RU2436289C2 - Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds - Google Patents
Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436289C2 RU2436289C2 RU2010100479/21A RU2010100479A RU2436289C2 RU 2436289 C2 RU2436289 C2 RU 2436289C2 RU 2010100479/21 A RU2010100479/21 A RU 2010100479/21A RU 2010100479 A RU2010100479 A RU 2010100479A RU 2436289 C2 RU2436289 C2 RU 2436289C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cloud
- clouds
- convective
- development
- hail
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к метеорологии, в частности к активным воздействиям на мощные конвективные облака, и может быть использовано для предотвращения ливней, гроз и градобитий, наносящих большой ущерб народному хозяйству.The invention relates to meteorology, in particular to active effects on powerful convective clouds, and can be used to prevent heavy rains, thunderstorms and hailstorms, causing great damage to the national economy.
Известно несколько концепций активного воздействия на градовые облака [1]: создание повышенной концентрации зародышей града, обусловливающее замедление роста града за счет конкуренции за воду; ускорение осадкообразования в зоне формирования условий для зарождения града и зоне формирования зародышей града; полное замораживание переохлажденной влаги облака, ослабляющее коагуляционный рост града; понижение траектории растущих градин, ухудшающее условия роста градин; укрупнение капель с последующим их замораживанием, обеспечивающим создание большого числа конкурирующих ядер; динамическое разрушение конвективных облаков инициированием нисходящих потоков. Успешное применение каждого из методов основывается на использовании неустойчивого состояния атмосферных процессов. Наиболее существенное значение имеют неустойчивость фазового состояния облачной влаги (существование переохлажденной жидкокапельной фракции) и конвективная (вертикальная) неустойчивость атмосферы. В первом случае проводят искусственную кристаллизацию переохлажденных облачных объемов, что радикально меняет кинетику процессов осадкообразования. Во втором - используют для разрушения конвективных облаков ту же самую энергию атмосферной неустойчивости, которая обусловливает их развитие, направив искусственным образом реализацию этой энергии в противоположном направлении путем преднамеренного создания в облаке нисходящих движений, которые и приводят к его разрушению.Several concepts of the active influence on hail clouds are known [1]: the creation of an increased concentration of hail germ, which causes a slowdown in hail growth due to competition for water; acceleration of sedimentation in the zone of formation of conditions for the emergence of hail and the zone of formation of embryo hail; complete freezing of the supercooled moisture of the cloud, weakening the coagulation growth of hail; lowering the trajectory of growing hailstones, worsening hailstones growth conditions enlargement of droplets with their subsequent freezing, ensuring the creation of a large number of competing nuclei; dynamic destruction of convective clouds by the initiation of downward flows. The successful application of each of the methods is based on the use of an unstable state of atmospheric processes. The instability of the phase state of cloudy moisture (the existence of a supercooled liquid droplet fraction) and the convective (vertical) instability of the atmosphere are of the greatest importance. In the first case, artificial crystallization of supercooled cloud volumes is carried out, which radically changes the kinetics of sedimentation processes. In the second, they use the same atmospheric instability energy to destroy convective clouds, which determines their development, artificially directing this energy in the opposite direction by deliberately creating downward movements in the cloud, which lead to its destruction.
Внедрение на производственном уровне противоградовой защиты получили методы "конкуренции" [2] и "ускоренного осадкообразования" [3], использующих в качестве льдообразующего реагента йодистое серебро, вводимое на уровень изотермы -6°С.The introduction of anti-hail protection at the industrial level was obtained by the methods of "competition" [2] and "accelerated sedimentation" [3], using silver iodide introduced as an ice-forming reagent, introduced at an isotherm level of -6 ° С.
Первым практическое применение получил метод конкуренции [2]. Физическая сущность его заключается в искусственном увеличении концентрации зародышей града, по сравнению с естественно реализуемой в зоне зарождения и роста града, в 102-103 раз. Это приводит к ограничению роста града за счет перераспределения ограненного количества переохлажденной облачной воды между большим числом зародышей града. Разработчиками метода подразумевалось наличие в облаке зоны аккумуляции крупнокапельной переохлажденной фракции, мгновенно кристаллизуемой при внесении в нее льдообразующих реагентов, обеспечивающей быстротечный механизм создания большой концентрации искусственных зародышей града. Однако этот метод не всегда давал положительный результат при воздействии, т.к. градовое облако похоже на проточную трубу с различными поворотами и разветвлениями, а зона аккумуляции, необходимая для реализации метода, существует только в достаточно слабых одноячейковых облаках внутримассового развития.The first practical application was the method of competition [2]. Its physical essence consists in an artificial increase in the concentration of hail embryos, in comparison with naturally occurring in the zone of hail nucleation and growth, by 10 2 -10 3 times. This leads to a limitation of hail growth due to the redistribution of the faceted amount of supercooled cloud water between a large number of hail nuclei. The developers of the method assumed the presence in the cloud of the accumulation zone of a large droplet supercooled fraction, which instantly crystallized when ice-forming reagents were introduced into it, providing a fleeting mechanism for creating a large concentration of artificial hail nuclei. However, this method did not always give a positive result when exposed, because the hail cloud is similar to a flow pipe with various twists and branches, and the accumulation zone necessary for the implementation of the method exists only in fairly weak single-cell clouds of intramass development.
