Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек



Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек
Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек
Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек
Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек

 


Владельцы патента RU 2491583:

федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" (RU)

Изобретение относится к области солнечно-земной физики и может быть использовано для краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек. Сущность: анализируют данные, изменяющиеся под действием Солнца в период, предшествующий вспышке. Причем в качестве изменяющихся данных получают данные Н-компоненты геомагнитного поля с разрешением 1 минут с не менее чем трех среднеширотных геомагнитных обсерваторий, разнесенных по широте, по крайней мере, на тысячу километров. Далее из полученных данных во временном ряде выделяют гармоники с частотами, соответствующими периодам 30-60 минут. Строят вейвлет-спектр Н-компоненты геомагнитного поля (зависимость мощности колебаний от момента времени) за дневной интервал по местному времени для каждой из трех исследуемых геомагнитных обсерваторий. Строят глобальный вейвлет-спектр Н-компоненты геомагнитного поля для тех же временных отрезков путем усреднения вейвлет-коэффициентов по времени. Оценивают значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут (находят максимум глобального вейвлет-спектра). Сравнивают значение мощности колебаний за текущий день со слабовспышечным значением на каждой геомагнитной обсерватории. Если значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут одновременно на всех трех тестируемых геомагнитных обсерваториях более чем в 4 раза превышает слабовспышечное значение мощности колебаний, то делают вывод, что наступление вспышечного события возможно в течение ближайших трех суток. Технический результат: повышение надежности и уменьшение затрат на осуществление краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек. 2 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к солнечно-земной физике и предназначено для краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек.

В настоящее время не существует методов, обеспечивающих с высокой вероятностью своевременный, точный и достоверный прогноз геоэффективных явлений солнечной активности. Это объясняется тем, что создание методов прогноза осложнено индивидуальными особенностями процессов и явлений практически во всех областях системы Солнце-Земля. Существует ряд способов краткосрочного прогноза солнечных вспышек, основанных на морфологических характеристиках активных регионов Солнца. Известен способ прогноза, основанный на 17 оригинальных классификационных параметрах (McIntosh, P.S.: 1990, Solar Phys. 125, 251), которые обеспечивают оценку возможности инициации вспышечного процесса в активной области Солнца. На основе этой классификации работает экспертная система Theo, используемая для прогноза рентгеновских солнечных вспышек. Этот способ был модифицирован (Bornmann, P.L., Shaw, D.: 1994, Solar Phys. 150, 127) с использованием составного линейно-регрессионного анализа, и 17 оригинальных классификационных параметров были заменены на 10.

Известен метод, основанный на характеристиках фотосферного магнитного поля Солнца. В нем напрямую отражаются взаимоотношения между изменениями фотосферного магнитного поля и уровнем вспышечной активности Солнца. Вектор фотосферного магнитного поля используется для идентификации характерных признаков развития вспышки (Leka, K.D., Barnes, G.: 2007, Astrophys. J. 656, 1173). Похожая прогностическая модель базируется на трех физических показателях - максимальный горизонтальный градиент, длина нейтральной линии, число точек сингулярности - по долготным магнитограммам, полученным на SOHO/MDI (Cui, Y.M., Li, R., Zhang, L.Y., He, Y.L., Wang, H.N.: 2006, Solar Phys. 237, 45).

Известен также способ прогноза (RU 2114449), который характеризуется тем, что с пространственным разрешением не хуже 30'' регистрируют полное и циркулярно поляризованное микроволновое излучение активной области Солнца и определяют вероятность возникновения мощной солнечной вспышки с заблаговременностью одни сутки. Особенность способа состоит в том, что по оптическим данным измеряют гелиошироту и гелиодолготу активной области, ее протяженность, угол наклона оси группы пятен относительно солнечного экватора, величину и полярность магнитного поля в пятнах и определяют магнитный класс активной области. Используя эти данные, разбивают видимую поверхность Солнца на долготные зоны, для чего вычисляют положения границ зон с известным нормальным, не вспышечно-опасным распределением поляризации в каждой отдельной зоне. По отклонению наблюдаемого распределения поляризации от нормального в той зоне, в которой находится исследуемая активная область, определяют вспышечную опасность активной области. Для лучшего учета эффектов эволюции активной области границы долготных зон рассчитывают ежедневно.

