com fortes mudanças repentinas de velocidade e direção.

Desenvolvimento vertical

Turbulência

Movimento

A velocidade e o movimento de uma nuvem de tempestade dependem da direção do vento, principalmente, da interação dos fluxos ascendentes e descendentes da nuvem com as correntes de ar portador nas camadas intermediárias da atmosfera em que a tempestade se desenvolve. A velocidade de uma tempestade isolada é geralmente de cerca de 20 km/h, mas algumas tempestades se movem muito mais rápido. Em situações extremas, uma nuvem de tempestade pode mover-se a velocidades de 65-80 km/h durante a passagem de frentes frias ativas. Na maioria das tempestades, à medida que as antigas células de tempestade se dissipam, novas células de tempestade emergem em sucessão. Com ventos fracos, uma célula individual pode percorrer uma distância muito curta durante a sua vida, menos de dois quilómetros; entretanto, em tempestades maiores, novas células são desencadeadas pela corrente descendente que flui de uma célula madura, dando a aparência de um movimento rápido que nem sempre coincide com a direção do vento. Em grandes tempestades multicelulares, há um padrão em que uma nova célula se forma à direita do fluxo de ar transportador no hemisfério norte e à esquerda da direção do transportador no hemisfério sul.

Energia

A energia que alimenta uma tempestade vem do calor latente liberado quando o vapor d’água se condensa para formar gotículas de nuvens. Para cada grama de água que se condensa na atmosfera, são liberadas aproximadamente 600 calorias de calor. Quando as gotas de água congelam no topo da nuvem, são liberadas 80 calorias adicionais por grama. A energia térmica latente liberada é parcialmente convertida em energia cinética do fluxo ascendente. Uma estimativa aproximada da energia total de uma tempestade pode ser feita com base na quantidade total de água que caiu da nuvem como precipitação. A energia típica é da ordem de 100 milhões de quilowatts-hora, o que equivale aproximadamente a uma carga nuclear de 20 quilotons (embora esta energia seja libertada num volume de espaço muito maior e durante um tempo muito mais longo). Grandes tempestades multicelulares podem ter dezenas e centenas de vezes mais energia.

Fenômenos climáticos sob tempestades

Correntes descendentes e frentes de tempestade

Tornados

Um tornado é um vórtice forte e de pequena escala sob nuvens de trovoada com um eixo aproximadamente vertical, mas muitas vezes curvo. Da periferia ao centro do tornado, observa-se uma queda de pressão de 100-200 hPa. A velocidade do vento em tornados pode ultrapassar 100 m/s e, teoricamente, pode atingir a velocidade do som. Na Rússia, os tornados ocorrem relativamente raramente. A maior frequência de tornados ocorre no sul da parte europeia da Rússia.

Chuveiros

Em pequenas tempestades, o pico de precipitação intensa de cinco minutos pode exceder 120 mm/h, mas todas as outras chuvas têm intensidade uma ordem de grandeza menor. Uma tempestade média produz cerca de 2.000 metros cúbicos de chuva, mas uma grande tempestade pode produzir dez vezes essa quantidade. Grandes tempestades organizadas associadas a sistemas convectivos de mesoescala podem produzir de 10 a 1.000 milhões de metros cúbicos de precipitação.

Estrutura elétrica de uma nuvem de tempestade

A distribuição e o movimento de cargas elétricas dentro e ao redor de uma nuvem de tempestade é um processo complexo e em constante mudança. No entanto, é possível apresentar um quadro generalizado da distribuição das cargas elétricas na fase de maturidade das nuvens. A estrutura dipolo positiva dominante é aquela em que a carga positiva está no topo da nuvem e a carga negativa está abaixo dela, dentro da nuvem. Na base da nuvem e abaixo dela há uma carga positiva inferior. Os íons atmosféricos, movendo-se sob a influência de um campo elétrico, formam camadas de proteção nos limites da nuvem, mascarando a estrutura elétrica da nuvem de um observador externo. As medições mostram que, em diversas condições geográficas, a principal carga negativa de uma nuvem de trovoada está localizada em altitudes com temperaturas ambientes variando de -5 a -17 °C. Quanto maior a velocidade do fluxo ascendente na nuvem, maior será a altitude em que o centro de carga negativa está localizado. A densidade de carga espacial está na faixa de 1-10 C/km³. Há uma proporção notável de tempestades com estrutura de carga inversa: - carga negativa na parte superior da nuvem e carga positiva na parte interna da nuvem, bem como uma estrutura complexa com quatro ou mais zonas de cargas volumétricas de polaridades diferentes.

Mecanismo de eletrificação

Precauções durante uma tempestade

As medidas de precaução devem-se ao facto de os raios atingirem principalmente objectos mais altos. Isso acontece porque a descarga elétrica segue o caminho de menor resistência, ou seja, o caminho mais curto.

Durante uma tempestade, você nunca deve:

estar perto de linhas de energia;
esconda-se da chuva sob as árvores (especialmente as altas ou solitárias);
nadar em corpos d'água (como a cabeça do nadador se projeta da água, além disso, a água, graças às substâncias nela dissolvidas, tem boa condutividade elétrica);
estar em espaço aberto, em “campo aberto”, pois neste caso a pessoa se projeta significativamente acima da superfície;
subir em alturas, inclusive nos telhados das casas;
usar objetos metálicos;
estar perto de janelas;
andar de bicicleta e moto;
use um telefone celular (as ondas eletromagnéticas têm boa condutividade elétrica).

O não cumprimento dessas regras geralmente resulta em morte ou queimaduras e ferimentos graves.