СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ В ПРЕДЕЛАХ ЗАДАННОГО ПРОСТРАНСТВА И СИСТЕМА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МАСШТАБОВ ПРОВОДИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ Российский патент 2000 года по МПК A01G15/00 E01H13/00 

Изобретение относится к области метеорологии, а именно к активным воздействиям на атмосферные процессы, и может быть использовано в практических работах, проводимых, например:
в интересах сельского хозяйства - для коррекции погодных условий и регулирования увлажнения почвы;
в интересах экологии - для санации воздушной среды;
в интересах мелиорации - для улучшения местного климата и т.д.

Известны электрические способы управления погодными условиями, которые позволяют влиять на естественный процесс осадкообразования, либо разрушать атмосферные образования, такие как: облака, туманы и смоги.

Для сдерживания или стимулирования осадков вовнутрь облака вводится электрически заряженный реагент. В зависимости от цели воздействия реагент может быть заряжен положительно или отрицательно. Если заряды облачных частиц и реагента совпадают по знаку, то это препятствует коагуляции капель и способствует упреждению или прекращению осадков, а если заряды разноименные, то создаются условия для слияния капель, их укрупнения и выпадения на землю в виде дождя (Демидов В.М., Куликов В.Д., Лаушин Н.Г. "Способ воздействия или рассеивания облаков". Патент РФ N 2042318, A 01 G 15/00).

В целях разрушения атмосферных образований последние подвергаются воздействию объемного электрического заряда, который создается введением в объект воздействия большого количества одноименных ионов (Похмельных Л.А. "Устройство для создания объемного заряда в атмосфере". Патент РФ N 486214, A 01 G 15/00).

Полное или частичное разрушение капель, из которых состоит облако или туман, происходит за счет перекачки влаги на вводимые в объект воздействия ионы, происходящей в процессе обводнения последних.

Общим для этих способов является то, что изменение погодных условий осуществляется посредством воздействия на конкретные атмосферные образования, определяющие состояние погоды в отдельных ограниченных районах. Им присущ и общий недостаток, который заключается в том, что они не устраняют причин, порождающих атмосферные образования, что зачастую приводит к восстановлению ситуации после прекращения воздействия.

Задачей настоящего изобретения является управление процессом естественной циркуляции воздушных масс, ответственной за состояние погоды и в том числе за появление и эволюцию различных атмосферных образований. Такая постановка задачи представляет собой новый подход к проблеме управления погодой и поэтому рассмотренные выше способы изменения погодных условий только отражают уровень техники, но не рассматриваются в качестве прототипов изобретения.

В основу предлагаемого изобретения положен тот факт, что долговременный, искусственный, восходящий воздушный поток, создаваемый с помощью генерации в атмосферу большого количества ионов, пронизывая толщу атмосферного воздуха, в зависимости от достигаемой высоты и времени действия вызывает различные по значению и масштабам термодинамические процессы, такие как расширение и диффузия воздуха, атмосферные вихри, горизонтальные и вертикальные сдвиги ветра, струйные течения, планетарные, гравитационные и другие волны. Чем выше поднимается поток, тем масштабнее процессы, вызванные его действием.

Если у поверхности земли в результате действия потока наблюдается слабое повышение температуры и связанные с ним расширение и диффузия воздуха в локальном масштабе (на практике это используется для рассеивания тумана и низкой слоистой облачности), то на большом удалении от поверхности земли уже возникают горизонтальные и вертикальные сдвиги ветра за счет выноса тепла в более высокие и вместе с тем более холодные слои воздуха, изменяющего естественное распределение температурных градиентов.

Достигнув верхней части тропосферы на высотах 5-12 км, восходящий поток посредством сопутствующих ему сдвигов ветра и атмосферных вихрей инициирует струйное течение (скоростной горизонтальный воздушный поток протяженностью до нескольких тысяч километров, имеющий сравнительно небольшую площадь поперечного сечения), которое играет большую роль в формировании погоды на территории, расположенной под его продольной осью (Рил Г., Алака М.А., Джоржан К.Л. и др. Струйное течение. - М.: Иностранная литература, 1959).

В результате совокупности действий перечисленных выше термодинамических процессов генерируются планетарные, гравитационные и другие колебания атмосферы, ответственные за состояние погоды в глобальных масштабах на Земле (Мизун Ю.Г. Космос и погода. - М.: Наука, 1969).

Из сказанного выше следует, что, дозируя время действия восходящего потока, можно управлять термодинамическими процессами на различных высотах и задавать масштабы влияния их на погодные условия.