Недостатком перечисленных способов является то, что прогноз солнечной вспышки осуществляется на основе текущей информации о морфологических и магнитных свойствах активного региона Солнца. Влияние предвестников, возникающих до начала непосредственного развития вспышки, не рассматривается. Однако учет предвестников вспышек очень важен и может значительно улучшить качество прогноза.

В качестве прототипа взят способ краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек (RU 2419821). Он основан на анализе данных солнечного излучения в период, предшествующий вспышке. Особенность способа заключается в том, что измеряют данные потока радиоизлучения от всего Солнца в виде временной записи длительностью, равной сеансу наблюдений (но не менее 3 часов). Составляют совокупность ежесуточных данных измерений. Выделяют экстремальные точки и находят разности последовательных значений потока радиоизлучения в экстремальных точках. Определяют среднюю амплитуду долгопериодных (с периодом 20 минут) пульсаций радиоизлучения (ДПР). Сравнивают среднюю амплитуду ДПР за 1-й и за i+1-й день, при превышении вдвое средней амплитуды ДПР за i+1 день по сравнению со средней амплитудой ДПР за i-й день делают вывод о том, что в течение ближайших i+2, i+3 дней произойдет мощная солнечная вспышка. Если на i+2 день средняя амплитуда по сравнению с i-м днем не уменьшится, независимо от того, произошла вспышка или нет, то делают вывод, что мощная вспышка произойдет на i+3 день. Если на i+2 день средняя амплитуда уменьшится, то делают вывод, что на i+3 день вспышки не произойдет.

Преимуществом предлагаемого способа прогноза солнечных вспышек по сравнению с прототипом является использование данных об изменении поведения Н-компоненты магнитного поля Земли накануне вспышечного события на Солнце. При использовании данных радиотелескопов ограничена продолжительность сеанса наблюдений, тогда как запись геомагнитных данных ведется непрерывно и круглосуточно. Кроме того, для получения данных о радиоизлучении Солнца необходимы сложные, дорогостоящие и громоздкие астрономические инструменты, в то время как магнитометры являются компактными, недорогими и сравнительно не сложными приборами. Еще одним преимуществом данного способа прогноза является то, что данные о магнитном поле Земли предоставляются крупнейшей сетью геомагнитных обсерваторий INTERMAGNET (http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/caplot/index.html) в режиме реального времени, в отличие от данных о радиоизлучении Солнца. Таким образом, осуществление прогноза предлагаемым способом является более выгодным экономически и более надежным.

В основу предлагаемого изобретения положен эффект усиления долгопериодных (с периодами 30-60 минут) колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля накануне протонных солнечных вспышек. Эффект состоит в том, что за период от 3-х до 1 дня до начала непосредственного развития вспышки наблюдается рост пульсаций Н-компоненты магнитного поля Земли с периодами 30-60 минут по сравнению с магнитоспокойными значениями.

Это явление носит глобальный характер. Будем называть этот эффект - увеличение мощности долгопериодных колебаний - геомагнитными предвестниками протонных солнечных вспышек.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и уменьшение затрат на осуществление краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек.

Решение указанной задачи обеспечивается с помощью технического результата, заключающегося в возможности предсказания мощных солнечных вспышек на основании мониторинга Н-компоненты магнитного поля Земли.

Для достижения указанного результата прогноз геоэффективных солнечных вспышек осуществляются следующим образом.

I. Получают магнитные данные с разрешением 1 мин не менее чем с трех геомагнитных обсерваторий.

При выборе обсерваторий для осуществления прогнозирования руководствуются следующими условиями:

а) Необходимо использовать геомагнитные обсерватории средних широт.

