Электрические методы искусственного регулирования осадков

• Автор: Козлов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 295 с. : 11 ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Лесные пожары и борьба с ними

1.1. Лесопожарная обстановка

1.2. Экологический и социальный ущерб от лесных пожаров

1.3. Классы пожарной опасности лесов

1.4. Альтернативные методы оценки пожарной опасности в лесу по условиям погоды

1.5. Экспериментальные работы по тушению лесных пожаров искусственно вызванными осадками

1.6. Синоптические процессы, благоприятствующие возникновению пожаров

1.7. Грозы как источник пожаров

1.8. Основные факторы, определяющие формирование ресурсной облачности

1.9. Ресурсная облачность в пожароопасный период года
1.10. Технические средства искусственного вызывания осадков на лесные территории 50 Выводы к Главе
Глава 2. Физические основы искусственного вызывания осадков водным аэрозолем
2.1. Опыты по использованию водного аэрозоля
2.2. Структура воды
2.3. Атмосферные ионы
2.4. Избирательные свойства поверхности воды
2.5. Электризация капель воды при разрушении
2.6. Влияние ионов на процессы конденсации
2.7. Механизм образования осадков в облаках
2.8. Эмпирическая модель конвективного облака
2.8.1. Образование конвективного облака
2.8.2. Рост капель в облаках
2.8.3. Стадия зрелого облака или стабилизации
2.8.4. Стадия диссипации
2.8.5. Электрическое состояние конвективных облаков
2.9. Физические основы засева облаков
2.10. Применения самолетов-танкеров для искусственного вызывания осадков водным
аэрозолем
Выводы к Главе
Глава 3. Искусственное вызывание осадков растворами гигроскопических веществ
3.1. Опыты по модификации жидкокапельной фазы воды в паровоздушной среде гигроскопическими веществами
3.2. Расчетные формулы для конденсационного роста капли на гигроскопическом ядре
3.3. Расчетная формула для числа столкновений электрически заряженных капель
3.4. Укрупнение заряженных капель в результате электрической коагуляции
3.5. Искусственное вызывание осадков растворами гигроскопических веществ
Выводы к Главе
Глава 4. Обоснование электрических методов искусственного регулирования осадков
4.1. Физические основы электрических методов
4.2. Взаимодействие легких ионов с облачными частицами
4.3. Влияние заряженного аэрозоля на укрупнение капель
4.4. Коэффициент захвата капель заржяженным аэрозолем в зависимости от их радиусов и зарядов
4.5. Результаты расчета роста радиуса заряженных капель, обусловленных их электрической коагуляцией

4.6. Лабораторные исследования процессов кристаллизации переохлажденных капель ионами
4.7. Кристаллизация переохлажденных облачных капель ионами
4.8. Влияние адсорбированных ионов на гомогенный механизм кристаллизации
4.9. Кристаллизация капель с адсорбированными ионами
4.10. Искусственная ионизация в облачной среде
4.11 Обоснование применения заряженных гигроскопических аэрозолей для
искусственного вызывания осадков
Выводы к Главе
Глава 5. Термоионизационный метод генерации заряженных аэрозольных частиц
5.1. Пиротехнический способ генерации заряженных аэрозолей
5.2. Продолжительность сохранения температуры горячих частиц
5.3. Электроны эмиссии с образовавшихся горячих частиц
5.4. Реакции образования отрицательных ионов электронами эмиссии
5.5. Взаимодействие легких ионов с частицами - продуктами сгорания пиротехнического состава
5.6. Распространение в конвективном облаке частиц реагента
5.7. Основы технология воздействия на конвективные облака пиротехническими генераторами
5.8. Искусственное вызывание осадков на лесной пожар
5.9. Уточнение рубежа воздействия
5.10. Наведение искусственно вызванных осадков на лесной пожар
5.11. Использование заряженного аэрозоля для инициирования грозовых разрядов
Выводы к Главе
Глава 6. Оценки ИВО и перспективные направления развития методов борьбы с лесными пожарами
6.1. Численные и натурные эксперименты по оценке ИВО
6.2. Физическая оценка эффективности ИВО для тушения лесных пожаров
6.3. Экономическая оценка эффективности ИВО для снижения КПО и тушения лесных пожаров
6.4. Возможности применения подвижных комплексов в системе пожаротушения
6.5. Применения беспилотных воздушных судов
6.6. Аэрологические наблюдения
6.7. Система измерения фактических метеорологических величин
6.8. Измерение осадков
6.9. Элементы технологии управления искусственным вызыванием осадков в системе
пожаротушения
Выводы к Главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение
2000 год
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
2005 год
2006 год
Акт внедрения
Заключение о результатах испытания реагента

