Способ определения колебания уровня моря



Способ определения колебания уровня моря
Способ определения колебания уровня моря
Способ определения колебания уровня моря
Способ определения колебания уровня моря

 


Владельцы патента RU 2526490:

Жильцов Николай Николаевич (RU)
Жуков Юрий Николаевич (RU)
Чернявец Владимир Васильевич (RU)

Изобретение относится к области морской гидрологии и может быть использовано для определения приливных колебаний уровня моря. Сущность: измеряют высоту поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств. Определяют моменты верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Определяют колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах. При этом определяют гармонические постоянные по спектру частот фиктивных светил. При анализе результатов измерений выполняют деление спектра частот на равные временные циклы с последующим их совмещением, в котором гармонические постоянные определяют для отдельного фиктивного светила. Временной ход уровня прилива в точке измерения под действием приливных сил определяют по фазовому сдвигу. Изменение фазы прилива определяют по измеренным значениям уровня моря в фиксированных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны. Кроме того, по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем определяют пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море. При этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники сигналов осуществляют посредством интегрального и линейного преобразования Гильберта. Также определяют значения водных часов, выраженные в среднесолнечном времени. Технический результат: повышение достоверности результатов. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области морской гидрологии, а более конкретно к определению приливных колебаний уровня моря.

Известен способ определения колебания уровня моря (патент RU №2343415 С2, 10.01.2009 [1]), в котором технический результат, заключающийся в снижении трудоемкости определения колебания уровня моря с одновременным повышением достоверности определения конечных результатов, достигается тем, что измеряют высоту поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств. Определяют момент верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Определяют колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений. При этом уровень моря измеряют в различных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны.

В известном способе определения интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны позволяет определить временной ход приливных колебаний уровня в различных точках акватории моря и получить пространственный ход приливных колебаний на данной акватории на любой астрономический момент времени. Измеренные значения уровня моря в некоторых точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени, позволяют по изменению фазы прилива определить и временной ход уровня в точке измерения под действием приливных сил. Однако активизация технологического освоения континентального шельфа и прибрежной полосы морей повысила требования к точности и содержанию информации об уровне моря. Данные об уровне моря требуются при планировании и при оперативном обеспечении задач по добыче и транспортировке полезных ископаемых в прибрежных водах северных морей, при проектировании и строительстве портов и технических сооружений. Особую значимость эти данные имеют в задачах океанографического обеспечения так называемых морских операций - особо рискованных работах на море, например буксировка, установка и обеспечение функционирования плавучих буровых вышек.

Буксировку подобных объектов с большой осадкой в морях с приливами планируют на время наступления полной воды прилива с максимальными значениями относительно ближайших по времени. Такие приливы в океанографической практике связываются с явлениями новолуния и полнолуния (сизигиями) и называются сизигийными приливами. Среди серии последовательных сизигийных полных вод встречается вода с максимальной высотой за лунный месяц - период от одного новолуния до непосредственно последующего. Интервал времени от момента наступления новолуния до момента наступления прилива с максимальной полной водой называется возрастом прилива. Этот параметр приливов интересовал мореходов и исследователей со средних веков. Они отмечали, что в различных географических пунктах (портах) океана время наступления максимальной полной воды относительно момента наступления сизигии различно. Это обстоятельство, в частности, Ньютон объясняет особенностями конкретных географических условий формирования прилива в данном месте (Ньютон И. Математические начала натуральной философии. - М.: Издательство ЛКИ. 2008. - 704 с. [17]).

Первоначально, до появления гармонического анализа приливов, понятие возраста прилива относилось к любому типу прилива (полусуточному, суточному и т.д.). С внедрением в практику гармонического анализа приливов единое понятие возраста прилива разделилось. Стали различать возраст прилива или возраст полусуточного прилива, возраст суточного прилива и возраст параллактического прилива. Это условное деление можно объяснить недостаточной эффективностью используемых методов гармонического анализа приливов в начале XX века (Никитин М.В. Гармонический анализ приливов. - Л.: Гидрографическое Управление СССР. Гидрометеорологический отдел, 1925. - 168 с. [18]).