б) Геомагнитные обсерватории должны быть разнесены по широте не менее чем на тысячу километров.

c) Временной интервал обработки данных не должен превышать продолжительность светового дня на широте данных геомагнитных обсерваторий на высоте слоя Е ионосферы.

d) Одновременное наблюдение на всех трех геомагнитных обсерваториях должно быть не менее 3 часов (минимальное время, необходимое для фиксации интересующих нас периодов), что ограничивает максимальное расстояние, на которое могут быть разнесены крайние обсерватории.

Выбор именно среднеширотных геомагнитных обсерваторий объясняется тем, что на этих обсерваториях колебания появляются с опережением в несколько часов. Использование геомагнитных обсерваторий низких широт, где колебания-предвестники фиксируются еще раньше, нежелательно, т.к. рост мощности на этих обсерваториях не так велик по сравнению с магнитоспокойными значениями. Это приводит к тому, что предвспышечный рост мощности долгопериодных колебаний Н-компоненты геомагнитного поля Земли на фоне общей активности не так заметен, и велика вероятность так называемого «пропуска цели». На геомагнитных обсерваториях высоких широт вследствие более бурной ионосферы повышена вероятность возникновения «ложной тревоги».

Использование геомагнитных обсерваторий, разнесенных по широте на значительное расстояние, необходимо для оценки скорости распространения пульсаций. Синхронность геомагнитных пульсаций в разных пунктах говорит в пользу солнечного происхождения колебаний и может служить предвестником солнечной вспышки. Известно также о существовании колебаний с близкими периодами ионосферного происхождения, однако они должны распространяться со значительно меньшей скоростью (Дробжев В.И. Экспериментальное доказательство теории внутренних гравитационных волн // В кн. «Волновые возмущения в атмосфере». Алма-Ата. 1980).

II. Строят вейвлет-спектр H-компоненты геомагнитного поля для дневного интервала по местному времени за текущий день для каждой из трех исследуемых обсерваторий.

Для стабилизации данных, перед проведением вейвлет-анализа во временном ряде выделяют периоды 30-60 минут. Для этого из исследуемого ряда вычитают тренд, построенный с помощью метода наименьших квадратов.

Далее проводят нормировку данных на среднеквадратичное отклонение.

Вейвлет-спектр строят с помощью метода Монте Карло (http://atoc.colorado.edu/), т.е. проводят вейвлет-преобразование в Фурье пространстве используя быстрое преобразование Фурье.

Шаг 1. В качестве материнского вейвлета выбирают вейвлет Морлет.

Шаг 2. Находят Фурье-преобразование материнского вейвлета.

Шаг 3. Находят Фурье-преобразование временного ряда.

Шаг 4. Задают масштабы.

Шаг 5. Для каждого масштаба выполняют следующие действия:

а) Подсчитывают дочерний вейвлет на этом масштабе,

в) Нормируют дочерний вейвлет путем деления на квадратный корень из суммарной дисперсии вейвлета.

c) Умножают на Фурье-преобразование временного ряда.

d) Проводят обратное преобразование в реальное пространство.

e) Строят трехмерное изображение: реальное время процесса -масштаб (период) - мощность гармоники с данной частотой в данный момент времени. Интервалы значений коэффициентов маркируют разными цветами.

III. Строят глобальный вейвлет-спектр H-компоненты геомагнитного поля для тех же временных отрезков путем усреднения вейвлет коэффициентов по времени.

IV. Оценивают среднее значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут за дневной интервал по местному времени. (Использование средних значений позволит уменьшить влияние случайных флуктуации). Для этого находят максимум глобального вейвлет-спектра.

V. Сравнивают значение мощности долгопериодных колебаний геомагнитного поля за текущий день со слабовспышечным уровнем на данной обсерватории. За слабовспышечный уровень принимают значение мощности колебаний на данной обсерватории в день со слабой вспышечной активностью (вспышки баллом не выше «С»).

