Способ и устройство искусственного регулирования осадков



Способ и устройство искусственного регулирования осадков
Способ и устройство искусственного регулирования осадков
Способ и устройство искусственного регулирования осадков
Способ и устройство искусственного регулирования осадков
Способ и устройство искусственного регулирования осадков

 


Владельцы патента RU 2563933:

Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова "ФГБУ ГГО" (RU)

Группа изобретений относится к области активных воздействий на метеорологические процессы для предотвращения сильных снегопадов и ливневых дождей, борьбы с лесными пожарами, градобитиями, засухой и другими опасными погодными явлениями. Для искусственного регулирования осадков интенсифицируют искусственное облакообразование путем доставки количества воды в виде капель водяного аэрозоля различного радиуса. Капли аэрозоля вводят в зону атмосферы с относительной влажностью воздуха, близкой к насыщающей над поверхностью льда. Устройство для реализации способа содержит на борту воздушного судна измерительные приборы метеорологических величин в атмосфере, струйные форсунки, емкости с реагентом и управляющее устройство. Управляющее устройство включает наземный управляющий комплекс в составе вычислительного устройства, наземного контроллера, аппаратуры приема-передачи информации. Аппаратура передачи информации соединена между собой каналами связи. Изобретение обеспечивает повышение эффективности засева облачности водой. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к активным воздействиям (АВ) на метеорологические процессы и явления с целью искусственного регулирования осадков путем распыления водного аэрозоля, являющегося естественным природным реагентом для АВ, с воздушных судов.

Существуют следующие основные способы и устройства искусственного регулирования осадков. Известен способ искусственного регулирования осадков (Колосков и др., 2012) с использованием твердой углекислоты, йодистого серебра (пиропатроны ПВ-26-01 с 8% содержанием AgJ), жидкого азота и грубодисперсных порошков (цемент и др.), гигроскопических веществ (NaCl и др.). Он заключается в инициировании выпадения осадков вдали от защищаемой территории или замедлении процесса выпадения осадков (образовании тени осадков над защищаемой территорией) путем перезасева осадкообразующей облачности реагентами. Необходимые нормы расхода твердой углекислоты для достижения эффекта предотвращения осадков достигают 5 кг и более на километр полета самолета. Основными недостатками данного способа являются применение реагентов с температурным порогом действия (углекислоты -4°C, йодистого серебра -6°C) и высокая стоимость реагентов (твердой углекислоты ~50-80 тыс.руб./т, одного пиропатрона ПВ-26 ~500 руб.).

Известны также способы искусственного регулирования осадков по патентам РФ за №№2061358, 2075284, 2191499 и др., реализуемые с использованием гигроскопических реагентов; реагентами, генерируемыми пиротехническим путем (патенты РФ №№2090548, 2181239) и авиационные метеорологические комплексы для АВ на облака по патентам РФ №№2213984, 2295742 и др. Основным недостатком этих способов и устройств является искусственное образование капель и кристаллов реагентами, хотя их можно вводить в облачную атмосферу уже в готовом виде. Многоступенчатость в проведении АВ при получении искусственных капель воды и кристаллов льда приводит к замедлению получения конечного эффекта в виде выпадения осадков или предотвращения их выпадения. Например, время срабатывания твердой углекислоты составляет 20-30 мин, йодистого серебра 10-15 мин, при этом время существования конвективной ячейки может составлять 10-30 мин.

Применение всех перечисленных выше способов искусственного регулирования осадков основано на использовании неустойчивых состояний в атмосфере. Это неустойчивость фазового состояния водной субстанции (существование переохлажденной жидкокапельной влаги при отрицательных температурах) и конвективная (термическая или динамическая) неустойчивость. Существует еще один вид неустойчивого состояния воды в облаке, которая называется коллоидной неустойчивостью (существование капель воды плотностью 103 кг/м3 в атмосфере с плотностью ~1 кг/м3). Для искусственного вызывания осадков из облака необходимо перевести его из коллоидно-устойчивой системы в коллоидно-неустойчивую. При засеве перечисленными выше реагентами на это затрачивается определенное время, за которое естественный процесс осадкообразования в облаке в результате переноса ветром и турбулентного обмена может существенно измениться, и результат засева будет неоднозначным.

За наиболее близкий прототип выбран известный способ создания искусственного слоя облаков в атмосфере по авторскому свидетельству СССР на изобретение №219312, описанному в статье (Зайцев и др., 1977). Авторами этого изобретения предложен способ внесения дополнительной влаги в зоны на высотах 6-10 км с повышенным влагосодержанием, превышающим максимальную упругость водяного пара над льдом, для создания искусственной кристаллической облачности. Для доставки в эти зоны дополнительной влаги предлагалось использовать самолет Ту-104, оснащенный конденсационным гигрометром, самолетным термометром, баками с водой, распылителями влаги и устройством для введения кристаллизаторов капель воды в струю выхлопных газов из турбореактивных двигателей.

