Пыльные бури

Пыльные бури представляют собой сложные атмосферные явления, относящиеся к категории так называемых литометеоров. Этот термин имеет греческое происхождение и образован от слов λίθος (líthos), что означает «камень», «горная порода», и μετέωρον (metéōron) – «то, что находится в воздухе», «небесное явление». Отсюда же происходят и однокоренные слова, такие как, например, «метеорит» и «метеорология».

Описание

Пыльные бури возникают в результате действия сильных ветров, способных поднимать с поверхности земли огромное количество мельчайших твердых частиц, таких как пыль, песок, мелкие частицы почвы и некоторые фрагменты горных пород. Эти воздушные массы могут распространяться на значительные расстояния, существенно ухудшая видимость и оказывая влияние на природную среду, транспорт и здоровье человека.

К пыльным бурям относят процессы разрушения и выдувания верхнего слоя почвы, происходящие при скорости ветра более 15 м/с и продолжающиеся не менее 12 часов. Одним из ключевых признаков этого явления является существенное ухудшение видимости, которая может снижаться до 500 метров, а в отдельных случаях – даже до нескольких метров. В некоторых источниках встречается упоминание о снижении видимости до 1 км, однако в большинстве случаев видимость гораздо хуже.

Пыльные бури могут различаться в зависимости от типа почвы, из которой поднимаются твердые частицы. Если буря возникает над территориями с глинистыми и суглинистыми почвами, ветер поднимает в воздух мельчайшие частицы пыли и почвы, создавая плотную завесу, которая может сохраняться в атмосфере длительное время и распространяться на значительные расстояния. Такие явления называют пыльными бурями. Если же буря формируется в пустынных и полупустынных районах, ветер вовлекает в движение не только мелкие частицы, но и более крупные фрагменты песка, образуя песчаную бурю

Причины появления пыльных бурь

Пыльные бури характерны для засушливых и полузасушливых регионов, а также для областей, где преобладают сильные ветры, а почвы подвержены эрозии из-за недостатка растительности. В естественных условиях подобные явления существовали на протяжении всей истории Земли и были известны людям с древнейших времен. Они упоминаются еще в Библии (XIII век до н. э.), а также у Геродота (V век до н. э.). Однако в последние столетия влияние человека на окружающую среду усилило частоту и интенсивность пыльных бурь, сделав их не только природным, но и антропогенным явлением.

Человеческая деятельность и неразумное использование природных ресурсов разрушают экосистемы и ухудшают свойства почв. Среди основных антропогенных факторов можно говорить о следующих:

1.Интенсивная разработка земель – вспашка и распашка степей, прерий, равнин и других травяных экосистем. Эти виды антропогенной деятельности приводят к уничтожению естественного растительного покрова, который в нормальных условиях выполняет важнейшую роль в удержании почвы и влагосбережении. Без растительности почва теряет способность удерживать воду, что ведет к ее вымыванию и размыванию под воздействием осадков. В результате почва становится рыхлой, что значительно увеличивает её подверженность эрозии, облегчая её разнесение ветром и ухудшая качество земель.

Один из самых печально известных примеров — это пыльная буря «Dust Bowl» (пыльный котёл), ставшая экологической катастрофой в США в 1930-х годах. Массовая распашка прерий, за которой последовала длительная засуха, привела к образованию разрушительных пыльных бурь, охвативших обширные территории Среднего Запада. Эти бури уничтожили фермерские хозяйства, вызвав массовую миграцию населения и резкое снижение рабочих мест. В свою очередь, это ещё больше усугубило экономическую нестабильность на фоне Великой депрессии. Последующее восстановление земли и сельского хозяйства потребовало от правительства США значительного финансирования и разработки проектов улучшения сельского хозяйства.

Пыльная буря в США, 30-е годы

2.Вырубка лесов – лесные массивы – естественные барьеры, защищающие почву от ветра и удерживающие влагу в грунте. Их уничтожение ведёт к тому, что почва теряет способность удерживать воду, а осадки способствуют вымыванию верхнего плодородного слоя. В районах с пустынным и засушливым климатом исчезновение деревьев и кустарников приводит к ускоренному опустыниванию и превращению ранее плодородных территорий в бесплодные земли.

