Многоволновое активно-пассивное зондирование конвективных (грозовых) облаков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, доктор физико-математических наук Стасенко, Валерий Никифорович

• Стасенко, Валерий Никифорович
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Стасенко, Валерий Никифорович

Введение

Глава 1. Определение электрического состояния облаков наземными, самолетными и дистанционными радиотехническими средствами

1.1. Параметры электрического состояния конвективных облаков и возможности их дистанционного измерения.

1.1.1 Измерения напряженности электрического поля.

1.1.2 Вариации напряженности электрического поля. Время релаксации.

1.1.3. Определение поверхностной и объемной плотности зарядов.

1.1.4. Определение электрической проводимости в облаке и за его пределами.

1.1.5. Определение плотности электрического тока под облаком.

1.1.6. Токи коронирования.

1.2. Методы исследования электрической макроструктуры облаков и их ограничения.

1.2.1. Исследование макроструктуры облаков по изменениям электрического поля, возникающего при разрядах молний.

1.2.2. Исследование макроструктуры облаков посредством вертикального зондирования электрического поля с помощью радиозондов и ракет.

1.2.3. Исследование структуры электрического поля у поверхности земли при прохождении грозового облака.

1.2.4. Исследование структуры электрического поля в облаках с помощью самолетов.

1.3. Обобщенные данные об электрических свойствах конвективных облаков.

1.4. Взаимосвязь электрических и других метеорологических характеристик облаков.

1.5. Использование дистанционных радиотехнических средств для определения электрического состояния облаков.

1.6. Обоснование физических свойств электроактивных зон облака.

1.7. Постановка задачи исследования эволюции грозовых облаков.

Выводы.

Глава 2. Пассивно-активные радиотехнические средства ПЭБ Тургош для измерения параметров грозовых облаков.

2.1. Стадии эволюции электрического состояния конвективных облаков, характерные признаки и средства обнаружения.

2.2. Радиолокационное обнаружение облаков, осадков и молний (научно-методические основы и техническая реализация).

2.2.1. Радиолокационные средства ПЭБ Тургош.

2.2.2. Аппаратура регистрации данных и обеспечения наблюдений.

2.2.3. Методические и технические решения для многоволнового активно-пассивного зондирования.

2.2.4. Обнаружение конвективных (грозовых) облаков и молний с помощью PJ1C.

2.2.4.1. Обнаружение грозовых облаков с помощью

2.2.4.2. Обнаружение молниевых разрядов с помощью

2.3. Обнаружение молний с помощью грозопеленгаторов разных конструкций.

2.3.1. Результаты исследований эффективности АГПД Очаг-2П.

2.3.2. Результаты исследований эффективности АГПД Оранж.

2.3.3. Результаты исследований работоспособности грозопеленгационной сети МО РФ.

2.3.4. Результаты исследований работоспособности грозопеленгатора ALDF-141T (серия IMPACT).

2.3.5. Возможности повышения эффективности применения грозопеленгационных данных.

Выводы.

Глава 3. Результаты исследований характеристик грозовой активности облаков с помощью радиотехнических средств ПЭБ Тургош.

3.1. Результаты исследования ЭМИ грозовых облаков в метровом диапазоне радиоволн.

3.1.1. Аппаратура регистрации ЭМИ грозовых облаков.

3.1.2. Методика регистрации ЭМИ грозовых облаков.

3.1.3. Результаты регистрации ЭМИ грозовых облаков.

3.1.3.1. Определение длительности ЭМИ вспышек молний.

3.1.3.2. Определение предельного расстояния обнаружения ЭМИ вспышек молний в метровом диапазоне радиоволн.

3.1.3.3. Измерение характеристик ЭМИ вспышек молний, обнаруженных PJIC П-12 и АГПД Очаг-2П.

3.1.3.4. Определение боковых лепестков диаграммы направленности Р JIС П-12.

3.2. Параметры радиоэхо молний, обнаруживаемых PJIC метрового и дециметрового диапазонов радиоволн с различной поляризацией.

3.2.1. ЭПР каналов молний на Х = 200 см и Х = 35 см.

3.2.2. Время существования радиоэхо молний на X. = 200 см и

Х = 35см.

3.2.3. Радиальные размеры радиоэхо молний на X. = 200 см и

А. = 35 см.

3.3. Обнаружение молний на Я, = 11 см.

3.3.1. Параметры радиоэхо молний на X = 11 см.

3.3.1.1. Радиальные размеры радиоэхо молний на

А, = 11 см.

3.3.1.2. Время существования радиоэхо молний на

Я.= 11см.

3.3.1.3. ЭПР молний на X = 11 см.

3.3.1.4. Дальность обнаружения молний на X = 11 см.

3.3.2. Возможность применения MPJ1-5 для обнаружения молний.

3.4. Теоретическое моделирование процессов электризации в грозовых облаках.

3.5. Возможности применения информации о молниях при АВ на грозоградовые облака.

Выводы.

Глава 4. Исследования одноячеистых грозовых облаков на ПЭБ Тургош.

4.1. Методика проведения наблюдений с помощью комплекса РТС.

4.2. Методика обработки данных радиолокационных наблюдений.

4.3. Результаты исследований одноячеистых грозовых облаков.

4.3.1. Закономерности эволюции радиоэхо конвективных ячеек.

4.3.2. Изменение вертикального профиля отражаемости конвективной ячейки в ходе грозы.

4.3.3. Взаимное расположение в грозовых облаках зон молниевой активности, зон повышенных значений отражаемости, турбулентности и интенсивности осадков.

4.3.3.1. Результаты сопоставления местоположения грозовых разрядов с осадками различной интенсивности.

4.3.3.2. Результаты сопоставления местоположения грозовых разрядов с отражаемостью грозовых облаков.

4.3.3.3. Результаты сопоставления зон повышенных значений отражаемости, турбулентности и грозовой активности.

4.4. Определение местоположения и размеров зон основных электрических зарядов конвективного облака.

4.5. Результаты исследования аномальных грозовых облаков.

4.6. Рекомендации по обнаружению аномальных грозовых облаков с помощью MPJI.

4.7. Молниевая активность в слоисто-дождевых облаках.

4.8. Возникновение молний в «вялых» грозовых облаках.

Выводы.

Глава 5. Исследования многоячеистых грозовых облаков на ПЭБ Тургош.

5.1. Формирование внутримассовых многоячеистых облаков.

5.2. Формирование фронтальных многоячеистых облаков.

5.3. Статистическая модель конвективной ячейки.

5.4. Особенности грозовой активности в многоячеистых облаках.

5.4.1. Взаимосвязь местоположения, размеров грозовых разрядов с ячеистой структурой облаков.

Выводы.

Глава 6. Сопоставление самолетных измерений напряженности электрического поля конвективных облаков с их радиолокационными характеристиками.

6.1. Организация летных экспериментов и методика сравнительных наблюдений.

6.2. Результаты сопоставления данных бортовых измерений напряженности электрического поля с радиолокационной структурой облака.

6.3. Временное изменение напряженности электрического поля над кучево-дождевыми облаками.

6.4. Регистрация ЭМИ облаков наземными РТС одновременно с измерениями напряженности электрического поля на борту самолета.

6.5. Сопоставление напряженности электрического поля и радиолокационного критерия грозоопасности Y.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многоволновое активно-пассивное зондирование конвективных (грозовых) облаков»

Грозы сопровождают многие атмосферные явления и процессы: градо- и торнадосодержащие облака, мезомасштабные конвективные комплексы, циклоны умеренных и тропических широт. Они представляют опасность для авиации, энергетики, других отраслей экономики и населения. Увеличение интенсивности воздушного движения, широкое применение композиционных материалов, низковольтных систем управления, компьютерных сетей сопровождается количественным и качественным ростом ущерба. По данным Национального института молниевой безопасности США (г.Луисвилл) потери гражданского сектора этой страны от поражения молниями составляют 4-5 млрд. долларов ежегодно: 150-200 млн. от лесных пожаров, около 2 млрд. из-за отмены и переносов авиарейсов в другие аэропорты, 1 млрд. из-за отключений электроэнергии, 125 млн. от повреждений компьютерных сетей и др. Кроме того, с 1990 по 2000 годы на АЭС зарегистрировано 346 инцидентов, связанных с грозами. Ежегодно страховым компаниям предъявляются около 300 000 требований на возмещение убытков, вызванных молниями (в 2000 году на сумму 332 млн. долларов).