Недостатками этого способа являются: поиск зон с упругостью водяного пара большей, чем максимальная упругость над льдом, необходимость конструктивных изменений воздушного судна, связанных с введением кристаллизаторов капель воды в струю выхлопных газов из турбореактивных двигателей.

В представляемом способе и устройстве в соответствии с выбранным основным прототипом в облачную атмосферу вводят распылением водный аэрозоль в виде капель различного радиуса.

Способ искусственного регулирования осадков, заключающийся в том, что осуществляется интенсификация процесса искусственного облакообразования путем использования дополнительного количества воды в виде водяного пара, доставляемого в зону с упругостью водяного пара, большей, чем его максимальная упругость надо льдом, отличающийся тем, что в атмосферу вводится водный аэрозоль в виде капель различного радиуса в зоны, в которых относительная влажность воздуха близка к насыщающей над поверхностью льда.

Способ, отличающийся тем, что для интенсификации осадкообразующего механизма в конвективном облаке производят засев конвективного облака в стадии развития или стабилизации мелкими каплями воды с нижней границы облака.

Способ, отличающийся тем, что для предотвращения выпадения осадков засевают верхние слои облачности мелкими каплями воды при отрицательных температурах в количестве большем, чем для оптимального засева при искусственном вызывании осадков.

Способ, отличающийся тем, что для искусственного вызывания осадков из мощных конвективных облаков, расположенных в области положительных температур, конвективное облако засевают крупными каплями воды на высоте две трети высоты облака от нижней границы установленными на воздушном судне устройствами для ввода капель в облачную атмосферу.

Устройство для реализации способа искусственного регулирования осадков, состоящее из размещенных на борту воздушного судна аппаратуры для измерения метеорологических величин в свободной атмосфере, емкостей с водой, форсунок для диспергирования воды в атмосферу, отличающееся тем, что воздушное судно снабжено бортовым вычислительным устройством и блоком управления, соединенным с наземным пунктом управления по каналу связи.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для искусственного вызывания осадков в целях предотвращения (ослабления) засушливых явлений (повышения урожайности сельскохозяйственных культур), снижения класса пожарной опасности лесов, тушения лесных пожаров, увеличения водозапасов в водохранилищях; предотвращения (изменения) интенсивности выпадающих осадков для создания благоприятных погодных условий в крупных городах при проведении массовых мероприятий и в др. целях.

Предлагаемое изобретение осуществляется с использованием воздушного судна (Ил-76, Бе-200, Як-42, Ан-32, Ан-26, Ан-2, Ми-8, Ми-26 и др.) с аппаратурой для измерения метеорологических величин, баками с водой, форсунками для распыления воды, бортовым вычислительным устройством, управляющим устройством, соединенными каналом связи с наземным пунктом управления.

Распыление жидкости на самолетах и вертолетах производится под давлением с помощью струйных форсунок, к которым подводится распыляемая жидкость. Значительное влияние на качество распыления оказывают метеорологические факторы, основными из которых являются: температура воздуха, относительная влажность, скорость ветра и состояние атмосферы (наличие или отсутствие вертикальных движений воздуха). Температура и относительная влажность воздуха влияют на испарение капель: мелкое распыление (капли воды диаметром до 50 мкм) гораздо быстрее испаряется, чем крупное распыление (капли воды более 50 мкм), потому что капли мелкого распыления обладают большей поверхностью, подвергающейся испарению, относительно теплые капли также будут испаряться быстрее. Размер капель уменьшается за счет испарения, пока не будет достигнуто равновесие между каплей и содержанием водяного пара в окружающей среде. Для предотвращения испарения в облачную среду, в которой относительная влажность близка к насыщающей, вводят капли воды. При наличии современных самолетов-танкеров типа Бе-200п, Ил-76п, Ан-32п, Ан-26п, Бе-12п, Ан-2п, вертолетов типа Ми-26, снабженных струйными форсунками, распыление из одного галлона воды (3,785 л) составляет свыше 7 триллионов (7,2 1012) капель одного радиуса.

Срок существования капли зависит от начального диаметра капли и скорости испарения. Поскольку скорость оседания для различных частиц различна, то и время существования частиц в облаке при подъеме воздушным потоком или падении их с одной и той же высоты будет разное. Крупные частицы, падающие с большой скоростью, располагаются по линии полета, а мелкие разносятся в разные стороны, потому что они падают медленнее и дольше остаются в воздухе во взвешенном состоянии. Часть же оледеневших твердых частиц также, как и капель жидкости из-за малой скорости их оседания и турбулентного состояния воздуха относится на большое расстояние от линии полета, увеличивая размеры зоны засева. Капли с диаметром от 10 до 300 мкм могут находиться в воздухе в широких пределах, засевая облачность от нескольких секунд до двух часов и более, поддерживая этим цепной процесс искусственного образования осадков в облаке.