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике (Tide and Current Glossary. -NOAA, National Ocean Service, 2000. - 34 p. [19], Вакман Д.Е., Вайнштейн Л.А. Амплитуда, фаза, частота - основные понятия теории колебаний // Успехи физических наук, том 123, вып.4, 1977, с.657-682 [20]) возраст прилива (age of tide=age of phase inequality) количественно выражается в часах среднесолнечного времени. Однако известные математические выражения позволяют получить соответствующие возрасты прилива только для тех географических точек, для которых известны гармонические постоянные. Представление о географической (пространственной) изменчивости в морях времени наступления максимальных вод прилива после сизигий (возраста прилива) на основании этих выражений получить сложно. Например, можно предположить, что максимальная вода на акватории Белого моря наступает в один и тот же приливной цикл. Кроме того, получаемые по известным математическим выражениям значения являются константами, т.е. интервал времени наступления, например, максимальной полной воды после любой сизигии постоянный и одинаковый для некоторой географической точки. Однако - это не верно. Достаточно взять любые таблицы приливов и соответствующий астрономические ежегодник, чтобы выяснить, что максимальные воды после сизигий в одном и том же географическом пункте наступают через различные интервалы времени. Таким образом, можно констатировать, что в настоящее время задача океанографического обеспечения морских операций по проводке объектов с большой осадкой на критических глубинах на акватории с приливами не обеспечена падежной информацией о времени наступления сизигийных приливов. Выявленные недостатки устранены в известном способе определения колебания уровня моря (патент RU №2452984 С1, 10.06.2012 [2].

Известный способ определения колебания уровня моря [2] включает измерение высоты поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств, измерение моментов времени, определение верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане, определение колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах результатов наблюдений с определением гармонических постоянных по спектру частот фиктивных светил, при анализе результатов измерений выполняют деление спектра частот на равные временные циклы с последующим их совмещением, в котором гармонические постоянные определяют для отдельного фиктивного светила, временной ход уровня прилива в точке измерения под действием приливных сил определяют по фазовому сдвигу, изменение фазы прилива определяют по измеренным значениям уровня моря в фиксированных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны, в котором пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море определяют по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем, при этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники по измеренным сигналам осуществляют путем интегрального и линейного преобразования Гильберта.

Известный способ [2] реализуется следующим образом.

Посредством контактных или дистанционных измерителей уровня моря выполняют измерение уровня моря в различных точках акватории моря в различные моменты времени таким образом, чтобы получаемые измерения в каждой точке измерения имели различные значения интервалов времени относительно ближайшего к моменту измерения последнего момента верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане.

При этом измеренные значения уровня моря в точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном меридиане и моментом измерения, позволяют установить временной ход уровня под действием приливных сил, что обусловлено тем, что приливные колебания в некоторой точке акватории моря имеют практически постоянный фазовый сдвиг относительно времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Так как сочетания фаз движения Луны вокруг Земли и фаз колебания уровня моря в некоторой точке повторяются с периодом движения Луны вокруг Земли, то измеренные значения уровня моря в некоторой точке акватории моря, расположенные по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане и моментом измерения, представляют собой изменение фазы прилива, а следовательно, и временной ход уровня в точке измерения под действием приливных сил.

По измеренным приборным значениям уровня моря формируют ряды наблюдений. Определяют значения высоты прилива конкретной гармонической составляющей волны h(t), которая задается амплитудой А, углом положения g (А и g - гармонические постоянные) и периодом Т в соответствии с зависимостью h(t)=Acos(qt-g), где q - угловая скорость гармонической волны за один час среднего времени, t - фиксированный момент времени.

