Ким Померанец - Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений
Статистика утверждает: 48 % наводнений в Петербурге случились при движении циклонов с юго-запада, 41 % – с запада и только 6 % и 5 % соответственно, при северо-западной и южной траекториях.[85]
Циклон на синоптической карте изображается замкнутыми линиями равного атмосферного давления – изобарами. Обычно он имеет форму эллипса, в котором большая ось длиннее малой почти вдвое, расстояние от центра до последней замкнутой изобары – порядка 1000 км. При наводнениях давление в центре бывает 730—750 мм, по краям – 770—780 мм; в высоту циклон может распространяться на 15—20 км; средняя скорость движения – 50 км в час, но может достигать 80-100 км в час.
Горизонтальное движение воздуха – против часовой стрелки, вертикальное – восходящее, от земной поверхности к верхним слоям атмосферы. Циклоны чередуются с антициклонами, в которых, грубо говоря, все наоборот и которые наводнений не вызывают. Такое чередование и создает в умеренных широтах повседневную погоду. Эти атмосферные образования так и называются – погодообразующими факторами. Они обладают характерными периодами действия, в течение которых происходят изменения погодных условий и всех метеорологических параметров, в том числе и ответственных за возникновение, развитие и прекращение наводнения.
Но кроме метеорологической есть еще одна причина петербургских наводнений. Она не столь очевидна, как циклоны и погода. Она постоянна и как бы сама собой разумеется, из-за чего о ней порой забывают. Это причина гидрографическая, связанная с глубинами Балтийского моря и его заливов и характером его берегов. Две гидрографические характеристики важны для наводнений: небольшая глубина и очень пологое побережье. Наиболее четко эти характеристики проявляются на подходах к Петербургу, в Невской губе. Здесь глубины не превышают 5 м, а широкий пляж окаймлен обширным мелководьем, что хорошо знакомо любому отдыхающему. У берегов, круто обрывающихся в море и столь же резко повышающихся в сторону суши, как, например, на черноморском побережье Кавказа, наводнений не бывает. Здесь даже самый жестокий шторм вызывает лишь грозный прибой. Только сочетание метеорологического и гидрографического факторов приводит к морским наводнениям, или – напомним другие термины – штормовым нагонам или метеорологическим приливам.
Итак, в устье Невы, где расположен Петербург, существуют необходимые и достаточные условия для морских наводнений – циклоны и мелководье. По результатам многих исследований сложилась общая схема механизма возникновения и развития наводнений.
Метеорологи различают три стадии развития циклона. Первая – молодой циклон, когда на синоптической карте обнаруживается область пониженного атмосферного давления с тенденцией дальнейшего понижения (углубления). Эта область очерчивается одной-двумя изобарами (см. с. 116, схему а). Такой циклон на юге Балтики заслуживает внимания, хотя у нас в это время может стоять прекрасная погода.
Если циклон склоняется к движению на северо-восток или восток примерно по оси Трансбалтики, если поступают сообщения о последовательном повышении уровня воды в Клайпеде, Лиепае, Вентспилсе, Ристне (1000-500 км от устья Невы), если давление в Петербурге начинает падать, температура воздуха расти, ветер постепенно переходит от восточного к южному, т. е. вращается по часовой стрелке, если увеличивается облачность, а вода в Неве начинает повышаться, – ситуация становится угрожающей.
Она переходит в опасную, когда примерно через двенадцать часов центр циклона с минимальным давлением 730—750 мм оказывается на юге Ботнического залива, когда перепады – градиенты – давления от центра к периферии достигают 20 мм, когда западные и юго-западные ветры над всей Балтикой достигают скорости 20—25 м в секунду, когда у входа в Финский залив – в Ристне и Таллинне – вода прошла через пик высотой 50– 100 см. Циклон достиг второй стадии – зрелости (см. схему б).
