СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УРАГАН (ЦИКЛОН, ТАЙФУН) Российский патент 2018 года по МПК G01W1/00 A01G15/00 

Изобретение относится к области технологий борьбы с ураганом в интересах защиты населения от него путем прерывания развития его мощности.

Из существующих способов борьбы с ураганами известны:

- способ, заключающийся в бомбардировке облаков, примыкающих к центру урагана, с помощью взрывчатых веществ [«Ураган и как с ним бороться» - http://maxpark.com/community/88/content/4866375],

- способ, заключающий в воздействии на «глаз» урагана вакуумными бомбами [http://masterotvetov.com/estestvennye-nauki/45994-kak-uchenye-predlagajut-borotsja-s-uraganami.html].

Известен также способ ослабления ураганов (тайфунов) (а.с. N 568033, кл. G01W 1/00, опубл. 05.08.77), в котором, с целью более полного подавления энергии урагана, в его центральной зоне создают нисходящие движения, оказывая взрывное воздействие сериями по концентрическим окружностям, отстоящим от "глаза" урагана и друг от друга на расстоянии порядка 10-15 км и с шагом вдоль окружностей не более 5-10 км, выбранный в качестве прототипа.

Основным недостатком прототипа (и всех упомянутых способов) является то, что для подавления энергии урагана недостаточно энергии применяемых взрывов, так как взрывному воздействию подвергаются облака, перенасыщенные влагой, примыкающие к центру урагана и, по сути, представляющие собой тело урагана, и обладающие большой кинетической энергией, «погасить» которые невозможно даже применением взрывов, соизмеримых с атомными.

Известно, что когда скорость ветра в тропическом шторме достигает 119 км/ч, то он официально считается ураганом (тайфуном).

Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании условий, исключающих подпитку урагана энергией с периферийных его областей путем осуществления взрывов в расчетных точках урагана с помощью взрывчатых веществ безоболочного типа, сбрасываемых с летательных аппаратов (самолетов), способствуя диссипации энергии урагана и, как следствие, переводе урагана в разряд шторма. При этом, согласно предлагаемому изобретению, предварительно определяют все необходимые характеристики и параметры урагана, а именно:

- параметры развивающего урагана: диаметр сплошной облачности урагана, скорость и направление поступательного движения «центра» урагана, диаметр расчетной окружности осуществления взрывов, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее,

- наличие «тепловых башен», обладающих повышенными значениями температуры относительно окружающего фона;

- определяют скорость ветра в приповерхностном слое атмосферы, убеждаясь, что она нарастает и достигла 20-35 м/с и более;

- рассчитывают координаты областей осуществления взрывов с учетом времени полета каждого летательного аппарата и параметров развивающего урагана и задают их в системе координат, связанной с Землей,

- определяют количество взрывов в каждой расчетной области их осуществления (в зависимости от степени развития урагана).

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе воздействия на ураган, включающем осуществление взрывного воздействия, согласно изобретению взрывное воздействие осуществляют при достижении угрожающих значений скорости ветра в приповерхностном слое в 20-35 м/с, в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее в верхней части тропосферы, при этом расстояние между расчетными точками может составлять 40-50 км с одновременным осуществлением взрывного воздействия в «тепловых башнях», причем эти взрывные воздействия осуществляют сериями с интервалом времени, выраженным в минутах и численно равным высоте осуществления взрывного воздействия, выраженной в километрах.

Каждая серия взрывов производится в одной и той же области воздушного пространства с допустимым радиусом отклонения от выбранной точки взрыва, не превышающим 500 м, при этом интервал в серии, состоящей из двух - пяти взрывов, составляет величину, выраженную в минутах и равную высоте производимых взрывов, измеренной в километрах.

Дополнительно осуществляется одновременное необходимое количество взрывов в найденных с помощью инфракрасной аппаратуры областях, положение которых определяется наиболее повышенными значениями температуры относительно окружающего фона - так называемыми «тепловыми башнями» - и частотой их появления с течением времени развивающегося урагана соответственно.