Определяют амплитуды гармонической составляющей высоты прилива. Для анализа гармонических колебаний ось времени разбивается на равные отрезки, которые впоследствии совмещаются друг с другом. В полученном таким образом циклическом времени моменты измерения описывают изменения функции на одном периоде, что обеспечивает связь между временем континентальным (солнечным) и океаническим (приливным) в соответствии с зависимостью x=y-ym, где x - приливное время (число приливных суток от начала приливного года), y - дата солнечного времени (число суток от начала года), уm - число суток между солнечным и приливным временем (число суток от начала года). Вследствие того что периоды системы времени измерения и периоды гармоник колебательного процесса могут быть несоизмеримы, осуществляют преобразование циклического времени в линейное. Далее выполняют дальнейшую обработку с учетом преобразованного времени. Определяют значения высоты прилива h=h(x, y) для последовательного набора дискретных значений времени h=h(x, y, t), например, методом сеток (см., например, Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций переменного. - М-Л.: ГИТТЛ, 1958).

По полученным значениям высоты прилива для последовательного набора дискретных значений времени определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей, например, в узлах сетки.

По полученным значениям h=h (x, y, t) определяют время наступления максимального уровня в пунктах измерения.

Известный способ [2] выгодно отличается от известных способов [1], в которых регистрация приливов осуществляется в солнечном (циклическом) времени, что не обеспечивает информативность о повторяемости колебательного процесса, так как приливные колебания, записанные приборами в аномальном для их природы времени, оказываются зашифрованными для непосредственного анализа, что требует выражения результатов наблюдений рядами гармонических колебаний с аппроксимацией артефактов о реальной динамике приливных явлений, что может вносить дополнительные погрешности.

Применение известного способа [2] позволяет при анализе периодической составляющей колебательного процесса использовать множество действительных чисел, в то время как в известных способах, представляющих собой численные расчеты, используются только рациональные числа, что не позволяет определить реальную изменчивость колебательного процесса.

Кроме того, ввиду того что пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море определяют по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем, при этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники измеренных сигналов осуществляют путем интегрального и линейного преобразований Гильберта, то обеспечивается возможность установления возраста прилива по пространству между стационарными пунктами измерения уровня моря, что существенно повышает океанографическое обеспечение проводки на мелководье плавучих объектов с большой осадкой.

Однако в любых измерениях временных процессов применяют какие-либо часы для хронологической упорядоченности моментов времени. Обычно в качестве часов используют процесс видимого движения Солнца вокруг Земли, а время, определяемое по этим часам, называется среднесолнечным. Точнее, среднее солнечное время - это время, которое определяется изменениями часового угла среднего экваториального Солнца - фиктивной точки, равномерно двигающейся по небесному экватору со средней скоростью движения истинного Солнца по эклиптике и совершающей полный оборот в течение года. Например, в сфере гидрометеорологического обеспечения ВМФ встречается задача, когда в качестве часов используют другой процесс - временной ход приливного уровня. Так, например, изменения приливных течений на некоторой акватории моря синхронизируют с изменениями приливных колебаний уровня моря на одном из береговых постов наблюдения, находящихся в этой акватории. В результате получают карты приливных течений на акватории для каждого водного часа приливных колебаний на береговом посту (Березкин В.А. Динамика моря. - Л., Ленинград, Военно-морская академия им. тов. Ворошилова. Гидрографическое управление главного управления Северного Морского пути при СНК СССР, 1938. - с.516-518. Дуванин А.И. Приливы в море. - Л., ГИМИЗ, 1960. -390 с.).

Осложняющим обстоятельством решения этой задачи является этап вычисления значений водных часов, выраженных в среднесолнечном времени. Это связано с тем, что понятие водного времени, определяемого приливом, является одним из равноправных способов измерения времени на основе какого-либо циклического процесса. Способ по своей сути тождественен измерению общеземных среднесолнечных часов, используемых в обычной жизни. Среднесолнечные часы - это деление интервала времени между двумя смежными кульминациями Солнца (интервал в одни сутки) на равные двадцать четыре интервала. Очевидно, что, основываясь на этой аналогии, сейчас принято рассчитывать водные часы, разбивая интервал времени между моментами наступления двух смежных полных вод на 24 равных интервала для "суточных" приливов, или на 12 равных интервалов для "полусуточных" приливов.