VI. Если значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут на всех трех тестируемых обсерваториях более чем в 4 раза превышает слабовспышечный уровень, то проводят оценку синхронности колебаний.

VII. Если наблюдают одновременный (с точностью 50% периода) рост мощности долгопериодных колебаний на всех обсерваториях, то делают вывод о том, что возможно наступление вспышечного события в течение 3-1 ближайших суток.

Схема: Алгоритм прогноза геоэффективных солнечных вспышек, изображена на фиг.1, где осуществляется следующая последовательность действий:

1. Осуществление каждодневного измерения величины Н-компоненты геомагнитного поля Земли на трех среднеширотных геомагнитных обсерваториях, разнесенных по широте не менее чем на тысячу километров;

2. Построение вейвлет-спектра Н-компоненты геомагнитного поля для дневного интервала по местному времени, т.е. за текущий день, для каждой обсерватории;

3. Построение глобального вейвлет-спектра H-компоненты геомагнитного поля для того же временного отрезка;

4. Оценка среднего значения мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут;

5. Сравнение среднего значения мощности колебаний за текущий день со слабовспышечным уровнем на данной геомагнитной обсерватории;

6. При наблюдении возрастания среднего значения мощности колебаний менее чем в 4 раза или отсутствие возрастания делается вывод, что в течение ближайших 3 суток солнечная вспышка не произойдет;

7. Фиксирование роста среднего значения мощности колебаний более чем в 4 раза на всех трех тестируемых геомагнитных обсерваториях;

8. Оценка синхронности возникновения колебаний;

9. При наблюдении роста среднего значения мощности колебаний более чем в 4 раза не одновременно на всех тестируемых геомагнитных обсерваториях делают вывод, что в течение ближайших трех суток солнечная вспышка не произойдет;

10. При наблюдении одновременного (с точностью 50% периода) роста мощности долгопериодных колебаний на всех тестируемых обсерваториях делается вывод, что солнечная вспышка произойдет в течение ближайших трех суток.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения, т.е. для изучения возможности использования наблюдений геомагнитного поля для краткосрочного прогнозирования вспышечной активности на Солнце было проведено экспериментальное исследование на основании геомагнитных данных за март 1991 года.

С этой целью были выбраны следующие три обсерватории средних широт: Meanook (МЕА) (54,62 N, 113,35 W), St. Johns (STJ) (47,6 N, 52,68 W), Belsk (BEL) (51,84 N, 339,21 W). Расстояние между обсерваториями МЕА и STJ составляет 4170 км, STJ и BEL - 5070 км (см. расположение используемых геомагнитных обсерваторий на Фиг.2).

Согласно пунктам 2-4 алгоритма строили вейвлет-спектр и глобальный вейвлет-спектр H-компоненты геомагнитного поля для дневного интервала по местному времени (6:00-18:00 LT) за текущий день для каждой обсерватории. Определяли среднее значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут. В табл.1. приведены эти значения для 10 дней с 13.03.1991 г. по 22.03.1991 г. На фиг.3 изображена динамика долгопериодных спектральных составляющих для трех геомагнитных абсерваторий (Meanook - синяя линия, St.Johns - красная линия, Belsk - зеленая линия), по оси «х» отложена дата (13-22.03.1991 г.), по оси «y» - мощность спектральных составляющих с периодами 30-60 минут за дневной интервал по местному времени абсерваторий (нТл2).

Табл. 1
Среднее значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 минут
Обсервато-рия /Дата 13.03.1991 14.03.1991 15.03.1991 16.03.1991 17.03.1991 18.03.1991 19.03.1991 20.03.1991 21.03.1991 22.03.1991
МЕА 69,73 92,73 70,49 225,55 357,97 10,80 277,69 56,50 841,88 919,27
STJ 27,29 34,65 15,36 176,81 122,35 44,09 105,64 41,81 497,90 92,63
BEL 55,38 83,33 18,62 21,80 48,70 28,77 61,86 91,30 722,23 41,17

Для каждой обсерватории определяли уровень долгопериодных спектральных составляющих в день со слабой вспышечной активностью (см. пункт 5 алгоритма). Данный уровень необходим в качестве опорного значения, с которым будет сравниваться значение мощности долгопериодных составляющих за каждый исследуемый день. Использование для определения уровня дня с полным отсутствием активных событий на Солнце с физической точки зрения является более обоснованным. Однако при работе с массивом реальных данных такой день выбрать сложно, т.к. отсутствие вспышечной активности на Солнце наблюдается редко.