Известно, что отличительными признаками грозовых разрядов (ГР) являются широкополосное электромагнитного излучение (ЭМИ) и высокая концентрация электронов в каналах. Радиотехнические системы обнаружения гроз различной конструкции реализуют возможности дистанционного обнаружения ГР по этим признакам, извлекая из них информацию об интенсивности грозы, тенденции эволюции и степени ее опасности для тех или иных потребителей. При этом принципиально важной для целей оперативного гидрометеорологического обеспечения является возможность оценки по характеристикам электромагнитного (в т.ч. оптического) излучения грозовых облаков, их радиолокационным параметрам вероятности возникновения опасных и стихийных явлений погоды, связанных с такими облаками.

Применение дистанционных методов обнаружения гроз (системы и датчики типа ALDF, LDAR, SAFIR, OLS, LIS и др.) показало, что электрические процессы в облаке свидетельствуют не только о его существенной микрофизической перестройке, но и предшествуют опасным явлениям погоды (ОЯ), т.е. они фактически являются предикторами ОЯ. К таким предикторам можно отнести резкое увеличение числа внутриоблачных молний (до 60 р/мин и более) за 10-15 мин до появления торнадо или за 5-10 мин до формирования опасных для авиации шквалов (микробарстов). В градовых облаках происходит реверс полярности молний с преимущественно отрицательной на положительную (в период формирования градовых частиц и выпадения града) и обратно после его окончания).

Внедрение в мировую практику новых технологий дистанционного наблюдения гроз сопровождается накоплением фактических данных об особенностях электрической активности облаков, которые в силу определенных причинно-следственных связей с некоторой заблаговременностью дают информацию об О Я. Исследование физического существа и устойчивости таких связей в различных синоптических условиях является актуальной задачей. Однако до настоящего времени методические подходы к ее решению недостаточно проработаны, т.к. не установлены закономерности эволюции грозовой активности (ГА) в облаках различного происхождения (внутримассовых, фронтальных), причины большой изменчивости пространственно-временных характеристик грозовых разрядов в таких облаках.

В многочисленных программах исследования гроз используются разнообразные технические средства и при сопоставлении их результатов следует учитывать, что эти датчики «видят» грозу по-разному и, в свою очередь, гроза опасна для производств, служб и населения также по-разному. К интерпретации данных наблюдательных систем необходим подход, основанный на возможно более полном учете динамических и физических свойств атмосферных явлений и процессов, в которых имеют место грозы.

В СССР получили развитие специализированные наблюдения за грозовыми облаками и молниями с помощью метеорологических и имеющихся у служб управления воздушным движением PJ1C, радиоприемных устройств различного диапазона радиоволн. Коллективы под руководством В.Д.Степаненко, Л.Г.Качурина, М.И.Медалиева осуществляли измерения параметров эхо-сигналов молний и их ЭМИ, что позволило в сопоставлении с радиоэхо облаков и осадков изучать закономерности ГА облаков на севере и юге ETC. Однако физико-географические условия районов работ и значительно отличающиеся по своим динамическим, микрофизическим и электрическим свойствам облака придали определенную специфику этим исследованиям. Фактически решались разные задачи: изучение грозо-градовых процессов, поиск физических предикторов предгрозового состояния облаков в горных условиях; исследование грозовой активности облаков на равнине.

Исследованию грозовых облаков посвящено много работ. Однако, несмотря на появление более точных методов и средств обнаружения ГР, построения каналов молний в пространстве, взаимосвязь динамики облака с ходом в нем грозы во многом остается областью предположений. Это связано, прежде всего, с отсутствием в Российской Федерации сети автоматических грозопеленгаторов-дальномеров (АГПД), которая совместно с оперативными MPJ1 штормооповещения позволила бы решить такую задачу.

Поэтому результаты специально организованных исследований грозовых облаков на полевых экспериментальных базах по активному воздействию на гидрометеорологические процессы (АВ) Росгидромета в 80 - 90-х годах и реализованный при этом научно-методический подход не утратили своей актуальности и могут быть положены в основу концепции создания сети АГПД. Кроме того, недостаточный уровень теоретических исследований, численного моделирования электрического состояния облаков придает большую значимость достоверным экспериментальным данным о закономерностях грозы.

Таким образом, в связи с интенсивным развитием в последние годы дистанционных методов обнаружения грозовых облаков, своевременный диагноз и прогноз опасных явлений, связанных с облачной атмосферой, приобретает большое научное и практическое значение как для физики облаков в целом, так и для оперативных работ по штормооповещению различных отраслей экономики и населения, управлению и контролю эффективности АВ.

Цель работы состоит в исследовании закономерностей развития грозовых облаков, эволюции их радиолокационной структуры и грозовой активности на протяжении периода существования с помощью комплекса наземных радиотехнических средств (РТС) и самолетов-метеолабораторий.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие задачи:

- выделение с наибольшей достоверностью предгрозовой, грозоактивной и послегрозовой стадий конвективных облаков;

- определение статистических характеристик параметров радиоэхо облаков, соответствующих этим стадиям;

- разработка метода идентификации в грозовых облаках источников радиолокационных отражений на X = 11, 35 и 200 см при одновременной регистрации их ЭМИ;

- определение параметров радиоэхо грозовых разрядов на X = 11, 35 и 200 см и их сопоставление с эволюцией радиоэхо облаков на X = 3,2 и 10 см;

- разработка методологии проведения синхронных наземных и самолетных измерений электрических характеристик облаков.

Научная новизна

Впервые выполнены комплексные исследования закономерностей грозовой активности облаков с использованием активно-пассивных наземных РТС и самолетов-лабораторий на севере ЕТР. В том числе, создана полевая экспериментальная база (ПЭБ Тургош) Росгидромета по АВ на 60° с.ш. и выполнены многолетние (1973-1996) исследования естественного хода грозовой активности в облаках внутримассового и фронтального происхождения.

В результате выполнения работ: усовершенствован метод многоволнового активно-пассивного зондирования грозовых облаков, основанный на комплексном и синхронном усвоении радиолокационных, радиотеплолокационных, радиоприемных и самолетных данных;

- создан комплекс РТС обнаружения облаков и ионизированных каналов молний различного типа (внутриоблачных разрядов и разрядов на землю), что позволило выполнить ряд исследований прикладного характера в области грозового электричества;

- получены новые физические данные об электрическом состоянии облаков с помощью наземного комплекса РТС и самолетов-лабораторий.

- определены параметры радиоэхо облаков в предгрозовой, грозоактивной и послегрозовой стадиях при достоверном контроле времени начала и окончания грозовой активности в облаке;

- установлено взаимное расположение в облаках зон различной отражаемости, интенсивности осадков, повышенной турбулентности и молниевой активности. Разработан и защищен патентом РФ способ уменьшения обледенения самолетов путем АВ на переохлажденную часть облака;

- определены закономерности грозовой активности в одно- и многоячеистых облаках внутримассового и фронтального происхождения.

Практическая значимость работы

Полученный в работе опыт комплексных исследований мощных конвективных облаков может быть использован в программах и проектах, связанных с: а) изучением опасных и стихийных явлений (грозо-градовые и смерчесодержащие облака, мезомасштабные конвективные комплексы, тропические циклоны); б) оценкой влияния гидрометеорологических условий на распространение радиоволн; в) определением работоспособности (вероятности обнаружения, точностных характеристик) датчиков молний различного типа (в т.ч. и космических); г) проведением ракетных и самолетных работ по воздействию на облака, осадки, грозы и др.