Равномерное деление солнечного суточного периода не правомерно для деления периода прилива. Действительно, длительность среднесолнечного часа определяется величиной угла (фазы) видимого поворота Солнца за 1/24 долю интервала солнечных суток. Угловая скорость видимого движения Солнца по небосклону практически постоянна, следовательно, и длительности интервалов времени соответствующих интервалам среднесолнечных часов практически равны. В градусной мере солнечные сутки равны 360°, а один среднесолнечный час равен времени видимого поворота Солнца на 15°. Однако для временного хода приливов такой равномерной изменчивости в изменении уровня моря не наблюдается. Напротив, временной ход приливных колебаний уровня чрезвычайно переменчив. Это связано с тем, что приливные колебания в большей степени синхронизированы с движением Луны, а не Солнца. Угловое движение Луны вокруг Земли значительно сложнее, менее постоянно, чем движение Солнца. Ответная синхронизация уровня моря на совместное влияние небесных светил и является источником непостоянства изменения фазы прилива, что очевидно должно приводить к непостоянству интервалов времени водных часов.

Дадим формальное обоснование. Любые часы используют цикличность какого-либо процесса, точнее используют изменение фазы Ω(τ) со временем (как общее понятие) τ у некоторого циклического процесса. Чем равномернее изменяется фаза, тем "лучше" часы, наилучшие имеют чисто периодический характер.

В общем смысле фаза Ω(τ) понимается как временная упорядоченная последовательность состояний процесса. В нашем случае удобно представить фазу как угловую меру плоского вращательного движения точки вокруг центра, аналог видимого вращения Солнца вокруг Земли. Математическая запись для плоских координат {x(τ),y(τ)} вращения с единичным радиусом проста:

Заметим, что в астрономии фаза Солнца Ω(τ) называется "часовым углом Солнца". Солнечная фаза Ω(τ) изменяется практически равномерно, а как обстоит дело с фазой прилива в среднесолнечном исчислении времени?

Временной ход приливного уровня h(t) в некоторой точке акватории представляется в виде конечной тригонометрической суммы

где t - среднесолнечное время, ai, ωi, φi - амплитуда, угловая частота и фаза приливной гармоники i(i=1,…,N). В (2) опущена астрономическая часть фаз для гармоник, чтобы не загромождать формулы элементами, не существенными для рассматриваемой задачи. Выражение (2) содержит частные фазы для отдельных приливных гармоник Ω(τ), а нам нужно получить выражение для одной общей фаза Ω(τ) приливного процесса. Для этой цели воспользуемся представлением приливного хода уровня в виде узкополосного процесса, то есть определим h(t) в виде

где

Здесь σ(t) - функция, сопряженная функции h(t), определяется интегральным преобразованием Гильберта

Заметим, что функция h(t) соответствует функции x(t), a σ(t) соответствует y(t) из выражения (1), а выражение (5) определяет искомую фазу прилива.

Явно записать (5) через гармонические постоянные и их частоты практически не возможно вследствие громоздкости получаемого выражения. Однако вполне возможно по предвычисленным значениям приливного уровня вычислить (6), а значит и (5). Задачей предлагаемого технического решения является повышение достоверности определения колебания уровня моря.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения колебания уровня моря, включающем измерение высоты поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств, измерение моментов времени, определение верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане, определение колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах результатов наблюдений с определением гармонических постоянных по спектру частот фиктивных светил, при анализе результатов измерений выполняют деление спектра частот на равные временные циклы с последующим их совмещением, в котором гармонические постоянные определяют для отдельного фиктивного светила, временной ход уровня прилива в точке измерения под действием приливных сил определяют по фазовому сдвигу, изменение фазы прилива определяют по измеренным значениям уровня моря в фиксированных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны, в котором пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море определяют по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем, при этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники измеренных сигналов осуществляют путем интегрального и линейного преобразований Гильберта, в котором в отличие от аналога и прототипа, определяют значения водных часов, выраженные в среднесолнечном времени, как ближайшие моменты среднесолнечного времени t с фазами прилива, кратным целым значениям 15° для "суточных" приливов (Т=[0,…,24]), или 30° для "полусуточных" приливов (Т=[0,…,12].

Сущность способа поясняется чертежами (фиг.1-3).