В качестве дня со слабым уровнем активности на Солнце было выбрано 10.03.1991 г., т.к. в этот день не наблюдалось вспышечных событий баллом превышающих «C». Для обсерватории МЕА слабовспышечный уровень составил 86,69 нТл2, для STJ - 118,18 нТл2 и для BEL - 26,12 нТл2.

Табл. 2
Отношение мощностей долгопериодных колебаний в текущий день и день со слабой вспышечной активностью
Обсервато-рия/Дата 13.03.1991 14.03.1991 15.03.1991 16.03.1991 17.03.1991 18.03.1991 19.03.1991 20.03.1991 21.03.1991 22.03.1991
МЕА 0,80 1,07 0,81 2,60 4,13 0,12 3,20 0,65 9,71 10,60
STJ 0,23 0,29 0,13 1,50 1,04 0,37 0,89 0,35 4,21 0,78
BEL 2,12 3,19 0,71 0,83 1,86 1,10 2,37 3,50 27,65 1,58

В табл.2. приведено отношение мощностей долгопериодных колебаний в текущий день и день со слабой вспышечной активностью. На фиг.4 представлены отношения мощностей долгопериодных колебаний в текущий день и день со слабой вспышечной активностью для трех геомагнитных абсерваторий (Meanook - синяя линия, St. Johns - красная линия, Belsk - зеленая линия), по оси «х» отложена дата (13-22.03.1991 г.).

В соответствии с пунктом 6 алгоритма нас интересовали те дни, в которые значение мощности долгопериодных составляющих превышало более чем в 4 раза слабовспышечное значение. Таким днем являлся, например, 17.03.1991 г. На обсерватории МЕА отношение мощностей составило 4,13. Однако на двух других обсерваториях фиксировалось недостаточное (в 1,4 раза для обсерватории STJ ив 1,86 раз для обсерватории BEL) увеличение мощности. Это означало, что вспышечное событие в ближайший день не ожидается. Далее 21.03.1991 г. Мы видели, что для всех трех выбранных для осуществления прогноза обсерваторий наблюдался рост мощности долгопериодных колебаний Н-компоненты геомагнитного поля, что говорило 0 высокой вероятности наступления крупной протонной вспышки в течение 3-1 ближайшего дня. Крупная протонная вспышка 22:47 UT 22.03.1991 г. подтвердила полученный результат.

Способ прогноза геоэффективных солнечных вспышек, основанный на анализе данных, изменяющихся под действием Солнца в период, предшествующий вспышке, отличающийся тем, что в качестве изменяющихся данных получают данные Н-компоненты геомагнитного поля с разрешением 1 мин с не менее чем трех среднеширотных геомагнитных обсерваторий, разнесенных по широте, по крайней мере, на тысячу километров, далее из полученных данных во временном ряде выделяют гармоники с частотами, соответствующими периодам 30-60 мин, строят вейвлет-спектр Н-компоненты геомагнитного поля (зависимость мощности колебаний от момента времени) за дневной интервал по местному времени для каждой из трех исследуемых геомагнитных обсерваторий, строят глобальный вейвлет-спектр Н-компоненты геомагнитного поля для тех же временных отрезков путем усреднения вейвлет-коэффициентов по времени, оценивают значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 мин (находят максимум глобального вейвлет-спектра), сравнивают значение мощности колебаний за текущий день со слабовспышечным значением на каждой геомагнитной обсерватории, и если значение мощности колебаний горизонтальной компоненты геомагнитного поля с периодами 30-60 мин одновременно на всех трех тестируемых геомагнитных обсерваториях более чем в 4 раза превышает слабовспышечное значение мощности колебаний, то делают вывод, что наступление вспышечного события возможно в течение ближайших трех суток.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки высоты расположения верхней границы мощных конвективных облачных образований. .