Например, для рассеивания тумана на территории объекта, занимающего площадь радиусом 2 км, достаточно, чтобы поток действовал в течение всего лишь нескольких часов. Для рассеивания облачности над площадью радиусом 10 км потребуется 5-10 часов его работы, а для смены направления северного ветра, несущего заморозки в пределах области, на западное или восточное потребуется 10-20 часов и т.д.

В приведенном примере использованы экспериментальные данные, полученные при испытаниях установки, предназначенной для нормализации погодных условий в районе аэропорта Быково.

Установка представляет собой гигантский коронирующий электрод в виде сетки, изготовленный из тонкого провода и имеющий размеры 100 х 100 м, который генерирует вертикальный ионный поток, стимулирующий восходящий воздушный поток.

Опыт экспериментальной эксплуатации установки подтверждает бесспорный факт, что время получения ожидаемого эффекта воздействия во многом зависит от состояния естественного метеорологического фона.

Предлагаемый способ изменения погодных условий заключается в создании непрерывного и долговременного восходящего воздушного потока, продолжительность действия которого ограничивается временем работы установки, генерирующей ионный поток. Он позволяет нарушить сложившуюся естественным путем циркуляцию воздушных масс в тропосфере и изменить тем самым погодные условия, в том числе и аномальные, на больших территориях. Кроме этого, данный способ предусматривает возможность изменения погодных условий в пределах конкретных зон, имеющих различные по величине площади, не вызывая при этом изменений погоды в соседних районах, что очень важно при воздействиях в приграничных с другими государствами районах. Эта возможность реализуется временной дозировкой действия восходящего потока в зависимости от результатов контроля состояния метеорологического фона в пределах от нескольких часов до нескольких суток.

В печатных изданиях другого способа коррекции погоды, являющегося аналогом предложенного, выявить не удалось.

В целях контроля масштабов проводимых воздействий по коррекции погоды описанным выше способом предлагается система, состоящая из космических и авиационных средств наблюдения за состоянием облачного покрова Земли и за структурой воздушных потоков (см. чертеж).

Эффект воздействия и его масштаб определяются методом сопоставления прогностических данных и реально наблюдаемых из космоса и с борта самолета-метеолаборатории метеостанции.

С помощью аппаратуры, установленной на борту метеоспутников, обнаруживаются и анализируются возмущенные зоны в облачных массивах, образовавшиеся в результате действия искусственно вызванных восходящих потоков и струйных течений. А с помощью аппаратуры, установленной на борту самолетов-метеолабораторий, исследуется структура воздушных потоков на различных высотах в зоне изменения атмосферной циркуляции.

Данные космических и авиационных наблюдений по эфиру поступают в координационный центр на земле для обработки и анализа.

Аналога подобной системы, который мог бы послужить прототипом данного изобретения, в печатных изданиях выявить не удалось.

Изменение погодных условий достигается созданием ионизированного восходящего воздушного потока с дозированием времени его действия от нескольких часов до нескольких суток. В зависимости от времени действия потока вызывают нарушение естественной циркуляции воздушных масс на различных высотах в разных пространственных масштабах над территорией от единиц до тысяч километров. Для оценки пространственных масштабов осуществляемого изменения атмосферной циркуляции используют систему, содержащую метеоспутники и авиационные средства в виде самолетов-метеолабораторий. Применение системы позволяет управлять процессом циркуляции воздушных масс. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изменения погодных условий в пределах заданного пространства путем нарушения сложившейся естественным образом циркуляции воздушных масс с помощью создания восходящего воздушного потока, возникающего вследствие генерации в атмосферу ионов с помощью коронирующего электрода, отличающийся тем, что нарушение естественной циркуляции воздушных масс осуществляют на различных высотах в разных пространственных масштабах над территорией в пределах от единиц до тысяч километров, дозируя время действия восходящего потока от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от естественного метеорологического фона и результатов оценки проводимого изменения атмосферной циркуляции. 2. Система для оценки пространственных масштабов проводимого изменения атмосферной циркуляции, содержащая космические средства съемки внешней поверхности облачного покрова Земли в виде метеоспутников для обнаружения и анализа образованных в ней возмущенных восходящим воздушным потоком или струйным течением зон, авиационные средства исследования структуры воздушных потоков на различной высоте в зоне изменения атмосферной циркуляции в виде самолетов - метеолабораторий, а также наземный центр управления и координации космических и авиационных средств оценки.