Фиг.1. Пример вычисления водных часов для конкретного периода прилива, где 1 - временной ход приливного уровня моря (в сантиметрах), 2 - границы интервалов водных часов, вычисленных по фазе прилива, 3 - границы интервалов "водных часов", вычисленных равномерным делением периода прилива.

Фиг.2. Временной ход отношения (в процентах) суммы времени ошибочного пересечения интервалов водных часов, вычисленных по алгоритму и равномерным делением интервала, к интервалу периода прилива.

Фиг.3. Гистограмма разности водных часов, вычисленных по фазе прилива и равномерным делением периода (в минутах).

Способ осуществляется следующим образом.

Как и в прототипе [2], посредством контактных или дистанционных измерителей уровня моря выполняют измерение уровня моря в различных точках акватории моря в различные моменты времени таким образом, чтобы получаемые измерения в каждой точке измерения имели различные значения интервалов времени относительно ближайшего к моменту измерения последнего момента верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане.

При этом измеренные значения уровня моря в точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном меридиане и моментом измерения, позволяют установить временной ход уровня под действием приливных сил, что обусловлено тем, что приливные колебания в некоторой точке акватории моря имеют практически постоянный фазовый сдвиг относительно времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане. Так как сочетания фаз движения Луны вокруг Земли и фаз колебания уровня моря в некоторой точке повторяются с периодом движения Луны вокруг Земли, то измеренные значения уровня моря в некоторой точке акватории моря, расположенные по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане и моментом измерения, представляют собой изменение фазы прилива, а следовательно, и временной ход уровня в точке измерения под действием приливных сил.

По измеренным приборным значениям уровня моря формируют ряды наблюдений. Определяют значения высоты прилива конкретной гармонической составляющей волны h(t), которая задается амплитудой А, углом положения g (А и g - гармонические постоянные) и периодом Т в соответствии с зависимостью h(t)=Acos(qt-g), где q - угловая скорость гармонической волны за один час среднего времени, t - фиксированный момент времени.

Определяют амплитуды гармонической составляющей высоты прилива. Для анализа гармонических колебаний ось времени разбивается на равные отрезки, которые впоследствии совмещаются друг с другом. В полученном таким образом циклическом времени моменты измерения описывают изменения функции на одном периоде, что обеспечивает связь между временем континентальным (солнечным) и океаническим (приливным) в соответствии с зависимостью x=y-ym, где x - приливное время (число приливных суток от начала приливного года), у - дата солнечного времени (число суток от начала года), ym - число суток между солнечным и приливным временем (число суток от начала года). Вследствие того что периоды системы времени измерения и периоды гармоник колебательного процесса могут быть несоизмеримы, осуществляют преобразование циклического времени в линейное. Далее выполняют дальнейшую обработку с учетом преобразованного времени. Определяют значения высоты прилива h=h(x, y) для последовательного набора дискретных значений времени h=h(x, y, t), например, методом сеток (см., например, Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций переменного. - М-Л.: ГИТТЛ, 1958).

По полученным значениям высоты прилива для последовательного набора дискретных значений времени определяют амплитуды колебаний гармонической составляющей, например, в узлах сетки.

По полученным значениям h=h (x, y, t) определяют время наступления максимального уровня в пунктах измерения. Алгоритм вычисления следующий:

Вход: гармонические постоянные для приливного пункта.

Вычислить ежеминутные приливные уровни h(t) по гармоническим постоянным.

Шаг 1. Вычислить преобразование Гильберта σ(t) приливных уровней h(t) по выражению (6).

Шаг 2. Вычислить фазу прилива Ω(t) по выражению (5), используя вычисленные σ(t) и h(t).

Шаг 3. Найти значения t(T) водных часов, выраженные в среднесолнечном времени, как ближайшие моменты среднесолнечного времени t с фазами прилива, кратным целым значениям 15° для "суточных" приливов (T=[0,…,24]), или 30° для "полусуточных" приливов (T=[0,…,12]).