Для искусственного регулирования осадков необходимо иметь представление о температурном режиме облачности, стадии развития (образование, стабилизация, диссипация), фазовом состоянии (жидкокапельное, кристаллическое, смешанное) и о механизме осадкообразования различных осадкообразующих облаков. По данным самолетного зондирования облачной атмосферы в среднем за год осадки выпадают из облаков смешанной фазы - 46%, из водяных облаков - 36%, из чисто кристаллических - 18%. Осадки из водяных облаков составляют летом 62%, зимой уменьшаются до 26% (Дубровина, 1982). Это подтверждает гипотезу о многообразии механизмов осадкообразования, воздействия на которые проводят с учетом высоты верхней границы облака (Нвг), мощности облака (ΔН), вертикальной скорости воздуха (W) и размера частиц реагента (r0).

Засев облачности производят в соответствии с ее мощностью ΔН, равной разности высот между верхней и нижней границей. Количество выпавших осадков, Q мм, соответствующее определенным начальным условиям r0 и ΔН (фиг.1), определяется численным методом по формуле:

где ρ H 2 O - плотность воды, rk - радиус капли при выпадении ее из облака, мкм;

N - количество частиц реагента, приходящегося на 1 см2 площади облака (концентрация вводимых в облако капель воды радиусом r0).

Существует оптимальное количество вводимого реагента, дальнейшее увеличение которого приводит к относительно меньшему увеличению количества осадков (Шишкин, 1948). На фиг.1 представлена линейная зависимость количества осадков Q мм от концентрации вводимых частиц N для различной мощности облака. Из представленных зависимостей следует, что существует предел концентрации вводимых частиц No, при увеличении которого происходит замедление роста Q при увеличении N (Сталевич, 1961).

Если построить график зависимости Q на единицу массы реагента концентрации N, то можно заметить, что точка No соответствует оптимальной концентрации. Результаты вычислений оптимальной концентрации частиц No, см-2, соответствующего ей Q, мм, и конечного радиуса капель rk, мкм, в зависимости от условий воздействия (вертикальных токов на нижней границе, мощности облака и размеров вводимых в облако капель воды) приведены в табл.1.

Таблица 1
Количество осадков (Q) и размер выпадающих капель (rk) в зависимости от мощности облака (ΔН) и размера засеваемых капель (r0)
ΔН, м r0, мкм
30 60 100
Q, мм rk, мкм Q, мм rk, мкм Q, мм rk, мкм
1500 1,0 480 1,1 510 1,1 540
2000 1,4 805 1,5 825 1,6 855
3000 2,7 1590 2,8 1620 2,9 1670
4000 4,2 2615 4,2 2640 4,2 2670

Из данных табл.1 следует, что количество осадков Q, соответствующее оптимальной концентрации, зависит от мощности облака (ΔН) и вводимого реагента (r0).

При проведении практических работ целесообразно перейти от оптимального размера частиц к оптимальному количеству реагента М, приходящемуся на единицу площади. Фиг.2 показывает зависимость М от высоты Нвг и r0. Расчет М сделан для случая, когда в качестве реагента выбирается вода с удельным весом ρв=1 г/см3 (Сталевич, 1961).

Вычисление коэффициента использования облачной влаги (ν), который представляет собой отношение количества выпавших осадков к общему влагозапасу в облаке, показало, что он в среднем равен 60-65%.

Расчетные данные времени выпадения осадков после начала воздействия, полученные численным интегрированием, показали, что по порядку величин они хорошо согласуются с данными опытов - время роста частиц, введенных в облако при воздействии, до размера осадков получилось равным ~7-10 мин (фиг.3). Это практически в два раза меньше, чем время роста частиц осадков при засеве облака твердой углекислотой. Анализ результатов расчета позволяет сделать практические выводы. Если воздействие производится на облако с прекратившимся восходящим потоком, то введение реагента выгоднее всего производить на высоте верхней границы облака.

В процессе существования облака выделяют три этапа - образование, стабилизация и диссипация облака в результате естественного испарения облачных частиц. Из этого следует, что при интенсификации первого процесса происходит выпадение осадков, а при стимуляции второго - распад облака. Для решения задачи ИВО рассмотрим ряд вопросов, связанных с естественной эволюцией конвективного облака.