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. .

Изобретение относится к дистанционным оптическим способам контроля газового состава атмосферного воздуха. .

Изобретение относится к области мониторинга, в частности к мониторингу химически опасных объектов. .

Изобретение относится к исследованиям верхней атмосферы Земли и околоземного космического пространства методом искусственных светящихся облаков и может быть использовано, например, при активных воздействиях на атмосферные процессы.

Изобретение относится к физике атмосферы и может быть использовано при определении структурной характеристики показателя преломления, параметра Штреля и радиуса Фрида.
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении, температуре и влажности атмосферы (воздуха).

Изобретение относится к области прогноза космической погоды, определяемой вспышечной активностью Солнца, и может быть использовано для прогноза геоэффективных последствий солнечных вспышек, в частности явлений нарушения коротковолновой радиосвязи, ухудшение определения местоположения по данным ГЛОНАСС/GPS навигации; повышение радиационной опасности для экипажей и пассажиров высотных самолетов с трассами полета в полярных областях, а также сбоям в работе бортовых космических приборов и возрастанию опасности радиационного поражения экипажей пилотируемых космических аппаратов.
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к области инженерной экологии и может быть использовано для определения дифференциации нагрузок загрязняющих веществ по отдельным экологически значимым объектам, попадающим в подфакельное пространство аэропромвыбросов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для дистанционного измерения мгновенной скорости и направления ветра. Атмосферу облучают одним зондирующим лазерным пучком, регистрируют в течение времени измерения пространственные реализации сигналов обратного рассеяния атмосферы в зависимости от расстояния от лидара, выделяют на двумерной плоскости «время измерения - расстояние от лидара» произвольно выбранную неоднородность сигнала обратного рассеяния и определяют поперечную и продольную составляющие мгновенной скорости ветра используя анализ размеров неоднородности сигнала обратного рассеяния в двумерной плоскости «время измерения - расстояние от лидара». Изобретение обеспечивает получение приближенной оценки мгновенной скорости и направления ветра на горизонтальной трассе используя всего один лазерный пучок и упрощение обработки данных измерений. 5 ил.

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик слабо рассеивающей атмосферы. Согласно способу осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по пересекающимся трассам зондирования, проходящим по неколлинеарным направлениям. Осуществляют прием эхо-сигналов в точках посылки, осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным трассам, каждая из которых пересекает все предыдущие трассы. Общее число трасс - не менее пяти. Характеристики атмосферы определяют по мощностям этих сигналов с использованием расчетных формул. Технический результат - повышение точности определений за счет корректного учета фоновой засветки атмосферы. 1 ил.

