Текст книги "Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений"

Статистика наводнений

И случай, Бог изобретатель.

А.С. Пушкин

Описания отдельных случаев памятных наводнений в Петербурге представляют собой, по существу, хронику событий глазами очевидцев, журналистов, писателей. Такие описания имеют определенный исторический интерес. Полный же список, данный в Приложении 1, служит информацией о наводнениях как о природном явлении.

Напомним – достоверность данных списка неодинакова. Достаточно надежны сведения лишь после 1878 г., когда Главная физическая (с марта 1924 г. – геофизическая) обсерватория основала у Горного института пост измерений уровня воды. В списке за 1703—1878 гг. возможны неточности; необходимо учитывать приведенное выше выразительное мнение В.Н. Берха по поводу противоречивых данных о бывших наводнениях. Но список составлен и проверен несколькими поколениями ученых, инженеров, градостроителей, историков, усилия которых заслуживают всяческого доверия и уважения. Остается принять имеющиеся сведения о прошлых наводнениях[74]74
  Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. С. 105—108.


[Закрыть], стараясь их уточнять и дополнять.[75]75
  Померанец К.С. Наводнения считать – не пересчитать // Санкт-Петербургские ведомости. 2001. 15 дек.


[Закрыть]

Полный хронологический список-каталог наводнений в Петербурге от основания города до 1 марта 2004 г. насчитывает 324 случая подъема воды выше 160 см над нулем Кронштадтского футштока.

Статистика количества наводнений по высоте подъема воды (вертикальная ось – число наводнений, горизонтальная – высота в см).

В начале 1982 г., вскоре после начала строительства защитных сооружений, администрацией города совместно с гидрометеослужбой были установлены три градации наводнений по высоте и соответствующие им площади затопления городской территории:

опасные – высотой 161—210 см над 0КФ с площадью затопления от 10 до 45 кв. км;

особо опасные – 211—299 см, площадь затопления 45-100 кв. км;

катастрофические – 300 см и выше при затоплении более 100 кв. км.

Расположив наводнения по этим градациям, получаем, что за указанный период произошло три катастрофических, 80 особо опасных и 251 опасное наводнение. В «ранжированном» списке (Приложение 2) для самых значительных наводнений кроме дат и высот указаны также моменты наступления максимальных уровней воды.

Три века Петербургу – и 324 наводнения…

Хронологический график наводнений (вертикальная ось – высота подъема воды в см).

Тотчас же возникает соблазн заявить, что наводнения в Петербурге происходят почти ежегодно. Но, обратившись к хронологическому списку, увидим, что такое суждение слишком поспешно. Даже беглый взгляд показывает, что бывает несколько наводнений в год, а бывает и несколько лет без наводнений. Всего же за время существования города насчитывается 130 лет без наводнений. Столь же обманчиво распространенное мнение, будто катастрофические наводнения повторяются через сто лет. Да, вековой перерыв между потопами 1824 и 1924 гг. впечатляет. Редкое упоминание о наводнениях обходится без этого примера. Но ведь он единственный и для утверждения закономерности недостаточен.[76]76
  Померанец К.С. Два наводнения с разницей в сто лет // Нева. 1998. № 7. С. 230—235.


[Закрыть]

Из таблицы, приведенной в Приложении 1, следует, что значительные наводнения повторяются во времени и через 47 лет, и через 31 год, и через 20 лет. Следовательно, они не имеют какой-либо хронологической закономерности. Но тут же при самом беглом рассмотрении списка обнаруживается другая закономерность: наводнения преобладают осенью. Именно в этот календарный сезон произошли все три катастрофических и еще одиннадцать особо опасных наводнений. Да и самые заурядные подъемы воды чаще всего случаются в сентябре– ноябре.

Статистика природных и любых других – медицинских, социальных, политических – явлений и событий не только интересна, но и коварна. Недостаточно пользоваться приближенными беглыми оценками по ограниченному числу фактов. Необходимо корректно изучить все материалы или, как говорят специалисты-статистики, анализировать полную представительную выборку. Причем обычно заранее не известно, какова должна быть эта представительность. Три случая наводнений выше 3 м за триста лет недостаточны для определения повторяемости потопов. А 324 случая наводнений за тот же срок могут пролить определенный свет на суть явления…

Приведем результаты простой, хотя и трудоемкой, обработки всего хронологического ряда наводнений.