Расход капель воды и их размер должны быть определены экспериментально при проведении профилактических работ по снижению класса пожарной опасности лесов в зависимости от мощности облака, скорости восходящих токов, температуры воздуха, относительной влажности и др. параметров. При этом исходят из того, что вводимые частицы (водный аэрозоль) могут расти в облаке за счет тех же факторов, которые вызывают рост облачных капель, т.е. за счет конденсации и коагуляции. Выбор начальных размеров вводимых частиц должен производиться с учетом имеющегося в облаке спектра капель. Вводимые частицы должны иметь размеры, большие, чем rм - радиус облачных капель, соответствующий максимуму в спектре водности на данной высоте. Типичный размер капель в облаке у нижней границы 5-10 мкм. Вследствие этого за время подъема от уровня образования капель до верхней границы конвективного облака только малая часть облачных капель успевает укрупниться до размера дождевых капель (типичные размеры 500-1000 мкм). Поэтому целесообразно производить засев частицами относительно больших размеров (радиус r0~10-20 мкм). При использовании в качестве реагента капель воды искусственные осадки появляются через 8-13 мин после введения реагента в облако.

В случае восходящего потока целесообразно введение реагента под нижней границей облака. При воздействии реагентами такого рода необходимо выбирать частицы с радиусом, лишь несколько большим величины медианного радиуса облачных частиц (rm.) на высоте ввода реагента. Такой вывод основан на том факте, что увеличение размера частиц реагента r0 не дает значительного увеличения количества осадков, но общее количество расходуемого реагента при этом сильно возрастает.

Если в облаке существуют восходящие потоки в момент воздействия, то частицы с небольшими размерами выгоднее использовать еще и потому, что они поднимаются восходящим потоком на значительные высоты, за счет чего вырастают до больших конечных размеров.

При температуре -35°C жидкокапельная фаза может существовать 1-2 с при водности, не превышающей 0,001 г/м3, при больших значения водности (0,01-0,05 г/м3) время замерзания составляет 5-10 с. Мелкие капли, способные существовать при низких температурах, могут служить источником образования облачных кристаллов. Диапазон размеров ледяных кристаллов в перистых облаках весьма широк. По данным измерений кристаллы в виде столбиков могут иметь размеры от нескольких микрон до 2 мм и более. Средняя скорость выпадения кристаллов составляет 1 м/с. Количество облачных частиц также изменяется в широких пределах от 1053 до 1073. Засев водным аэрозолем облачности верхнего яруса приведет к выпадению кристаллов в нижележащие слои облаков, стимулируя осадообразующий механизм и, соответственно, выпадение осадков. Приведем примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение.

Пример 1. Искусственное вызывание осадков из чисто водяных облаков. Образование осадков из чисто водяных облаков так же естественно, как и в облаках смешанной и ледяной фазы. Образование частиц осадков в естественно развивающихся конвективных облаках происходит за время жизни конвективной ячейки 10-30 мин. Задача искусственного вызывания осадков из «теплых» облаков возникла с целью получения дополнительных осадков для тушения лесных пожаров, снижения засушливых явлений и класса пожарной опасности лесов.

Конвективные теплые облака представляют собой коллоидально-устойчивую систему. Процесс перехода мощных конвективных облаков из состояния коллоидально-устойчивых систем в коллоидально-неустойчивые может происходить естественным путем или искусственно вызванным небольшим импульсом в их естественное развитие. Таким импульсом служит искусственное введение водного аэрозоля. Для этого определяют мощность облака, стадию развития, водозапас. Оптимальный размер вводимых с нижней границы капель зависит от скорости вертикальных движений и мощности облака. Наиболее подходящими считаются капли радиусом 30 мкм. Такие капли при вертикальной скорости 5 м/с и мощности облака 3-4 км возвратятся на исходный уровень, имея радиус порядка 2 мм, то есть увеличение ее массы составит 2,5*105 раз. При стадии стабилизации производят засев крупными каплями, вызывая вымывание облачной влаги.

При наличии конвективной неустойчивости в атмосфере происходит непрерывное развитие мощной конвективной облачности. Определение оптимальной длины линии засева облаков, количества осадков для любых исходных данных о скорости переноса облаков и самолета, высоте верхней границы облаков, мощности облаков ведется на бортовом компьютере с учетом таблицы 1, фиг.1-3.

Пример 2. Инициирование цепного процесса образования дождевых капель. Известно, что наиболее эффективным процессом роста облачных капель является их рост за счет гравитационной коагуляции, происходящей благодаря различной скорости подъема-падения капель.

Процесс гравитационной коагуляции облачных капель производят при сбросе капель воды в верхнюю часть облака. Для зарождения процесса коагуляции необходимы более крупные капли, которые должны попадать в облако из внешних источников. Радиус вводимых частиц с верхней границы облака при этом должен быть не менее 2 мм, чтобы вызвать процесс их укрупнения за счет гравитационной коагуляции. Неустойчивый размер капли наступает при радиусе 2,5 мм. Капли диаметром более 5 мм разбрызгиваются за очень малый промежуток времени. Для капель 4,25-6,25 мм, падающих в спокойном воздухе, число брызг по лабораторным измерениям, колеблется от 3 до 97 (в среднем 30-40). При разбрызгивании образуется несколько капель радиусом около 1 мм и относительно большое число мелких капель. Крупные капли выпадают в виде дождя или ливня, а мелкие поднимаются в восходящем потоке к вершине облака, укрупняясь до критических размеров. Такая цепная реакция происходит от 3 до 6 раз с постепенным затуханием по мере вымывания водозапасов облака. Этот процесс занимает около 30 мин.

