RU2726267C1 - Method of determining physical effect of exposure on hail clouds - Google Patents
Method of determining physical effect of exposure on hail clouds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726267C1 RU2726267C1 RU2019134552A RU2019134552A RU2726267C1 RU 2726267 C1 RU2726267 C1 RU 2726267C1 RU 2019134552 A RU2019134552 A RU 2019134552A RU 2019134552 A RU2019134552 A RU 2019134552A RU 2726267 C1 RU2726267 C1 RU 2726267C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hail
- exposure
- effect
- cloud
- determining
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Ecology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области активных воздействий (АВ) на гидрометеорологические объекты и может быть использовано для определения физического эффекта воздействия на градовые облака.The invention relates to the field of active impacts (AB) on hydrometeorological objects and can be used to determine the physical effect of exposure to hail clouds.
Известны различные способы оценки физической эффективности противоградовой защиты (ПГЗ), основанные на инструментальных методах, а также методах оценки данного эффекта по потерям урожая [1].There are various methods for assessing the physical effectiveness of anti-hail protection (GDZ), based on instrumental methods, as well as methods for assessing this effect by yield losses [1].
Согласно [1] (стр. 2), под физической эффективностью ПГЗ понимается степень успешности АВ, выраженная через изменения их физических параметров или ущерба от градобитий.According to [1] (p. 2), by the physical effectiveness of PPE is understood the degree of success of the AB, expressed through changes in their physical parameters or damage from hail.
В нашем случае рассматривается физический эффект воздействия на градовые облака, под которым понимается успешность АВ, выраженная через изменение физических параметров облачной среды в зоне роста града непосредственно в процессе воздействия.In our case, we consider the physical effect of exposure to hail clouds, which is understood as the success of AB, expressed through a change in the physical parameters of the cloud in the hail growth zone directly in the process of exposure.
Оценка эффективности ПГЗ известными методами [1] (стр. 6-13) осуществляют путем сравнения значительного количества характеристик градовых осадков на защищаемой территории (частота выпадения града, площадь выпадения града, площадь поврежденных от градобития сельхозкультур, площадь градобития в пересчете на 100% повреждения, процент потерь сельхозпродукции от градобитий, карты кинетической энергии градовых осадков и глобальной кинетической энергии градовых осадков и на сравнении глобальной кинетической энергии града на защищаемой территории в год защиты и в период до защиты.Evaluation of the effectiveness of GDZ by known methods [1] (p. 6-13) is carried out by comparing a significant number of characteristics of hail rainfall in the protected area (frequency of hail, area of hail, area of crops damaged from hail, the area of hail in terms of 100% damage, the percentage of agricultural losses from hail, the map of the kinetic energy of hail precipitation and the global kinetic energy of hail rain and the comparison of the global kinetic energy of hail in the protected area in the year of protection and in the period before protection.
Недостатком известных способов является низкая точность измерения, обусловленная необходимостью измерения огромного количества различных определяющих физических параметров градового облака на разных стадиях его развития после воздействия на него реагентом, а также сложность реализации способов на практике. Оценку физической эффективности в данном случае осуществляю по окончании сезона или многолетнего периода защиты путем сравнения значений физической эффективности градовых осадков на защищаемой территории до и в период защиты или с их значениями на контролируемой территории [1] (стр. 4, п. 4.4.).A disadvantage of the known methods is the low accuracy of the measurement, due to the need to measure a huge number of different determining physical parameters of the hail cloud at different stages of its development after exposure to it with a reagent, as well as the difficulty of implementing the methods in practice. In this case, I evaluate physical efficiency at the end of a season or a long-term protection period by comparing the values of physical efficiency of hail precipitation in the protected area before and during the protection period or with their values in the controlled territory [1] (p. 4, p. 4.4.).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ оценки физического эффекта засева объектов воздействия (ОВ), по изменению макрофизических характеристик засеянных облаков (их ячейковой структуры, пространственного строения конвективных ячеек, динамики развития облачной системы, площади навеса радиоэха, высоты и площади повышенного радиоэха) и изменению их микрофизических характеристик (приведенной водности и интегрального водосодержания конвективных ячеек, размера и кинетической энергии града) и их распределения в пространстве [2] (стр. 391-394).The closest in technical essence to the claimed object is a method for assessing the physical effect of sowing objects of influence (OM), by changing the macrophysical characteristics of the seeded clouds (their cell structure, spatial structure of convective cells, the dynamics of the development of the cloud system, the area of the canopy of the radio echo, the height and area of the increased radio echo ) and a change in their microphysical characteristics (reduced water content and integral water content of convective cells, size and kinetic energy of the hail) and their spatial distribution [2] (pp. 391-394).