На базе созданного на ПЭБ по АВ (Тургош) ГГО комплекса РТС на протяжении 1978-1996 гг. в интересах различных заказчиков:

- проведены сравнительные испытания, в т.ч. государственные, автоматических грозопеленгаторов различного типа: Оранж и Очаг-2П (НИИ ИТ, г.Челябинск), Верея-М (12 ГУМО РФ), малая сеть грозопеленгаторов (ОКТБ ЛГУ);

- проведены первые наземные сравнительные испытания бортовых PJIC типа РОЗ-1, Эмблема, Гроза-62 и МРЛ-1 (ГосНИИ ГА);

- проведены испытания сети приборов измерения напряженности электрического поля, оснащенной телеметрическими каналами (МЭИ);

- испытаны счетчики молниевых разрядов в интересах защиты высоковольтных линий электропередач (Томский политехнический институт);

- разработаны методические рекомендации по метеообеспечению взлета и посадки космического корабля «Буран», основанные на использовании наземных РТС и самолета-лаборатории (НПО «Энергия»);

- разработаны методические указания по обходу зон грозовых облаков в целях обеспечения безопасности полетов авиации (ГосНИИ ГА, г.Санкт-Петербург);

- проведены многолетние совместные исследования различных метеообразований наземными РТС ПЭБ и самолетами-лабораториями ЦАО (Н-16), НПО «Ленинец» (Ан-26), НПО «Взлет» (Ил-18, Ан-12) и ряда других организаций, в том числе по специальным программам.

На защиту выносятся следующие положения и результаты работ:

1. Усовершенствованный метод многоволнового активно-пассивного дистанционного зондирования (ДЗ) грозовых облаков и его техническая реализация в виде комплексов РТС ВИКИ им. А.Ф.Можайского и ГГО им. А.И.Воейкова.

2. Новые закономерности и результаты в области физики грозы, динамики развития и грозовой активности мощных конвективных облаков внутримассового и фронтального происхождения.

3. Пространственно — временные характеристики грозовой активности, наблюдаемой РЛС различных диапазонов радиоволн (11, 35 и 200 см).

4. Методология организации и результаты исследований грозовых облаков с помощью наземного комплекса РТС и самолетов-лабораторий.

5. Метод проверки точностных характеристик и вероятности обнаружения грозовых разрядов грозопеленгаторами, грозорегистраторами различных конструкций при их работе совместно с комплексом РТС ПЭБ.

Личный вклад и апробация работы

Основные научно-методические и технические результаты работы получены автором лично или под его руководством в ходе создания и проведения наблюдений на комплексах РТС на полигоне ВИКИ им. А.Ф.Можайского и экспериментальных базах ГГО им. А.И.Воейкова, на которых выполнялись работы по исследованию грозовых облаков, АВ на них и изучению влияния метеообразований на распространение радиоволн. Наряду с этим, автором разработаны алгоритмы синхронной обработки с помощью ПЭВМ информации РЛС различных диапазонов радиоволн об эволюции грозовой активности. Автором проведен анализ и интерпретация всех вошедших в диссертационную работу результатов, получены физические выводы и дано их обоснование, подготовлены предложения по дальнейшему развитию работ в области исследования грозо-градовых облаков и АВ на них.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 65 научных трудах.

Основные результаты работы были представлены на I, II и III Всесоюзных симпозиумах по атмосферному электричеству (г.Ленинград, 1976 и 1984 гг., г.Тарту, 1986 г.); I Всесоюзном симпозиуме по радиофизическим методам исследования (г.Ленинград, 1977 г.); IV, VI и VII Всесоюзных совещаниях по радиометеорологии (г.Москва, 1978 г., г.Таллинн, 1982 г., г.Суздаль, 1986 г.); I Всесоюзной научно-технической конференции по безопасности полетов (г.Киев, 1981 г.); Всесоюзном семинаре по техническим средствам для государственной системы контроля природной среды (г.Обнинск, 1981 г.); IV Всесоюзной научно-практической конференции по безопасности полетов (г.Ленинград, 1985 г.); VIII, IX, X и XII Международных конференциях по атмосферному электричеству (г.Уппсала, 1988 г., г.Санкт-Петербург, 1992 г., г.Осака, 1996 г., г.Версаль, 2003 г.); Технической конференции ВМО по инструментам и методам наблюдений (ТЕСО-92, г.Вена, 1992 г.); 26-й Международной конференции по радиолокационной метеорологии (г.Бостон, 1993 г.); Совещании ВМО по измерениям характеристик облаков (г.Мехико, 1997 г.); 7 и 8-й Научных конференциях ВМО по активным воздействиям (г.Чианг Май, 1999 г., г.Касабланка, 2003 г.); Всероссийской научной конференции по дистанционному зондированию земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами (г.Муром, 2001 г.); XV Международной конференции по плановым и непреднамеренным воздействиям (г.Альбукерк, 2001 г.); Всероссийской конференции по физике облаков и активного воздействия на гидрометеорологические процессы (г.Нальчик, 2001 г.); XXI Всероссийском симпозиуме «Радиолокационное исследование природных сред» (г.Санкт-Петербург, 2003 г.), V Российской конференции по атмосферному электричеству (г.Владимир, 2003 г.).

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии (194 наименования); содержит 241 страницу, включая 89 рисунков и 38 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Стасенко, Валерий Никифорович

Выводы

Полеты в районе ПЭБ по АВ проводились с 1986 по 1990 годы. За этот период выполнено 57 полетов. В результате совместных наземных и бортовых наблюдений установлено:

1. Количество максимумов напряженности электрического поля, зарегистрированных над кучево-дождевыми облаками, соответствует количеству конвективных ячеек, зафиксированных MPJ1. При этом координаты Е2макс и ZMaKc в СЬ в могут не совпадать в пределах поля радиоэхо облака. Эти данные, имеющие важное значение для определения взаимосвязи между динамическими, микрофизическими и электрическими параметрами облаков, требуют уточнения на всех стадиях эволюции как ливневых, так и грозовых облаков.

2. В летний период года в Ленинградской области, несмотря на относительно невысокую верхнюю границу СЬ облаков 6 км), в них зафиксированы значительные величины Егмакс (до 7-104 В/м). В тоже время, над грозовыми облаками высотой 10-11 км эта величина составляла (2-5) • 103 В/м. Этот факт требует дальнейшего исследования.

3. Отмечено быстрое изменение Ez в процессе естественной эволюции облаков. Зафиксирован случай, когда она через 9 мин изменилась на 2 порядка величины. Из этого следует, что управление воздействиями на электрическое состояние облаков и контроль их результатов, основанные на бортовых измерениях напряженности поля, требуют разработки специальных методик, учитывающих подобные вариации Ez.

4. Сопоставление изменений I Ez! по маршруту полета самолета с местоположением радиоэхо осадков различной интенсивности показывает, что основные заряды облака расположены в тыловой части движущегося облака, за пределами зоны ZMaKC (зоны осадков), в области небольших градиентов отражаемости.

Самолетные наблюдения совпадают с ранее полученными радиолокационными данными о смещении зон молниевой активности в тыл движущейся конвективной ячейки (глава 4).

5. Зафиксирована взаимосвязь между изменениями во времени Егмакс и максимальной интенсивностью осадков (1макс)- Рост и спад Ez в целом сопровождается аналогичным изменением 1макс, однако эти параметры достигают экстремальных значений не одновременно. Наблюдается временной сдвиг меду ними, равный ~ 20 мин, при этом 1маКс опережает Егмакс •

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках важнейшей тематики Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета) и работ, выполненных по заказам других министерств и ведомств, на полевых экспериментальных базах Военно-инженерного краснознаменного института им. А.Ф.Можайского и Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова в период 1973-1996 годов:

1. Решена крупная научно-техническая задача по исследованию мощных конвективных (грозовых) облаков и создан комплекс активно-пассивных радиотехнических средств, состоящий из:

- радиолокаторов сантиметрового, дециметрового и метрового диапазонов радиоволн (МРЛ-1 и 5, ПРВ-10, ДРЛ-7 и П-12), определяющих параметры облаков, осадков и грозовых разрядов;

- СВЧ радиометров (мм и см диапазонов), определяющих характеристики водозапаса облаков и расширяющих возможность микрофизической интерпретации получаемых данных;

- радиоприемных устройств УКВ, KB, СВ и СДВ диапазонов, включая регистратор формы импульсов (РФИ-860), обеспечивающих анализ амплитудно-частотных характеристик ЭМИ грозовых облаков, и автоматических грозопеленгаторов-дальномеров различных конструкций;

- аппаратуры многоканальной аналоговой и цифровой регистрации данных с привязкой к единому времени (с точностью до 10'3 с).