Наблюдения показывают, что в облачности капли радиусом больше 2,5-3,2 мм не встречаются - они сплющиваются и разрушаются, образуя большое число более мелких капель. В мощном развивающемся конвективном облаке восходящий поток может быть достаточно сильным, чтобы поддерживать таким образом цепную реакцию увеличения числа дождевых капель.

Следовательно, засев растущего конвективного облака каплями воды порядка 2-3 мм с верхней границы облака может вызывать дополнительное увеличение количества осадков. Число дождевых капель при этом увеличивается примерно в 10 раз за каждые 3 минуты, т.е. за время, которое требуется для роста капель за счет коагуляции до неустойчивого размера и выпадения в виде осадков. В таких облаках этот процесс может иметь наибольшее значение, делая процесс образования осадков менее зависимым от их микрофизических свойств.

Пример 3. Предотвращение гололеда. Результаты самолетного зондирования атмосферы показали, что осадки образуются не только при наличии смешанных слоев облачности с переохлажденными каплями и твердой фазой, но и при наличии жидкокапельных переохлажденных облаков, из которых при отрицательных температурах выпадает дождь, образуя гололед, обмерзание проводов, вызывая обрывы линий электропередач и другие опасные явления (Дубровина, 1982). Из изложенного выше следует, что в образовании осадков участвуют не только конденсационно-сублимационные процессы и гравитационная коагуляция, но и конденсационно-коагуляционные, которые могут приводить к образованию осадков в переохлажденных облачных системах. Задача предотвращения гололеда состоит в том, чтобы закристаллизовать облачные капли. В этом случае засев облачности производят с верхней границы облаков мелкими каплями воды, замерзающими в течение 1-2 с, вызывая замерзания облачных капель и предотвращение осадков или выпадение твердых осадков в виде снега или крупы на земную поверхность.

Пример 4. Засев мощной конвективной облачности, верхняя граница которой располагается в области отрицательных температур. Экспериментальные данные показывают, что наибольшая водность в облаках наблюдается в верхней части облака, по радиолокационным данным при стационировании и диссипации облака зона наибольшей водности опускается в нижнюю часть облака.

Засев облака каплями воды производят с нижнего основания или с верхней границы облака. Для осуществления засева облака проводят по самолетным и радиолокационным измерениям определение мощности облака, температуры его границ, вертикальных токов в облаке, водности облака. Так как эти параметры заранее неизвестны, то ориентировочные данные могут быть получены в результате численных расчетов, которые могут быть уточнены при натурных экспериментах. Экспериментально установлено, что засев мощного конвективного облака на высоте две трети высоты от нижнего основания облака наиболее результативен для искусственного вызывания осадков.

Согласно экспериментальной модели конвективного облака засев целесообразно проводить на высоте 50-100 м над нижним основанием облака мощностью порядка 2000 м каплями 10-15 мкм, при отсутствии эффекта в течение 15-20 мин, необходимо провести засев с верхней части облака каплями 130-150 мкм.

Оборудование самолетов Ан-2п, Ан-32п, Бе-200п, Ил-76п, вертолетов и др. воздушных судов струйными форсунками позволит распылять капли воды под нижней и над верхней границами или внутри облака в любом количестве в зависимости от метеорологических условий для искусственного вызывания осадков.

Предложенный способ и устройство для его реализации путем засева облачности водным аэрозолем имеет экономические преимущества, так как сокращает затраты на применение реагентов в несколько раз (ориентировочные стоимости твердой углекислоты - 50000-80000 руб./т, а воды 20 руб./т). Современные самолеты Бе-200п и Ил-76п могут доставить в верхнюю тропосферу 12 и 40 тонн воды соответственно.

Устройство для реализации способа искусственного регулирования осадков путем засева облачности водным аэрозолем работает следующим образом. Результаты измерения метеорологических величин передаются по каналам связи в бортовое вычислительное устройство, анализируются и блоком управления передаются в наземный пункт управления. Согласованные решения с наземным пунктом управления передаются на блок управления на борту воздушного судна, где разрабатываются команды на проведение засева водным аэрозолем облачности и передаются на исполнительные устройства емкости с водой и блок форсунок. Процесс взаимодействия бортовых систем и наземного пункта управления искусственным регулированием осадков представлен на фиг.4.

Описание чертежей

Фиг.1. Зависимость количества осадков (Q мм) от концентрации вводимых частиц (N) при различных начальных условиях (r0 и ΔН), 1 r0 - 30 мкм; 2 r0 - 100 мкм.

Фиг.2. Зависимость оптимального количества реагента М от Нвг и r (1 - r0=30 мкм, 2 - r0=60 мкм, 3 - r0=100).