Определив перерывы между соседними по времени наводнениями и подсчитав число перерывов в пределах произвольных градаций, например 1-10 суток (середина градации -5 суток), 10—30 суток… 8-16 месяцев (середина градации -1 год)… 2 года, 3 года… 5 и более лет, получили, что каждое четвертое наводнение (26 % перерывов) повторяется ежегодно, примерно столько же (23 %) повторяются через пять суток. Годовая цикличность наводнений не удивляет: осень – сезон с циклонами, плохой погодой, штормовыми ветрами. Зато пятисуточные перерывы между наводнениями несколько неожиданны[77]77
  Померанец К.С. Наводнения в Петербурге. 1703—1997. СПб., 1998; Он же. О статистике наводнений в Петербурге // Метеорология и гидрология. 1999. № 8. С. 105—110.


[Закрыть]. Впрочем, не для гидрометеорологов и внимательных наблюдателей погоды. Они-то знают, что в Петербурге, да и вообще в умеренных широтах, погода одного типа и характера держится пять– семь суток. Этот цикл получил даже научное название: естественный синоптический период. Так что если устанавливается плохая погода с западными ветрами, то примерно на неделю, в течение которой происходят иногда, как видно из Приложения 1, два-три подъема воды. Статистическая обработка объединила такие случаи и выявила пятисуточную цикличность.

Реже повторяются наводнения со средними перерывами в два месяца (15 %) и двадцать суток (11 %). Такова повторяемость наводнений внутри сезона, например в сентябре и ноябре или в начале и конце любого из осенних месяцев. Вдвое реже повторяются наводнения через полгода (8 %) и через два года (7%). Трех– и пятилетние перерывы составили в сумме 9 %. Совсем редки, наконец, полуторагодовые перерывы между наводнениями – 1 %. Действительно, после осени какого-либо года перерыв до середины весны следующего четного или нечетного года маловероятен.

Все эти результаты получены по полному списку наводнений. По небольшому объему данных можно не заметить ничего или, напротив, обрадоваться «открытию» и… впасть в заблуждение. Так, по ряду только катастрофических и особо опасных наводнений никакие преобладающие циклы не обнаружены.[78]78
  Померанец К.С. О статистике наводнений в Петербурге. С. 110.


[Закрыть]

Список петербургских наводнений за триста лет позволяет прийти еще к ряду заключений. Самые очевидные, обращающие на себя внимание:

1) в каждом веке случилось по одному катастрофическому наводнению выше 3 м;

2) каждое четвертое наводнение – особо опасное;

3) со временем число наводнений возрастает: в XVIII в. их было 79, в XIX – 102, в XX в. – 138;

4) наводнения учащаются не только по векам, но и за более короткие промежутки времени: за последние три десятилетия, 1971—2001 гг., произошло 63 подъема воды, из них 15 были особо опасными, причем случаи 29 сентября 1975 г. (281 см), 30 ноября 1999 г. (262 см), 6 декабря 1986 г. (260 см) заняли высокие места по «ранжиру», соответственно 5-е, 13-е и 15-е. В этот период впервые отмечены ежегодные наводнения – четырнадцать лет подряд (1973—1986). В 1983 г. произошло рекордное число опасных подъемов воды – десять;

5) учащение наводнений нельзя считать устойчивым, как утверждают некоторые сторонники наступления «эпохи катастроф»: совсем недавно имел место трехлетний перерыв в подъемах воды (1995—1997), отмечались также двухлетний (1987—1988) и два однолетних перерыва (1972 и 2000 гг.).

Наводнения случаются в любое время года. Но период с августа по январь включительно можно назвать сезоном наводнений – на него приходится 92 % случаев. Наиболее часты подъемы воды в октябре и ноябре, в сентябре их вдвое меньше. Но сентябрь опасен: в этом месяце произошло два из трех катастрофических наводнений или три из пяти самых значительных. Все эти особенности явления легко объясняются характером погоды в Петербурге и на всем северо-западе России.

С августа по январь атмосферные процессы здесь неустойчивы, преобладают циклоны западных направлений; в сентябре, при смене летней погоды на осеннюю, циклоны и штормы отличаются особой активностью и силой.

Статистика количества наводнений по месяцам (вертикальная ось – число наводнений; при подсчете все даты приводились по новому стилю).

Интересно, что катастрофическое наводнение 1924 г. (второе по высоте) случилось в день осеннего равноденствия, а наводнение 1777 г. (третье по высоте) – в день, близкий к этому астрономическому явлению. Но для утверждения о связи астрономических и гидрометеорологических явлений двух случаев, конечно, недостаточно.

