RU2150134C1 - Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов) - Google Patents

Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов) Download PDF

Info

Publication number
RU2150134C1
RU2150134C1 RU99104389A RU99104389A RU2150134C1 RU 2150134 C1 RU2150134 C1 RU 2150134C1 RU 99104389 A RU99104389 A RU 99104389A RU 99104389 A RU99104389 A RU 99104389A RU 2150134 C1 RU2150134 C1 RU 2150134C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
potential energy
available potential
troposphere
zones
value
Prior art date
Application number
RU99104389A
Other languages
English (en)
Inventor
В.Н. Пелевин
В.А. Матюшенко
Original Assignee
Пелевин Вадим Николаевич
Матюшенко Владимир Алексеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пелевин Вадим Николаевич, Матюшенко Владимир Алексеевич filed Critical Пелевин Вадим Николаевич
Priority to RU99104389A priority Critical patent/RU2150134C1/ru
Priority to PCT/RU2000/000187 priority patent/WO2001087048A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2150134C1 publication Critical patent/RU2150134C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Использование: для защиты жизнедеятельности человека от воздействия опасных и особо опасных явлений (ураганов, тайфунов), вызываемых циклонами, а также для регулирования объема выпадающих одновременно осадков, что важно для сельского хозяйства (управление тропическими циклонами). Сущность: ослабление циклонов (ураганов, тайфунов) за счет предотвращения их разрушительного воздействия осуществляется за счет создания движений воздуха путем осуществления воздействия на определенные зоны, при этом для определения в тропосфере зон воздействия рассчитывают значения доступной потенциальной энергии в тропосфере. Сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, приводящим к скорости ветра в урагане, при котором создается опасность разрушительного воздействия на окружающую среду. В случае достижения измеряемого значения доступной потенциальной энергии упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии выбирают одну или несколько зон воздействия. Путем воздействия на эти зоны преобразуют доступную потенциальную энергию в кинетическую, инициируя таким образом образование циклона, мощность которого не достигает разрушительного уровня. Технический результат: предотвращение разрушительного воздействия циклонов (ураганов, тайфунов). 2 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к области искусственного изменения погодных условий и может быть использовано для защиты жизнедеятельности человека от воздействия опасных и особо опасных явлений (ураганов, тайфунов), вызываемых циклонами, а также для регулирования объема выпадающих одновременно осадков, что важно для сельского хозяйства (управление тропическими циклонами).
Известен способ защиты от тропического циклона (патент РФ N 2028649, кл. G 01 W 1/00), заключающийся в определении параметров траектории тропического циклона, при котором производят измерение поля ветра, по которому определяют положение зон максимальной заторможенности и максимального значения тангенциальной составляющей вращения вихря. Обе эти зоны или одну из них выбирают в качестве зон воздействия на конвективные потоки в облачной системе уже сформировавшегося тропического циклона. Воздействие осуществляют путем искусственной диссоциации или регенерации конвективных потоков, обеспечивая при этом движение циклона по безопасному курсу, то есть таким образом, чтобы циклон "переходил на петлеобразную траекторию" и, следовательно, не выходил на сушу.
Основным недостатком описанного выше способа является то, что изменение траектории движения циклона на петлеобразную может привести к изменению климатических условий на суше в результате недопоступления влаги с океана, что в свою очередь может оказать неблагоприятное влияние на сельское хозяйство.
Известен способ и система для прогнозирования катастрофических явлений (патент США N 5585558, кл. G 01 W 1/00). Для прогнозирования места и времени возникновения катастрофы, в частности урагана (тайфуна, цунами), в окружающей среде периодически создают воспроизводимые неравновесные процессы внутри ограниченного участка окружающей среды, уровень энергии которого может быть измерен в определенный момент времени. При создании неравновесного состояния в некоторой части окружающей среды измеряется показатель энергетического уровня. Примерное время возникновения надвигающейся катастрофы определяется по результатам измерения этого показателя при периодически последовательно создаваемых неравновесных состояний окружающей среды.
Основной недостаток указанного способа заключается в отсутствии возможности предотвратить катастрофу (рассматривается только прогнозирование опасного явления), что не позволяет избежать разрушительных последствий катастрофического явления.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов) (авт. св-во СССР N 568033, кл. G 01 W 1/00), который и выбран в качестве ближайшего аналога. В данном способе активные воздействия направлены на более полное подавление энергии уже сформировавшегося в естественных условиях циклона (урагана) в его центральной части путем создания в их облачной системе нисходящих движений, обратных естественной циркуляции. Для этого в центральной зоне урагана нисходящие движения создают сериями по концентрическим окружностям, отстоящим от "глаза" урагана и друг от друга на расстоянии порядка 10-15 км и с шагом вдоль окружностей не более 5-10 км, в течение времени, не превышающего периода регенерации восходящих движений в зоне воздействия.
