Штормовой нагон воды

Штормовой нагон воды — это подъём уровня моря (или другого крупного водоёма) у побережья, вызванный воздействием сильного ветра (обычно от тропического или внетропического циклона) на водную поверхность. В отличие от цунами, имеющего сейсмическую природу, штормовой нагон формируется за счёт ветрового нагона и, в меньшей степени, за счёт понижения атмосферного давления (так называемый «обратный барометрический эффект»). Является одной из наиболее опасных составляющих тропических штормов и ураганов, приводя к катастрофическим наводнениям в прибрежных зонах.

Механизм формирования

Штормовой нагон возникает в результате комбинации двух основных физических процессов:

Ветровой нагон. Сильный ветер, дующий в сторону берега, вызывает трение о поверхность воды и перемещает водные массы к побережью. Это основной вклад в общий подъём уровня (до 85–90 %). Эффективность нагона зависит от скорости ветра, его продолжительности и разгона (расстояния, на котором ветер взаимодействует с водой).
Барометрический эффект. Низкое атмосферное давление в центре циклона «вытягивает» водную поверхность вверх. Согласно правилу обратного барометра, падение давления на 1 миллибар (гПа) приводит к повышению уровня моря примерно на 1 сантиметр. Вклад этого эффекта обычно не превышает 10–15 % от общей высоты нагона, но в случае глубоких ураганов (давление ниже 920 гПа) может составлять до 0,5–1 метра.

Дополнительное усиление нагона происходит за счёт:

Наложения на прилив. Если пик нагона совпадает с высоким приливом, уровень воды может подняться критически высоко.
Волнового наката. Ветровые волны, накладываясь на поднятый уровень, увеличивают высоту заплеска и зону затопления.
Геометрии берега. Воронкообразные заливы (эстуарии), мелководные шельфы и сужающиеся бухты усиливают эффект концентрации воды (явление, сходное с приливным бором).

Классификация и характеристики

Штормовые нагоны классифицируются по высоте подъёма уровня над средним (или прогнозируемым приливным) уровнем моря:

Слабый — до 1,5 м.
Умеренный — 1,5–3,0 м.
Сильный — 3,0–5,0 м.
Катастрофический — более 5,0 м.

Максимальная зарегистрированная высота штормового нагона в мире составляет около 13 метров (ураган «Катрина», 2005 год, побережье США; ураган «Майкл», 2018 год; циклон «Мора», 1991 год, Бангладеш). В России рекордные нагоны отмечаются на побережье Каспийского моря (до 3–4 м) и в устьях рек Дальнего Востока.

Основные факторы риска

Вероятность и масштаб катастрофического нагона определяются:

Интенсивность циклона. Чем сильнее ветер и ниже давление, тем выше потенциал нагона.
Скорость движения циклона. Медленно движущиеся ураганы (менее 10–15 км/ч) дольше воздействуют на одну и ту же акваторию, вызывая больший нагон.
Угол подхода к берегу. Наиболее опасен выход циклона перпендикулярно к береговой линии.
Глубина и рельеф дна. На мелководье (глубины менее 10–20 м) энергия ветра передаётся воде эффективнее, а донное трение замедляет отток воды.
Фаза прилива. Совпадение с сизигийным приливом (полнолуние/новолуние) может удвоить высоту наводнения.

Регионы наибольшей уязвимости

Россия

В Российской Федерации наибольшую опасность штормовые нагоны представляют для:

Побережья Каспийского моря (Калмыкия, Астраханская область, Дагестан). Из-за мелководья и преобладания сильных ветров (особенно «моряна» — восточный ветер) нагоны здесь достигают 2–3 м, вызывая подтопление населённых пунктов и нефтепромыслов.
Устьев рек Дальнего Востока (Амур, Уссури). Тайфуны, выходящие на побережье Приморья и Хабаровского края, создают нагоны высотой до 3–4 м, что в сочетании с паводками приводит к масштабным наводнениям.
Побережья Чёрного моря (Краснодарский край, Крым). Штормовые нагоны здесь менее выражены (обычно до 1–2 м), но в сочетании с сильным волнением и оползнями представляют угрозу для прибрежной инфраструктуры (например, нагон в районе Новороссийска в 2012 году).
Балтийского моря (Калининградская область, Ленинградская область). Нагоны высотой до 2–3 м вызываются западными циклонами и приводят к подтоплению низменных участков (например, нагон в устье Невы в 2024 году).