Выход: значения водных часов, выраженные в среднесолнечном времени/(г). На фиг.1-3 приведены результаты такого вычисления для приливных колебаний у острова Сосновца в Белом море, где наблюдается "полусуточный" прилив. Они свидетельствуют о том, что фаза прилива в этом пункте изменчива настолько, что расчет водных часов путем равномерного разбиения приливного периода на 12 водных часов приводит к существенным ошибкам по сравнению с предлагаемым алгоритмом с использованием (6). Предвычисления приливов проведены по гармоникам, заданным в гринвичском часовом поясе на 2012 год (табл.1).

Источники информации

Патент RU №2343415 С2, 10.01.2009.

Патент RU №2452984 С1, 10.06.2012.

Способ определения колебания уровня моря, включающий измерение высоты поверхности уровня моря посредством регистрирующих устройств, измерение моментов времени, определение верхней кульминации Луны на фиксированном географическом меридиане, определение колебания уровня моря путем анализа результатов наблюдений по периодическим компонентам во временных рядах результатов наблюдений с определением гармонических постоянных по спектру частот фиктивных светил, при анализе результатов измерений выполняют деление спектра частот на равные временные циклы с последующим их совмещением, в котором гармонические постоянные определяют для отдельного фиктивного светила, временной ход уровня прилива в точке измерения под действием приливных сил определяют по фазовому сдвигу, изменение фазы прилива определяют по измеренным значениям уровня моря в фиксированных точках акватории моря, расположенных по возрастанию величины интервала времени между ближайшим предшествующим моментом времени верхней кульминации Луны и моментом верхней кульминации Луны, а пространственную изменчивость времени наступления максимальных вод прилива после сизигий в открытом море определяют по изменению амплитуд гармонической составляющей высоты прилива со временем, при этом преобразования амплитуды, угловой частоты и фазы приливной гармоники измеренных сигналов осуществляют путем интегрального и линейного преобразований Гильберта, отличающийся тем, что определяют значения водных часов, выраженные в среднесолнечном времени, как ближайшие моменты среднесолнечного времени t с фазами прилива, кратными целым значениям 15° для "суточных" приливов (T=[0,…,24]) или 30° для "полусуточных" приливов (T=[0,…,12]).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для мониторинга химически опасных объектов. Сущность: определяют концентрации опасных выбросов в районе свалки.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки экологического состояния атмосферы территории. Сущность: на контролируемой территории отбирают пробы атмосферных осадков.
Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для прогнозирования наводнений или штормовых подъемов уровней воды для морских устьевых участков рек.

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.

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.
Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для контроля атмосферного воздуха. Сущность: проводят сбор, анализ и ведение базы данных выбросов предприятий.

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.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для дистанционного измерения мгновенной скорости и направления ветра.

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 области солнечно-земной физики и может быть использовано для краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для получения изображений земной поверхности через турбулентную атмосферу. Способ основан на совместном использовании длинно-экспозиционного изображения и серии из N спектрально-фильтруемых коротко-экспозиционных изображений. Технический результат - повышение качества изображения зондируемого участка земной поверхности. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области физики атмосферы и может быть использовано в метеорологических целях. Сущность: по данным о координатах точки оценки, дате и времени оценки вычисляют внеатмосферные спектральные потоки солнечной радиации, сечения поглощения озона, коэффициенты ослабления солнечной радиации в результате рассеяния газами, оптическую массу атмосферы. По данным о величине приземного давления, влажности воздуха, общем содержании озона на уровне земной поверхности, общем балле облачности, среднем размере облачных и аэрозольных частиц определяют коэффициенты мутности и коэффициенты ослабления солнечной радиации атмосферным аэрозолем и облаками. Рассчитывают спектральные потоки солнечной радиации с учетом эффектов поглощения и рассеяния радиации аэрозолями и облаками. Технический результат: повышение точности оценки спектральных потоков солнечной радиации для географической точки.