2. Разработан и реализован метод многоволнового активно-пассивного зондирования облаков, обеспечивающий:

- выделение предгрозовой, грозоактивной и послегрозовой стадий облака и определения статистических характеристик параметров радиоэхо облаков, соответствующих этим стадиям;

- идентификацию в грозовых облаках источников радиолокационных отражений в дециметровом и метровом диапазонах радиоволн путем сопоставления с характеристиками их ЭМИ;

- определение параметров радиоэхо грозовых разрядов (ЭПР, время существования, радиальный размер) на длинах волн 11, 35 и 200 см и их сопоставление с радиоэхо облаков на Х = 3,2 и 10 см;

- определение взаимного расположения в облаках зон различной отражаемости, интенсивности осадков, повышенной турбулентности и молниевой активности;

- определение закономерностей грозовой активности в одно- и многоячеистых облаках внутримассового и фронтального происхождения;

- проведение одновременных наземных и самолетных измерений электрического состояния облаков.

3. В ходе многолетних и разнообразных экспериментов получены следующие новые закономерности и результаты в области физики грозы, динамики развития мощных конвективных облаков, которые могут найти применение и в практике активных воздействий на грозо-градовые процессы:

3.1. Грозовая активность облаков различного типа (одно- и многоячеистых конвективных, слоисто-дождевых) имеет существенные отличия:

- зафиксирована значительная асимметрия процесса ГА в КЯ (значения параметров радиоэхо КЯ в начале грозы в 1,5-2 раза больше, чем в окончании; первые ГР в ячейке появляются за ~ 10 мин до того момента, когда параметры Нвг, Z, dZ/dR достигнут максимальных значений, а продолжаться могут в течение 30-40 мин после этого). Это отражается на достоверности косвенных радиолокационных критериев грозоопасности, в частности, Y = Н • lgZ3, который правильно указывает на начало грозы (Y = 25), однако на спаде грозовой активности его показания становятся недостоверными (ГР имеют место при Y = 10-15). Очевидна необходимость внедрения средств прямого обнаружения молний — автоматических грозопеленгаторов-дальномеров;

- имеет место значительная асимметрия распределения ГР в КЯ (80 % ГР обнаружены в осадках с I < 10 мм/час и только 18 % в зонах более интенсивных осадков; ГР опережают зону Imakc на 5 км (11 % случаев) и распространяются в тыл движущейся ячейки (89 %) на R до 20-40 км); соотношение водность/ледность в КЯ по данным комбинированных радиолокационных и СВЧ радиометрических наблюдений существенно изменяется в ходе грозы: пик ГА имеет место при минимальной водности ячейки;

- размеры ГР в начале грозы составляют 2-4 км и увеличиваются к ее окончанию в несколько раз (в начальной стадии грозы молнии наблюдаются в отдельных КЯ, по мере формирования многоячеистого облака ГР распространяются на все облаков в целом).

3.2. Многоячеистые конвективные облака являются динамической системой, оказывающей существенное влияние на эволюцию отдельных КЯ:

- параметры радиоэхо многоячеистых облаков в целом в 2-3 раза больше одноячеистых. Например, параметр, характеризующий динамику развития ячейки - скорость роста отражаемости (dZ/dt) у многоячеистых облаков составляет в среднем 200 мм6/м3-мин при максимальном значении 600-800 мм6/м3-мин. У одноячеистых его среднее значение -90 мм6/м3-мин при максимуме 200-300 мм6/м3-мин;

- имеют место общие закономерности формирования многоячеистых облаков и эволюции составляющих их КЯ независимо от того, являются они фронтального или внутримассового происхождения. Отличия состоят в большей скорости и пространственной компактности процесса формирования фронтальных облаков.

3.3. В многоячеистом облаке зафиксировано взаимодействие соседних ячеек, выражающееся в резком усилении грозы (в 3-4 раза) по мере уменьшения расстояния между центрами (зонами ZMaKc) соседних ячеек до 6-7 км. Большинство ГР в этот момент сосредоточено между этими ячейками, имеет радиальный размер 7-8 км и является, по-видимому, внутриоблачными. Причем, это происходит без соответствующего увеличения ZMaKC и НМакс ячеек.

По мере удаления ячеек друг от друга (на R > 8 км) грозоактивность резко падает, однако размеры ГР в таких облаках могут достигать нескольких десятков километров. Здесь формируются цепочки молний большой протяженности в результате триггерного эффекта, когда разряд в одной ячейке за счет скачка Еп инициирует молнию в соседней, где напряженность электрического поля приближается к пробойному значению, и этот процесс распространяется далее по фронту. Высокая корреляция событий в цепочке молний установлена при точностях регистрации радиоэхо ГР в пространстве — 0,5 км и во времени -1 мс.

3.4. С помощью РЛСдм (на А. = 10-11 см) обнаружены маломасштабные внутриоблачные разряды длительностью 10-30 мс, подключающие в промежутках между ОУ новые области (центры) зарядов к каналу на землю. Области зарядов расположены на удалении 2-3 км друг от друга и между ними распространяются ионизированные каналы стриммеров со скоростью V < 4-104 м/с. Они сохраняют свое положение в пространстве в течение 5-7 мин, что служит достаточно убедительным доказательством существования ЭАЗ в облаке.

Дальнейшая перспектива изучения физических свойств ЭАЗ, условий и места их появления, взаимосвязи с опасными явлениями в облаке связана с комплексным применением радиолокационных и СВЧ-радиометрических средств. При этом может быть использован опыт исследований гроз на ПЭБ Тургош.

3.5. Совместные самолетные и наземные наблюдения грозовых облаков показали, что:

- количество максимумов напряженности электрического поля (Епмакс) над СЬ облаками в целом соответствует количеству конвективных ячеек (ZMaKc), из которых они состоят. При этом Ец макс и ZMaKC могут не совпадать в пределах поля радиоэхо облака;

- основные заряды облака сосредоточены в его тыловой части, в области небольших градиентов dZ/dR (это совпадает с радиолокационными данными о смещении в тыл облака максимума повторяемости ГР);

- между напряженностью электрического поля и интенсивностью осадков (I) зафиксирована взаимосвязь: рост и спад Еп в целом определяется изменением I. Однако, эти параметры достигают экстремальных значений не одновременно: между ними наблюдается временной сдвиг в ~ 20 мин, при этом 1маКс опережает ЕпмаКс.

Полученные данные подтверждают взаимосвязь процессов осадкообразования и электризации облака. В тоже время, интенсивность осадков может увеличиваться без последующей электризации облака, однако заметная электризация и грозовая стадия облака постоянно сопровождается осадками и часто значительными.

4. Проведенные теоретические расчеты возможности реализации в электрически активных зонах облака механизма электризации, основанного на столкновениях с отскоком частиц крупы, льда и воды, а также полученные экспериментальные (наземные и самолетные) данные о росте напряженности электрического поля облака после начала осадков свидетельствуют о тесной взаимосвязи процессов электризации с образованием в облаке осадков из твердой фазы.

5. Созданный комплекс РТС ПЭБ Тургош, обеспечивший надежное обнаружение ГР разного типа с точностью не хуже 0,5 км по дальности и 1 мс во времени, обширную информацию о пространственно-временных параметрах облачного поля в радиусе до 300 км был использован для испытаний, включая государственные, грозопеленгаторов разных конструкций. Они показали непригодность АГПД Очаг-2П и Оранж для оперативной работы, т.к. задержка определения начала грозы достигала 15-20 минут по сравнению с РЛС П-12.

Грозопеленгационная система нового поколения Верея-М в режиме сопоставления с данными РТС ПЭБ показала достаточно высокую точность: координаты ее срабатываний совпали с радиоэхо молний. По-видимому, она может быть использована для метеообеспечения различных потребителей после завершения анализа ее возможностей по обнаружению разрядов различного типа.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Стасенко, Валерий Никифорович, 2004 год

1. Сумин Ю.П., Шварц Я.М. Электрическое поле в окрестности конвективных облаков.// Труды ГГО, 1972, вып. 278, с. 113-120.

2. Имянитов И.М., Кулик М.М., Чуваев А.П. Опыт исследования грозовых облаков в южных районах Европейской территории СССР и в Закавказье.// Труды ГГО, 1957, вып. 67, с. 3-32.

3. Двали Е.Р. Электрическое состояние атмосферы и его связь с метеорологическим фактором.// Труды Зак.НИГМИ, 1967, вып. 21, с. 83-128.

4. Шварц Я.М. К расчету электрических структур грозовых облаков. // Труды ГГО, 1972, вып. 277, с. 113-120.