Метод ускоренного осадкообразования [3] предполагает ускорение укрупнения облачных частиц до размера частиц осадков за счет внесения льдообразующих реагентов и создания в обновляющейся переохлажденной части градовых облаков столь большой концентрации кристаллов, которая обеспечит их быструю агрегацию, обзернение и превращение в крупу миллиметровых размеров. Испытывая давление образовавшихся крупных частиц, восходящие потоки нарастают медленнее и не могут поддержать эту крупу. Она выпадает, не вступая в процесс градообразования, и обеспечивает, помимо резкого сокращения водности в зоне "формирования", еще и динамические эффекты подавления восходящего потока.The method of accelerated sedimentation [3] involves accelerating the coarsening of cloud particles to the size of precipitation particles by introducing ice-forming reagents and creating such a high concentration of crystals in the renewed supercooled part of hail clouds that will ensure their rapid aggregation, blackening and transformation into millimeter-sized cereals. When experiencing the pressure of the formed large particles, the ascending flows increase more slowly and cannot support this grain. It falls out without entering the process of city formation, and provides, in addition to a sharp reduction in water content in the "formation" zone, also the dynamic effects of suppressing the upward flow.
По технологии [3] на одноячейковые процессы рекомендуется проводить однократное воздействие на стадии появления первого радиоэхо по всей площади зарождения. Облака второй категории засеваются двукратно по всей площади навеса радиоэхо. Более мощные облака засеваются многократно по фронтальной части навеса радиоэхо и на 3 км перед ним. В случае суперячейкового процесса воздействие проводится на фронтальную обновляющуюся часть навеса радиоэхо и ближайшую к ней питающую конвективную ячейку (ПКЯ), часто называемой лидерным облаком. ПКЯ образуются впереди-справа от мощного конвективного облака и вовлекаются в него восходящим потоком. При многоячейковых прерывание выпадения града осуществляется также путем воздействия на фронтальную часть навеса радиоэхо и ближайшую ПКЯ. Одновременно с этим проводится воздействие на первое радиоэхо новых ячеек мощного конвективного облака. Во всех случаях реагент вносится на уровень изотермы -6°С и выше.According to the technology [3], it is recommended that single-cell processes be performed once at the stage of the appearance of the first radio echo over the entire area of nucleation. Clouds of the second category are sown twice over the entire area of the echo canopy. More powerful clouds are sown repeatedly along the front of the echo canopy and 3 km in front of it. In the case of a super-cell process, the effect is carried out on the frontal renewed part of the canopy of the radio echo and the nearest feeding convective cell (PCN), often called the leader cloud. PCOs are formed ahead of the right of a powerful convective cloud and are drawn into it by an upward flow. With multi-cell interruption of hailfalls is also carried out by exposure to the front of the canopy radio echo and the nearest PKJ. At the same time, the first radio echo is exposed to new cells of a powerful convective cloud. In all cases, the reagent is introduced at an isotherm level of -6 ° C or higher.
Возможность практической реализуемости концепции "ускорения осадкообразования" при активных воздействиях среди специалистов не находит однозначного подтверждения. Результаты лабораторных и численных экспериментов, наземных измерений града показывают, что многие положения [3] умозрительны, научно не обоснованы и не реализуются на практике. Результаты анализа физических характеристик града с воздействием и без него показали низкую эффективность метода при воздействии на самые мощные (суперячейковые) конвективные облака, что и обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования метода предотвращения градобитий.The feasibility of the concept of "accelerating sedimentation" under active impacts among experts does not find unambiguous confirmation. The results of laboratory and numerical experiments, ground measurements of hail show that many of the provisions [3] are speculative, not scientifically substantiated and are not implemented in practice. The results of the analysis of the physical characteristics of the hail with and without exposure showed a low efficiency of the method when exposed to the most powerful (supercell) convective clouds, which necessitates further improvement of the method of preventing hail.
У описанных и других известных способов воздействия на град общим недостатком является введение кристаллизующего реагента, например йодистого серебра, в облако на уровень изотермы -6°С и выше в надежде на достаточно быстрое появление на этих высотах ледяных кристаллов в требуемых больших концентрациях. Однако в реальных условиях для появления на частицах льдообразующего реагента ледяных кристаллов отмечается задержка ("инкубационный период льдообразования") от 3 до 8 мин. Если допустить, что время наиболее вероятной задержки ~5 мин и скорость восходящих потоков воздуха в градовом облаке даже минимальная достигает 10 м/с, а градиент температуры по высоте 6,6-7°С/км, то через 5 мин после внесения кристаллизующий реагент может вынестись как пассивная примесь на изотерму -30°С. Учитывая, что уровень естественной кристаллизации в градовых облаках расположен на изотермах ~ -30°С, то воздействие при помощи йодистого серебра на фазовую неустойчивость градового облака способами [2 и 3] и др. с использованием кристаллизующих реагентов, совершенно теряет смысл в силу своей физической сущности.In the described and other known methods of influencing hail, a common drawback is the introduction of a crystallizing reagent, for example silver iodide, into the cloud at an isotherm level of -6 ° C or higher in the hope of a sufficiently rapid appearance of ice crystals at these heights in the required high concentrations. However, under real conditions, for the appearance of ice crystals on the particles of an ice-forming reagent, a delay ("incubation period of ice formation") of 3 to 8 minutes is noted. If we assume that the time of the most probable delay is ~ 5 min and the velocity of ascending air flows in the hail cloud reaches a minimum of 10 m / s, and the temperature gradient is 6.6-7 ° C / km in height, then 5 minutes after the crystallizing reagent is introduced can be carried out as a passive admixture to the -30 ° C isotherm. Considering that the level of natural crystallization in hail clouds is located on isotherms of ~ -30 ° C, the effect of silver iodide on the phase instability of the hail cloud by methods [2 and 3] and others using crystallizing reagents completely loses its meaning due to its physical entities.