К основным недостаткам описанного изобретения можно отнести следующий. Предлагается воздействовать на уже сформировавшийся в естественных условиях циклон, мощность которого может быть очень велика и который является весьма устойчивым, в связи с чем эффективность предложенного способа в этих условиях может быть слишком низкой.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в предотвращении разрушительного воздействия циклонов (ураганов, тайфунов).
Поставленная задача решается за счет того, что способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов), включающий создание движений воздуха путем осуществления воздействия на определенные зоны, дополнен тем, что для определения в тропосфере зон воздействия рассчитывают значения доступной потенциальной энергии в тропосфере, сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, приводящим к скорости ветра в урагане, при котором создается опасность разрушительного воздействия на окружающую среду, и в случае достижения измеряемого значения доступной потенциальной энергии упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии, выбирают одну или несколько зон воздействия и путем воздействия на эти зоны преобразуют доступную потенциальную энергию в кинетическую, инициируя, таким образом, образование циклона (вызывая циклон), мощность которого не достигает разрушительного уровня.
При этом значения доступной потенциальной энергии определяют из экспериментально полученных распределения температуры на поверхности океана и вертикального распределения влажности и температуры воздуха в тропосфере, а зону воздействия определяют как зону в тропосфере, в которой значение доступной потенциальной энергии достигло упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и расположенную вблизи или в зоне максимальной неустойчивости. На выбранную зону оказывают взрывное и/или тепловое воздействие и/или воздействуют путем засева веществом, создающим центры конденсации влаги (воды).
Предлагаемый способ позволяет избежать разрушительного воздействия циклонов (ураганов, тайфунов) в результате предотвращения возникновения тропических циклонов разрушительной силы за счет заблаговременного искусственного создания путем соответствующего воздействия на участки тропосферы в зоне предполагаемого возникновения циклона разрушительной силы, циклонов, действие которых на окружающую среду будет меньше и не приведет к человеческим и материальным потерям, но в то же время доставит влагу на сушу.
Исследования процесса зарождения тропического циклона показали, что предшествующее ему синоптическое образование в тропосфере представляет собой находящуюся в состоянии неустойчивого равновесия сложную плоскопараллельную систему, в которой градиент эквивалентно-потенциальной температуры отрицателен (влажно-неустойчивое состояние) [1], упрощенно - другими словами - в нижних слоях тропосферы расположены слои воздуха с меньшей адиабатической плотностью, а в средней тропосфере расположены слои воздуха с большей адиабатической плотностью, т.е. более плотный воздух "лежит" на менее плотном. В какой-то момент времени в естественных условиях в результате случайного колебания неустойчивое равновесие может быть нарушено, при этом образуются области с восходящим и нисходящим движением. Далее, через некоторое время развивается тайфуноподобная структура, представляющая горизонтальный вихрь. При этом осуществляется переход доступной потенциальной энергии тропосферы в кинетическую энергию возникающей вихревой циркуляции. Возникновение циклонов в принципе заключается в периодическом перераспределении потенциальной и кинетической энергии.
Важным моментом анализа энергетики циклона является расчет полной потенциальной и доступной потенциальной энергии [2]. Эти исследования показали, что значение доступной потенциальной энергии может использоваться для оценки силы возможного циклона. Следовательно, определяя значение доступной потенциальной энергии циклона и сравнивая его с выбранным на основании эмпирических данных предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, можно определить необходимый момент времени для воздействия на выбранные описанным ниже способом зону или зоны тропосферы с целью инициации процесса зарождения циклона. Известно, что тропические циклоны в зависимости от максимальной скорости ветра Vm в них подразделяются на тропические депрессии (V < 17 м/с), тропические штормы (17 м/с < Vm < 33 м/с) и ураганы, или тайфуны (Vm > 33 м/с) [2]. Отсюда следует, что циклон будет носить особо разрушительный характер при скорости ветра, превышающей значение 33 м/с. Таким образом, можно принять, что предельно допустимое значение доступной потенциальной энергии будет соответствовать значению доступной потенциальной энергии тропосферы при скорости ветра в данном участке тропосферы, приблизительно равной 30 м/с. Предельно допустимое значение доступной потенциальной энергии Pпр.доп, отнесенной к единичной массе воздуха, может быть определено по формуле
Pпр.доп ≅ b•К,
где b - коэффициент пропорциональности, значение которого определяют эмпирически (в соответствии с [3] b ≅ 4);
K - кинетическая энергия, т.е.
Pпр.доп. ≅(b•m•Vm 2)/2,
где m = 1 кг;
Vm = 30 м/с.
Следовательно, заявляемый способ, основанный на описанных выше принципах, может быть реализован следующим образом.
Статистическими методами из экспериментальных данных, полученных со спутника, для участков тропосферы, вероятность зарождения тропических циклонов в которых достаточно велика (участки тропической океанической акватории, где температура поверхности океана равна или превышает 26oC), определяют вертикальные профили температуры и влажности.
Рассчитывают для этих участков значение доступной потенциальной энергии для единичной массы воздуха по формуле
Figure 00000001