Введение
Актуальность исследования обусловлена назревшей необходимостью эффективного решения проблемы управления атмосферными процессами. Поиск практического решения данной проблемы является одной из важнейших задач в современном мире в связи с увеличением количества явлений, приводящих к засухам, наводнениям, сильным ливневым осадкам и другим опасным природным явлениям. Разработка новых и совершенствование существующих способов и технических средств воздействия на атмосферные процессы с целью искусственного регулирования осадков, предотвращения гроз и града имеют исключительную значимость.
В результате проведенных теоретических исследований и экспериментальных работ в области активных воздействий (АВ) в нашей стране и за рубежом достигнуты определенные практические результаты в процессах искусственного регулирования осадков (ПРО). Разработанные методы и средства АВ внедрены в защите от градобитий и искусственном вызывании осадков (ПВО) для снижения класса пожарной опасности лесов и тушения лесных пожаров.
Лесные пожары являются одной из трудно решаемых проблем народного хозяйства. По статистическим данным лесные пожары уничтожают в год до 70 миллионов м3 древесины и до 700 тыс. гектаров лесных насаждений. Актуальность проведения исследований по борьбе с лесными пожарами определяется и тем, что в связи с потеплением климата в различных частях РФ засухи и лесные пожары случаются почти ежегодно, принося огромный экономический, экологический и социальный ущерб.
Пожары оказывают влияние на региональную погоду: при действии крупных пожаров или многих небольших пожаров в регионах формируются устойчивые области высокого давления, сопоставимые по масштабам с атмосферными барическими системами. Циклоны обходят эти участки стороной, формируя в местах пожаров еще более сухую и жаркую погоду.
ответственности ЦБ “Авиалесоохрана” приведены в Приложении. В 2000 г. было проведено 210 воздействий, включая профилактические, в том числе 127 пиропатронами ПВ-26 с 2% составом йодистого серебра и 83 пиропатронами ПВ-26 ФХС, генерирующими ионогенный гигроскопический аэрозоль. При каждом АВ в среднем было израсходовано 1-2 пиропатрона. АВ имели место при 104 лесных пожарах, общая площадь которых составила 24635 га. Осадки выпали на 44 пожара общей площадью 18079 га, что составляет 73,4% от площади всех пожаров. Пиропатроны ПВ-26 применяли три авиабазы (Сыктывкарская - 205 штук, Читинская - 78 штук и Амурская -14 штук), количество неудачных засевов этими изделиями (осадки отсутствовали) - 53,0% (по авиабазам Сыктывкарская - 55,7%, Читинская -8,2%, Амурская - 20%). На остальных авиабазах засев проводился пиропатронами ПВ-26 ФХС. Количество неудачных засевов составило 18% (по авиабазам: Иркутская, Красноярская, Томская, Ханты-Мансийская - 0%; Читинская - 65,4%, Якутская - 15,4%) [122].
При отсутствии ресурсной облачности для тушения лесных пожаров используются самолеты-танкеры. Например, в пожароопасный сезон 2001 г. авиабазам охраны лесов было установлено задание по тушению пожаров с воздуха с использованием 21 ВСУ-5 (ВСУ-5А) на вертолетах типа Ми-8 (Ми-8МТ), 15 самолетов-танкеров Ан-2п и трех самолетов-амфибий Бе-12п. В подготовительный период были проведены мероприятия, необходимые для применения вышеуказанных авиасредств. Были проведены тренировки экипажей самолетов-танкеров, подготовлены к работе имеющиеся в авиабазах водосливные устройства. Иркутской авиабазой был заключен договор с Таганрогским авиационно-техническим комплексом им.Г.М.Бериева на тушение лесных пожаров с воздуха самолетами Бе-12п [114].
Фактически за пожароопасный сезон 2001г. при тушении лесных пожаров было применено 24 ВСУ, произведено 358 сливов - 700 тонн воды на 70 лесных пожаров. С воздуха локализовано более 36 тыс. метров кромки