Кроме того, реализация способа [3] связана с необходимостью создания частиц искусственной крупы в градовом облаке, которая собственно и должна осуществлять преждевременное осадкообразование. Однако оценки скорости роста крупы в облаке показывают, что длительность ее формирования соизмерима с временем жизни градового облака и достигает несколько десятков минут, что превращает [3] в неоперативный и, следовательно, неэффективный способ воздействия. К тому же зоны образования и роста наиболее крупного града при этом не подвергаются воздействию вообще.In addition, the implementation of the method [3] is associated with the need to create artificial cereal particles in a hail cloud, which, in fact, should carry out premature sedimentation. However, estimates of the growth rate of cereals in the cloud show that the duration of its formation is comparable with the life time of the hail cloud and reaches several tens of minutes, which turns [3] into an inoperative and, therefore, ineffective method of exposure. Moreover, the zones of formation and growth of the largest hail are not affected at all.
В работе [4] используется метод АВ, заключающийся в разрушении развивающихся конвективных облаков разной интенсивности от мощно-кучевых до кучево-дождевых с помощью динамического способа - посредством искусственно создаваемых в них нисходящих потоков путем сброса в вершины облаков порошкообразных реагентов (цемента). Положительный эффект (разрушение облака) был получен более чем в 80% случаев воздействий на одноячейковые изолированные облака внутримассового развития и в 65% случаев при воздействии на облака фронтального происхождения. При этом сброс порошкообразного реагента в количестве 25-30 кг и более (на одну вершину) приводит к разрушению одноячейковых изолированных облаков за 10-20 мин, а фронтальных облаков - за 30-35 мин.In work [4], the AB method is used, which consists in destroying developing convective clouds of different intensities from powerful cumulus to cumulonimbus using a dynamic method - by means of artificially generated descending flows in them by dumping powdery reagents (cement) into the cloud tops. A positive effect (cloud destruction) was obtained in more than 80% of cases of exposure to single-cell isolated clouds of intramass development and in 65% of cases when exposed to clouds of frontal origin. In this case, the discharge of a powdered reagent in an amount of 25-30 kg or more (at one peak) leads to the destruction of single-cell isolated clouds in 10-20 minutes, and frontal clouds in 30-35 minutes.
Подавить развитие самых мощных конвективных облаков этим методом не удается вследствие обширности суперячейки, достигающей 2-50 км в диаметре.It is not possible to suppress the development of the most powerful convective clouds by this method due to the vastness of the supercell reaching 2-50 km in diameter.
Авиационный способ засева мощных конвективных облаков кристаллизующими реагентами разработан американо-канадской фирмой Weather Modification Inc. (WMI) [5]. Проводится одновременная обработка двумя или более самолетами, как питающих конвективных ячеек (ПКЯ, в отечественной литературе их часто называют лидерными или фидерными облаками), зарождающихся впереди и сбоку по ходу облака, так и основного градоопасного мощного конвективного облака. Засев основного облака льдообразующим реагентом проводится снизу в зону восходящего потока. Воздействие на ПКЯ, циклонически вовлекаемых восходящим потоком в основное облако, проводится через их вершину. Авторы работы [5] полагают, что, разрушив ПКЯ путем вызывания из них осадков, они тем самым снижают питание основного облака, которое уже легче поддается влиянию реагента. Преимуществами этой технологии являются ее относительно низкая себестоимость и возможность проведения работ по активным воздействиям на больших территориях.The aviation method for sowing powerful convective clouds with crystallizing reagents was developed by the Canadian-Canadian company Weather Modification Inc. (WMI) [5]. Simultaneous processing by two or more airplanes of both convective feeding cells (PCNs, in the Russian literature they are often called leader or feeder clouds), originating in front and side along the cloud, and the main hail powerful convective cloud is carried out. Inoculation of the main cloud with an ice-forming reagent is carried out from below into the upward flow zone. The impact on the PCF, cyclically involved in the upward flow into the main cloud, is carried out through their top. The authors of [5] believe that by destroying the NQF by causing precipitation from them, they thereby reduce the nutrition of the main cloud, which is already more easily influenced by the reagent. The advantages of this technology are its relatively low cost and the ability to carry out work on active impacts in large areas.