5. Камалдина И.И. Об изменении электрической структуры кучево-дождевых облаков в процессе их развития. // Труды ГГО, 1968, вып. 225.

6. Имянитов И.М. Строение и условия развития грозовых облаков.// Метеорология и гидрология, 1981, №3, с. 5-17.

7. М arkson R., Anderson В. New electric field instrumentation and the effects of space charge at Kennedy Space Center.// Proc., Intern. Aerospace and Ground Conf. on Lightning and Static Electricity, Oklahoma, USA, 1988, p. 94-102.

8. Rison W., Chapman G.P. Lightning protection for high explosives and instrumentation using a field mill system. // Proc., Intern. Aerospace and Ground Conf. on Lightning and Static Electricity, Oklahoma, USA, 1988, p. 289-293.

9. Имянитов И.М., Чубарина Е.В., Шварц Я.М. Электричество облаков. // Гидрометеоиздат, Л, 1971,93 с.

10. Гальперин С.М., Кашлева Л.В., Михайловский Ю.П., Степаненко В.Д. Электризация конвективных облаков в естественном цикле развития и при воздействиях (самолетные исследования). // Вопросы атмосферного электричества. Гидрометеоиздат, Л, 1990, с. 76-102.

11. Имянитов И.М. К вопросу об электризации и проводимости грозовых облаков. // ДАН СССР, 1956, т.109, №1, с. 77-83.

12. Мучник В.М. Физика грозы. // Гидрометеоиздат, Л, 1974, 351 с.

13. Лободин Т.В., Богачук B.C. О контроле электрического состояния облаков при активных воздействиях. // Труды ГГО, 1982, вып. 455, с.124 -129.

14. Jacobson Е.А., Krider Е.Р. Electrostatic field changes produced by Florida lightning. // J. Atmos. Sci., 1976, v.33, p.103-117.

15. Imyanitov I.M., Evteev B.F., Kamaldina I.I. A thunderstorm cloud. // In Planetary electrodynamics, Ed. by Coronity S.C. and Hughes J., v.l, Gordon and Breach Science Publishers. New York-London-Paris, 1969.

16. Камалдина И.И. Влияние эффективной электрической проводимости облака на интенсивность грозовых процессов. // Труды ГГО, выл. 301, с. 120-122.

17. Тверской П.И. Атмосферное электричество. // Гидрометеоздат, Л, 1949,252 с.

18. Имянитов И.М., Лободин Т.В. Исследование электрической структуры ливневых и грозовых облаков. // Гидрометеоиздат, Л, 1962, с. 3-20.

19. Машуков Х.М. К вопросу о ракетных измерениях напряженности электрического поля в грозовых и градовых облаках. // Труды ВГИ, 1976, вып. 35, с. 38-50.

20. Машуков Х.М. Экспериментальные исследования устройства для зондирования электрических полей в кучево-дождевых облаках. // Труды ВГИ, 1977, вып.38, с. 16-21.

21. Гашина С.Б., Сальман Е.М. Особенности радиолокационных характеристик грозовых облаков. //Труды ГГО, 1965, вып. 173, с. 19-25.

22. Имянитов И.М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы. // Гос. издательство технико-теоретической литературы, М, 1957,483 с.

23. Колоколов В.П. Некоторые особенности разрядной деятельности гроз в средних широтах.// Труды ГГО, 1965, вып. 177,

24. Лыдзар П.С. Полупроводниковые грозорегистраторы. // Труды ГГО, 1964, вып. 157,

25. Лоч Б. Ф. Приборные наблюдения за числом разрядов близких гроз. // Труды ГГО, 1952, вып. 35(07), с. 58-62.

26. Стасенко В.Н., Снегуров B.C., Гальперин С.М. Грозопеленгатор-дальномер «Очаг-2П» // Гидрометеоиздат, Л, 1988,59 с.

27. Степаненко В.Д., Гальперин С.М. Обнаружение ливней и гроз с помощью радиолокационных станций температурно-ветрового зондирования. // Труды ГГО, 1969, вып.243, с. 49-54.

28. Дивинский Л.И. О выделении радиолокационного сигнала, отраженного от молний. // Труды ЛГМИ, 1972, вып. 45, с.169-175.

29. Гальперин С.М., Стасенко В.Н., Степаненко В.Д. Методика исследования гроз радиотехническими средствами. // Труды 1-го Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Гидрометеоиздат, Л, 1976, с. 161-170.

30. Galperin S.M., Frolov V.I., Stasenko V.N., Stepanenko V.D., Shchukin G.G. Complex radar investigation of thunderstorms.// Proc., 9th Intern. Conf. on Atmospheric Elecrticity. St.Petersburg, 1992, v. 1, p. 202-205.

31. Качурин Л.Г., Карцивадзе А.И., Дивинский Л.И. Радиолокационные характеристики грозовых облаков в сантиметровом и метровом диапазонах радиоволн. // Труды 1 Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Гидрометеоиздат, Л, 1976, с. 185-190.

32. Медалиев Х.Х., Кяров Х.Б., Сижажев С.М. Электрическая активность градоопасных облаков. // Труды ВГИ, 1979, вып. 42, с. 89-98.

33. Медалиев Х.Х., Кяров Х.Б., Сижажев С.М. Исследование грозовых явлений в дециметровом диапазоне радиоволн. // Труды ВГИ, 1977, вып. 38, с. 40-44.

34. Аджиев А.Х., Сижажев С.М. Методика исследования предгрозового состояния конвективных облаков и некоторые предварительные результаты. // Труды ВГИ, 1985, вып. 56, с. 8-13.

35. Баранулько В.А., Федотов И.В. Радиоэхо от молний. //Радиотехника, 1955, T.I0, №11.

36. Гальперин С.М., Степаненко В.Д., Егоров В.Н., Гончар А.Ф. Обнаружение грозовых облаков с помощью РЛС метрового диапазона радиоволн. // Труды ГГО, 1975, вып. 328, с. 56-63.

37. Сижажев С.М. Взаимосвязь грозовых и градовых явлений в кучево-дождевых облаках. // Труды ВГИ, 1986, вып. 65, с. 76-80.

38. Медалиев Х.Х., Сижажев С.М., Кяров Х.Б. Исследование некоторых условий возникновения грозовых разрядов в облаке. // Труды ВГИ, 1973, вып. 24, с. 76-81.

39. Аджиев А.Х., Бейтуганов М.Н. Исследование взаимосвязи электрических и радиолокационных параметров конвективных облаков. //Труды ВГИ, 1986, вып. 65, с. 7-12.

40. Колоколов В.П., Згерская Г.С., Камышанова В.А., Павлова Г.П. К вопросу об оценке эффективности активного воздействия на грозу. // Труды ГГО, 1980, вып. 401, с. 3-10.

41. Гайворонский И.И., Громова Т.Н., Зимин Б.И., Лободин Т.В., Скороденок И.А., Торопова Н.В. Результаты воздействий на грозовые облака по данным комплексного контроля за их электрической активностью. // Труды ГГО, 1976, вып. 372, с. 83-94.

42. Зимин Б.И. О связи электризации грозовых облаков с осадками. // Метеорология и гидрология, 1981, № 8, с. 44-51.

43. Аджиев А.Х., Акчурин М.М., Богаченко Е.М. Выявление грозовых очагов в конвективных облаках и связь грозовых явлений с осадками. //Труды ВГИ, 1984, вып. 55, с. 98-103.

44. Медалиев Х.Х., Сижажев С.М. Изучение степени грозоопасности облаков и определение времени и места каналов молний. // Труды ВГИ, 1979, вып. 29, с.3-11.

45. Аджиев А.Х., Акчурин М.М., Богаченко Е.М., Хыдыров Ф.Л. Результаты синхронных измерений напряженности электрического поля молний и расстояния до нее. // Труды ВГИ, 1987, вып. 67, с. 100-105.

46. Аджиев А.Х., Загидуллин А.А. Устройство для автоматической регистрации сигналов электромагнитного излучения молниевых разрядов. // Труды ВГИ, 1984, вып. 53, с. 3-6.

47. Активно-пассивная радиолокация грозовых и грозоопасных очагов в облаках. Под редакцией Качурина Л.Г. и Дивинского Л.И. // Гидрометеоиздат, СПб, 1992,216 с.

48. Раков В.А. Современные пассивные радиотехнические системы местоопределения молний. // Метеорология и гидрология, 1990, №11, с.118-123.