Взрывное воздействие может осуществляться, например, путем сбрасывания взрывчатых веществ с летательных аппаратов с расчетной высоты и с учетом времени достижения падающим устройством подрыва расчетной высоты осуществления взрывов, причем желательно одновременно во всех точках.

Осуществление взрывного воздействия в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность одновременно с осуществлением взрывного воздействия в «тепловых башнях», в верхней части тропосферы позволяет решить задачу «усмирения» урагана в один расчетный отрезок времени, лишая его подпитки энергией.

Это взрывное воздействие приводит к созданию в районе производимых взрывов условий для изменения направления перемещения воздушных масс теплого влажного воздуха в слое из преимущественного горизонтального, в направление, преимущественно вертикальное, т.е. к «эффекту трубы». Такое изменение направления перемещения влажного воздуха будет способствовать интенсивному облакообразованию в области осуществления взрывов, размеры которого (около 4-х км) значительно превысят те, которые образуются непосредственно при взрыве взрывчатого вещества на уровне океана. Созданные таким образом конденсированные на продуктах последовательных взрывов облака представляют собой гряды облаков, перпендикулярные направлению струйного течения, - они будут способствовать существенному уменьшению в районах проведения взрывов скоростного напора ветра, формирующего тело урагана и «питающего» его энергией. Особенно важным при этом является повышение температуры воздушного пространства в местах и на высотах образовавшейся облачности. Последнее обстоятельство приведет к уменьшению температурного градиента между центром урагана и его периферией, что в конечном итоге также будет способствовать ослаблению урагана [Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы / Л.Т. Матвеев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984].

Осуществление взрывного воздействия в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана именно на расстоянии 20-30 км от нее в верхней части тропосферы позволяет учесть обстоятельство поступательного движения урагана вдоль поверхности Земли, прогнозировать и рассчитывать точки и время осуществления взрывного воздействия.

Необходимым условием обеспечения взрывоподобной конвекции влажных масс воздуха на большие высоты с последующим облакообразованием в виде гряд облаков, является выбор определенного интервала времени в серии взрывов. Этот интервал времени определяется временем выпадения на поверхность океана конденсированной влаги, образующейся после каждого взрыва (скорость падения продуктов конденсации около 1 км/мин).

Осуществление серий взрывных воздействий с интервалом времени, выраженным в минутах и равным высоте осуществления взрывного воздействия на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее в верхней части тропосферы, выраженной в километрах, обуславливается тем, что за это время падающие продукты конденсации влаги на продуктах реакции взрыва достигнут поверхности океана, охлаждая поверхностный слой воды, а самолеты, осуществляющие бомбардировку, успеют переместиться в область следующего взрыва на окружности, охватывающей ураган или в область соседней тепловой башни. Это перемещение как раз и может составить 40-50 км.

Общее количество последовательных взрывов в одной области пространства, для обеспечения взрывоподобной конвекции влажных масс воздуха на большие высоты с последующим облакообразованием в виде гряд облаков, не превышает 3-5 в зависимости от степени развития урагана. А на поверхности океана рассмотренный режим приведет к охлаждению поверхности океана выпадающими осадками сконденсированной влаги на продуктах взрывов каждый раз диаметром порядка 4 км, образуя охлажденную поверхность океана общей длиной около 16-20 км, что также пресекает развитие облачности в приповерхностном слое океана, возникающей при разности температур океана и приповерхностных слоев воздуха не менее 4 градусов.

Количество расчетных точек осуществления взрывного воздействия зависит от параметров развивающего урагана: диаметра сплошной облачности урагана, скорости и направления поступательного движения «центра» урагана, диаметра окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее, которые могут быть предварительно определены с помощью специализированной аппаратуры, размещенной на спутниках и авиационных летательных аппаратах.

Такое предварительное определение параметров развивающего урагана: диаметра сплошной облачности урагана, скорости и направления поступательного движения «центра» урагана, диаметра окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее, необходимо для того, чтобы в связанной с Землей системе координат определить количество и координаты расчетных центров областей, необходимых для осуществления взрывов.