Аналогичный способ был заявлен и в нашей стране [6], который является наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению, - прототип. Согласно этому изобретению в зону формирования градовых осадков, определенных радиолокационным зондированием облака с земли, вносят кристаллизующий реагент. Одновременно с помощью самолета по курсу перемещения градового облака и с его наветренного фланга выявляют фидерные облака (ПКЯ - по нашей терминологии), попадающие в восходящие потоки градового облака. Затем, воздействуя на эти фидерные облака кристаллизующим реагентом с самолета, переводят их жидкокапельную структуру в кристаллическое состояние. При этом воздействие реагентом осуществляют на ПКЯ с водозапасом, соответствующим водности 0,1 г/м3 и выше.A similar method was declared in our country [6], which is the closest in technical essence to the claimed technical solution, the prototype. According to this invention, a crystallizing reagent is introduced into the zone of formation of hail precipitation determined by radar sounding of a cloud from the ground. At the same time, with the help of an airplane, feeder clouds (PKY - in our terminology) that fall into the ascending streams of the hail cloud are detected at the rate of moving the hail cloud and from its windward flank. Then, acting on these feeder clouds with a crystallizing reagent from an airplane, their liquid-drop structure is transferred to a crystalline state. In this case, the reagent is carried out on a PCJ with a water supply corresponding to a water content of 0.1 g / m 3 and above.
Положительным фактом решения [6] является использование самолета для выявления ПКЯ и воздействие на них, так как существующие радиолокационные станции не позволяют обнаружить ПКЯ вследствие малости размеров составляющих их частиц. С помощью же самолета представляется возможным не только распознать и выделить эти облака, но также и воздействовать на них с помощью бортовых средств.A positive fact of the solution [6] is the use of the aircraft to detect PKW and the impact on them, since existing radar stations do not allow the detection of PKW due to the small size of their constituent particles. With the help of an airplane, it seems possible not only to recognize and distinguish these clouds, but also to influence them using on-board means.
Недостатком способов [5, 6] является использование для воздействия кристаллизующих реагентов, порог срабатывания которых -6°С. То есть воздействовать можно только на те облака, которые уже развились выше этой изотермы. В практике же АВ на мощные конвективные облака наибольший эффект воздействия наблюдается на ранней стадии развития облаков. Таким образом, воздействовать на ПКЯ необходимо до достижения ими порогового уровня начала кристаллизации в облаках -6°С, характеризующимся переходом стадии развития облака в зрелое состояние.The disadvantage of the methods [5, 6] is the use of crystallizing reagents with a threshold of -6 ° C for exposure. That is, it is possible to act only on those clouds that have already developed above this isotherm. In practice, AB on powerful convective clouds the greatest effect is observed at an early stage of cloud development. Thus, it is necessary to act on the NQF until they reach the threshold level of crystallization onset at -6 ° С in the clouds, characterized by the transition of the stage of cloud development to a mature state.
К тому же, многими исследователями [7] установлено, что после рассеяния конвективных облаков, имевших при своем существовании кристаллическую фазу, а тем более подвергшихся воздействию кристаллизующего реагента, в атмосфере остается значительное количество ледяных кристаллов и нереализованных частиц реагентов, которые вовлекаются в основное мощно-кучевое облако восходящим потоком, активизируя его развитие.In addition, many researchers [7] found that after scattering of convective clouds, which had a crystalline phase in their existence, and even more so were exposed to a crystallizing reagent, a significant amount of ice crystals and unrealized particles of reagents remain in the atmosphere, which are involved in the main cumulus cloud upward, activating its development.
Техническим результатом, ожидаемым от использования заявляемого способа, является возможность повышения эффективности активных воздействий на мощное конвективное облако для подавления его развития и снижения катастрофических последствий, связанных с ним процессов.The technical result expected from the use of the proposed method is the ability to increase the effectiveness of active effects on a powerful convective cloud to suppress its development and reduce the catastrophic consequences associated with it.
Технический результат достигается тем, что в известном авиационном способе подавления развития мощных конвективных облаков, при котором с помощью наземного радиолокатора выявляют потенциально опасное облако, по визуальным наблюдениям с самолета определяют цепь питающих его конвективных ячеек, затем проводят активное воздействие на питающие конвективные ячейки и основное облако, отличающийся тем, что воздействие осуществляют сбросом порций грубодисперсно-гигроскопического реагента в вершины облаков для формирования в них нисходящих потоков в такой последовательности: вначале разрушают всю цепь питающих конвективных ячеек на любой стадии их развития, начиная со стороны основного облака к периферии, а затем подавляют развитие основного облака, причем воздействие проводят без использования кристаллизующих реагентов.The technical result is achieved by the fact that in the known aviation method for suppressing the development of powerful convective clouds, in which a potentially dangerous cloud is detected using ground-based radar, the chain of convective cells feeding it is determined from visual aircraft, then they actively influence the convection cells and the main cloud characterized in that the effect is carried out by dumping portions of a coarsely dispersed hygroscopic reagent to the tops of the clouds to form a downward flow in them x flows in sequence: first circuit supplying destroy all convective cells at any stage of their development, starting from the core to the periphery of the cloud, and then suppress the development of the main cloud, and exposure is carried out without using crystallizing agents.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1а показана обобщенная схема горизонтального сечения, а на фиг.1б - вертикального сечения облачной системы мощного конвективного облака, составленная по результатам радиолокационных наблюдений [8].The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1a shows a generalized horizontal sectional diagram, and Fig. 1b shows a vertical section of a powerful convective cloud cloud system, compiled from the results of radar observations [8].