Фиг.3. Время (t, мин) образования осадков в зависимости от условий воздействия (r0, Нвг), 1 - r0=30 мкм, 2 - r0=60 мкм, 3 - r0=100 мкм.

Фиг.4. Блок-схема устройства для реализации способа искусственного регулирования осадков.

Источники информации

1. Дубровина Л.С. Облака и осадки по данным самолетного зондирования - Л.: Гидрометеоиздат. - 1982. - 216 с.

2. Зайцев В.А., Кудрявцев Б.П., Ледохович А.А. Возможности и пути создания полей искусственных облаков // Метеорология и Гидрология. - 1977 - С.3-9.

3. Колосков Б.П., Корнеев В.П., Щукин Г.Г. Методы и средства модификации облаков, осадков и туманов. Изд. РГГМУ. - Санкт Петербург. - 2012. - 342 с.

4. Патенты РФ №№2061358, 2075284, 2090548, 2181239, 2191499, 2213984, 2295742.

5. Сталевич Д.Д. Об оптимальных условиях воздействия на капельные облака с помощью гигроскопических веществ // Тр. ГТО. - 1961. - Вып.117. - С.10-25.

6. Шишкин Н.С. Расчет интенсивности осадков из водяных облаков // Тр. ГГО. 1948. - Вып. 13(75). - С.77-88.

7. Форсунки Turbotak [Электронный ресурс] URL:http://www.turbosonic.com/products/nozzles/turbotak_ (дата обращения 19.03.2011).

1. Способ искусственного регулирования осадков, заключающийся в том, что осуществляют интенсификацию процесса искусственного облакообразования путем использования дополнительного количества воды в виде водяного пара, доставляемого в зону с упругостью водяного пара, большей, чем его максимальная упругость надо льдом, отличающийся тем, что в атмосферу вводят водный аэрозоль в виде капель различного радиуса в зоны, в которых относительная влажность воздуха близка к насыщающей над поверхностью льда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для интенсификации осакообразующего механизма производят засев конвективного облака в стадии развития или стабилизации мелкими каплями воды с нижней границы облака.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для предотвращения выпадения осадков засевают верхние слои облачности мелкими каплями воды при отрицательных температурах в количестве большем, чем для оптимального засева при искусственном вызывании осадков.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для искусственного вызывания осадков из мощных конвективных облаков, расположенных в области положительных температур, конвективное облако засевают крупными каплями воды на высоте две трети высоты облака от нижней границы установленными на воздушном судне устройствами для ввода капель в облачную атмосферу.

5. Устройство для искусственного регулирования осадков способом по п.1, состоящее из установленных на борту воздушного судна измерительных приборов метеорологических величин в атмосфере, струйных форсунок, емкостей с реагентом, вычислительного и управляющего устройства, а также из наземного управляющего комплекса в составе вычислительного устройства, наземного контроллера, аппаратуры приема-передачи информации, соединенных между собой каналами связи.



 

Похожие патенты:

Устройство предназначено для рассеивания тумана на контролируемой территории, где требуется обеспечение дальности видимости, а именно на аэродромах, скоростных автодорогах, морских портах, открытых площадках для проведения мероприятий и т.п., и может быть использовано для формирования воздушных потоков с большим значением поперечного сечения сформированной струи при вентиляции воздушного пространства на большой территории, в карьерах, а также в устройствах очистки газовых потоков от аэрозольных частиц.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в системе городского экологического мониторинга. Способ оперативного контроля атмосферных загрязнений локальных территорий включает использование специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом для осуществления одновременного отбора и экспресс-анализа как проб атмосферного воздуха, воды и почвы в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения в трубе для определения мощности выброса вредных веществ (г/с).

Устройство коррекции погодных условий может быть использовано для изменения естественной циркуляции воздуха при антициклональных погодных условиях. Устройство содержит линейный ускоритель (1) для бомбардировки молекул воздуха коллимированным пучком высокоэнергетичных электронов в вертикальной плоскости в составе секции инжекции электронов (2) и выходной секции (3).
Устройство может быть использовано вблизи аэродромов, на аэрокосмических и ракетных комплексах, на нефтехранилищах, в местах работ с опасным топливом или материалами, на складах пиротехнических изделий, для защиты лесов от пожаров и других объектах при угрозе поражения грозовым разрядом.

Изобретение относится к пиротехническим аэрозолеобразующим составам для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы. Пиротехнический состав содержит перхлорат аммония, горючее-связующее, пламегаситель и регулятор скорости горения, Ag3CuJ4 в качестве льдообразующего реагента, йодирующую добавку в виде йодистого калия или йодистого аммония и технологическую добавку.