Одним из ярких примеров является Китай, где вырубка лесов в северном регионе привела к ежегодным пыльным бурям, которые накрывают Пекин и распространяются далеко за пределы страны, достигая Южной Кореи, Японии и даже Северной Америки;

3.Перегрузка пастбищ – выпас большого количества скота. Животные поедают растительность, уничтожая естественный покров и оголяя почву. Кроме того, скот уплотняет почву, разрушая её структуру, земля становится более подверженной выветриванию. В результате ветер легко уносит верхний слой земли, распространяя пыль и на соседние территории;

Пастбище

4.Строительство и добыча полезных ископаемых – масштабные строительные проекты, карьеры, шахты и другие формы добычи полезных ископаемых приводят к разрыхлению почвы, делая ее уязвимой к ветровой эрозии. Помимо этого, строительная и горнодобывающая техника поднимает в воздух огромное количество пыли, увеличивая концентрацию твердых частиц в атмосфере;

5.Транспорт, выхлопы и климатические изменения – автомобили и строительная техника не только поднимают пыль в воздух, но и выделяют парниковые газы, которые способствуют глобальному потеплению. Повышение температур и следующие за ним засухи делают почвы ещё более сухими и пылеобразными, создавая идеальные условия для возникновения пыльных бурь.

Особенности

1. Места возникновения. Пыльные бури преимущественно формируются в засушливых и полузасушливых регионах, где почва не удерживает влагу и не закреплена растительностью. В таких условиях верхний слой земли становится крайне уязвимым к выветриванию и легко поднимается в воздух при сильном ветре;
2. Роль ветра в формировании бурь. Сильный ветер — основной фактор, вызывающий пыльные бури. При скорости более 15 м/с частицы пыли и почвы поднимаются в атмосферу. Особенно интенсивное поднятие пыли происходит перед грозами, когда тёплый воздух с поверхности всасывается восходящими потоками, а затем нисходящие холодные потоки разносят частицы на значительные расстояния;
3. Грозовые пыльные бури. Особую опасность представляют грозовые шквалы, при которых скорость ветра может достигать 20–30 м/с. Они не только поднимают пыль на большую высоту по сравнению с обычными пыльными бурями, но и могут сопровождаться ливнями, молниями и даже торнадо. Эти бури гораздо более разрушительны и опасны;
4. Ухудшение видимости. Во время пыльных бурь видимость резко снижается. В сильных бурях она может упасть до 500 метров или даже нескольких метров, что делает передвижение крайне опасным для транспорта и авиации;
5. Продолжительность бурь. Пыльные бури могут длиться от нескольких часов до нескольких суток. Чем дольше буря, тем больше наносится ущерб экосистеме, сельскому хозяйству и здоровью людей, так как частицы пыли остаются в воздухе надолго;
6. Эрозия почвы. Частые пыльные бури приводят к разрушению почвы, поскольку ветер выдувает верхний, наиболее плодородный слой, что снижает урожайность и ведёт к опустыниванию земель;
7. Экологическое воздействие. Пыльные бури несут в воздух не только частицы земли, но и споры плесени, бактерии, вирусы и паразитов, способных вызывать болезни. Они также переносят токсичные вещества: тяжёлые металлы, пестициды и отходы промышленности, ухудшая экологическую ситуацию;
8. Влияние на климат. Мелкие частицы пыли в атмосфере могут изменять погодные условия, влияя на теплообмен и формирование облачности. В одних случаях они способствуют охлаждению климата, в других — повышению температуры.

Последствия и чем опасна пыльная буря

1.Вред для здоровья. Пыльные бури представляют серьёзную угрозу для здоровья человека, поскольку мельчайшие частицы пыли способны проникать глубоко в дыхательную систему. Их попадание в лёгкие может спровоцировать респираторные заболевания, такие как астма, бронхиты и хронические болезни дыхательных путей. Особенно опасно это для людей, склонных к аллергии: содержащиеся в пыли аллергены усугубляют их состояние, вызывая чихание, кашель, заложенность носа и одышку.

Однако не вся пыль одинаково воздействует на организм. Размер частиц играет ключевую роль в их влиянии на здоровье. В научной литературе используется термин PM (particulate matter) — «твёрдые частицы», которые подразделяются на две основные группы: PM10 (размером от 2,5 до 10 микрометров) и PM2,5 (мельчайшие частицы диаметром менее 2,5 микрометров). Исследования показали, что наиболее опасна именно мелкодисперсная фракция (PM2,5), так как она обладает способностью проникать в самые глубокие отделы дыхательной системы.