Изобретение относится к метеорологии, навигации и позволяет аппаратурно, в реальном масштабе времени определять высоту нижней границы облачности. Сущность изобретения: при помощи широкопанорамной автоматизированной сканирующей системы автоматически определяются наиболее контрастные участки, по которым определяется высота нижней границы облачности. При этом кадр, состоящий из M×N ячеек, разбивается на слои энергетической яркости. Пo скорости перемещения фрагмента облачного поля относительно ячеек (ячейковой скорости слоев) и высотной разности слоев, заданной по стандартной модели Земли, определяется высота нижней границы облачности. Технический результат - автоматизация определения высоты нижней границы облачности по смещению ее пространственной структуры излучения в реальном масштабе времени и расширение функциональных возможностей метеорологических наблюдений (например, дистанционное определение смерчей, опасных грозовых состояний облачности, тайфунов, оптической разведки движения летательных аппаратов как в дневное, так и в ночное время). 3 ил.
Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для контроля атмосферного воздуха. Сущность: проводят сбор, анализ и ведение базы данных выбросов предприятий. Выбирают основные специфические индикаторные соединения для контроля на источниках выбросов - «отпечатки предприятий». Создают сеть автоматизированных станций контроля загрязнения атмосферного воздуха, места размещения которых определены по результатам анализа расчетов рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. Проводят круглосуточный мониторинг, осуществляя непрерывное автоматическое измерение содержания загрязняющих веществ в атмосфере и на источниках загрязнения предприятий, замеры метеорологических параметров атмосферы. Устанавливают источник загрязнения по наличию в воздухе специфических индикаторных соединений. Сравнивают с результатами анализов на предприятии - источнике загрязнения, определяют причины возникновения и необходимость изменения технологического режима. Технический результат: повышение эффективности, достоверности и оперативности контроля. 2 табл.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля чистоты воздуха населенных мест. Сущность: проводят выбор территории, которую необходимо исследовать на предмет состояния уровня загрязнения атмосферного воздуха. На исследуемой территории в точках натурных замеров проводят натурные инструментальные замеры концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Карту исследуемой территории покрывают регулярной сеткой, выделяют на ней узловые точки и отмечают расположение точек, в которых были проведены натурные замеры. Выявляют все источники загрязнения атмосферного воздуха на исследуемой территории и проводят сбор данных о параметрах выбросов от указанных источников загрязнения атмосферного воздуха. Затем выполняют расчет приземных концентраций загрязняющих веществ в точках натурных замеров и в узловых точках заданной регулярной сетки от указанных источников загрязнения атмосферного воздуха с применением стандартных математических моделей и программных средств. Для каждой точки, где имеются данные и расчета рассеивания, и натурных замеров, определяют коэффициент соответствия как отношение измеренной концентрации к рассчитанной. Далее точки натурных замеров концентраций загрязняющих веществ объединяют на карте непересекающимися отрезками в треугольники, образуя систему треугольников с вершинами в точках натурных замеров. Для каждого треугольника решают уравнение плоскости с установлением коэффициентов уравнения, зависящих от координат вершин треугольника - точек натурных замеров, и значений коэффициентов соответствия в них. Затем относят каждую узловую точку расчетной сетки к какому-либо треугольнику или устанавливают, что она лежит вне указанной системы треугольников. Для каждой узловой точки, лежащей внутри системы треугольников, рассчитывают коэффициент соответствия по уравнению плоскости соответствующего треугольника. А для узловых точек, лежащих вне системы треугольников, расчет коэффициента соответствия выполняют методом экстраполяции. Для этого значения коэффициента соответствия в узловой точке принимают равными коэффициентам соответствия в ближайшей точке, лежащей на внешней границе системы треугольников. Ранее рассчитанные приземные концентрации загрязняющих веществ в узловых точках заданной регулярной сетки умножают на полученные коэффициенты соответствия с получением уточненной концентрации загрязняющих веществ в узловых точках сетки. Затем строят карту пространственного распределения уточненных концентраций загрязняющих веществ, по которой количественно оценивают уровень загрязнения атмосферного воздуха на исследуемой территории. Технический результат: повышение точности пространственной количественной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха. 5 табл., 9 ил.