Изобретение относится к экологии. Изобретение представляет способ определения качества окружающей среды методом ЭПР-спектроскопии лишайников, включающий сбор образцов талломов лишайников со стволов деревьев, произрастающих в индустриальной и фоновой зоне, не загрязненной антропогенными выбросами в окружающую среду, очистку, сушку, измельчение, отличающийся тем, что сушку проводят при температуре 85-95°C до постоянного веса и измельчают, снимают ЭПР-спектры, по которым определяют концентрацию парамагнитных центров, при превышении концентрации парамагнитных центров в образцах лишайников, собранных в индустриальной зоне, над концентрацией парамагнитных центров образцов лишайников из фоновой зоны судят о низком качестве окружающей среды в индустриальной зоне, а при равенстве концентраций парамагнитных центров - о допустимом качестве окружающей среды, причем в исследованиях используют образцы одного и того же вида лишайника.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для разгона облаков и инициирования дождя. Устройство для доставки оборудования, производящего горячий пар, и его распыления в верхнем слое атмосферных облаков, основным элементом которого является дирижабль, содержит парогенератор с электрокипятильниками.
Изобретение относится к способам воздействия на метеорологические процессы, а именно к способам инициации грозовых разрядов в атмосфере при активных воздействиях на конвективные облака.

Изобретение относится к области воздействия на атмосферные явления, в частности к способам ослабления тропических циклонов. По предлагаемому способу на поверхности океана с аномально высокой температурой воды 26-28°C замеряют частоту колебаний теплоприхода, вызванного суммарным нагревом воды.

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а более конкретно к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого при сгорании пиротехнической дымовой шашки, с целью искусственного вызывания осадков или предотвращения градобития.

Оросительная система включает водоисточник, энергетическую установку (ЭУ), насос, распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы (ПТ) с мелкодисперсными распылителями. Распылители выполнены в виде генераторов аэрозоля (ГА), каждый из которых оборудован системой дистанционного управления и состоит из корпуса с установленным в нем электродвигателем с вентилятором, двух групп форсунок. Первая группа подключена через клапан, снабженный управляющим контроллером (УК), к ПТ. Вторая группа - к насосу высокого давления. Насос подключен к ПТ через аналогичный клапан. Корпус ГА оборудован механизмами поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях на 180°, снабженными электроприводами с УК. Электрооборудование ГА подключено к кабелю, проложенному вдоль ПТ от ЭУ. УК объединены беспроводной связью с центральным компьютером, получающим информацию в режиме реального времени от автоматизированного измерительного комплекса, включающего датчики влажности и температуры почвы и приземного слоя воздуха, а также скорости и направления движения приземного ветра. Технический результат - предотвращение ущерба от засухи. 4 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и сельского хозяйства. Способ включает длительное воздействие на локальную область атмосферы тепловым лучом сфокусированного солнечного потока. Луч получают с помощью оптической линзы многокилометровых размеров. Линзу создают в ионосфере при воздействии на нее направленным лучом СВЧ излучения с изменяемой длиной волны и мощностью излучения, для регулирования диэлектрической проницаемости ионосферы. Частота излучения должна быть ниже критической. Фокальная плоскость создаваемой линзы располагается у поверхности Земли. Обеспечивается сдвиг и эффективное разрушение циклонов. 5 ил.