Система локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств включает стационарные датчики-газоанализаторы горючих газов, систему автоматического управления, содержащую блок звуковой и световой сигнализаций, блок управления датчиками-газоанализаторами. В систему дополнительно введены блок автоматического переключения подачи газа из основной технологической линии в резервную и обратно, воздухопроводящие короба с общим завихрителем, в которые производится нагнетание воздуха с требуемыми параметрами от воздуходувной установки, позволяющие перемещать утечку газа в определенном направлении к последовательно расположенным датчикам-газоанализаторам, что позволит с достаточной степенью точности определить локальное расположение образовавшейся утечки в максимально короткое время с момента ее образования. Технический результат - повышение безопасности, своевременное, эффективное и оперативное обнаружение локального места утечки, снижение риска образования концентрации газа в воздухе. 2 ил.

Изобретение относится к области экологии и предназначено для мониторинга загрязнения природной среды от техногенного точечного источника аэрозольно-пылевых загрязнений. Способ включает выбор совокупности веществ, для которых будет проводиться мониторинг местности вокруг точечного источника, определение маршрута пробоотбора по сезонному направлению ветра и построение карты изолиний загрязнений по полученным данным. Выбирают вектор преобладающего сезонного направления ветра. На этом векторе проводят отбор проб для каждого загрязнителя в двух точках r1 и r2, отстоящих от точечного источника на расстояниях в интервале от 5 высот источника (h) до 15 высот источника. Вычисляют коэффициенты В=ln(q1/q2·exp(С·((1/r2)-(1/r1))))/ln(r1/r2) и А=q1/(r1B)·exp(-C/r1), где q1 и q2 - концентрации загрязнителя в точках пробоотбора r1 и r2, С=30·h. Вычисляют одномерный профиль концентрации загрязнителя по направлению преобладающего ветра по формуле F(R,А,В)=A·RB·exp(-C/R), где R - текущее расстояние от источника, и переход к площадной картине распределения загрязнителя на местности происходит путем умножения удельной концентрации F(R,A,B) на транспонированную функцию розы ветров G(φ+180°), известную из метеонаблюдений для данного региона в выбранный сезон. Способ позволяет быстро и точно оценить степень загрязнения природной среды от техногенного точечного источника. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для оценки интегральной влажности атмосферы над океаном. Сущность: получают значения радиояркостных температур по пяти радиометрическим каналам, имеющим частоты 10,65 ГГц, 18,7 ГГц, 36,5ГГц горизонтальной поляризации и 23,8 ГГц вертикальной и горизонтальной поляризаций. Вычисляют значения интегральной влажности с использованием зависимости, учитывающей значения радиояркостной температуры и коэффициентов настроенной Нейронной Сети. При этом численные значения упомянутых коэффициентов настроенной Нейронной Сети получают математическим моделированием уходящего излучения системы Океан-Атмосфера и проведением численного эксперимента с использованием Нейронных Сетей в качестве оператора решения обратной задачи с последующей настройкой способа на совмещенных в пространстве и во времени глобальных спутниковых и наземных измерениях. Технический результат: повышение точности оценки, расширение диапазона условий применения.