На фиг.1а схематически показаны положения нисходящих потоков на переднем (ПНП) и заднем (ЗНП) краях облака. Сплошной линией показан контур радиоэха от осадков, имеющий в ЗНП вид крюка. Области нисходящих и восходящих потоков показаны соответственно стрелками и штриховой линией, Т - наиболее вероятное место зарождения торнадо. На фиг.1б в вертикальной плоскости сечения по линии А-А схематически показаны линии тока восходящего потока и его растекание в верхней части облака; линии тока нисходящего потока и его растекание у земли; область формирования повышенного давления воздуха у земли.On figa schematically shows the position of the downward flows at the front (PNP) and rear (ZNP) the edges of the cloud. The solid line shows the contour of the radio echo from precipitation, which has the form of a hook in the RFP. The areas of downward and upward flows are shown by arrows and dashed lines, respectively, T is the most likely place of origin of the tornado. On figb in the vertical plane of the section along the line aa shows schematically the streamlines of the upward flow and its spreading in the upper part of the cloud; downstream streamlines and its spreading near the ground; area of formation of increased air pressure near the earth.
Мощное конвективное облако, схематически показанное на фиг.1а и 1б, является открытой системой, создающей непрерывный поток и движущейся влево или вправо от направления тропосферного ветра вследствие взаимодействия с окружающей атмосферой.The powerful convective cloud, schematically shown in figa and 1b, is an open system that creates a continuous stream and moving left or right from the direction of the tropospheric wind due to interaction with the surrounding atmosphere.
Восходящий поток, питающийся воздухом пограничного слоя, проходит через облако. В нем происходит конденсация и выделяется скрытая теплота парообразования. Замерзание облачных капель выше уровня изотермы 0°С приводит к высвобождению скрытой теплоты и увеличению плавучести слоя поднимающегося воздуха. Быстро поднимающийся воздух создает под основным куполом облака зону низкого давления, в которой за счет охлаждения насыщенного влагой околооблачного воздуха образуются облачные валы. Именно в этой области ниже основания облака и расположены интенсивные восходящие потоки и отмечены наиболее интенсивные торнадо. Интенсивный восходящий поток проникает в нижнюю стратосферу в область с большой отрицательной плавучестью и над облаком образуется возвышающийся купол (фиг.1б). Выше тропопаузы атмосфера сухая, устойчиво стратифицирована, и на восходящий поток действует большая отрицательная сила плавучести, возвращающая его обратно к тропопаузе, образуя наковальню как с наветренной, так и с подветренной стороны.The upstream, fed by the air of the boundary layer, passes through the cloud. Condensation occurs in it and the latent heat of vaporization is released. Freezing cloud drops above the 0 ° C isotherm results in the release of latent heat and an increase in the buoyancy of the rising air layer. Rapidly rising air creates a low pressure zone under the main dome of the cloud, in which cloudy shafts are formed due to the cooling of the cloudy air saturated with moisture. It is in this area below the base of the cloud that intense ascending flows are located and the most intense tornadoes are noted. An intense upward flow penetrates into the lower stratosphere into the region with high negative buoyancy and a rising dome forms above the cloud (Fig. 1b). Above the tropopause, the atmosphere is dry, stably stratified, and the upward flow is affected by a large negative buoyancy force, which returns it back to the tropopause, forming an anvil from both the windward and the leeward sides.
Нисходящий поток содержит большое количество сухого холодного воздуха, который турбулентно перемешивается с воздухом восходящего потока. На границе их соприкосновения образуется перепад давления, который может вызвать отклонение потока сухого воздуха в зону осадков.The downward stream contains a large amount of dry cold air, which is turbulently mixed with the upward air. At the boundary of their contact, a pressure drop is formed, which can cause a deviation of the flow of dry air into the precipitation zone.
Имеются две самостоятельные зоны нисходящих потоков: (1) - на переднем краю (ПНП) и (2) - на заднем краю (ЗНП) мощно-кучевого облака. Падающие из наветренной стороны наковальни осадки могут увлечь за собой воздух из восходящего потока и увеличить ПНП. Этот усиливающийся, благодаря испарению, нисходящий поток показан на фиг.1а штриховыми линиями, начинающимися под подветренной частью наковальни и направленными вниз.There are two separate zones of downward flows: (1) - at the leading edge (EOR) and (2) - at the trailing edge (EOR) of a thick cumulus cloud. Precipitation falling from the windward side of the anvil can entrain air from the upward flow and increase the EOR. This increasing downward flow due to evaporation is shown in FIG. 1 a by dashed lines starting under the leeward part of the anvil and directed downward.