Крупные частицы PM10, как правило, оседают в верхних дыхательных путях — в носоглотке и бронхах, вызывая раздражение слизистых оболочек, першение в горле и кашель. Однако частицы PM2,5 значительно более коварны: они проникают в альвеолы лёгких, откуда могут попадать прямо в кровь. Это увеличивает риск воспалительных процессов, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, лёгочной недостаточности и даже онкологии.

2.Распространение болезней. Микроорганизмы, поднятые в воздух вместе с пылью, способны переносить инфекции. В результате вспышки респираторных заболеваний становятся более частыми в регионах, подверженных пыльным бурям. Так, например, в странах Сахельского региона (от Сенегала до Эфиопии) ежегодно происходят вспышки менингококкового менингита. Исследования показали, что пыльные бури способствуют распространению возбудителя болезни — бактерии Neisseria meningitidis. Пыль раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, снижая их защитные функции, что делает организм более уязвимым для инфекции. В засушливые сезоны, когда пыль в воздухе особенно густая, число случаев менингита возрастает в несколько раз.

С пыльными бурями также связывают распространение «испанки» – гриппа H1N1, распространявшегося с 1918 по 1920 гг и унесшего 50-100 миллионов жизней, эпидемию пневмонической чумы в Китае в 2000-х и распространение коронавируса в Северной Италии.

3.Химическое загрязнение. Пыльные бури переносят не только природные частицы, но и вредные соединения: пестициды, тяжёлые металлы, токсичные отходы промышленности. Это приводит к загрязнению воздуха, почвы и воды, ухудшая условия жизни в затронутых регионах.

4.Разрушение сельского хозяйства. Выдувание плодородного слоя почвы снижает урожайность, а перенос токсичных веществ может сделать почву непригодной для земледелия. Долгосрочные последствия включают опустынивание сельскохозяйственных земель. Они выдувают плодородную почву, снижая урожайность и делая землю непригодной для выращивания растений, что приводит к убыткам фермеров и росту цен на продукты.

5.Экономические убытки. Пыльные бури наносят серьёзный ущерб экономике, затрагивая сельское хозяйство, промышленность, энергетику, транспорт и городскую инфраструктуру. Промышленность страдает из-за проникновения пыли в механизмы, что ускоряет их износ и повышает расходы на ремонт. В энергетике пыль снижает эффективность солнечных панелей, загрязняя их поверхность и тем самым затрудняя выработку энергии и увеличивая затраты на их очистку. Транспортная сфера сталкивается с авариями из-за ухудшения видимости, а пыль, попадая в двигатели, повышает затраты на обслуживание авиации и судоходства. Городская инфраструктура также страдает: пыль проникает в здания, загрязняет воздух и вентиляционные системы, что увеличивает расходы на очистку и медицинские услуги. В итоге регионы, подверженные пыльным бурям, ежегодно теряют миллиарды долларов, а восстановление после сильных бурь может занимать годы.

6.Опасность для авиации и транспорта. Снижение видимости во время пыльных бурь делает авиаперелёты и дорожное движение крайне опасными. Аварии, вызванные плохой видимостью, являются частым последствием бурь.

Пыльная буря из иллюминатора самолета

7.Ускорение процессов опустынивания. Регулярные пыльные бури выносят плодородный слой почвы, что может привести к превращению плодородных земель в бесплодные пустыни.

8.Влияние на климат. Пыль, поднимаемая в атмосферу во время пыльных бурь, может изменять погодные условия и даже оказывать влияние на климат в долгосрочной перспективе. Это происходит из-за нескольких ключевых факторов. Когда большое количество пыли поднимается в атмосферу, она начинает воздействовать на солнечный свет, отражая и поглощая его. Это может привести к двум противоположным эффектам. В одних случаях пылевые частицы рассеивают солнечные лучи, снижая их проникновение к поверхности Земли, что вызывает временное похолодание в затронутых регионах. В других случаях тёмные частицы, например сажа, наоборот, поглощают солнечную энергию, нагревая воздух, что может способствовать изменению температуры атмосферы, а также влиять на формирование облаков и осадков.