Взрывные воздействия осуществляют в расчетных точках с учетом времени полета каждого летательного аппарата в свою расчетную точку, времени выполнения маневра перелета в следующую расчетную точку (или возврата в ту же свою точку) и параметров движения развивающего урагана.

Расчетные точки выбираются на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее, с шагом вдоль этой окружности 40-50 км.

Параметры развивающегося урагана могут быть определены известными техническими средствами.

Современные способы исследования ураганов с использованием измерительной аппаратуры на спутниках «TRMM» и самолетах позволили уточнить картину усиления мощности развивающегося урагана. Принято считать [Satellies spot "hot towers" in Hurricane Katrina. Kelly Young, http://space.newscientist.com/article/dn7828-satellites-spot-hot-towers-in-hurricane-Katrina.html], что формирующиеся и обнаруживаемые в теле и в спиралях урагана, так называемые «тепловые башни» проявляются непосредственно перед моментом усиления мощности урагана. В этих образованиях ограниченного размера осуществляется конденсация влаги (превращение ее в облачность, зарождающуюся от поверхности океана) с выделением тепла и появлением мощных конвекционных потоков. Эти процессы также необходимо прервать. Для этого необходимо дополнительно осуществлять взрывы в верхней тропосфере в областях и на высотах воздушного пространства урагана, обладающих ярко выраженными повышенными значениями температуры относительно окружающего фона.

Взрывные воздействия осуществляются одновременно - в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность на расстоянии 20-30 км от нее и в «тепловых башнях», положение которых определяется с помощью инфракрасной аппаратуры. На самолетах можно осуществлять поиск и воздействие на тепловые башни, используя тепловизионную аппаратуру, хотя основные данные могут быть определены и с использованием специализированных спутников.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено условное изображение урагана (его тела и спиральных гряд облаков), на фиг. 2 представлено радиолокационное изображение сформировавшейся в результате осуществленных взрывов гряды облаков, на фиг. 3 представлено положение образовавшейся гряды облаков через 15 мин, на фиг. 4 представлено положение образовавшейся гряды облаков через 35 мин, на фиг. 5 представлено изображение образованной в результате взрывов облачности в вертикальной плоскости, полученное с помощью радиолокационного высотомера.

На фиг. 1-5 цифрами обозначено:

1 - условное обозначение спиралеобразной облачности, имеющей место при урагане;

2 - направление поступательного движения урагана;

3 - области проведения серий взрывов в пространстве между спиралеобразными полосами облаков урагана и в тепловых башнях спиралеобразной облачности;

4 - место проведения предыдущего взрыва и образования облака;

5 - образовавшаяся облачность (в виде гряды облаков), сформировавшаяся в результате осуществления серии взрывов;

6 - направление вращения облачности вокруг центральной части урагана;

7 - смещенное положение образовавшейся облачности (гряды облаков) через 15 мин;

8 - смещенное положение образовавшейся облачности через 35 мин.

Предлагаемый способ основан на зафиксированном эффекте индуцированного облакообразования с помощью последовательных высотных взрывов с тротиловым эквивалентом 800-1000 кг в одной и той же области воздушного пространства на высоте 8 км, с интервалом времени в 8 мин при проведении в СССР в 80-х годах исследований физики атмосферы.

Метеоусловия проведения эксперимента: тыловая часть циклона, скорость ветра в приповерхностном слое (20-35) м/с. Фрагменту, представленному на фиг. 2, предшествовали последовательные взрывы в соответствии с описанными выше условиями эксперимента. Примерно через 10 мин после проведения последнего взрыва радиолокатором (РЛС) П-12 был зафиксирован процесс интенсивного облакообразования, обусловленный взрывоподобной конвекцией влажной массы воздуха с уровня области взрывного воздействия до высоты 11000 м, который продолжался около 2-3 мин.

Образовавшаяся облачность 5 вследствие применения взрывов через 10 мин после окончания воздействия представлена на фиг.2. Образовавшаяся облачность 5 представляет собой гряду облаков протяженностью 40-45 км.

Так как все процессы происходили в непосредственной близости от места расположения РЛС, то остальные, не обозначенные на фиг. 2 радиолокационные отметки, принадлежат к так называемым «местникам» - отражениям от приповерхностного слоя.

