СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО ПЕРЕНОСА АТМОСФЕРНОЙ ВЛАГИ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ОСАДКОВ В ЗАДАННОМ РАЙОНЕ Российский патент 2006 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к практической метеорологии и может быть использовано при решении задач, связанных с коррекцией погодных условий в целях устроения засушливых явлений, предотвращения возгорания лесных массивов и торфяников, а также для вызывания обильных осадков при тушении возникших пожаров.

Оно может быть использовано как эффективное средство пополнения запасов воды в обмелевших водохранилищах.

Особо интересной и важной представляется возможность использования изобретения в целях транспортировки влаги из акваторий морей и океанов по воздуху на большие расстояния в континентальные, традиционно засушливые и пустынные регионы.

Атмосферный воздух насыщается влагой в основном в результате испарения воды с поверхности морей и океанов. В силу наличия атмосферной циркуляции влажный воздух перемещается вглубь континентов, способствуя развитию над ними облачности и выпадению осадков.

Количество выпавших осадков над конкретной территорией зависит от частоты появления и интенсивности влажных воздушных потоков, проходящих над ней.

Важнейшим элементом атмосферной циркуляции является струйное течение, представляющее собой высотный скоростной воздушный поток, обладающий мощным погодоформирующим свойством. Одним из его особенностей является стимулирование циклопической активности.

В свою очередь, циклоны являются также важными элементами атмосферной циркуляции, так как они подвижны и обладают огромным водозапасом, который транспортируют по траекториям своего перемещения.

Циклоны, как правило, образуются над морями и океанами, но при определенных условиях они могут зарождаться и над сушей.

Существуют способы искусственного создания циклонов как над сушей, так и над морем. Например, запатентован метод активизации циклогенеза, т.е. процесса зарождения и развития циклонов с помощью инициирования струйного течения методом ионизации атмосферного воздуха (Патент Р.Ф. от 17.05.93 г. №2105463, кл. А 01 G 15/00).

Этот способ предусматривает прохождение искусственно созданного струйного течения вблизи заданного района, так чтобы он находился левее ее оси по направлению потока. При этом используется свойство струйного течения создавать условия для циклогенеза именно с левой стороны от ее оси [1].

Существенным недостатком этого способа является то, что струйное течение имеет большую пространственную протяженность, поэтому циклогенез происходит на большой территории, расположенной вдоль струи, где хаотически возникают и не синхронно эволюционируют несколько циклонов, что затрудняет коррекцию погодных условий в конкретном районе без нанесения ущерба соседним.

Настоящий способ отличается от рассмотренного выше тем, что инициируют струйное течение с изгибом вокруг лежащего под ним заданного района, так чтобы последний оставался с левой стороны по потоку [Фиг.1].

При наличии изгиба оси струйного течения в его полости процесс циклогенеза проявляется наиболее активно, что выражается в зарождении и последующем развитии в этом месте мощного циклона [2].

Из метеорологии известно, что оси возникающих естественным образом струйных течений в процессе эволюции могут менять направления и образовывать изгибы [3]. Подобные изгибы могут образовываться при прохождении струйного течения вблизи горных хребтов и высоких сопок, а также над границей раздела суши и моря.

Они могут образовываться также при взаимодействии или слиянии двух соседствующих струйных течений, одно из которых может быть искусственно созданным.

Струйное течение с изгибом можно создать искусственно, используя ораграфические особенности местности, на которой осуществляется ионизация атмосферного воздуха.

Струйное течение с изгибом над заданным районом можно создать также с помощью системы, состоящей из нескольких установок, генерирующих ионы в атмосферу, не лежащих на одной прямой линии и отстоящих друг от друга на удалении нескольких десятков километров, в зависимости от требуемой величины радиуса изгиба [Фиг.2].

Управление положением струйного течения с использованием нескольких источников ионизации осуществляется по способу, изложенному в указанном выше патенте.

В ходе экспериментальных исследований, по инициированию искусственных струйных течений, проведенных в 2000-2003 гг. в России (г.Москва), на о.Кипр и на Корейском полуострове получены данные, свидетельствующие о том, что для них также, как и для естественных струйных течений, характерно образование мощных циклонов в полости изгиба.

На Фиг.3 (а, б и в) представлены синоитические карты с изображением циклонов, образовавшихся в изгибах струйных течений в ходе проведения экспериментальных работ.

При этом замечено, что под влиянием продолжительной ионизации атмосферного воздуха, например в течение 3-7 суток, наблюдается развитие фронтальных систем, образовавшихся циклонов с характерной особенностью, заключающейся в интенсивном развитии, по крайней мере, одного из фронтов, который приобретает волновой характер и большую пространственную протяженность, достигающую порой более чем десять тысяч километров в длину, располагаясь при этом в параллельных воздушных потоках, ориентированных вдоль струйного течения.

На Фиг.4 (а, б, в и г) представлены космические снимки с изображением мощных циклонов с развитыми волновыми фронтами большой протяженности.

Известно, что волны волнового фронта способствуют образованию одного или нескольких вторичных циклонов [4, 5].

Полученный экспериментальный материал подтверждает, что на протяженном волновом фронте может образовываться несколько таких циклонов. Более того установлено, что они быстро перемещаются вдоль фронта к центру основного циклона.

Особенности развития мощного циклона и его фронтальной системы в полости изгиба струйного течения положены в основу способа направленного переноса атмосферной влаги в целях увеличения осадков в заданном районе, состоящего в следующем.