Нисходящий поток на заднем краю облака (ЗНП) возникает на верхних уровнях облака или в средней атмосфере. Если относительная влажность воздуха в нисходящем потоке меньше 100%, то облачные частицы и мельчайшие капли дождя быстро испаряются, оставляя после себя почти безоблачный столб. Нисходящий поток приводит к образованию у поверхности земли области пространства с плотностью больше плотности окружающего воздуха. Быстрое растекание воздуха приводит к образованию линии шквалов и мощному облачному валу с разорванными краями на протяжении нескольких километров позади линии шквалов. Холодный влажный воздух линии шквалов, дрейфуя с юго-западным ветром, объединяется с восходящим потоком и формирует новые питающие конвективные ячейки (ПКЯ). Они постепенно растут, вовлекая приземный воздух окружающего пространства, и накапливают достаточно высокий водозапас. Эти облака втягиваются восходящим потоком в основное градовое облако и, постоянно подпитывая его, стимулируют рост самого облака и его градообразующие возможности.A downdraft at the trailing edge of the cloud (ZNP) occurs at the upper levels of the cloud or in the middle atmosphere. If the relative humidity in the downward flow is less than 100%, then the cloud particles and the smallest drops of rain evaporate quickly, leaving behind an almost cloudless column. The downward flow leads to the formation at the earth's surface of a region of space with a density greater than the density of the surrounding air. The rapid spreading of air leads to the formation of a squall line and a powerful cloudy shaft with torn edges for several kilometers behind the squall line. The cold, moist air of the squall line, drifting with the southwest wind, combines with the upward flow and forms new convective feeding cells (PCNs). They gradually grow, involving the surface air of the surrounding space, and accumulate a sufficiently high water supply. These clouds are drawn upstream into the main city cloud and, constantly feeding it, stimulate the growth of the cloud itself and its city-forming capabilities.
Исходя из больших размеров и мощности грозоградовых облаков, экспериментальных и теоретических работ по их исследованию и описанной схемы динамических процессов, выявляется возможность реализовать авиационный способ подавления развития мощных конвективных облаков следующим образом: необходимо вначале ослабить питание облака влагой и теплым воздухом, а затем сформировать в куполе основного облака нисходящий поток, который должен окончательно подавить развитие процесса.Based on the large size and power of thunderstorm clouds, experimental and theoretical studies on them and the described dynamic processes scheme, it is possible to implement an aviation method for suppressing the development of powerful convective clouds as follows: first you need to weaken the cloud power with moisture and warm air, and then form in the dome the main cloud is a downward flow, which should finally suppress the development of the process.
Ослабить питание облака можно подавлением ПКЯ и снижением температуры и влажности восходящего потока.It is possible to weaken the cloud’s power by suppressing PCL and lowering the temperature and humidity of the upward flow.
Подавляют ПКЯ формированием нисходящего потока путем внесения в их вершину компактных порций грубодисперсно-гигроскопичного реагента. В начальный момент под действием силы тяжести компактная порция реагента приобретает значительную скорость, одновременно конусовидно расширяясь при падении. Гигроскопичные частицы реагента, поглощая водяной пар и коагулируя с облачными частицами, насыщаются влагой, увеличивают свой вес и вовлекают прилегающий к ним воздух, формируя нисходящий поток. Вовлекаемый воздух холоднее нижележащих слоев, поэтому нисходящий поток получается устойчивым. Конвективная ячейка разрушается. Выпавшие из нее осадки испаряются с поглощением скрытой теплоты парообразования, что вместе с пришедшим сухим и холодным нисходящим потоком ПКЯ значительно снижает температуру приземной части восходящего потока мощно-кучевого облака, а значит, и его интенсивность. Процесс воздействия авиационным способом должен осуществляться в такой последовательности. С помощью наземного радиолокатора выявляют наиболее опасные грозоградовые облака. Определяют направление и скорость их перемещения и выделяют из них облака, требующие проведения активных воздействий. Затем по визуальным наблюдениям с самолета определяют цепь ПКЯ основного облака. Далее заводят воздействующий самолет на линию ПКЯ со стороны основного облака и проводят их подавление путем формирования нисходящих потоков сбросом упаковок грубодисперсного реагента в вершины ПКЯ. Воздействие осуществляют на любой стадии развития ПКЯ без использования кристаллизующих реагентов, не ожидая развития слабых ячеек выше нулевой изотермы, как этого требует методический подход прототипа. Воздействие проводят до полного подавления всей цепи питающих конвективных ячеек. Затем, поднявшись над вершиной основного облака, сбрасывают грубодисперсный реагент в его купол, пользуясь при необходимости коррекцией наземного радиолокатора. Количество сбрасываемого реагента зависит от стадии развития облака и его мощности.Suppress PKY by the formation of a downward flow by introducing compact portions of a coarsely dispersed hygroscopic reagent into their apex. At the initial moment, under the influence of gravity, a compact portion of the reagent acquires a significant speed, while expanding conically when falling. The hygroscopic particles of the reagent, absorbing water vapor and coagulating with cloud particles, are saturated with moisture, increase their weight and involve the air adjacent to them, forming a downward flow. The entrained air is colder than the underlying layers, so the downward flow is stable. The convective cell is destroyed. Precipitation from it evaporates with the absorption of latent heat of vaporization, which, together with the incoming dry and cold descending stream of PCJ, significantly reduces the temperature of the surface part of the ascending stream of a powerful cumulus cloud, and hence its intensity. The aeronautical exposure process should be carried out in this order. Using ground-based radar, the most dangerous thunderstorm clouds are identified. They determine the direction and speed of their movement and distinguish clouds from them that require active impacts. Then, according to visual observations from the aircraft, the PKY chain of the main cloud is determined. Next, the operating aircraft is launched onto the PKY line from the side of the main cloud and their suppression is carried out by forming downward flows by dumping coarse-dispersed reagent packages to the tops of the PKY. The impact is carried out at any stage of the development of PCJ without the use of crystallizing reagents, not expecting the development of weak cells above the zero isotherm, as required by the prototype methodological approach. The exposure is carried out until the complete suppression of the entire chain of supply convective cells. Then, having risen above the top of the main cloud, the coarse-dispersed reagent is dumped into its dome, using, if necessary, the correction of the ground radar. The amount of reagent discharged depends on the stage of development of the cloud and its power.