Во вторую половину зимы, весной и почти все лето циклоны повторяются реже и активность их ослабевает.

Распределение наводнений по месяцам и сезонам не остается постоянным. За последние двадцать– тридцать лет участились подъемы воды в зимние месяцы. В 1978—2000 гг. почти каждое второе наводнение случалось календарной зимой -22 случая из 46, а в 1984—2000 гг. – еще чаще, 16 из 28. И эта особенность наводнений связана с метеорологическими условиями – увеличением числа аномально теплых – «сиротских» – зим[79]79
  Померанец К.С. Аномальные гидрометеорологические явления в Петербурге // Природа. 1994. № 6. С. 35.


[Закрыть]. Впрочем, и здесь закономерности нет: последние шесть зим также были теплее нормы, а подъемы воды выше 160 см случились лишь три раза: в январе, феврале 2002 г. и декабре 2003 г.

Рассмотрим, наконец, изменчивость катастрофических и особо опасных наводнений по времени суток, которая обсуждается довольно редко.

Существует представление, что пики подъемов воды, во всяком случае значительные, наступают преимущественно ночью. Три катастрофических наводнения тотчас опровергают это представление. Если руководствоваться принятыми в настоящее время гидрометеорологическими градациями деления суток (с 5 до 10 часов местного времени – утро, с 10 до 17 часов – день, с 17 до 22 часов – вечер, с 22 до 5 часов следующих суток – ночь), то оказывается, что наводнение 1777 г. случилось утром, 1824-го – днем, 1924-го – вечером. Для 80 случаев особо опасных наводнений ночные пики наступали 23 раза, дневные – 19, вечерние 14 и утренние -12 раз (в 12 случаях время пиков пока не установлено). Хотя ночных наводнений и больше, но ненамного. Существующие представления, следовательно, неточны. Правильнее утверждать, что максимумы наступают в темное время суток, поскольку в сезон наводнений – со второй половины августа по первую половину января – утренние и вечерние часы отличаются малой естественной освещенностью. Вспоминается эпиграф к 6-й главе «Евгения Онегина»: «Там, где дни облачны и кратки, родится племя, которому умирать не больно»…

Список наводнений можно использовать не только для демонстрации их случайности, закономерности, повторяемости и других статистических категорий, но и для расчетов теоретическими методами. Математическая теория экстремальных значений, например, позволяет установить максимальные уровни воды, вероятные в заданный промежуток времени. Получено, что один раз в сто лет в Петербурге и Кронштадте возможны наводнения высотой 345 см и 293 см соответственно[80]80
  Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. С. 68—69.


[Закрыть]. Как и следовало ожидать, эти результаты близки к данным списка. А для повторяемости один раз в тысячу и десять тысяч лет (что уже несопоставимо с периодом наблюдений) оказались вероятными наводнения высотой 475 см и 540 см в Петербурге, 410 см и 465 см в Кронштадте. Необходимо помнить, что эти устрашающие цифры – не предсказание на необозримые для нас, смертных, сроки, а указание на вероятность редких событий. Они могут произойти и в ближайшем будущем, даже в ближайшую осень.

Причины и механизм петербургских наводнений

Сказать-то можно все, а ты,

поди, продемонстрируй…

Д.И. Менделеев

Морские наводнения, как и любые стихийные бедствия, весьма наглядны, «весомы, грубы, зримы» (В.В. Маяковский). Их легко наблюдать, фотографировать (если хотите – с самолета, вертолета, из космоса), измерять, наносить на карту. Следует лишь позаботиться о собственной безопасности…

Фоторепортеры газеты «Смена» запечатлели набережные и улицы, затопленные невской водой в ночь с 29 на 30 ноября 1999 г. при наводнении, 13-м по высоте в истории города.

Приближался момент максимума, когда 30 ноября в 4 часа 35 минут мареограф – автоматический регистратор уровня воды у Горного института – зафиксировал 262 см. Вид, прямо скажем, экзотический, если бы не затопленные подвалы, а кое-где и первые этажи, выброшенные на берег суда, залитые водой улицы, набережные и площади, поваленные деревья, сорванные крыши и вывески, нарушение работы метро и наземного транспорта, не говоря уже о нервах, тревогах, беспокойстве. Можно себе представить, что здесь творилось 7 ноября 1824 г., когда вода была выше на 159 см, а городские территории на один-два метра ниже!