49. Richard P., Soulage A., Laroche P., Appel J. The SAFIR lightning monitoring and warning system, application to aerospace activities. // Proc., Intern. Aerospace and Ground Conf. on Lightning and Static Electricity, Oklahoma, USA, 1988, p. 383-390.

50. Bondiou-Clergerie A. et al. A project for space-borne detection of lightning flash using interferometry in the VHF-UHF band. // Proc., 11th Inetm. Conf. on Atmosph. Electricity, 1999, Guntersville, Alabama, AMS, p. 184-187.

51. Markson R., Ruhnke L. Lightning first pulses used in the LASI (TOA) and ATLAS (single station) total lightning mapping sytem. //Proc., 11th Inetrn. Conf. on Atmosph. Electricity, 1999, Guntersville, Alabama, AMS, p. 188-191.

52. McCaul E.W., Buechler D., Goodman S. Cloud-to-ground lightning characteristics of a major TC tornado outbreak. // Proc., 11th Inetm. Conf. on Atmosph. Electricity, 1999, Guntersville, Alabama, AMS, p. 511-514.

53. Kane R.J. Correlating lightning to severe local storms in the northeastern United States. // Weather and Forecasting, 1991, v. 6, p. 3-12.

54. Buechler D.E., S.J.Goodman, and M .E.Weber. С loud-to-ground 1 ightning activity i n m icroburst producing storms. // Prepr., 15th Conf. on Severe Local Storms, AMS, Boston, 1988, p. 496-500.

55. MacGormanD.R.,D.W.Burgess. Positive cloud-to-ground lightning in tornadic storms and hail storms. // Monthly Weather Review, 1994, v. 122.

56. Sartor J.D. The role of particle interactions in the distribution of electricity in thunderstorms. //

57. J.Atmosph. Sci., 1967, v. 24, p. 601-615.

58. Gaskell W., Illingnworth AJ. Charge transfer accompanying individual collisions between ice particles and its role in thunderstorm electification. // Quart. J. Royal Meteorol. Soc., 1980, v. 106, p. 841-854.

59. Takahashi T. Riming electrification as a charge generation mechanism in thunderstorm. // J.Atmosph. Sci.,1978, v. 24, p.1536-1548.

60. Illingworth A.J. Charge separation in the thunderstorms. Small scale processes. // J. Geophys. Res.,1985, v. 90, p. 6026-6032.

61. Mossop S.C. The origin and concentration of ice crystals in clouds. // Bull. Amer. Met. Soc., 1985, v. 66, p. 264-273.

62. Lhermitte R.M. Convective storm development and electrification. // Commun.8eme Conf.int.phys.nuag., Clermont-Ferrand, 1980, v. 2, p. 501-502.

63. Филипов A.X., Ковалев И.Н. Использование радиозонда ВКЗ для измерения напряженности электрического поля в свободной атмосфере. // Труды ГГО, 1969, вып. 242, с. 68-71.

64. Стасенко B.H., Щукин Г.Г. Методология исследования электричества грозовых облаков и активные воздействия на них. // Труды НИЦ ДЗА (филиал ГГО), 2000, вып. 2 (548), с. 24-34.

65. Shchukin G.G., Galperin S.M., Stasenko V.N., Bannikov V.I., Frolov V.I., Tarabukin I.A. Complex radiophysical cumulonimbus study. // Proc., 26th Conf. on Radar Meteorology, Boston, AMS, 1993, p. 685-686.

66. Galperin S.M., Bannikov V.I., Stasenko V.N., Frolov V.I., Shchukin G.G. Lightning channel detection using different wavelength and wavepolarization radars. // Proc., 9th Intern. Conf. on Atmospheric Elecrticity. St.Petersburg, 1992, v.l 11, p. 725-728.

67. Справочник по климату СССР, т. 1.// Гидрометеоиздат, Л, 1968,370 с.

68. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. // Гидрометеоиздат, Л, 1955,455 с.

69. Richard P. Severe thunderstorm nowcasting. // Proc., 15th Intern. Aerospace and Ground Conference on Lightning and Static Electricity. Taj Mahal, October 6-8, 1992, Atlantic City, New Jersey, USA, p. 771-779.

70. Гальперин C.M., Степаненко В.Д., Осетров A.C. Радиолокационное обнаружение молний. // Труды ГГО, 1974, вып. 301, с. 81-87.

71. Дивинский Л.И. Об эффективной отражаемости поверхности канала молнии. Атмосферное электричество. // Труды 1 Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Гидрометеоиздат, Л, 1976, с. 177-185.

72. D.E. Proctor. Lightning and Precipitation in a Small Multicellular Thunderstorm. // J. Geophys. Res., 1983, v. 88, n.C9, p. 5421-5440.

73. Гальперин C.M., Тугарин B.H. Особенности излучения гроз на частоте 500 кГц. // Труды Всесоюзн. симпозиума по радиофизическим исследованиям атмосферы. Гидрометеоиздат, Л, 1977, с. 257-262.

74. Качурин Л.Г. Физические основы воздействий на атмосферные процессы. // Гидрометеоиздат, Л, 1990, 463 с.

75. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. II Гидрометеоиздат, Л, 1973, 343 с.

76. Степаненко В.Д., Гальперин С.М. Радиотехнические методы исследования гроз.// Гидрометеоиздат, Л, 1983,204 с.

77. Радиолокационная станция П-12НП. Инструкция по эксплуатации. // Изд.МО, М, 1962, 172 с.

78. Баранулько В.А. Особенности распространения радиоволн. // Воениздат, М, 1964,100 с.

79. Качурин Л.Г., Медалиев Х.Х., Сижажев С.М. Радиолокационное исследование грозовых очагов в дециметровом диапазоне радиоволн. // Труды ЛГМИ, 1975, вып. 54, с. 21-27.

80. Качурин Л.Г., Карцивадзе А.И., Дивинский Л.И. Радиолокационные характеристики облаков в сантиметровом и метровом диапазонах радиоволн. // Труды 1 Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. Гидрометеоиздат, Л, 1976, с.185-190.

81. Сивере А.П., Суслов Н.А. Основы радиолокации. // Сов. Радио, М, 1956, 247 с.

82. Dawson G.A. Radar as a diagnostic tool for lightning. // J.Geophys.Res., 1972, v. 77, n. 24, p. 4518-4527.

83. Гальперин C.M., Стасенко В.Д. Оценка точностных характеристик автоматического грозопеленгатора-дальномера. // Изд. Политехнического института им. М.И.Калинина. Межвузовский сборник, 1979, вып.70, с.127-138.

84. Основные правила полетов в воздушном пространстве СССР (ОПП-85). // Воен. Издат., М,1986, 168 с.

85. Cylke T. The development and evolution of flash-flood-producing thunderstorms over southern Nevada on August 10, 1991. // Western Region Technical Attachment 92-23, National Weather Service, NOAA, Salt Lake City, Utah, 1992, 6 pp.

86. MacGorman D.R., Burgess D.W. Positive cloud-to-ground lightning in tornadic storms and hail storms. // Monthly Weather Review, 1994, v. 122.

87. Williams E.R. Lightning and microbursts in convective clouds. // Prepr., Conference on Atmospheric Electricity. October 22-26, 1990, Kananaskis Park, Alberta, Canada, AMS, Boston, p. 738-743.

88. Buehler D.E., Wright P.D., Goodman S J. Lightning / rainfall relationships during COHMEX. // Prepr., Conference on Atmospheric Electricity. October 22-26, 1990, Kananaskis Park, Alberta, Canada, AMS, Boston, p. 710-714.

89. Fathauer T. Heavy showers where ligtning didn't strike: The Central Tanana River Basin flood of June 15-18, 1984. // Alaska Region Technical Attachment 84-7, National Weather Service, NOAA, Fairbanks, Alaska, p. 1B-10B.

90. Geotis S.G., Orville R.E. Simultaneous observations of lightning ground strokes and radar reflectivity patterns. // Prepr., 21st Conference on Radar Meteorology, September 19-23, Edmonton, Alberta, Canada, AMS, Boston, 1983, p. 57-58.

91. N ielsen К .E., M addox R .A., V asiloff S .V. T he e volution о f с loud-to-ground 1 ightning w ithin a portion of the 10/11 June squall line. // Monthly Weather Review, 1994, v. 122.