Изобретение относится к устройствам цифровых вычислений и обработки данных в области техники предупреждения аварийных ситуаций. Технический результат заключается в расширении арсенала систем контроля безопасности объектов и в повышении надежности и расширении функциональных возможностей интегрированной системы мониторинга для предупреждения возможного возникновения нештатной (аварийной) ситуации, с использованием интегрированной оценки комплексной безопасности опасного производственного объекта (КОБО ОПО), формируемой программным путем. Информационно-управляющая система комплексного контроля безопасности опасного производственного объекта содержит средства получения натурных данных технологического процесса и экологической обстановки, включающие датчики 1 концентрации паров жидкого вещества в воздухе, датчики 2 уровня и потерь на оборудовании передачи опасных веществ на участках 3, датчики 1 концентрации паров в воздухе, датчики 2 уровня и потерь, датчики температуры, размещенные на участках 4 хранения опасных веществ, аппаратуру 23 управления насосом, соединенные с пультом 22 экстренного реагирования участка 4, датчики 1 концентрации паров жидкого вещества в воздухе, датчики 2 уровня жидкого вещества и потерь и видеокамеры 5, размещенные на погрузочно-разгрузочных эстакадах 6, программируемые коммутаторы 7, к входам которых подключены датчики 1, 2, а выходы через маршрутизаторы 8 первичной информации связаны с визуальными табло 9 данных технологического процесса и экологической обстановки и с локальными технологическими сетями 10 участков 4 хранения, каждая из которых снабжена автоматизированным рабочим местом 11 мастера, каждая из сетей 10 участков через маршрутизатор 12 участка подключена к единой технологической сети 13 предприятия, связанной через видеоконцентратор 14 с видеокамерами 5, и через маршрутизатор 15 - с административной сетью 16, к которой подключены АРМ 24 мастера цеха, АРМ 25 служб цеха, сервер 18 базы данных, и через центральный маршрутизатор 19 - к информационно-аналитическому центру 20 для комплексной оценки безопасности производства, а также дежурно-диспетчерской службе 21 предприятия, выполненным с возможностью разноуровневых локальных и централизованных управляющих воздействий с одновременным информированием диспетчерской 26 территориальных служб контроля чрезвычайных ситуаций. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидрохимии болот и может быть использовано для измерения фоновых концентраций веществ в болотных водах. Сущность: выделяют однородные участки болота на основе анализа глубин торфяной залежи и болотных фитоценозов. Измеряют фоновую концентрацию вещества в болотных водах как верхний предел среднего геометрического для однородного участка болота. Определяют допустимую концентрацию вещества в болотной воде на основе сравнения двух выборок в условно фоновом и нарушенном состояниях для такого уровня антропогенного воздействия на водный объект, при котором его состояние существенно не меняется. Технический результат: измерение фоновых концентраций веществ в болотных водах. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля качества воздуха на объектах с искусственной средой обитания человека, например для контроля качества воздуха промышленных городов. Сущность: система содержит блок (1) приема транзакций с датчиков экологического контроля состояния воздуха, блок (2) идентификации датчиков экологического контроля состояния воздуха, первый (3), второй (4) и третий (5) блоки памяти, блок (6) подсчета количества поступивших транзакций, первый (7) и второй (8) компараторы, первый (9) и второй (10) блоки адресации записей входных транзакций датчиков экологического контроля состояния воздуха. Технический результат: повышение быстродействия системы путем исключения затрат времени на выявление экстремальных экологических ситуаций, требующих немедленной реакции. 6 ил.

Изобретение относится к области построения доплеровских лидаров и лазерных доплеровских измерителей скорости, предназначенных для измерения скорости ветра и выявления турбулентных процессов в атмосфере. Способ заключается в модуляции зондирующего луча с помощью гармонической функции, детектировании отраженного или рассеянного света фотодетектором и выделении основной гармоники продетектированного сигнала, которую сравнивают с модулирующим сигналом путем их перемножения в радиочастотном перемножителе. Формируют комплексный сигнал разностной (новой доплеровской) частоты, пропорциональной скорости, которая подлежит измерению. Изобретение позволяет повысить пространственное разрешение, стабильность и надежность измерений, увеличить дальность зондирования исследуемой зоны, а также упростить оптическую схему. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для диагностики состояния атмосферы промышленного региона. Сущность изобретения заключается в том, что в систему экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона введены система спутниковой связи, являющаяся резервным каналом передачи данных, при этом ее вход соединен с выходами трех источников сбора данных: быстродействующими газовыми датчиками экологического контроля состояния атмосферы, системой GPS, 2-й группой датчиков экологического контроля состояния среды; система обеспечения информационной безопасности, второй центр обработки и сравнения данных, соединенный со вторым входом центрального диспетчерского пункта, и блок анализа алгоритма обработки и сравнения данных, причем входы системы обеспечения информационной безопасности соединены соответственно с выходами центра моделирования, мобильной телефонной системы, первой группы датчиков экологического контроля состояния среды и с аппаратурой городской телефонной сети, а выход - с первыми входами первого и второго центров обработки и сравнения данных, вторые входы которых соединены с выходами блока анализа алгоритма обработки и сравнения данных, входы которого соединены соответственно со вторыми выходами первого и второго центров обработки и сравнения данных. Технический результат - повышение надежности функционирования системы экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона. 9 ил.
Наверх