где сp - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;
θ = T•(P0/P)R/Cp;
P0 = 105 гПа;
R = cp - cv;
cv - удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме;
Pa - приземное давление;
k = R/cp;
P00 = 1000 гПа;
N=(Pk - Pr k)/Pk - коэффициент эффективности, введенный Лоренцем [4].
Сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии. В случае достижения предельного значения принимают решение о необходимости воздействия. В качестве зоны воздействия выбирают участок тропосферы, в котором значение доступной потенциальной энергии достигло предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и который расположен вблизи или в зоне максимальной неустойчивости. Зона максимальной неустойчивости определяется как зона с максимальным значением градиента эквивалентно-потенциальной температуры, которая определяется по формуле
θE= θ•exp[(L•q)/(cp•(T+273,2))],
где L - удельная теплота конденсации;
q - массовая доля влаги [3].
Силу воздействия на выбранные зоны определяют по результатам математического моделирования процесса возникновения циклона с использованием реальных значений метеовеличин в этих зонах.
Воздействие на выбранные зоны осуществляют, например, путем взрывного и/или теплового воздействия на тропосферу выше зоны или в зоне максимальной неустойчивости, и/или путем засева веществом, создающим центры конденсации непосредственно над зоной максимальной неустойчивости.
Источники информации
1. Доронин Ю.П. Взаимодействие атмосферы и океана.- Ленинград. - Гидрометеоиздат, 1981, 287 с.
2. Хайн А. П. , Сутырин Г.Г. Тропические циклоны и их взаимодействие с океаном.- Ленинград. - Гидрометеоиздат, 1983, 271 с.
3. Матвеев Л. Т. Теория общей циркуляции атмосферы и климата Земли. - Ленинград. - Гидрометеоиздат. - 1991. - 183 с.
4. Волков Ю.А., Елагина Л.Т., Копров Б.М. Исследование тепловых потоков в приводном слое атмосферы по программе Атлантического тропического эксперимента. - Метеорология и гидрология. - 1981, N8, с. 102-109.

Claims (3)

1. Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов), включающий создание движений воздуха путем осуществления воздействия на определенные зоны, отличающийся тем, что для определения в тропосфере зон воздействия рассчитывают значения доступной потенциальной энергии в тропосфере, сравнивают полученные значения с предельно допустимым значением доступной потенциальной энергии, приводящим к скорости ветра в урагане, при котором создается опасность разрушительного воздействия на окружающую среду, и в случае достижения упомянутым значением доступной потенциальной энергии упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии выбирают одну или несколько зон воздействия как зону или зоны в тропосфере, в которых значение доступной потенциальной энергии достигло упомянутого предельно допустимого значения доступной потенциальной энергии и расположенные вблизи или в зоне максимальной неустойчивости, и путем воздействия на эти зоны преобразуют доступную потенциальную энергию в кинетическую, инициируя таким образом образование циклона, мощность которого не достигает разрушительного уровня.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на зону, в которой значение доступной потенциальной энергии достигает предельного значения доступной потенциальной энергии, оказывают взрывное и/или тепловое воздействие и/или воздействуют путем засева веществом, создающим центры конденсации влаги (воды).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения доступной потенциальной энергии определяют из экспериментально полученных распределения температуры на поверхности океана и вертикального распределения температуры и влажности воздуха в тропосфере.
RU99104389A 1999-03-02 1999-03-02 Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов) RU2150134C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99104389A RU2150134C1 (ru) 1999-03-02 1999-03-02 Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов)
PCT/RU2000/000187 WO2001087048A1 (fr) 1999-03-02 2000-05-19 Procede d'affaiblissement des cyclones (ouragans, typhons) tropicaux