При этом основными показателями реакции ОВ на засев в прототипе является трансформация пространственной структуры радиоэха:In this case, the main indicators of the reaction of OM to seeding in the prototype is the transformation of the spatial structure of the radio echo:
- опускание нижней границы и исчезновение навеса радиоэха;- lowering the lower boundary and the disappearance of the canopy of the radio echo;
- трансформация характерной упорядоченной несимметричной структуры радиоэха суперячейковых и многоячейковых градовых облаков в осесимметричную;- transformation of the characteristic ordered asymmetric structure of the radio echo of supercell and multi-cell hail clouds into axisymmetric;
- уменьшение поперечных размеров, высоты, площади и исчезновение объемов повышенной отражаемости в области отрицательных температур;- reduction of transverse dimensions, height, area and the disappearance of volumes of increased reflectivity in the region of negative temperatures;
- трансформация одной области мощного радиоэха в несколько областей с более низкой отражаемостью;- transformation of one region of a powerful radio echo into several regions with lower reflectivity;
- изменение направления и скорости перемещения засеянных реагентом ОВ.- a change in the direction and speed of movement of the agents sown with the reagent.
По мнению авторов известного способа, уменьшение этих показатели свидетельствует об успешности проведенного АВ. Однако, как показывают практика и результаты анализа с воздействием и без, контроль огромного количества определяющих физических параметров градовых облаков сложен, что не обеспечивает оперативный контроль физического эффекта на градовые облака [3].According to the authors of the known method, a decrease in these indicators indicates the success of the conducted AB. However, as practice and the results of analysis with and without impact show, control of a huge number of determining physical parameters of hail clouds is complicated, which does not provide operational control of the physical effect on hail clouds [3].
С учетом указанных недостатков, техническим результатом заявленного способа является обеспечение оперативного контроля физического эффекта воздействия на градовые облака, по изменению ограниченного числа определяющих параметров в зоне роста града после внесения реагента.Given these drawbacks, the technical result of the claimed method is to provide operational control of the physical effect of exposure to hail clouds, by changing a limited number of determining parameters in the hail growth zone after applying the reagent.
Технический результат достигается тем, что в известном способе оценки физического эффекта воздействия на градовые облака, путем радиолокационного зондирования облака на двух длинах волн η10=10 см и η3,2=3,2 см, с последующим определением степени изменения определяющих физических параметров облачной среды в зоне роста града после засева данной зоны реагентом, и оценки на этой основе физического эффекта активного воздействия, согласно предлагаемому способу предварительно, до начала воздействия на градовое облако реагентом, в зоне роста града с помощью двухволнового автоматизированного радиолокационного комплекса определяют точку с максимальным значением радиолокационной отражаемости на длине волны η10 см, для которой затем определяют отражаемость на длине волны η3,2 см, после чего с помощью данного комплекса для данной точки рассчитывают начальные значения трех основных определяющих физических параметров микроструктуры:The technical result is achieved by the fact that in the known method for assessing the physical effect of exposure to hail clouds, by radar sensing the clouds at two wavelengths η 10 = 10 cm and η 3.2 = 3.2 cm, followed by determining the degree of change of the determining physical parameters of the cloud environment in the growth zone of the hail after seeding this zone with the reagent, and assessing on this basis the physical effect of the active impact, according to the proposed method, before the exposure to the hail cloud with the reagent, in the hail growth zone using the two-wave automated radar complex, determine the point with the maximum value of the radar reflectivity at a wavelength of η 10 cm, for which then reflectivity at a wavelength of η 3.2 cm is then determined, and then using this complex for a given point, the initial values of the three main determining physical parameters of the microstructure are calculated:
средний размер града average hail size
концентрацию градовых частиц concentration of hail particles
поток кинетической энергии града kinetic energy flow hail
где А, В, С, β, α1, α2, c1 и с2 - эмпирические коэффициенты,where A, B, C, β, α1, α2, c1 and c2 are empirical coefficients,
затем в зону роста града известными методами вносится реагент, после чего для данной точки в каждом цикле обзора определяют новые значения радиолокационной отражаемости η10 и η3,2, и по ним определяют значения тех же параметров микроструктуры града:then a reagent is introduced into the hail growth zone by known methods, after which for each point in each review cycle new values of radar reflectivity η 10 and η 3.2 are determined, and the values of the same parameters of the hail microstructure are determined from them:
средний размер града average hail size
концентрация градовых частиц concentration of hail particles
поток кинетической энергии града kinetic energy flow hail
после чего определяют тенденцию изменения данных параметров по знаку величин:then determine the trend of these parameters by the sign of the quantities:
изменение среднего размера града change in average hail size
изменение концентрация градовых частиц ΔNi=Nн-Ni change in the concentration of hail particles ΔN i = N n -N i
изменение поток кинетической энергии града kinetic energy flow change hail
затем исходя из этой тенденции проводят оценку физического эффекта воздействия на градовое облако, полагая эффект воздействия успешным, если средний размер града и поток кинетической его энергии уменьшаются, а концентрация градовых частиц увеличивается, т.е. соблюдается условие: и , .then, based on this tendency, the physical effect of the effect on the hail cloud is evaluated, assuming the effect of the effect to be successful if the average size of the hail and its kinetic energy flux decrease, and the concentration of hail particles increases, i.e. the condition is met: and , .
Технический результат достигается и тем, что в расчетах для градовых облаков второй и третьей категории используются коэффициенты, имеющие следующие значения: А=2,42; В=1,8⋅105; С=2,3⋅107; β=-0,796; α1=1,796; α2=-0,376; c1=0,819; с2=0,181.The technical result is achieved by the fact that in the calculations for hail clouds of the second and third categories, coefficients are used that have the following values: A = 2.42; B = 1.8 × 10 5 ; C = 2.3 x 10 7 ; β = -0.796; α1 = 1.796; α2 = -0.376; c1 = 0.819; c2 = 0.181.
Заявленный способ прост в реализации и обеспечивает в течение 15-20 минут после внесения реагента в зону роста града оперативный контроль физического эффекта воздействия на градовые облака, по изменению ограниченного числа определяющих параметров.The claimed method is simple to implement and provides, within 15-20 minutes after the reagent is introduced into the hail growth zone, operational control of the physical effect of the effect on hail clouds, by changing a limited number of determining parameters.
На рисунке показаны схематично: 1 - градовое облако; 2 - зона роста града, ограниченная во фронтальной части контуром радиолокационной отражаемостью η10=45 dBZ; 3 - двухволновый автоматизированный радиолокационный комплекс; 4 - навес радиоэха; 5 - восходящие воздушные потоки; Стрелкой показано направление движения градового облака 1, а буквой «М» обозначена точка с максимальным значением радиолокационной отражаемости на длине волны η10 см. Зона градовых осадков 2 расположена в области отрицательных температур и представляет собой область высокого содержания зародышей града и растущих градин, подпитываемая влагой, несущими воздушными восходящими потоками 5.The figure shows schematically: 1 - hail cloud; 2 - hail growth zone, limited in the frontal part by the contour of radar reflectivity η 10 = 45 dBZ; 3 - two-wave automated radar system; 4 - canopy of the radio echo; 5 - ascending air currents; The arrow shows the direction of
Пример выполнения предлагаемого способаAn example of the proposed method
Предлагаемый способ был реализован на практике при проведении работ по активным воздействиям 5 июля 2019 года в Северокавказской военизированной службе.The proposed method was put into practice when conducting work on active impacts on July 5, 2019 in the North Caucasus Militarized Service.