Изобретение относится к области дистанционного зондирования ледяного покрова и может быть использовано для обнаружения айсбергов. Сущность: получают спутниковые радиолокационные снимки. Выделяют зоны аномального значения радиолокационного сигнала, сравнивая его с эталонным значением. Одновременно на изображении, полученном в оптическом диапазоне длин волн, определяют положение теней. В случае совпадения аномалий на радиолокационном снимке с соответствующими тенями на изображении, полученном в оптическом диапазоне длин волн, аномалии идентифицируют как айсберги. Через некоторое время повторяют описанные процедуры и прогнозируют траекторию движения айсберга, например, путем экстраполяции его положения на время, равное приему информации из следующего сеанса. После этого сравнивают наблюдаемое положение айсберга с прогнозируемым. При совпадении прогнозируемой траектории движения и отмеченной по данным наблюдений принимают окончательное решение о наличии айсберга. Технический результат: повышение достоверности определения айсбергов. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата заключается в том, что сначала осуществляют замер температуры воздуха по психрометру. Затем замеряют влажность воздуха по стационарному психрометру и определяют скорость движения воздуха по анемометрам. Далее на основании полученных параметров - температуры воздуха в рабочей зоне, его влажности и скорости движения, а также температуры окружающих поверхностей в рабочей зоне - рассчитывают степень комфортности по следующей формуле: S=7,83-0 , 1tB-0,0968tO-0,0372Р+0,18v(37,8-tB), где tB - температура воздуха в рабочей зоне производственного помещения; tO - температура окружающих поверхностей в рабочей зоне; v - скорость движения воздуха, м/с; Р - парциальное давление водяных паров, рассчитываемое по формуле: Р=0,01φ×Рнас, мм рт.ст., где φ - относительная влажность воздуха, %; Рнас - парциальное давление водяного пара в насыщенном состоянии. После чего оценивают комфортность параметров микроклимата по следующей шкале: 1 - очень жарко; 2 - слишком тепло; 3 - тепло, но приятно; 4 - чувство комфорта; 5 - прохладно, но приятно; 6 - холодно; 7 - очень холодно. При этом осуществляют замеры: температуры воздуха и его влажности по стационарному психрометру типа ВИТ-2, скорости движения воздуха по цифровому анемометру ATE-1034, а температуры окружающих поверхностей в рабочей зоне - с помощью контактного термометра с погружаемым зондом типа ТК5.01M. Техническим результатом является повышение эффективности, быстродействия и надежности срабатывания системы. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения вертикального профиля концентрации различных газов в атмосфере. Сущность: излучают набор электромагнитных волн различной частоты в окрестности линии поглощения измеряемого газа. Регистрируют прошедшее атмосферу излучение приемником. Измеряют общее ослабление излучения, прошедшего атмосферу на излучаемых частотах. Сравнивают значения измеренного ослабления излучения с расчетными значениями общего ослабления излучения, полученными на основе априорных или стандартных данных о вертикальных профилях температуры, атмосферного давления и концентрации измеряемого газа. Причем для получения значений концентрации газа на заданной высоте измерения проводят на двух парах частот, расположенных на различных склонах линии поглощения измеряемого газа, которая соответствует заданной высоте. При этом используют линейную комбинацию ослаблений на указанных частотах. Технический результат: повышение точности измерений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для прогнозирования наводнений или штормовых подъемов уровней воды для морских устьевых участков рек. Сущность: создают архив наводнений (дата-уровень) за максимально возможный период. Создают архив полей приземного атмосферного давления по срочным данным (за два срока) в районе формирования штормовых циклонов над морским устьевым участком реки. Рассчитывают повторяемость наводнений по всем месяцам года. По величине повторяемости наводнений выделяют «наводненческий период» (повторяемость больше 1%) и «ненаводненческий период» года. Для месяцев, вошедших в «ненаводненческий период», наводнения считаются маловероятным событием, поэтому автоматически делают вывод о ненаступлении «наводненческой ситуации». Для каждого месяца «наводненческого периода» определяют эмпирические ортогональные функции (ЭОФ) по всему архиву срочных наблюдений полей приземного атмосферного давления. Затем для каждого месяца «наводненческого периода» рассчитывают эмпирические ортогональные составляющие (ЭОС). Выделяют диапазон трех первых ЭОС от минимального до максимального значения для дат наводнений каждого месяца «наводненческого периода», формируют эталонную область ЭОС для каждого месяца. После этого по результатам оперативного гидродинамического прогноза поля приземного атмосферного давления рассчитывают ЭОС по ранее созданным ЭОФ для данного месяца. Определяют принадлежность ЭОС прогностического поля к эталонной области ЭОС наводнений прогнозируемого месяца. Делают вывод о наступлении/ненаступлении на анализируемый прогностический срок «наводненческой ситуации». Технический результат - повышение заблаговременности прогноза.
Наверх