Преимущества описанной технологии следующие:The advantages of the described technology are as follows:
1. Используемый для воздействия грубодисперсно-гигроскопичный реагент действует на облачную среду по гигроскопичному и коагуляционному механизмам, поглощая на пути своего падения как жидкокапельную, так и парообразную влагу. Это способствует росту увлечения облачного воздуха и интенсивности нисходящего потока.1. The coarse-dispersed hygroscopic reagent used for exposure acts on the cloud medium by hygroscopic and coagulation mechanisms, absorbing both liquid droplet and vaporous moisture along its path of fall. This contributes to the increase in cloud air entrainment and downward flow intensity.
2. Воздействие на ПКЯ без использования кристаллизующих реагентов формированием нисходящего потока путем сброса грубодисперсного реагента позволяет осуществлять подавление облаков на любой, в том числе и ранней, стадии их развития (не ожидая достижения стадии льдообразования), т.е. когда облака еще слабы и легко поддаются регулированию.2. Impact on the PCW without the use of crystallizing reagents by the formation of a downward flow by dumping a coarsely dispersed reagent allows the suppression of clouds at any, including early, stage of their development (without waiting for the ice formation stage to reach), ie when the clouds are still weak and easy to regulate.
3. Температура и влажность нисходящего потока, разрушающего ПКЯ, намного ниже приземных значений. Поэтому воздух нисходящего потока снижает температуру и влажность приземного воздуха непосредственно в области восходящего потока. Этому же способствует испарение выпадающих капель воды из облака. Вследствие этого уменьшаются величина и скорость восходящего потока основного мощного конвективного облака.3. The temperature and humidity of the downward flow destroying the PSC are much lower than surface values. Therefore, downflow air reduces the temperature and humidity of surface air directly in the upstream region. This is also facilitated by the evaporation of dropping drops of water from the cloud. As a result, the magnitude and speed of the upward flow of the main powerful convective cloud decreases.
4. После разрушения ПКЯ без использования кристаллизующих реагентов в атмосфере не остаются ледяные кристаллы, которые могли бы вовлекаться в основное облако и активизировать его (как это отмечается у прототипов), так как эти облака разрушаются до достижения ими стадии льдообразования.4. After the destruction of the PCJ without the use of crystallizing reagents in the atmosphere, ice crystals do not remain that could be involved in the main cloud and activate it (as is noted in the prototypes), since these clouds are destroyed before they reach the stage of ice formation.
5. В результате воздействия масса облачной воды ПКЯ обрушивается на землю и основное облако теряет значительную долю своей подпитки, а значит, ослабевает и потому существенно легче поддается разрушению.5. As a result of the impact, the mass of cloudy water of the PCJ falls to the ground and the main cloud loses a significant share of its recharge, which means it weakens and therefore is much easier to destroy.
6. Формирование нисходящего потока в области купола мощного конвективного облака приводит к подавлению основного восходящего потока, обрушению большой части облачной воды, которая, испаряясь у поверхности земли, и, смешиваясь (вместе с сухим холодным воздухом нисходящего потока, пришедшего из верхних слоев тропосферы) с приземным воздухом, еще больше снижает неустойчивость атмосферы, а следовательно, и мощность, и скорость восходящего потока.6. The formation of a downward flow in the dome region of a powerful convective cloud leads to the suppression of the main upward flow, the collapse of a large part of cloudy water, which, evaporating at the surface of the earth, and mixing (together with the dry cold air of a downward flow coming from the upper layers of the troposphere) with surface air, further reduces the instability of the atmosphere, and consequently, the power and speed of the upward flow.
Описанные преимущества предлагаемого способа подавления развития мощных конвективных облаков являются существенными и отличительными признаками заявляемого изобретения от прототипа.The described advantages of the proposed method for suppressing the development of powerful convective clouds are essential and distinctive features of the claimed invention from the prototype.
Источники информацииInformation sources
1. Абшаев М.Т. О новом методе воздействия на градовые процессы. - Труды ВГИ, вып.72, 1989, с.14-28.1. Abshaev M.T. About a new method of influencing hail processes. - Proceedings of the VGI, issue 72, 1989, pp. 14-28.
2. Бибилашвили Н.Ш., Бурцев И.И., Серегин Н.А. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с.168.2. Bibilashvili N.Sh., Burtsev II, Seregin N.A. Guidelines for the organization and conduct of anti-hail works. - L .: Gidrometeoizdat, 1981, p. 168.