92. Seimon A. Anomalous cloud-to-ground lightning in an F-5-tornado-producing supercell thunderstorm on 28 August 1990. // Bull. Amer. Meteorol. Soc., 1993, v. 74, p. 189-203.

93. Branick M.L., Doswell C.A. An observation of the relationship between supercell structure and lightning ground-strike polarity. // Wather and Forecasting, 1992, v. 7, p. 143-149.

94. Murty R.C., Israelson S., Pisler E., Lundquist S. Observations of positive lightning in Sweden. // Prepr., 5th Symposium on Meteorological Observations and Insrtumentation, April 11-15, Toronto, Canada, AMS, Boston, 1983, p. 152-513.

95. Ellison E.E. Rainfall rate vs. lightning intensity of a mesoscale convective system over White

96. Sands, New Mexico. // Proc., 4th Arizona Weather Symposium, June 10-12, Scottsdale, Arizona, 1992, p. 61-69.

97. Reap R.M., MacGorman D.r. Cloud-to-Ground lightning: Climatological characteristics and relationships to model fields, radar observations and severe local storms. // Monthly Weather Review, 1989, v. 117, p. 518-535.

98. Распространение длинных и сверхдлинных радиоволн. Под ред. Пестрякова В.В. // Изд. иностр. литер., М, 1960,262 с.

99. Kimpara A. Electromagnetic energy radiated from lightning. // Problems of Atmospheric and Space Electricity. Amsterdam-London-New-York, 1965, p. 352-367.

100. Maxwell E.L., Watt A.D. // Proc. IRE, 1957, n. 6, p. 787

101. Намиас M. Наука и оборона. // Издательство МИР, М, 1969, 198 с.

102. Taylor W.L. Radiation field characteristics of lightning discharges in the band of 1 kc/s tolOO kc/s. // J. Res. NBS, 1963, n. 670, p. 539-550.

103. Zonge K.L, Evans W.H. Prestroke radiation from thunderclouds. // J.Geophys. Res. 1966, v. 71, n. 6, p. 1519-1523.

104. Кармов М.И. Исследование характера электромагнитного излучения конвективных облаков в диапазоне 0,1 300 мГц. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. физ. - мат. наук. ВГИ, 1972,12 с.

105. Качурин Л.Г., Дивинский Л.И., Иванов Б.Д. Излучение конвективных облаков в метровом диапазоне радиоволн. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1979, т. 15, №7, с. 724-730.

106. Кармов М.И. О возможном механизме радиоизлучения предгрозовых облаков. // Труды ВГИ, 1973, вып. 24, с. 83-86.

107. Качурин Л.Г., Кармов М.И., Медалиев Х.Х. Основные характеристики радиоизлучения конвективных облаков. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1974, т. 10, с. 1164-1169.

108. Proctor Е. A hyperbolic system for obtaining VHF radio pictures of lighting. // J. Geophys. Res. 1971, v. 76, n. 6, p. 1478-1489.

109. Абшаев M.T., Пашкевич М.Ю. Способы и устройства отображения структуры радиоэха метеообъектов на черно-белых радиолокационных экранах. // Труды ВГИ, 1976, вып.ЗЗ, с.31-42.

110. Williams E.R., Geotis S.G., Bhattacharya А.В. A radar study of the plasma and geometry of lightning. // J. Atmos. Sci., 1989, v. 46, p. 1173-1185.

111. Hewitt F.J. Radar echoes from inter-stroke processes in lightning. // Proc.Phys.Soc., London, 1957, B70, p. 961-979.

112. Качурин Л.Г., Медалиев Х.Х., Сижажев С.М. Радиолокационное исследование грозовых очагов в дециметровом диапазоне радиоволн. // Труды ЛГМИ, 1975, вып. 54, с. 21-27.

113. Proctor D.E. Radar Observations of Lightning. // J.Geophys.Res., 1981, v. 86, C12, p. 1210912114.

114. Коростелев А.Ф., Клюев Н.Ф., Мельник Ю.А. Теоретические основы радиолокации, под ред. Дулевича В.Е. // Сов.радио, 1978, 608 с.

115. Schonland B.F.J. The lightning discharge. // Handbuck der Physic, v.22, p.576-628, ed.by S.Flugge (Marburg, Springer-Verlag, New-York, 1956).

116. Marshall J.S. Frontal precipitation and lighning observed by radar. // Canad. J. Phys., 1953, n.31, p. 194.

117. Todd A. Experimental investigation of the radar cross section of cloud-to-ground lightning. // J. Appl. Meteorol., 1976, v. 15, n.7, p. 795-798.

118. Чалмерс Дж.А. Атмосферное электричество. // Гидрометеоиздат, JI, 1974,420 с.

119. Mazur V. The effect of polarization on radar detection of lightning. // Geoph.Res.Letters, 1982, v. 9, n. 11, p. 1231-1234.

120. Rust W.D., Taylor W.L., MacGorman D. Preliminary study of lightning location relative to storm structure. // AIAA Journal, 1982, v. 20 , n. 3, p. 404-409.

121. Справочник по радиолокации. Под ред. Скольника М. // Сов. Радио, том 1, 1976, 456с.

122. Кононов И.И., Крутой Д.М., Юсупов И.Е. Связь параметров электромагнитного излучения гроз с интенсивностью осадков. // Труды V Российской конференции по атмосферному электричеству, г.Владимир, 2003, т. 1, с. 308-310.

123. Jayarathe E.R., Saunders C.P.R., Hallet J. Laboratory studies of the charging of soft-hail during ice crystal interactions. // Quart.J.R.Meteor.Soc. 1983, v. 109, № 461, p. 609-630.

124. Saunders C.P.R., Keith W.D., Mitzeva R. The effect of liquid water on thunderstorm charging. // J.Geophys.Res., 1991, v. 96,№D6,p. 11.007-11.017.

125. Имянитов И.М., Климин H.H., Дьяконова И.Н. Моделирование процессов контактной электризации облаков в камерах туманов. // Изв.АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1983, т.24, № 6, с. 630-639.

126. Gardiner В., Lamb D., Pitter R.L., Hallet J., Saunders C.P.R. Measurements of Initial Potential Gradient and Particle Charges in a Montana Summer Thunderstorms. // J.Geophys.Res., 1985, v. 90, №D4,p. 6079-6085.

127. Norville K., Baker M., Latham J. A Numerical Study of Thunderstorm Electrification: Model Development and Case Study. // J.Geophys.Res., 1991, v. 96, № D4, p. 7463-7481.

128. Ziegler C.L., MacGorman D.R., Dye J.E., Ray P.S. A Model Evolution of Noninductive Graupel-Ice Charging in the Early Electrification of Mountain Thunderstorm. // J.Geophys.Res., 1991, v. 96, №D7,p. 12.833-12.855.

129. Scavuzzo C.M., Masuelli S., Caranti G.M. and Williams E.R. A numerical study of thundercloud electrification by graupel-crystal collisions. // J.Geophys.Res., 1998, v. 103, № D12, p. 13.963-13.973.

130. Панин В.А. Предварительные результаты численных экспериментов по моделированию электризации конвективных облаков. // Труды НИЦ ДЗА, 2002, вып.4 (552), с. 55-65.

131. Ziegler C.L. Retrieval of Thermal and Microphysical Variables in observed Convective Storms. Part 1: Model Development and Preliminary Testing. // J.Atmos.Sci., 1985, v. 42, №14, p. 1487-1509.

132. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. //М.: Наука, 1974, 542 с.

133. Бейтуганов М.Н. Метод предотвращения града инициированием искусственных молний. // Сб. трудов, V Российская конф. по атмосф. электрич., Владимир, 2003, т.1, с. 204-207.

134. Аджиев А.Х., Богаченко Е.М. Контроль физической эффективности противоградовых работ по грозовой деятельности облаков. // Труды ВГИ, 1989, вып. 72, с. 3-7.

135. Аджиев А.Х. Определение продолжительности градоопасного состояния облаков по их грозовой активности. // Труды ВГИ, 1989, вып. 74, с. 109-113.

136. Pakiam J.E., Maybank J. The electrical characteristics of some severe hailstoms in Alberta, Canada. //J. Met. Soc.ofJapan, 1975, v. 53, n. 6, p. 363-383.