В результате радиолокационного зондирования градового облака третьей категории 1, в зоне роста града 2 была определена точка «А», которая имела исходную максимальную отражаемость η10=59 dBZ на длине волны излучения 10 см. Для этой же точки «А» с помощью программного обеспечения двухволнового автоматизированного радиолокационного комплекса 3 была вычислена отражаемость на длине волны 3,2 см, которая составила η3,2=43 dBZ.As a result of radar sounding of the hail cloud of the
Оценка физического эффекта воздействия на градовое облако проводилась в полном соответствии с предлагаемым способом. При этом использовались следующие значения коэффициентов для градового облака третьей категории: А=2,42; В=1,8⋅105; С=2,3⋅107; β=-0,796; α1=1,796; α2=-0,376; c1=0,819; с2=0,181.Assessment of the physical effect of exposure to the hail cloud was carried out in full accordance with the proposed method. The following coefficient values were used for the hail cloud of the third category: A = 2.42; B = 1.8 × 10 5 ; C = 2.3 x 10 7 ; β = -0.796; α1 = 1.796; α2 = -0.376; c1 = 0.819; c2 = 0.181.
Значения определяющих параметров облачной среды в зоне роста града до воздействия (1632) и после воздействия (1638, 1643, 1649 и 1655) приведены в таблице 1.The values of the determining parameters of the cloud in the hail growth zone before exposure (16 32 ) and after exposure (16 38 , 16 43 , 16 49 and 16 55 ) are given in Table 1.
Из приведенных данных следует, что физический эффект АВ в рассматриваемом эксперименте проявился уже через 12 минут после внесения реагента в зону роста града 2. При этом стало соблюдаться условие: и . До 12 минут данные условия не соблюдались по той причине, что за это время реагент не успел сработать. Инкубационный период срабатывания реагента, как показала практика, составляет 8-15 минут. Данный период зависит от многих факторов, в том числе от размеров облака, коэффициента турбулентности, скорости воздушных потоков, температурных градиентов и прочих параметров облачной среды.From the above data it follows that the physical effect of AB in the experiment under consideration manifested itself already 12 minutes after the reagent was introduced into the growth zone of
В отличие от прототипа заявленный способ прост в реализации и обеспечивает оперативный контроль физического эффекта воздействия на градовые облака в течение 15-20 минут по изменению ограниченного числа определяющих параметров облака после внесения реагента в зону роста града. Способ позволяет также осуществлять оперативный контроль успешности проведения противоградовых операций и уточнять дальнейшую стратегию проведения воздействия на градовые облака различных типов.Unlike the prototype, the claimed method is simple to implement and provides operational control of the physical effect of exposure to hail clouds for 15-20 minutes by changing a limited number of determining parameters of the cloud after introducing the reagent into the hail growth zone. The method also allows for the operational monitoring of the success of anti-hail operations and to refine the further strategy for impacting hail clouds of various types.
Источники информацииSources of information
1. Руководящий документ РД 52.37.732-2010. Методы определения эффективности активного воздействия на градовые процессы и порядок отчетности о проведении противоградовой защиты. - Нальчик. Редакция журнала «Эльбрус» С. 6-13.1. Guidance document RD 52.37.732-2010. Methods for determining the effectiveness of active impact on hail processes and the procedure for reporting on anti-hail protection. - Nalchik. The editors of the journal "Elbrus" S. 6-13.
2. A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев, М.В. Барекова, A.M. Малкарова. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - Нальчик, 2014. С. 391-394. Прототип.2. A.M. Abshaev, M.T. Abshaev, M.V. Barekova, A.M. Malkarova. Guide to the organization and conduct of anti-hail works. - Nalchik, 2014.S. 391-394. Prototype.