Нашему воображению могут помочь сравнительные графики изменения уровня воды в ходе четырех наводнений: двух катастрофических – 7 ноября 1824 г. и 23 сентября 1924 г. и двух опасных (четвертого и пятого по «ранжиру») – соответственно 15 октября 1955 г. и 29 сентября 1975 г.

Все графики, кроме одного, показывающего ход наводнения 1824 г., – копии записей мареографа. В 1824-м самопишущий прибор в устье Невы еще не был установлен, а наблюдения по футштоку в условиях потопа оказались не вполне надежными, пик был зафиксирован не совсем точно. Тем не менее по данным журнала «Отечественные записки» [81]81
  Отечественные записки. 1824. Ч. 20, № 55; 1825. Ч. 21, № 57; Ч. 22, № 61.


[Закрыть] и архива ГФО[82]82
  Тихомиров Е.И. Некоторые данные о невском наводнении 7 ноября 1824 г. // Известия ГГО. 1932. № 3. С. 39—43.


[Закрыть] можно приближенно очертить кривую хода уровня воды в «ужасный день».

Графики изменения уровня воды во время наводнений 1824 (1), 1924 (2), 1955 (3) и 1975 (4) гг.

Четко выраженные, по-своему красивые графики показывают колебательный волновой характер природного явления. Только такой вид и объединяет каждое наводнение в Петербурге. Более того, так же выглядят и катастрофические цунами, и катастрофические половодья на реках, например на Лене. Различия состоят лишь в масштабах времени. Наши наводнения длятся примерно сутки, цунами – несколько часов, речное половодье – несколько недель, а то и месяцев.[83]83
  Пясковский Р.В., Померанец К.С. Наводнения (математическая теория и предсказания). Л., 1982.


[Закрыть]

Волновым обликом исчерпывается сходство различных случаев наводнений. Каждый из продемонстрированных потопов отличается от других не только высотой, но и продолжительностью, величиной и скоростью подъема и спада воды, начальными и конечными отметками уровня. Иногда на фоне подъема или спада проявляются вторичные колебания, усложняющие анализ и прогноз явления.

Продолжительность полного цикла составляет от 8 часов до почти 2 суток, иногда подъем воды происходит быстрее спада, иногда – наоборот. Также изменчивы величины подъема– спада и их скорости. Различна и продолжительность затопления выше 160 см, выше 210 см или любой другой отметки. Подобные нерегулярные, неправильные, асимметричные колебания именуются в океанологии непериодическими. Они преобладают в окружающем нас мире, удивительно склонном к переменам. Правильные, строго периодические колебания встречаются в природе гораздо реже.

Зоны затопления во время наводнения 23 сентября 1924 г.

Колебания уровня воды, зафиксированных на семи гидрометеостанциях Трансбалтики (Трансбалтика – бассейн без Рижского и Ботнического заливов) во время наводнения 28—29 сентября 1975 г.

(Л – Лиепая, Р – Ристна, Т – Таллинн, Г – Гогланд, Н – Нарва, К – Кронштадт, Лг – Ленинград; вертикальная ось – высота в см, горизонтальная – время суток).

Есть еще способ изображения наводнений – в виде карты, на которую нанесены границы распространения воды.

На представленной карте показано затопление Ленинграда 23 сентября 1924 г. в трех грубых, но наглядных градациях: «выше колена», «до пояса», «по горло и выше» (из газеты «Ленинградская правда» за 27 сентября 1924 г.).

Измерения уровня воды с помощью реек-футштоков и мареографов производятся не только в Петербурге. Сравнение измерений в различных пунктах позволяет рассмотреть особенности возникновения и развития наводнения. На представленном здесь графике показаны колебания уровня воды на семи гидрометеорологических станциях побережья Балтийского моря и Финского залива 28—29 сентября 1975 г.

Видно, что наводнение приходит в устье Невы с запада в виде волны, высота которой возрастает по мере движения. По степени (коэффициенту) возрастания можно определить высоту наводнения в Петербурге, зная высоту на любой из станций. Легко найти и скорость движения волны по расстоянию и времени «добегания» гребня до Петербурга. Расчет основных характеристик наводнения 29 сентября 1975 г. представлен в приведенной здесь таблице.