Пыль в воздухе может значительно влиять на процесс образования облаков и выпадение осадков. Вода в атмосфере конденсируется на мельчайших частицах, называемых ядрами конденсации, и избыточное количество пыли может привести к их перенасыщению. В некоторых случаях это способствует образованию множества мелких облаков, которые не дают дождя, снижая количество осадков в регионе. В других ситуациях, особенно если пыль поднимается вместе с влажным воздухом, она может, наоборот, способствовать формированию грозовых туч и вызывать интенсивные ливни.

Пыльные бури переносят огромное количество частиц на тысячи километров. Например, пыль из Сахары оседает в Атлантическом океане, обогащая воду железом и стимулируя рост фитопланктона. Оседая на ледниках, пыль затемняет их поверхность, ускоряя таяние льда и повышая уровень моря. Частые бури могут вызывать опустынивание, выдувая плодородную почву и усугубляя засухи. В зависимости от концентрации пыли температура в регионах может как повышаться, так и снижаться. В глобальном масштабе пыль в верхних слоях атмосферы изменяет тепловой баланс планеты, эффект может наблюдаться месяцами.

Районы пыльных бурь в России

В России пыльные бури распространены в засушливых и степных регионах, особенно на юге европейской части страны. Северная граница их ареала проходит через Саратов, Самару, Уфу и предгорья Алтая. Однако наибольший ущерб они наносят южным регионам, где такие явления могут происходить регулярно.

Сильнее всего от пыльных бурь страдают следующие регионы:

• Республика Калмыкия – один из самых страдающих от пылевых бурь регионов. На востоке и юго-востоке республики бури могут возникать в любое время года, так как засушливый климат и сильные ветры способствуют распространению пыли;
• Волгоградская область – наиболее активно бури проявляются в заволжских и северных районах, где малое количество осадков и сухие степные почвы создают благоприятные условия для их возникновения;
• Астраханская область – регион с засушливым климатом и слабозащищёнными почвами, что делает его уязвимым перед пыльными бурями;
• Ростовская область – в этом регионе бури чаще всего происходят в период с конца марта по конец апреля, когда почва особенно сухая, а ветры усиливаются;
• Ставропольский край – восточные районы края часто страдают от пыльных бурь, тогда как на западе и юго-западе такие явления практически не встречаются.

Кроме того, пыльные бури случаются и на Северном Кавказе. В северной части Дагестана, а также в соседних республиках, такие явления происходят в среднем не реже одного раза в пять лет. Здесь они могут быть вызваны как местными условиями, так и переносом пыли из соседних засушливых регионов.

Районы распространения пыльных бурь в мире

Сахара, расположенная в Африке, является крупнейшим источником пыли и песка на планете. Пыльные бури, возникающие в этой пустыне, настолько мощные, что частицы песка могут преодолевать тысячи километров и даже достигать Антарктиды. Когда эти частицы оседают на ледниках, они образуют тёмный слой, который снижает отражающую способность льда, что в свою очередь способствует ускоренному таянию. Сахара знаменита своими экстремальными климатическими условиями: летом температура может достигать 40-50 °C, а зимой колеблется в пределах 5-10 °C. Осадки здесь крайне редки — всего менее 25 мм в год, что делает Сахару одной из самых сухих областей на Земле.

Помимо экстремальных погодных условий, Сахара известна двумя основными типами пыльных ветров, которые были описаны ещё древними арабами: хамсином и харматаном. Хамсин (араб. خمسين — «пятьдесят») — это горячий и сухой южный или юго-западный ветер, который обычно дует с марта по май, хотя иногда его период может растягиваться с февраля по июнь. Хамсин приносит резкое повышение температуры до 40-50 °C и значительное снижение влажности. Он поднимает в атмосферу огромные массы пыли и песка, ухудшая видимость и влияя на здоровье людей: вызывает головные боли, раздражение глаз и дыхательных путей, а также повышенную утомляемость.

В западной Африке наблюдается ещё один ветер, называемый харматан (араб. خَرْمَتَان), который представляет собой жаркий и сухой ветер, несущий пески Сахары. Харматан дует с ноября по март, начиная свой путь в Сахаре и направляясь в Саудовскую Аравию, а также охватывает страны Западной и Центральной Африки. Этот ветер снижает не только температуру, но и влажность воздуха, что делает его особенно разрушительным для здоровья, вызывая респираторные заболевания и ухудшая качество воздуха.