3. Инюхин B.C. Закономерности рассеяния радиолокационного сигнала сантиметрового диапазона в градовых осадках // Радиолокационная метеорология и активные воздействия: (сборник статей) - СПб.: ГГО. 2012. С. 133-145.3. Inyukhin B.C. Patterns of scattering of a centimeter-range radar signal in hail precipitation // Radar meteorology and active impacts: (collection of articles) - St. Petersburg: GGO. 2012.S. 133-145.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134552A RU2726267C1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method of determining physical effect of exposure on hail clouds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134552A RU2726267C1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method of determining physical effect of exposure on hail clouds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726267C1 true RU2726267C1 (en) | 2020-07-10 |
Family
ID=71510571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019134552A RU2726267C1 (en) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | Method of determining physical effect of exposure on hail clouds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726267C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112346081A (en) * | 2020-10-22 | 2021-02-09 | 上海无线电设备研究所 | Data joint inversion method for terahertz and millimeter wave cloud radar |
-
2019
- 2019-10-28 RU RU2019134552A patent/RU2726267C1/en active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| М.Т.АБШАЕВ и др. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - г. Нальчик: Печатный двор, 2014, стр.391-394. * |
| М.Т.АБШАЕВ и др. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - г. Нальчик: Печатный двор, 2014, стр.391-394. Руководящий документ РД 52.37.732-2010. Методы оценки эффективности активного воздействия на градовые процессы и порядок отчетности о проведении противоградовой защиты. - г. Нальчик: Эльбрус, 2010, стр.6-13. Ю.В.БОЛГОВ и др. Новый подход к оценке физической эффективности активных воздействий на мощные градовые процессы / Метеорология и гидрология, 2009, N3, стр.35-42. * |
| Руководящий документ РД 52.37.732-2010. Методы оценки эффективности активного воздействия на градовые процессы и порядок отчетности о проведении противоградовой защиты. - г. Нальчик: Эльбрус, 2010, стр.6-13. * |
| Ю.В.БОЛГОВ и др. Новый подход к оценке физической эффективности активных воздействий на мощные градовые процессы / Метеорология и гидрология, 2009, N3, стр.35-42. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112346081A (en) * | 2020-10-22 | 2021-02-09 | 上海无线电设备研究所 | Data joint inversion method for terahertz and millimeter wave cloud radar |
| CN112346081B (en) * | 2020-10-22 | 2022-10-18 | 上海无线电设备研究所 | Data joint inversion method for terahertz and millimeter wave cloud radar |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Korolev et al. | Review of experimental studies of secondary ice production | |
| Rao et al. | Classification of tropical precipitating systems and associated Z‐R relationships | |
| Pi et al. | Critical standing crop residue amounts for wind erosion control in the inland Pacific Northwest, USA | |
| Helbig et al. | Numerical modelling of pollen dispersion on the regional scale | |
| Maki et al. | Characteristics of the raindrop size distribution in tropical continental squall lines observed in Darwin, Australia | |
| Scharfenberg et al. | The Joint Polarization Experiment: Polarimetric radar in forecasting and warning decision making | |
| Reinking et al. | Influences of storm-embedded orographic gravity waves on cloud liquid water and precipitation | |
| Shi et al. | Disparity in elevational shifts of upper species limits in response to recent climate warming in the Qinling Mountains, North-central China | |
| Wu et al. | Windborne migration routes of newly-emerged fall armyworm from Qinling Mountains-Huaihe River region, China | |
| Mohammadi et al. | A calibrated oat lodging model compared with agronomic measurements | |
| RU2726267C1 (en) | Method of determining physical effect of exposure on hail clouds | |
| Chapman | Assessing topographic exposure | |
| Putri et al. | Variability of rice yield with respect to crop health | |
| Karasaki et al. | Electron micrographs of a crystalline lattice structure in yolk platelets of the amphibian embryo | |
| Lee et al. | Site index and stand characteristic models for silver birch plantations in southern and central Finland | |
| Venter et al. | The influence of different land‐use practices on soil erosion, herbage production and on grass species richness and diversity | |
| Rydgren et al. | Factors influencing reproductive success in the clonal moss, Hylocomium splendens | |
| Kaneko et al. | Early warning method for rice production using remote sensing and meteorological data: Photosynthetic crop production index | |
| Azimzadeh et al. | Wind erosion measurement on fallow lands of Yazd-Ardakan plain, Iran | |
| Park et al. | Multivariate relationships between snowmelt and plant distributions in the High Arctic tundra | |
| Wang et al. | Advances in experimental methods for root system architecture and root development | |
| Guo et al. | Growth monitoring and planting decision supporting for pear during the whole growth stage based on pie-landscape system | |
| Radhakrishna et al. | Multipeak raindrop size distribution observed by UHF/VHF wind profilers during the passage of a mesoscale convective system | |
| Øydvin et al. | Combining commercial microwave links and weather radar for classification of dry snow and rainfall | |
| Poddar et al. | Irrigation Scheduling for Potato (solanum tuberosum l.) Based on daily crop coefficient approach in a sub-humid sub-tropical region |