Методом ионизации атмосферного воздуха инициируют струйное течение с изгибом вокруг лежащего под ним заданного района, огибая его справа по потоку. Этого можно достигнуть, например, с помощью использования нескольких пунктов ионизации воздуха, находящихся на удалении нескольких десятков километров друг от друга и не лежащих на одной прямой.

По мере возникновения струйного течения через 12-36 часов в полости изгиба на высотном уровне, соответствующем давлению 500±150 мбар, происходит образование циклона.

Вместе с развитием циклона интенсивно развивается его фронтальная система, причем, как минимум, один из его фронтов начинает увеличиваться по протяженности и ложится в параллельные потоки, ориентированные в направлении струйного течения.

Этот фронт приобретает волновой характер и на его волнах образуются вторичные циклоны, быстро перемещающиеся по направлению параллельных воздушных потоков к центру основного циклона [Фиг.5].

Таким образом, по средствам сформировавшегося волнового фронта осуществляется транспортировка парообразной и сконденсированной в виде облачности влаги к заданному району из областей, отстоящих от него на тысячи километров.

При этом основной циклон, интенсивно подпитывающийся влагой, развивается в мощный, что сопровождается выпадением обильных осадков на территории, над которой он расположился. Регулярная подпитка циклона влагой продляет время его жизни не менее чем вдвое, по сравнению с обычным циклоном.

Однако образовавшийся циклон не может удерживаться на одном месте, так как он естественным образом перемещается в направлении общего переноса воздушных масс. При этом следует отметить, что скорость этого перемещения значительно меньше скорости перемещения вторичных циклонов к его центру.

По мере отхода циклона из заданного района ионизацию воздуха прекращают, что и приводит к диссипации фронтальной системы циклона. По мере разрушения волнового фронта находящиеся под его влиянием вторичные циклоны обосабливаются и ослабевают, а их дальнейшая эволюция и перемещение происходят естественным для местных климатических условий образом.

Лишившись подпитки влагой, основной циклон окклюдирует, теряя свою мощность.

В случае необходимости продолжения осадков цикл ионизации (активное воздействие) повторяют с интервалом 2-7 дней, необходимым для восстановления синоптической ситуации, возмущенной активным воздействием.

Аналогов описанному выше способу транспортировки влаги по воздуху на огромные расстояния в литературе не выявлено. Способ может иметь большое практическое значение, так как его реализация не требует огромных финансовых затрат, сопоставимых с затратами на прокладку оросительных каналов, бурения глубинных скважин, опреснения морской воды и транспортировки ее в танкерах.

Особое практическое и экономическое значение он может получить при решении задач увлажнения традиционно засушливых и пустынных районов планеты.

Источники информации

1. Рил Г., Алака М.А., Джоржан К.Л. «Струйные течения». - М. изд. Иностранная литература, 1953 г.

2. Baruch Ziv, Nathan Paldor "The Divergence Fields Assoiated with Time-Dependent Jet Streams' Amer. Meteorological Society, 1999 (1843-1851).

3. В.И.Воробьев. «Струйные течения в высоких и умеренных широтах». - Ленинград. Гидрометеорологическое издательство, 1960.

4. М.Г.Приходько, B.C.Смирнов, Ю.З.Эйдельман. «Общая и синоптическая метеорология». М. Издательство М.О. СССР 1970 г. (стр. 299).

5. С.П.Хромов и Л.И.Мамонтова. «Метеорологический словарь». Ленинград, 1974 (стр. 413. Серия циклонов).

Изобретение относится к практической метеорологии и может быть использовано при решении задач, связанных с коррекцией погодных условий в сторону увеличения осадков над заданной территорией. Способ направленного переноса атмосферной влаги заключается в изменении направления естественного переноса воздушных масс и состоит из инициирования атмосферного струйного течения, проходящего вблизи, но левее заданного района с помощью ионизации воздушного пространства, осуществляемого генераторами однополярных зарядов, находящихся в пределах территории этого района. В целях локализации района выпадения осадков инициируется струйное течение с правосторонним по направлению потока изгибом. В образовавшемся изгибе возникают условия для зарождения и развития мощного циклона, имеющего протяженный волновой фронт, ориентированный вдоль направления струйного течения. Вдоль фронта происходит поступление влаги из периферийных районов к центру циклона, обеспечивающее его интенсивное развитие и более длительное существование. Способ позволяет осуществлять переброску влаги на большие расстояния по воздуху в районы, испытывающие острый и устойчивый ее дефицит. 5 ил.

Способ направленного переноса атмосферной влаги с целью увеличения осадков в заданном районе, включающий изменение направления естественного переноса воздушных масс путем инициирования атмосферного струйного течения, ионизируя примыкающее к этому району воздушное пространство, отличающийся тем, что струйное течение инициируют с изгибом вокруг лежащего под ним заданного района, огибая его справа по потоку, создавая условие для зарождения и развития циклона в полости изгиба и удерживания его в течение времени, необходимого для развития мощного циклона и для формирования связанной с ним фронтальной системы, в которой, по крайней мере, один из фронтов находится в параллельных воздушных потоках, ориентированных вдоль направления струйного течения, образуя протяженную пространственную структуру волнового характера для зарождения на ее волнах вторичных циклонов, перемещающихся вдоль фронта к центру основного циклона, подпитывая его влагой и энергией.