Кроме Сахары, в Азии есть ещё несколько пустынь, известных своими пыльными бурями. Одной из таких пустынь является Гоби — территория площадью около 1,3 млн км², с экстремальными температурами, которые могут колебаться от +40°C летом до -40°C зимой. Осадков здесь очень мало — около 194 мм в год, что способствует образованию пыльных бурь. Пустыня Такла-Макан в Китае также известна своими песчаными бурями. Вдобавок к этому, в Центральной Азии имеется пустыня, образовавшаяся в результате обмеления Аральского моря. Осушение Арала, начавшееся в 1960-х годах, привело к оголению больших участков земли, которые ранее были под водой. На этих участках смешались химикаты, пестициды и удобрения, использовавшиеся в сельском хозяйстве, с песком, образовав токсичную пыль, которая теперь распространяется по регионам.

На Ближнем Востоке также находятся две крупные пустыни — Сирийская и Аравийская. Сирийская пустыня расположена на территории Сирии, Иордании, Ирака и Саудовской Аравии. Она характеризуется суровым климатом, с летними температурами, превышающими 40 °C, и зимними ночами, когда температура может опускаться до 0 °C. Осадков в Сирийской пустыне также крайне мало, что способствует возникновению пыльных бурь. Аравийская пустыня, расположенная на Аравийском полуострове, является одной из самых жарких и сухих пустынь мира. Температура здесь может достигать 50 °C летом, а зимой — 5-10 °C. Ветер в этой пустыне часто переносит песок и пыль на большие расстояния, создавая пыльные бури, которые могут вызывать проблемы с дыханием, ухудшать видимость и даже приводить к повреждениям сельского хозяйства в соседних регионах.

В Австралии большая часть территории представляет собой пустыни, такие как пустыни Гибсона, Симпсона и Большая Песчаная пустыня. Пыльные бури здесь особенно интенсивны в летнее время, они могут достигать Сиднея и Канберры, окрашивая небо в красный цвет. В Европе, несмотря на отсутствие собственных пустынь, также часто наблюдается явление, когда пыль из Сахары достигает Южного Средиземноморья, в частности Испании, Италии, Греции и Франции. В Южной Америке также есть пустыня Атакама, одна из самых сухих на планете, а пыльные бури характерны для Патагонии, где песок и пыль поднимаются с сухих степей. В Северной Америке пыльные бури происходят в прериях и степях Великих Равнин, которые занимают территории США и Канады. Одна из самых известных бурь — Dust Bowl — в 1930-х годах сильно затруднила жизнь жителей США. На юге США пыльные бури также возникают, распространяясь с территории Мексики.

Действия при пыльной буре

При пыльной буре, когда в воздухе перемещаются массы песка, видимость и дыхание становятся затруднёнными, первым делом следует укрыться в безопасном месте. Если вы находитесь на улице, постарайтесь найти помещение или укрытие, где можно защититься от порывов ветра и пыли. Закройте все окна, двери и другие щели, через которые пыль может проникать внутрь. Для большей защиты используйте влажную ткань, которая поможет задержать ещё больше частиц и предотвратит их попадание в дыхательные пути. Если выход на улицу неизбежен, наденьте защитную маску, особенно такую, которая фильтрует мелкие частицы PM2,5. Важно минимизировать время на открытом воздухе и избегать употребления холодных напитков или других веществ, которые могут раздражать дыхательные пути. Регулярно следите за прогнозом погоды, чтобы быть готовым к изменениям, и после бури промывайте нос и глаза для удаления пыли и уменьшения вреда от пыли.

Интересные факты

• Пыльные бури — явление, характерное для Марса, охватывающее значительные участки поверхности планеты. Несмотря на крайне тонкую атмосферу, на Марсе достаточно ветра, чтобы вызывать пыльные бури. Эти бури можно разделить на два типа: локальные и глобальные. Локальные бури недолговечны и затрагивают ограниченные территории, тогда как глобальные могут покрывать всю планету, затуманивая атмосферу на месяцы. В 2018 году одна из таких бурь вывела из строя марсоход «Opportunity», так как пыль блокировала солнечные панели, которые обеспечивали аппарат энергией;
• Пыльные бури на Земле существовали задолго до появления человека. Современные геологи, исследуя геологические отложения, находят множество свидетельств таких бурь. Гляциологи, изучая ледники, обнаруживают микроскопические слои пыли, которые помогают воссоздавать картину древних бурь. Например, около 100 000 лет назад, в период оледенений, пыльные бури были более интенсивными, возможно, из-за пониженного уровня растительности на планете.