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99104389A RU2150134C1 (ru) 1999-03-02 1999-03-02 Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов)
PCT/RU2000/000187 WO2001087048A1 (fr) 1999-03-02 2000-05-19 Procede d'affaiblissement des cyclones (ouragans, typhons) tropicaux

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2150134C1 true RU2150134C1 (ru) 2000-05-27

Family

ID=26653586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99104389A RU2150134C1 (ru) 1999-03-02 1999-03-02 Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2150134C1 (ru)
WO (1) WO2001087048A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011005134A1 (ru) * 2009-07-07 2011-01-13 Bodrov Dmitry Nikolaevich Способ преобразования термического циклона во фронтальный и устройство для его реализации
RU2541659C1 (ru) * 2013-10-31 2015-02-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ ослабления тропических циклонов
RU2649915C1 (ru) * 2016-10-03 2018-04-05 Станислав Никифорович Даровских Способ воздействия на ураган (циклон, тайфун)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020797C1 (ru) * 1992-05-07 1994-10-15 Виталий Павлович Бушуев Способ снижения разрушительной силы тропических ураганов и устройство для его осуществления (варианты)
GB9514272D0 (en) * 1995-07-13 1995-09-13 G W P Limited Method of protection against tropical cyclones
US5585558A (en) * 1995-07-20 1996-12-17 Prognosticating Scanners Llc Catastrophic event forecasting system and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011005134A1 (ru) * 2009-07-07 2011-01-13 Bodrov Dmitry Nikolaevich Способ преобразования термического циклона во фронтальный и устройство для его реализации
RU2541659C1 (ru) * 2013-10-31 2015-02-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Способ ослабления тропических циклонов
RU2649915C1 (ru) * 2016-10-03 2018-04-05 Станислав Никифорович Даровских Способ воздействия на ураган (циклон, тайфун)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001087048A1 (fr) 2001-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wakimoto Convectively driven high wind events
Pinsky et al. Effects of in‐cloud nucleation and turbulence on droplet spectrum formation in cumulus clouds
Matsuoka The rate of bedrock weathering by frost action: field measurements and a predictive model
Ma et al. Improving the behavior of the cumulus parameterization for tropical cyclone prediction: Convection trigger
Spies et al. Equilibration of saltation
Jackson et al. Aeolian sediment transport on a recovering storm‐eroded foredune with sand fences
Emanuel et al. Hypercanes: A possible link in global extinction scenarios
RU2150134C1 (ru) Способ ослабления тропических циклонов (ураганов, тайфунов)
Mossop Microphysical properties of supercooled cumulus clouds in which an ice particle multiplication process operated
Pinsky et al. Convective and turbulent motions in nonprecipitating Cu. Part II: LES simulated cloud represented by a starting plume
Rotnicka et al. Vertical profiles of aeolian mass flux above different sand surfaces and sand surfaces covered with pebbles
Jasinski et al. Algorithm theoretical basis document (ATBD) for along track inland surface water data, release 005
Jasinski et al. Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for Along Track Inland Surface Water Data ATL13 Release 006
Dai et al. Longwave radiative effects beyond the initial intensification phase of tropical cyclones
Doering et al. Parameterization of velocity skewness under waves and its effect on cross-shore sediment transport
Watt et al. Landslide and tsunami hazard at Yate volcano, Chile as an example of edifice destruction on strike-slip fault zones
Sunnu et al. Daily Levels of the Harmattan Dust near the Gulf of Guinea over 15 Years: 1996–2011
Okoli Wind tunnel study on aeolian saltation dynamics and mass flow
Tashoo et al. Reducing the air temperature inside the simple structure greenhouse using roof angle variation
Mestoul et al. Modeling of urban form against sand accumulation in the city of Gourara in southern Algeria
Roy et al. Studies on meteorological parameters and mixing height in gold mining area
Islam et al. The Sensitivity of Microphysical Parameterization Schemes on the Prediction of Tropical Cyclone Mora Over the Bay of Bengal using WRF-ARW Model
Hara et al. The generation mechanism of the western disturbances over the Himalayas
Saito et al. Seismic damage analysis of reinforced concrete buildings based on statistics of structural lateral resistance
Groenemeijer Sounding-derived parameters associated with severe convective storms in the Netherlands

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050303