137. Руководство по производству наблюдений и применению информации с неавтоматизированных радиолокаторов MPJI-l, MPJI-2, МРЛ-5. // РД 52.04.320-91. Гидрометеоиздат, СПб, 1993, 356 с.

138. Greene D.R., Clark R.A. Vertically integrated liquid water a new analysis tool.// Monthly Weather Review, 1972, v. 100, n. 7, p. 548-552.

139. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Ильин Я.К. Комплексное активно-пассивное радиолокационное зондирование облачности. // Труды ГГО, 1978, вып. 411, с. 3-12.

140. Popova N., Shchukin G. Passive-active radar sounding of clouds and precipitaiton. // Proc., 25th Conf. Radar Meteorol., June 24-28, 1991, AMS, Boston,p. 745-747.

141. Takahashi T. Near absence of lightning in Micronesian deep cumulonimbi. // Proc., 9th Intern. Conf. Atmosph. Electricity, St.Petersburg, 1992, v. 1, p. 341-344.

142. Rosenfeld D, Woodley W. Convective clouds with sustained highly supercooled liquid water until -38°C. // Proc., 13th Intern. Conf. on Cloud and Precipitation. 14-18 August, 2000, Reno, Nevada, p. 661-664.

143. Fisher B.D, Mazur V.D., Plumer J.A. Characteristics of Lightning strikes experienced by the

144. NASA F-106B airplane. // AJAA, 1984, № 2237, p. 37-48.

145. Лободин T.B. Размеры грозовых очагов. // Метеорология и гидрология, №3, 1965, с. 79-81.

146. Few A.A., Teer T.L., MacGorman. Advances in a decade of thunder research. // Electrical Processes in Atmosphere. Darmstadt, Dietrich Steinkopf, 1977.

147. Proctor D.E. VHF radio pictures of lightning. // Electrical Processes in Atmosphere. Darmstadt, Dietrich Steinkopf, 1977.

148. Carte A.E., Kidder R.E. Lightning in relation to precipitation. // J.Atmos.Terrest.Phys., 1977, v. 39.

149. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. // Гидрометеоиздат, Л, 1966,351 с.

150. Банников В.И., Гальперин С.М., Фролов В.И., Степаненко В.Д. Радиолокационное сопоставление местоположения молний и зон осадков. // Труды ГГО, 1987, вып. 508, с. 3-11.

151. Lewis W. Development of procedures for vectority aircraft around thunderstorms. // Prepr., 14th Radar Meteorol. Conf., Tucson, Arizona, 1970,1 s.a, p. 301-304.

152. Мельников B.M. Обработка информации в доплеровских МРЛ. // Зарубежная радиоэлектроника, 1993, №4, с. 35-42.

153. Рыжков А.В. Метеорологические объекты и их радиолокационные характеристики. // Зарубежная радиоэлектроника, 1993, №4, с. 6-17.

154. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов. // Изд. Наука, М, 1974, 307 с.

155. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Механизм притяжения молний и проблема лазерного управления молнией. // Успехи физических наук, т. 170, №7,2000, с. 753 -769.

156. Усида Ш., Шимада Е., Ясуда X. Молния, инициированная лазером в полевых экспериментах. // Оптический журнал, т.66, №3, 1999, с. 36-40.

157. D.Wang, T.Ushida, Z.-I. Kawasacky. A possible way to triger lightning using laser. // J.Atmos. and Terrestrial Phys., 1995, v. 57, n. 5, p. 459-466.

158. Дивинский Л.И. Радиолокационная эффективная отражающая поверхность канала молнии. //Труды ЛГМИ, 1975, вып. 54, с. 28-40.

159. Knapp D.I. A new severe thunderstorm identification technique. // Air Weather Service Forecaster Memorandum, AWS/FM-92/001,1992, 5 pp.

160. Williams E.R., Weber M.E., Orville R.E. The relationships between lightning type and convective state of thunderclouds. // J.Geophys. Res., 1989, v. 94, p. 13213-13220.

161. Камышанова В.А. О процессах формирования аномальной грозовой активности. // Труды ГГО, 1977, вып. 350, с. 71-73.

162. Качурин Л.Г., Карцивадзе А.И., Дивинский Л.И., Иванов Б.Д. Эволюция фронтальных грозовых облаков. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1979, т. 15, с. 187-193.

163. Мик М., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. // М.: Изд-во Иностр. Лит., 1960, 605 с.

164. Бейтуганов М.Н. О некоторых особенностях коронных разрядов с частиц в электрическом поле. // Труды ВГИ, 1984, вып. 53, с. 29-34.

165. Юман М. Молния. // М.: Мир, 1972, 372 с.

166. Бейтуганов М.Н., Белгороков Л.Г., Калов P.O. Экспериментальные исследования коронного разряда с капель воды. // Труды ВГИ, 1985, вып. 61, с. 16-20.

167. Брылев Г.Б., Гашина С.Б., Евтеев Б.Ф., Камалдина И.И. Характеристики электрически активных зон в слоистообразных облаках. // Гидрометеоиздат, Л, 1989, 159 с.

168. Снегуров B.C. Концепция сети пеленгации гроз. // Труды НИЦ ДЗА (филиал ГГО), 1997, вып. 546, с. 92-104.

169. Woodley W.L., Simpson J., Biondini R., Berkeley J. Rainfall results, 1970-1975: Florida Area Cumulus Experiment. // Science, 1977, v. 195, №4280, p. 735-742.

170. Simpson J., Westcott N., Clerman R., Pielke R. On cumulus merges. // Arch. Meteorol., Geophys. und Bioklimatol., 1980, A 29, №1-3, p.1-40.

171. Мэйсон Б.Д. Физика облаков. // Гидрометеоиздат, Л, 1961, 542 с.

172. Biondini R. Cloud motion and rainfall statistics. // J. Applied Meteorology, 1976, v. 15, p. 205224.

173. Lopez R.E. Radar characteristics of the cloud population of tropical disturbances in north-west Atlantic. // Monthly Weather Review, 1976, v. 104, p. 269-283.

174. Lopez R.E. The lognormal distribution and cumulus cloud populations. // Monthly Weather Review, 1977, v. 105, p. 865-872.

175. Ligda M. The radar observation of lightning. // J. Atmosph. Terrestr. Phys., 1956, v. 9, p. 329346.

176. Качурин Л.Г., КарцивадзеА.И., Дивинский Л.И., Мазур В.Д. Радиолокационные наблюдения за грозовыми очагами в кучево-дождевых облаках. // Труды ЛГМИ, 1975, вып. 54, с. 9-20.

177. MacGorman D.R. Lightning location from VHF impulses relative to storm structure from dual

178. Doppler radars. // EOS Trans. Americ. Geophys. Union, 1979, v. 60, n. 46, p. 1488-1494.

179. Taylor W.L. Lightning initiation height and progression relative to storm dynamics. // EOS Trans. Americ. Geophys. Union, 1979, v. 60, n. 46, p. 837.

180. Гашина С.Б., Имянитов И.М., Камалдина И.И. Связь радиолокационных характеристик облаков с их турбулентным и электрическим состоянием. // Труды ГГО, 1965, вып. 173, с. 8-62.

181. Евтеев Б.Ф., Камалдина И.И., Маркчев Н.Т., Понамарев Ю.Ф. Электрические поля в зимних облаках вторичного холодного фронта. // Труды ГГО, 1977, вып. 350, с. 91-95.

182. Камалдина И.И. Исследование пространственного расположения электрического центра облака по отношению к его радиолокационному ядру. // Труды ГГО, 1984, вып. 474, с. 29-31.

183. Чубарина Е.В., Михайловская В.В. Определение электрической опасности для самолета. // Труды ГГО, 1988, вып. 514, с. 40-47.

184. Банников В.И., Гальперин С.М., Новичихина Н.А., Стасенко В.И. Совместные исследования облаков с помощью наземных радиотехнических средств и самолетов-лабораторий. // Труды ГГО, 1988, вып. 526, с. 30 34.

185. Armand N.A. and Polyakov V.M. Radio Propagation and Remote Sensing of the Environment. // CRC Press, Boca Raton, USA, 2004, 384 p.

186. Ким H.C., Шкодкин A.B. Изменение фонового уровня концентрации атмосферных льдообразующих ядер.// Сб. статей «Вопросы физики атмосферы», СПб., 1998, с. 407-412.