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды (воздуха) в малых, средних и крупных поселениях с использованием количественного индекса лихеноиндикации - лишайникового индекса. Для этого вычисляют лишайниковый индекс (L), выражающийся отношением суммарной площади визуально доступных слоевищ к площади поверхности ствола дерева по формуле: , где L - лишайниковый индекс, d1 - минимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), d2 - максимальный размер диаметра слоевища лишайников (лишайниковой куртины (см)), D - обхват дерева (см), Н - расстояние от земли, выше которого нет двух талломов, расположенных друг от друга ближе чем на 10 d2, N - число талломов модельных видов лишайников на дереве. При этом наименьшее абсолютное значение лишайникового индекса свидетельствуют о наибольшем загрязнении, а наибольшее - о низком. Изобретение позволяет упростить метод биомониторинга, уменьшить трудоемкие определения видового состава эпифитной лихенофлоры и, таким образом, устранить субъективные факторы. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области активных воздействий на атмосферные процессы и предназначено для защиты от грозы и града сельскохозяйственных угодий, для регулирования электрического состояния атмосферы в зонах повышенного риска (космодромы, атомные станции, авиалинии) для защиты от молниевых разрядов. Для воздействий на грозоградовые процессы засевают кристаллизующими реагентами области зарождения града обновляющейся части облака. Инициируют молниевые разряды путем внесения ракет или снарядов в виде отдельных развернутых и ориентированно падающих токопроводящих проводов. Токопроводящий провод выполнен в виде шнура из углеродной нити в комбинации с металлической нитью. Металлическая нить размещена вдоль центральной оси токопроводящего шнура или вплетена в ее структуру. Способ обеспечивает повышение эффективности активных воздействий на грозоградовые процессы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области твердых ракетных топлив, образующих при химической реакции горения газообразные продукты, активно воздействующие на облака при борьбе с градом и грозами за счет стимулирования и интенсификации осадков, рассеяния облаков и туманов. Льдообразующее ракетное топливо содержит в качестве термической основы утилизируемый баллиститный порох, алюминиевый порошок, динитротолуол, функциональный йодид серебра и йодат меди, катализатор горения - оксид железа(III), йодид аммония или калия и активирующую добавку - оксид меди(II), технологические добавки - централит и технический углерод, причем в качестве технического углерода использована сажа. Решение позволяет производить утилизацию арсенальных запасов баллиститного пороха в качестве готовой термической основы ракетного топлива, безопасно смешиваемой с функциональными, технологическими и целевыми компонентами льдообразующего состава для твердотопливных реактивных шашек. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области воздействия на атмосферные условия. Осуществляют борьбу с засухой искусственным вызыванием осадков путем воздействия на электрические характеристики облаков. Засев конвективных облаков производят с земной поверхности при их переносе над местом установки автоматизированного устройства с пиротехническим составом для термоионизации щелочных металлов. При смене знака напряженности приземного электрического поля на противоположный под влиянием сформировавшегося объемного заряда в облаке инициируют воспламенение пиротехнического состава. Затем его выбрасывают в подоблачное пространство, в котором образующийся заряженный аэрозоль вовлекается конвективным потоком в облачное пространство и вызывает цепной процесс укрупнения облачных капель до их гравитационного осаждения на земную поверхность в виде осадков. Обеспечивается искусственное вызывание осадков из конвективной облачности, проходящей над заданной территорией. 2 ил.
Способ предназначен для активных воздействий на атмосферные процессы, а именно для предотвращения образования тумана. Воздух у земной поверхности направляют в охлаждающую камеру. Воздух увлажняют в охлаждающей камере за счет охлаждения до насыщения водяным паром. Насыщенный влагой воздух подают в вихревой генератор. Воздух поднимают на высоту расположения точки росы для образования облачного слоя. Облачный слой экранирует выхолаживание земной поверхности. Способ обеспечивает предотвращение образования тумана при ночном понижении температуры у земной поверхности.

Изобретение относится к технологии пылеподавления угольных разрезов и может найти применение для защиты атмосферного воздуха от загрязнения пылью, поступающей в результате горнотехнических процессов угольного разреза в зимнее и летнее время года. Используют снегогенератор (9), который подключают при помощи электрического кабеля (7) и водного шланга (8) к насосной станции (6). Посредством снегогенератора (9) рассеивают снег над территорией, требующей очистки от пыли. Снегогенератор (9) устанавливают на расстоянии 10-20 м от вагонов с углем (4), в которые осуществляют погрузку угля экскаватором (3), с охватом в зону распыления снегогенератором (9) угольного склада (2), где происходит забор угля ковшом экскаватора (3). В холодный период (от -1,5°C до -40°C) пылеподавление производят с нанесением на пылящую поверхность искусственного снега, а в теплый период (от +40°C до -1,5°C) проводят туманообразование посредством распыления холодной водой струи на дальность 15-20 м. На снегогенератор (9) устанавливают датчик движения и датчик влажности воздуха. Посредством датчика движения фиксируют начало и конец погрузки угля. Датчиком изменения влажности воздуха фиксируют наступление осадков. Снегогенератор (9) автоматически включают в случае начала погрузки угля и выключают при завершении погрузки или наступлению осадков. Водный шланг (8) и насосную станцию (6) теплоизолируют. Обеспечивается более безопасный и технологически более простой способ защиты атмосферного воздуха от загрязнения угольной пылью. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пиротехническим составам для изменения атмосферных условий путем искусственного регулирования осадков в результате генерирования искусственных ионов термоионизационным способом из пиротехнической смеси. Состав содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.%: порошок магния или его сплавов (38-48); нитрат калия (40-52); мочевина (2-8); сульфат кальция (2-8); иодид серебра (1-2). Порошок магния или его сплавов является горючим. Нитрат калия используют как окислитель. Мочевина служит в качестве регулятора процесса горения. Сульфат кальция используют в качестве технологического и ионно-донорного компонента. Иодид серебра является льдообразующим составом и обеспечивает кристаллизацию облачных капель при отрицательной температуре в атмосфере. Достигается повышение эффективности процесса осадкообразования, возможность применения иодида серебра для искусственного вызывания осадков из теплых облаков. 4 табл.
Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для изучения вулканического состояния Марса. На Марсе осуществляют вскрытие бурением закупоренных фумарол. С помощью газоаналитической и/или видеоаппаратуры устанавливают наличие или отсутствие струи истечения фумарольных газов. Обеспечивается исследование ресурсов Марса в аспекте возможности увеличения массы и объема его атмосферы за счет фумарольных газов.
Наверх