Образовавшаяся облачность 5 через 15 мин после ее появления на экране РЛС переместилась в положение 7 (см. фиг. 3).

Образовавшаяся облачность 5 через 35 мин после появления ее на экране РЛС переместилась в положение 8 и частично рассеялась (см. фиг. 4).

В радиолокационных наблюдениях был задействован также радиолокационный высотомер, работающий в дециметровом диапазоне длин волн. С помощью этого высотомера удалось определить нижнюю и верхнюю границы основной части сформировавшейся облачности. Они составляли соответственно 5000 м и 11000 м (см. фиг. 5). На фиг. 5 изображено сечение верхнего яруса образовавшейся облачности 5. По мере перемещения образовавшейся облачности 5 радиолокационные отметки на индикаторе РЛС становились менее выраженными (фиг. 4) (8), а на индикаторе радиовысотомера (фиг. 5) в наблюдаемом радиолокационном изображении стали появляться разрывы. Через 40-50 мин после процесса облакообразования радиолокационные отметки исчезли с экрана РЛС. Примерно через 60 мин сформировавшаяся облачность перестала наблюдаться и на экране радиолокационного высотомера. В период облакообразования и в дальнейшем заметно уменьшилась скорость ветра. Она стала составлять величину, равную (7-9) м/с, а на поверхность под областью осуществления взрывов выпала ледяная крошка. При применении предлагаемого способа в условиях более высоких температур нижних слоев атмосферы в приэкваториальном поясе Земли можно ожидать, что ледяная крошка, образовавшаяся в верхних слоях тропосферы, растает, а поверхности океана достигнет холодный дождь, выполняя функцию уменьшения температурного градиента, а тем самым и лишая ураган подпитки энергией.

Изобретение относится к области технологий борьбы с ураганом в интересах защиты населения от него путем прерывания развития его мощности. Способ воздействия на ураган, циклон, тайфун включает осуществление взрывного воздействия при угрозе достижения скорости ветра 20-30 м/с в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее в верхней части тропосферы. Одновременно с этим производят взрывное воздействие в «тепловых башнях». Указанные взрывные воздействия осуществляют сериями с интервалом времени, выраженным в минутах и равным высоте осуществления взрывного воздействия в верхней части тропосферы, выраженной в километрах. Техническим результатом изобретения является создание условий, исключающих подпитку урагана энергией. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ воздействия на ураган, циклон, тайфун, включающий осуществление взрывного воздействия, отличающийся тем, что взрывное воздействие осуществляют при угрозе достижения скорости ветра 20-30 м/с в расчетных точках на окружности, охватывающей сплошную облачность урагана на расстоянии 20-30 км от нее в верхней части тропосферы одновременно с осуществлением взрывного воздействия в «тепловых башнях», при этом указанные взрывные воздействия осуществляют сериями с интервалом времени, выраженным в минутах и равным высоте осуществления взрывного воздействия в верхней части тропосферы, выраженной в километрах.

2. Способ воздействия на ураган, циклон, тайфун по п. 1, отличающийся тем, взрывное воздействие осуществляют с помощью взрывчатых веществ, при этом масса обычного взрывчатого вещества при каждом взрыве составляет 900-1000 кг в тротиловом эквиваленте, исполненного в безоболочном варианте.

3. Способ воздействия на ураган, циклон, тайфун по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая серия взрывов производится в одной и той же области воздушного пространства с допустимым радиусом отклонения от выбранной точки взрыва, не превышающим 500 м, при этом интервал в серии, состоящей из двух - пяти взрывов, составляет величину, выраженную в минутах и равную высоте производимых взрывов, измеренной в километрах.

4. Способ воздействия на ураган, циклон, тайфун по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется одновременное необходимое количество взрывов в найденных с помощью инфракрасной аппаратуры областях, положение которых определяется наиболее повышенными значениями температуры относительно окружающего фона - так называемыми «тепловыми башнями» - и частотой их появления с течением времени развивающегося урагана, соответственно.