Поступательное движение гребня волны четко обнаруживается также, если рассмотреть измерения уровня воды на станциях в некоторые фиксированные моменты времени, построив таким способом последовательные профили водной поверхности Трансбалтики от устья Йены до входа в Финский залив и далее до Лиепаи, Клайпеды, Калининграда вплоть до Датских проливов на границе Балтийского и Северного морей.

Профили также имеют волновой вид. По ним можно приближенно определить длину волны наводнения. Она составляет несколько сот километров, что в тысячу и более раз превышает средние глубины Балтийского моря и Финского залива – соответственно 56 и 37 м – и даже их максимальные глубины – 459 и 123 м. Это и есть злополучная «длинная волна», полностью ответственная, по некоторым представлениям, за наводнения в Петербурге.

Понятно, что характеристики каждого конкретного наводнения определяются по мере поступления всех сведений. Затем, после завершения наводнения, они сопоставляются с другими случаями, обобщаются и используются для предсказаний.

Волны на поверхности моря, которые мы наблюдаем в ветреную и штормовую погоду, имеют другое происхождение. Это короткие волны. Они имеют малую длину по сравнению с глубиной (или, по крайней мере, близки к ней) и переносят небольшие по сравнению с длинными волнами объемы воды, которые только захлестывают пляжи или грозно вздымаются у крутых берегов, но не способны затопить, как наводнения, большие пространства суши.

Длинная волна не ограничивается дельтой Невы и Петербургом. Благодаря своей огромной энергии она распространяется вверх по реке примерно на 30—40 км (длина Невы 75 км). Энергия наводнения тратится на затопление дельты и преодоление уклонов местности. На расстоянии 7-10 км от устья, т. е. еще в пределах новостроек восточных районов города, Нева течет в довольно крутых берегах, и подъемы воды здесь уже не представляют опасности. А на другой половине реки – от ее середины до истока из Ладожского озера – происходят спады уровня воды.

Профили волны во время наводнения 23 сентября 1924 г. (вертикальная ось – высота в см; горизонтальная – расстояния до Ленинграда в км).

И еще одной особенностью отличаются невские наводнения: примерно четверть из них происходит при наличии льда. Тонкий ледяной покров, преобладающий в мягкие зимы, легко взламывается при повышении уровня воды и сильном западном ветре. Но бывает, что наводнения случаются после относительно продолжительного морозного периода. Тогда от возвышения уровня образуются торосы и навалы льда (высотой до 5– 10 м) на берега.

Не одними наводнениями, однако, жива державная Нева. Они скорее редкость – в среднем примерно однажды в год, ну максимум десять опасных подъемов, как в 1983 г. Колебания же уровня воды происходят непрерывно и довольно спокойно, постепенно и плавно. Причем абсолютно преобладают небольшие, заметные лишь терпеливому наблюдателю, отклонения от среднего положения, т. е. от ординара или от нуля Кронштадтского футштока. Из полного ряда ежечасных измерений у Горного института (более миллиона значений с 1878 г., когда был установлен мареограф) колебания от 30 см до -30 см составляют почти 90 %. Пример таких колебаний продемонстрирован на графике.

Колебания уровня воды в некоторых пунктах Финского залива 23—27 июля 1980 г. (вертикальная ось – высота в см; горизонтальная – даты и время суток).

Сразу видно, как мало они похожи на те, что происходят при наводнениях. При устойчивой летней погоде в конце июля 1980 г., во время Олимпийской парусной регаты в Таллинне, по ежечасным измерениям в течение пяти суток на четырех наиболее показательных пунктах в Финском заливе происходили колебания с амплитудой не более 30 см и периодом около суток. Это собственные колебания залива.

Любой природный объект склонен к колебаниям и обладает своими собственными периодами и амплитудами. В гидрометеорологии собственные колебания водоемов называются «сейшами».

Их основное наглядное свойство – почти одновременное наступление максимумов и минимумов по всему водоему, синхронность колебаний. Особенно четко проявляются сейши на островах, в данном случае на Гогланде. В Ленинграде и Таллинне заметны, кроме того, мелкие вторичные колебания – тоже сейши – с периодами 2– 6 часов, что является следствием расположения этих пунктов в небольших по размерам Невской губе и Таллиннской бухте, которые также имеют свой период собственных колебаний и где влияющих факторов больше, чем в открытой части Финского залива. Видно также, что в июле 1980 г. сейши происходили на фоне общего понижения уровня воды. Существуют, следовательно, и колебания длительного периода, требующие продолжительных измерений.

Кроме экстремальных повышений уровня воды (наводнений) и повседневных «бытовых» колебаний (сейшей) в устье Невы, в Финском заливе и во всей Балтике происходят и экстремальные понижения уровня воды – сгоны. Они, как и наводнения, неблагоприятны, хотя и не в такой степени. Сгоны ведут себя спокойнее, происходят медленнее и длятся дольше, чем наводнения.

Сильные сгоны продолжаются, как и наводнения, примерно сутки. Но пониженные уровни могут сохраняться десять – двадцать суток, как, например, в ноябре 1959 г. или в марте 1960-го. В отличие от наводнений, сгоны бывают в любое время года. Необычно и непривлекательно из-за загрязненного дна выглядят тогда небольшие городские реки и каналы при сгонах, а от пологих берегов Невской губы вода отступает на километр и более. Наибольшие помехи сгоны создают судоходству: в 1996 г., например, суперсовременный крейсер «Петр Великий» несколько суток не мог выйти в море из-за понижения уровня воды в устье Невы почти на метр ниже обычного. От сгонов нарушается водоснабжение, хуже ловится рыба, отменяются парусные соревнования.

Наинизший уровень у Горного института наблюдался 2 ноября 1910 г.: 124 см ниже нуля Кронштадтского футштока.

Вспомним абсолютный наблюдаемый максимум – 421 см в 1824 г. – и получаем размах колебаний уровня воды в Петербурге около 5,5 м – наибольший по всему Балтийскому морю. Изучение стонов до сих пор все же не привлекает такого внимания, как наводнения.[84]84
  Климат Ленинграда: Справочник. Л., 1981.


[Закрыть]

Наконец, Балтийское море и его заливы подвержены периодическим приливо-отливным колебаниям уровня, которые связаны с астрономическими причинами: притяжением Луны и Солнца. Но эти колебания совсем невелики из-за почти полной замкнутости Балтики. Амплитуда приливов и их период близки к этим же параметрам сейшей, что затрудняет разделение этих колебаний. Важно, что сейши, сгоны и приливы относятся, как и наводнения, к длинным волнам.

От рассмотрения особенностей и характера наводнений и вообще колебаний уровня воды в устье Невы естественно обратиться к их причинам.

Можно ответить просто и однозначно: причиной наводнений является плохая погода. И ответ этот будет близок к истине. Но пытливый читатель тотчас же заметит: выше говорилось, что устойчивая погода – не важно, хорошая или плохая – держится у нас примерно неделю. То есть смены погоды происходят раз пятьдесят в году. А наводнения – в среднем – по одному в год.

Следовательно, плохая погода лишь отчасти объясняет причину наводнений. Действительно, в хорошую устойчивую погоду их не бывает. Есть, правда, в описаниях некоторых случаев утверждения, будто подъемы воды происходили при слабом ветре и довольно приятной погоде. Но при более подробном рассмотрении таких случаев всегда оказывается, что погода изменялась к худшему, если не в Петербурге, то на Финском заливе, или что за сутки– двое до подъема воды у Горного института на Балтике бушевал шторм.

Обвинив плохую погоду, необходимо уточнить, что она была вызвана циклоном – атмосферным вихрем. Чтобы случилось наводнение, циклон должен быть не простым, спокойным и малоподвижным, как его изображают на экране телевизора, а, по терминологии синоптиков, глубоким, со значительными перепадами давления воздуха в центре вихря и на его периферии. Кроме того, циклон должен быть активным, т. е. перемещаться достаточно быстро. И не как попало, а примерно по оси Балтийского моря и Финского залива.

Вид циклона из космоса.

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]85
  Померанец К.С. Наводнения в устье Невы // Природа. 1993. № 10. С. 9—19.


[Закрыть]

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.

Пути некоторых опасных циклонов (на траектории циклона 28—29 сентября 1975 г., вызвавшего 5-е по высоте наводнение, помечены его положения каждые три часа).

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).

Схема возникновения и развития наводнения в устье Невы:

а, б, в – три стадии циклона; г – колебания уровня воды в Петербурге (* – максимум уровня в других пунктах);

д – изменение атмосферного давления, температуры воздуха и скорости ветра в Петербурге.

Изменения уровня воды и атмосферного давления во время наводнения 29 ноября – 3 декабря 1999 г. (вертикальнаяось слева – высота в см, справа – давление в миллибарах; горизонтальная ось – даты и время суток).

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.