В Питере ветер продолжает вращение от южного к западному, усиливаясь с каждым часом, давление продолжает падать, температура воздуха растет, хлещет дождь, вода повышается со скоростью до метра в час. Прошел теплый фронт, мы находимся в теплом секторе циклона. Объявлено штормовое предупреждение, начали действовать городской штаб по чрезвычайным ситуациям и различные комиссии. Главное – избежать жертв и сократить ущерб. Еще шесть– девять часов противостояния стихии и… На картах синоптиков через Петербург прошел холодный фронт, циклон ушел на Карелию и Белое море, давление в его центре растет, он перешел в третью стадию – «заполнения» (см. схему в; здесь же показаны колебания уровня в различных пунктах (г) и отдельно в устье Невы, где показаны также изменения метеоэлементов (д)). У нас также давление пошло вверх, похолодало, небо довольно быстро очищается от облаков. Ветер, как ему и полагается в «тылу» циклона, перешел к северо-западному, оставаясь сильным штормовым, стал еще и порывистым, но уже не нагонным. Происходит спад уровня воды. Нева входит в берега, постепенно успокаиваясь. Погода вскоре может совершенно наладиться: тихо, безоблачно, хотя и прохладно, а порой и просто холодно. Циклы атмосферного вихря и петербургского наводнения завершились примерно за сутки. Циклон преодолел расстояние 1500—2000 км, т. е. двигался со средней скоростью 60—70 км в час. Впрочем, средние оценки в столь активном явлении не слишком показательны. Отклонения от изложенной схемы тоже могут быть существенными. Например, 28—29 сентября 1975 г. он двигался неравномерно, как бы рывками. Такое движение вызывает вторичные колебания уровня воды на фоне общего подъема и спада. Иногда циклон начинает заполняться над Балтикой, «зависать». Или может отклониться от опасной траектории, например «нырнуть» с севера Ботнического залива, или двигаться совсем медленно. Наводнение тогда может оказаться не слишком опасным, затяжным, или вовсе не состояться, хотя угроза будет явной. Ведь поведение циклона зависит от нескольких факторов – температуры и давления в средних и верхних слоях атмосферы, распределения этих параметров по высоте, состояния морской поверхности и взаимодействия с ней воздушных потоков. И все эти факторы сложно, нелинейно, системно взаимодействуют друг с другом.
Циклон возбуждает интенсивное движение вод в море. На первой стадии преобладает статическое повышение водной поверхности по закону «обратного» барометра: примерно на 1 см при падении атмосферного давления на 1 мм.
Возникает «вспученность» – так называемая длинная волна, гребень которой растет по мере движения циклона, понижения давления в нем, расширения области штормовых ветров. К гребню длинной волны стекается вода из окрестных районов моря и заливов, где происходит сгон, предваряющий подъем. Это динамическое возмущение уровня моря значительно превышает статическое.
Влияние гидрографии водоема в данной схеме штормового нагона вроде бы осталось в тени. Но ведь все происходит в естественных границах Трансбалтики, в пределах очертаний ее берегов, то пологих и прямолинейных, то изрезанных шхерами и мелкими бухтами. Наводнение развивается над сложным, даже причудливым рельефом ее дна – с отмелями, островами, впадинами.
Существенно также, что Балтийское море с Финским заливом (Трансбалтика) похожи на канал с шириной в пять-семь раз меньшей их общей длины, что этот канал имеет переменное сечение, резко сужаясь у входов из моря в залив и в восточной части самого залива.
Размеры бассейна оказываются близкими к размерам циклона, а его скорость – к скорости перемещения гребня «длинной волны». Создаются условия резонанса, когда, по законам механики, колебания резко усиливаются.
Предложенной схеме лучше всего отвечают катастрофические и близкие к ним особо опасные наводнения, подобные случаям 1955, 1975, 1999 гг. Они отличаются прохождением глубокого активного циклона примерно по оси Трансбалтики, преобладающим вкладом длинной волны, дополнительными воздействиями ветра и сейшей. Менее опасные наводнения формируются относительно равноценным влиянием волны, ветра и сейшей. Особенно показателен в этом отношении самый недавний случай – 15 ноября 2001 г. Циклон шел не по самой опасной траектории, он «нырнул» с севера и ушел на юго-восток. Соответственно «длинная волна» была выражена нечетко. Зато ветровое воздействие оказалось сильным, оно сложилось с собственными колебаниями Финского залива. Наводнение получилось, по терминологии синоптиков, сейшево-ветровым, с небыстрым подъемом воды и совсем медленным, «изнуряющим» спадом. Его сравнение с предыдущим случаем – 30 ноября 1999 г. – особенно наглядно демонстрирует разнообразие наводнений.