3. РД 52.37.596-98. Инструкция. "Активное воздействие на градовые процессы". Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. М., 1998.3. RD 52.37.596-98. Instruction "Active impact on hail processes." Federal Service of Russia for Hydrometeorology and Environmental Monitoring. M., 1998.
4. РД 52.11.678-2006. Методические указания. Проведение работ по искусственному подавлению развития конвективных облаков самолетными средствами. М., Метеоагентство Росгидромета, 2006 г.4. RD 52.11.678-2006. Methodical instructions. Carrying out artificial suppression of the development of convective clouds by aircraft. M., Weather Agency of Roshydromet, 2006
5. В.Foote. Director Research Applications Program. National Center for Atmospheric Research USA. A review of hail science, hail suppression and critical issues for moving forward. Krauss T.W. Weather Modification Inc. Fargo, North Dakota, USA Red Deer, AB, Canada. Aircraft Seeding Technology & Outstanding Issues in Hail Suppression. // Reports of the WMO Meeting of express to review the present status of hail suppression research. - Nalchik - Russia - 27 September - 2 October 2003.5. B. Foote. Director Research Applications Program. National Center for Atmospheric Research USA. A review of hail science, hail suppression and critical issues for moving forward. Krauss T.W. Weather Modification Inc. Fargo, North Dakota, USA Red Deer, AB, Canada. Aircraft Seeding Technology & Outstanding Issues in Hail Suppression. // Reports of the WMO Meeting of express to review the present status of hail suppression research. - Nalchik - Russia - September 27 - October 2, 2003.
6. Способ активного воздействия на градовые облака. Патент РФ 2066527, A 01G 15/00 от 20.09.1996.6. The method of active influence on hail clouds. RF patent 2066527, A 01G 15/00 from 09/20/1996.
7. Pruppacher Н, Klett J.D. Microphysics of Clouds and Precipitaaion. D. Reidel. Publ. Co., 1978, 714 р.7. Pruppacher H, Klett J.D. Microphysics of Clouds and Precipitaaion. D. Reidel. Publ. Co., 1978, 714 p.
8. Довиак P., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения/Пер. с англ. - Л., Гидрометеоиздат, 1988.8. Doviak P., Zrnich D. Doppler radars and meteorological observations / Per. from English - L., Gidrometeoizdat, 1988.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100479/21A RU2436289C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100479/21A RU2436289C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010100479A RU2010100479A (en) | 2011-07-20 |
| RU2436289C2 true RU2436289C2 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=44752089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010100479/21A RU2436289C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436289C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813812C1 (en) * | 2023-06-23 | 2024-02-19 | Андрей Викторович Частухин | Combined aviation method for suppressing development of convective clouds |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100479/21A patent/RU2436289C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813812C1 (en) * | 2023-06-23 | 2024-02-19 | Андрей Викторович Частухин | Combined aviation method for suppressing development of convective clouds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010100479A (en) | 2011-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cotton et al. | Human impacts on weather and climate | |
| Rasmussen et al. | Freezing drizzle formation in stably stratified layer clouds: The role of radiative cooling of cloud droplets, cloud condensation nuclei, and ice initiation | |
| Dessens et al. | Hail prevention by ground-based silver iodide generators: Results of historical and modern field projects | |
| Miller | Characteristics of Hurricanes: Analyses and calculations made from measurements by aircraft result in a fairly complete description. | |
| Flossmann et al. | Peer review report on global precipitation enhancement activities | |
| Ikeda et al. | Observations of freezing drizzle in extratropical cyclonic storms during IMPROVE-2 | |
| US6056203A (en) | Method and apparatus for modifying supercooled clouds | |
| RU2436289C2 (en) | Aviation method of suppression of development of powerful convective clouds | |
| Kikuro et al. | An example of canal formation in a thick cloud induced by massive seeding using liquid carbon dioxide | |
| Cotton et al. | The mesoscale structure of extratropical cyclones and middle and high clouds | |
| EP1491088B1 (en) | Weather modification by royal rainmaking technology | |
| Rosenfeld et al. | Cloud microphysical observations of relevance to the Texas cold-cloud conceptual seeding model | |
| Wakimizu et al. | A low‐level penetration seeding experiment of liquid carbon dioxide in a convective cloud | |
| Dong et al. | Aircraft Observation of a Two-Layer Cloud and the Analysis of Cold Cloud Seeding Effect | |
| CN211458246U (en) | Device for increasing rain and snow by carrying silver iodide flame agent on balloon | |
| Cotton et al. | Principles of cloud and precipitation formation | |
| RU2563933C2 (en) | Method and device of artificial precipitation control | |
| Ahmad et al. | Atmospheric Humidity | |
| RU2813812C1 (en) | Combined aviation method for suppressing development of convective clouds | |
| Mason | The physics of natural precipitation processes | |
| Govorushko et al. | Meteorological processes | |
| RU2119741C1 (en) | Method of prevention of large hailstone formation in clouds | |
| Lerach | Simulating Southwestern US desert dust influences on severe, tornadic storms | |
| Chinthalu et al. | Cloud Aerosol Interactions and its influence on Cloud Microphysical parameters during Dry and Wet spells of Indian Summer Monsoon using CAIPEEX data | |
| Allaby | DK Guide: Weather |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120112 |