Мир

Наиболее подвержены катастрофическим нагонам:

Бангладеш и Индия (дельта Ганга и Брахмапутры). Из-за мелководья, высокой плотности населения и частых циклонов (до 5–6 в год) нагоны здесь уносят десятки тысяч жизней (циклон «Бхола», 1970 год — до 500 000 жертв).
Побережье Мексиканского залива США (Луизиана, Миссисипи, Техас). Ураганы («Катрина», 2005; «Сэнди», 2012; «Ида», 2021) вызывают нагоны высотой до 8–10 м, разрушая города и нефтяную инфраструктуру.
Юго-Восточная Азия (Филиппины, Вьетнам, Китай). Тайфуны с нагонами до 6–7 м регулярно приводят к массовым эвакуациям и гибели людей.
Карибский бассейн (Куба, Гаити, Ямайка). Ураганы с нагонами до 5–6 м уничтожают прибрежные поселения и плантации.

Последствия

Штормовой нагон вызывает комплекс разрушительных эффектов:

Гидродинамическое воздействие. Вода движется с большой скоростью (до 5–10 м/с), снося здания, мосты и дороги. Сила потока способна перемещать автомобили, деревья и обломки.
Затопление. Территории, расположенные ниже уровня нагона, затапливаются на десятки километров вглубь суши. Вода может стоять от нескольких часов до нескольких суток.
Эрозия берегов. Мощные потоки размывают пляжи, дюны и береговые укрепления.
Солёное загрязнение. Проникновение морской воды в пресные водоёмы, почву и водопроводные системы приводит к засолению грунтов, гибели урожая и нехватке питьевой воды.
Экологические катастрофы. Разрушение нефтехранилищ, химических заводов и очистных сооружений вызывает разливы нефти и токсичных веществ.
Гибель людей и экономический ущерб. Нагоны являются причиной большинства смертей при тропических циклонах (до 80–90 % жертв). Экономический ущерб от одного крупного нагона может достигать десятков миллиардов долларов.

Прогнозирование и защита

Методы прогноза

Современное прогнозирование штормовых нагонов основано на:

Численных моделях (например, SLOSH — Sea, Lake, and Overland Surges from Hurricanes, разработанная Национальной метеослужбой США). Модели учитывают рельеф дна, траекторию и силу циклона, фазу прилива.
Спутниковых данных — измерение высоты волн и уровня моря (альтиметрия).
Данных приливных станций и донных датчиков — оперативная регистрация подъёма уровня.
Метеорологических прогнозов — траектория и интенсивность циклона за 3–5 суток до подхода к берегу.

Инженерная защита

Для снижения ущерба применяются:

Дамбы и волноотбойные стены. Классические сооружения, защищающие низменные участки (например, дамба в Санкт-Петербурге, защищающая от нагонов в Финском заливе; дамба «Маасландкеринг» в Нидерландах).
Мобильные барьеры и шлюзы. Ворота, закрывающиеся при угрозе нагона (например, система «Темзенский барьер» в Лондоне, защищающая от нагонов в Северном море).
Укрепление берегов. Искусственные рифы, волноломы и намывные пляжи.
Планировочные решения. Запрет застройки в зонах затопления, строительство зданий на сваях, создание искусственных возвышенностей.

Организационные меры

Системы раннего оповещения. Оповещение населения через СМИ, мобильные сети, сирены.
Эвакуационные планы. Определение маршрутов и мест временного размещения.
Страхование. Специализированные программы страхования от наводнений (например, Национальная программа страхования от наводнений в США).

Исторические примеры

Ураган «Катрина» (2005, США). Нагон высотой до 8,5 м прорвал дамбы Нового Орлеана, затопив 80 % города. Погибло около 1800 человек, ущерб — более 100 млрд долларов.
Циклон «Наргис» (2008, Мьянма). Нагон высотой до 5 м в дельте Иравади привёл к гибели около 140 000 человек.
Тайфун «Хайян» (2013, Филиппины). Нагон высотой до 7 м на острове Лейте уничтожил город Таклобан. Погибло более 6000 человек.
Нагон в Санкт-Петербурге (1824). Подъём воды в Неве на 4,2 м затопил значительную часть города. Это событие описано А. С. Пушкиным в поэме «Медный всадник».
Нагон на Каспии (1952). В результате сильного ветра уровень моря в районе Махачкалы поднялся на 4,5 м, затопив прибрежные посёлки.

См. также

Цунами
Прилив
Тропический циклон
Наводнение
Ветровой нагон

Источники

Национальная метеорологическая служба США (NWS). «Штормовой нагон — руководство по прогнозированию». 2020.
Всемирная метеорологическая организация (ВМО). «Тропические циклоны и штормовые нагоны». 2019.
Федеральное агентство по управлению в чрезвычайных ситуациях США (FEMA). «Руководство по защите от штормовых нагонов». 2021.
Росгидромет. «Методические указания по прогнозированию штормовых нагонов на морях России». 2018.
Морской гидрофизический институт РАН. «Штормовые нагоны на Чёрном и Азовском морях». 2020.
Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН. «Каспийское море: штормовые нагоны и их последствия». 2019.
Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA). «База данных штормовых нагонов». 2023.
Международная федерация обществ Красного Креста и Красного Полумесяца. «Управление рисками штормовых нагонов». 2022.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →