Способ инициирования дождя, преимущественно в летний засушливый период

 

Изобретение относится к активному воздействию на гидрометеорологические явления для инициирования осадков в виде дождя, преимущественно в засушливый летний период, может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности при тушении пожаров, в сельском хозяйстве, в области охраны окружающей среды при очистке атмосферного воздуха от смога над промышленными городами или увеличении стока вод для ирригации. Способ инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, путем создания нисходящих конвективных потоков в неустойчивом приземном слое воздуха воздействием на него распыленной воды. Распыленная вода, смешиваясь с воздухом, испаряется и охлаждает окружающий ее воздух, который вместе с водяными парами стимулирует образование нисходящих воздушных конвективных потоков. Указанные потоки при контакте с земной поверхностью преобразуются в восходящие потоки, которые по достижении высоты, обеспечивающей конденсацию содержащихся в них водяных паров, инициируют из последних образование дождевого облака нижнего яруса и интенсивный пролив из него дождя. Способ осуществляют в два этапа. На первом этапе определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности, расстояние от последнего до зоны распыления воды. Рассчитывают высоту распыления, количество распыляемой воды, ее удельный расход на один м² и определяют необходимый для ее доставки тип и количество авиатранспортных средств большой грузоподъемности. На втором этапе после заполнения водой расходных емкостей авиатранспортные средства взлетают и по достижении зоны распыления снижаются до высоты распыления воды и производят ее одновременное распыление. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к активным воздействиям на гидрометеорологические явления, преимущественно на атмосферные процессы, путем инициирования осадков в виде дождя, преимущественно в засушливый летний период, и может быть так же использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности при тушении пожаров, в сельском хозяйстве или в области охраны окружающей среды при очистке атмосферного воздуха от смога над промышленными городами или увеличении стока вод для ирригации.

Известен из патента Российской Федерации №2017309, кл⁷ А 01 G 15/00, 1991 г. способ образования и вызывания дождя, включающий распыление воды в атмосфере на высоте, не превышающей высоту ее неустойчивого слоя, при этом воду для распыления предварительно поляризуют с последующим охлаждением отрицательно заряженной воды до наибольшей плотности, а распределение воды осуществляют при наиболее низкой суточной температуре воздуха для использования точки росы.

Недостатками известного способа является то, что он недостаточно эффективен и его применение возможно только в ночное время при низких температурах приземного слоя атмосферы воздуха, обеспечивающих использование точки росы, то есть в период остывания земной поверхности, что обуславливает наименьшую величину конвективных потоков в приземном слое и недостаточно интенсивное образование дождевых облаков с использованием водяных паров неустойчивого приземного слоя атмосферы.

Наиболее близким по своей технической сути к предложенному способу инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, является известный из журнала "Изобретатель и рационализатор", №9, В.Канев. "Кучевое облако сделаем пульверизатором", М., 1982, с.14 способ инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, путем создания нисходящих конвективных потоков в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха воздействием на последний равномерно распыляемой над земной поверхностью на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, воды, которая при этом смешивается с окружающим ее воздухом, испаряется и охлаждает последний, стимулируя тем самым образование в атмосфере нисходящих конвективных потоков, преобразующихся при контакте с земной поверхностью в восходящие конвективные локализованные потоки, которые при достижении высоты, обеспечивающей конденсацию всех содержащихся в них водяных паров, инициируют из последних образование дождевого облака нижнего яруса и интенсивный пролив из него дождя.

Недостатком этого способа является его низкая эффективность вследствие недостаточной мощности образуемых восходящих конвекционных потоков неустойчивого приземного слоя атмосферы, необходимых для образования дождевой облачности нижнего яруса на больших площадях.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат и удельной энергоемкости за счет повышения эффективности стимулирования дождя над нагретыми солнечной энергией в дневное время участками земной поверхности, преимущественно в засушливый летний период.

Указанные задачи достигаются тем, что способ инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, путем создания нисходящих конвективных потоков в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха воздействием на последний равномерно распыляемой над земной поверхностью на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, воды, которая при этом смешивается с окружающим ее воздухом, испаряется и охлаждает последний, стимулируя тем самым образование в атмосфере нисходящих конвективных потоков, преобразующихся при контакте с земной поверхностью в восходящие конвективные локализованные потоки, которые при достижении высоты, обеспечивающей конденсацию всех содержащихся в них водяных паров, инициируют из последних образование дождевого облака нижнего яруса и интенсивный пролив из последнего дождя, осуществляют в два этапа, на первом из которых определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности размером не менее 3 км², определяют расстояние от последнего до зоны распыления воды над нагретой солнцем земной поверхностью в зависимости от скорости ветра и скорости полета против ветра авиатранспортных средств большой грузоподъемности в процессе распыления воды, рассчитывают конкретную высоту ее распыления, не превышающую 500-700 м относительно земной поверхности, необходимую величину критической массы распыляемой воды и ее удельный расход на один м² нагретой земной поверхности зоны распыления, которые составляют соответственно в зависимости от влажности воздуха неустойчивого приземного слоя 1000-1500 тонн и не менее 0,3 кг/м², тип и необходимое количество авиатранспортных средств большой грузоподъемности, после чего на втором этапе после заполнения их расходных емкостей критической массой распыляемой воды авиатранспортные средства большой грузоподъемности поднимаются в воздух и, построившись в заданный строй по достижении зоны распыления, снижаются до высоты распыления критической массы воды и в течение 20-55 секунд осуществляют ее распыление одновременно всеми задействованными авиатранспортными средствами большой грузоподъемности.

Кроме того, в способе инициирования дождя критическая масса воды перед ее заливкой в расходные емкости авиатранспортных средств большой грузоподъемности может быть активирована отрицательными зарядами и охлаждена до 4°С, а авиатранспортные средства большой грузоподъемности при распыление критической массы воды могут быть расположены строем “ПЕЛЕНГ”.

Сущность предлагаемого способа инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, заключается в том, что его осуществляют в два этапа. На первом этапе определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности, величина которого составляет не менее 3 км², расстояние от последнего до зоны распыления воды над нагретой солнцем земной поверхностью участка земной поверхностью в зависимости от скорости ветра и скорости полета против ветра авиатранспортных средств большой грузоподъемности при распылении воды, рассчитывают конкретную высоту ее распыления, не превышающую 500-700 м относительно земной поверхности, необходимую величину критической массы распыляемой воды и ее удельный расход на один м² нагретой земной поверхности зоны распыления, составляющие в зависимости от влажности воздуха неустойчивого приземного слоя соответственно 1000-1500 тонн и не менее 0,3 кг/м². Затем на втором этапе после заполнения критической массой распыляемой воды расходных емкостей необходимого количества авиатранспортных средств большой грузоподъемности последние поднимаются в воздух и, построившись заданным строем по достижении зоны распыления, снижаются до высоты распыления критической массы воды и в течение 20-55 секунд производят ее равномерное распыление одновременно всеми задействованными авиатранспортными средствами большой грузоподъемности. Распыленная над земной поверхностью на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, вода, смешиваясь с воздухом атмосферы, испаряется и охлаждает при этом последний, стимулирует этим образование нисходящих конвективных потоков в атмосфере, преобразующихся при контакте с земной поверхностью в восходящие конвективные локализованные потоки. Восходящие конвективные локализованные потоки при достижении высоты, обеспечивающей конденсацию паров всей содержащейся в них влаги, инициируют образование при этом дождевого облака нижнего яруса и интенсивные пролив из него дождя.

Пример 1. Осуществление в два этапа способа инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, заключающийся в следующем.

На первом этапе определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности величиной 3,1 км². Затем определяют расстояние от предназначенного для интенсивного пролива на него дождя участка земной поверхности до зоны распыления критической массы воды над нагретой солнцем земной поверхностью участка земной поверхности в зависимости от скорости ветра и скорости полета против ветра авиатранспортных средств большой грузоподъемности при распылении воды. Устанавливают оптимальные согласно определенных ранее параметров атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха величину критической массы воды, ее удельный расход, время и высоту ее распыления, составляющие соответственно 1100 тонн, 30 секунд, 0,33 кг/м² и 575 м относительно земной поверхности и выбирают в качестве используемых авиатранспортных средств большой грузоподъемности восемь самолетов Ан-124 грузоподъемностью по 150 тонн. На втором этапе устанавливают в грузовые отсеки самолетов Ан-124 быстросъемные расходные емкости с распылительными устройствами. Затем в эти расходные емкости заливают 1100 тонн воды для распыления, которую предварительно перед заливкой в расходные емкости активируют отрицательными зарядами и охлаждают до 4°С. Поляризацию критической массы воды, предназначенной для распыления, осуществляют с помощью известных технических средств, например промышленной установки для получения электроактивированной воды типа УЭВ-7. Заправленные самолеты Ан-124 затем взлетают и, построившись строем “ПЕЛЕНГ” по достижении зоны распыления, снижаются до высоты 575 м и одновременно в течение 30 секунд ее распыляют с расходом 0,33 кг/м².

В процессе распыления распыленные 1100 тонн воды смешиваются на высоте 575 м с воздухом неустойчивого приземного слоя воздуха и, испаряясь, охлаждают последний, стимулируя этим образование нисходящих конвективных потоков в атмосфере. Нисходящие конвективные потоки охлажденного и смешанного с водяными парами (отрицательно заряженными частицами критической массы воды) воздуха при достижении нагретой солнечной энергией земной поверхности вытесняют нагретый ею воздух и содержащиеся в нем водяные пары (положительно заряженные частицы воды) вверх, который при этом образует восходящие конвективные локализованные потоки, воздух которых и содержащиеся в них водяные пары смешиваются при этом с воздухом и отрицательно заряженными водяными парами нисходящих конвекционных потоков. В процессе достижения восходящими конвективными локализованными потоками высоты, обеспечивающей конденсацию водяных паров, все содержащиеся в них отрицательно и положительно заряженные молекулы водяных паров коагулируют друг с другом. Благодаря этому при достижении высоты обеспечивается охлаждение и конденсация всей содержащейся в конвективных потоках влаги, образование из нее дождевого облака нижнего яруса и интенсивный пролив из него дождя. Вертикальные перемещения воздуха и содержащихся водяных паров конвективными потоками сочетаются с их одновременными горизонтальными перемещениями ветром, поэтому процессы распыления критической массы воды, стимулирования восходящих и нисходящих конвективных потоков в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха сочетаются с его горизонтальными перемещениями, а так как при определении расстояния от участка земной поверхности, предназначенного для пролива на него инициированного дождя, до зоны распыления критической массы воды учитывалась скорости ветра и самолетов Ан-124, то пролив дождя происходит на заданный участок земной поверхности, причем масса инициируемого дождя благодаря конденсации содержащихся в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха водяных паров превышает в 700-1000 раз критическую массу распыленной воды.

Пример 2 осуществления в два этапа способа инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, заключающегося в следующем.

На первом этапе определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности величиной 3,25 км². Затем определяют расстояние от предназначенного для интенсивного пролива на него дождя участка земной поверхности до зоны распыления критической массы воды над нагретой солнцем земной поверхностью участка земной поверхности в зависимости от скорости ветра и скорости полета против ветра авиатранспортных средств большой грузоподъемности при распылении воды. Устанавливают оптимальную согласно определенных ранее параметров атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха величину критической массы воды, ее удельный расход, время и высоту ее распыления, составляющие соответственно 1200 тонн, 40 секунд, 0,369 кг/м² и 650 м относительно земной поверхности и выбирают в качестве используемых авиатранспортных средств большой грузоподъемности два дирижабля АЛА 600 (Термоплан) грузоподъемностью по 600 тонн и устанавливают в их грузовые отсеки расходные емкости с распылительными устройствами. После чего на втором этапе в эти расходные емкости заливают 1200 тонн воды для распыления. Заправленные дирижабли АЛА 600 затем взлетают и, построившись строем “ПЕЛЕНГ”, по достижении зоны распыления снижаются до высоты 650 м и в течение 40 секунд одновременно распыляют критическую массу воды с расходом 0,369 кг/м². В процессе распыления распыленные 1200 тонн воды смешиваются на высоте 650 м с воздухом неустойчивого приземного слоя воздуха. Распыленная над земной поверхностью на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, критическая масса воды, смешиваясь с воздухом атмосферы, испаряется и охлаждает при этом последний, стимулирует этим образование нисходящих конвективных потоков в атмосфере. Нисходящие конвективные потоки охлажденного и смешанного с водяными парами воздуха при достижении нагретой солнечной энергией земной поверхности вытесняют нагретый ею воздух и содержащиеся в нем водяные пары вверх, которые при этом образуют восходящие конвективные локализованные потоки, воздух которых и содержащиеся в них водяные пары смешиваются при этом с воздухом и водяными парами нисходящих конвекционных потоков. В процессе достижения восходящими конвективными локализованными потоками высоты, обеспечивающей конденсацию водяных паров, все содержащиеся в них молекулы водяных паров коагулируют друг с другом. Благодаря этому при достижении высоты, обеспечивающей охлаждение и конденсацию всей содержащейся в конвективных потоках влаги, образуется дождевое облако нижнего яруса и интенсивный пролив из него дождя. Вертикальные перемещения воздуха и содержащихся водяных паров конвективными потоками сочетаются с их одновременными горизонтальными перемещениями ветром, поэтому процессы распыления критической массы воды, стимулирования восходящих и нисходящих конвективных потоков в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха сочетаются с его горизонтальными перемещениями, а так как при определении расстояния от участка земной поверхности, предназначенного для пролива на него инициированного дождя, до зоны распыления критической массы воды учитывалась скорость ветра и дирижаблей АЛА 600, то пролив дождя происходит на заданный участок земной поверхности, причем масса инициируемого дождя благодаря конденсации содержащихся в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха водяных паров превышает в 700-1000 раз критическую массу распыленной воды.

Промышленная применимость

Способ инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, может быть использован для тушения пожаров, естественного полива богарных земель в сельском хозяйстве, для борьбы со смогом над промышленными городами, с химическим отравлением воздуха, увеличения количества отрицательных аэроинов в воздухе.

Формула изобретения

1. Способ инициирования дождя, преимущественно в засушливый летний период, путем создания нисходящих конвективных потоков в заданном объеме атмосферы неустойчивого приземного слоя воздуха воздействием на последний равномерно распыляемой над земной поверхностью на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, воды, которая при этом смешивается с окружающим ее воздухом, испаряется и охлаждает последний, стимулируя тем самым образование в атмосфере нисходящих конвективных потоков, преобразующихся при контакте с земной поверхностью в восходящие конвективные локализованные потоки, которые при достижении высоты, обеспечивающей конденсацию всех содержащихся в них водяных паров с одновременным образованием дождевого облака нижнего яруса, инициируют интенсивный пролив из последнего дождя, отличающийся тем, что его осуществляют в два этапа, на первом из которых определяют направление и скорость ветра, влажность воздуха на высоте, не превышающей высоту неустойчивого приземного слоя воздуха, над предназначенным для интенсивного пролива на него дождя участком земной поверхности, размером не менее 3 км², определяют расстояние от последнего до зоны распыления воды над нагретой солнцем земной поверхностью в зависимости от скорости ветра и скорости полета против ветра авиатранспортных средств большой грузоподъемности в процессе распыления воды, рассчитывают конкретную высоту ее распыления, не превышающую 500-700 м относительно земной поверхности, необходимую величину критической массы распыляемой воды и ее удельный расход на один м² нагретой земной поверхности зоны распыления, которые составляют соответственно, в зависимости от влажности воздуха неустойчивого приземного слоя, 1000-1500 т и не менее 0,3 кг/м², тип и необходимое количество авиатранспортных средств большой грузоподъемности, после чего на втором этапе после заполнения их расходных емкостей критической массой распыляемой воды, авиатранспортные средства большой грузоподъемности поднимаются в воздух и, построившись в заданный строй по достижению зоны распыления снижаются до высоты распыления критической массы воды и в течение 20-55 с осуществляют ее распыление одновременно всеми задействованными авиатранспортными средствами большой грузоподъемности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что критическую массу воды перед ее заливкой в расходные емкости авиатранспортных средств большой грузоподъемности активируют отрицательными зарядами и охлаждают до 4°С.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что авиатранспортные средства большой грузоподъемности при распылении критической массы воды располагают строем “ПЕЛЕНГ”.