Условия развития облачных образований антропогенного происхождения в пограничном слое атмосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.09, кандидат географических наук Белогуб, Валерий Петрович

• Белогуб, Валерий Петрович
• кандидат географических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат географических наук Белогуб, Валерий Петрович

ВВЕДЕНИЕ

1 .ОБЛАЧНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

1.1 Виды антропогенных облачных образований

1.2. Физике - метеорологические условия развития неконвективной облачности и туманов антропогенного происхождения и возможности регулирования их эволюци

1.3. Возможности регулирования развития антропогенных облачных образований и существующие способы создания искусственных

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРАНИЧНОГО

СЛОЯ АТМОСФЕРЫ, БЛАГОПРИЯТСТВУЮЩИХ РАЗВИТИЮ

АНТРОПОГЕННЫХ ОБЛАЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

2.1 Общие положения

2.2. Анализ климатических характеристик задерживающих слоев над Россией и ближнем зарубежье по календарным сезонам

2.3. Анализ повторяемости задерживающих слоев в различных частях барических образований над ЕТР

2.4. Анализ климатических характеристик задерживающих слоев в районах проведения натурных экспериментов

2.5. Анализ климатического распределения относительной влажности в пограничном слое атмосферы по календарным сезонам

2.6. Классификация аэрометеорологических условий по вероятности возникновения антропогенных облачных образований

3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ И

АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОБЛАЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НАД МОРЯМИ

3.1. Аэрогидродинамическое моделирование

3.2. Гидродинамическое моделирование

3.3. Сравнение условий возникновения антропогенных облачных полос за морскими судами и орографических за островами

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО СОЗДАНИЮ ИСКУССТВЕННЫХ ОБЛАЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НАД МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ...,

4.1. Общие положения

4.2. Анализ условий и результаты натурных экспериментов над Балтийским морем

4.3. Анализ условий и результаты проведения натурных экспериментов над Черным морем

4.4. Обобщение результатов натурных экспериментов над Балтийским и

Черным морями

4.5. Анализ условий и результатов проведения натурных экспериментов с использованием углеродисто-волокнистых материалов на берегу Черного моря и в прибрежной зоне

4.6. Сравнительный анализ результатов натурных и лаббр^ки* г> * экспериментов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК АББРЕВИАТУР

АМО Аэрозольное маскирующее облако

АОО Антропогенные облачное образование

АПС Атмосферный пограничный слой

БИК Береговой измерительный комплекс

БПК Большой противолодочный корабль

ВВАИУ Воронежское высшее авиационно - инженерное училище

ВВИА Военно - воздушная инженерная академия

ВВИУ Военно - воздушное инженерное училище

ВВМУ Высшее военно - морское училище

ВМ Воздушная масса

ГМЦ Гидрометцентр

ЕТР Европейская территория России

ЗС Задерживающий слой

ИО Искусственное облако

ИОО Искусственное облачное образование

КРХ Корабль радиационной и химической разведки

ЛА Летательный аппарат

МГБП Малоградиентное барическое поле

МИСЗ Метеорологический искусственный спутник Земли

МС Морское судно

НИФХИ Научный исследовательский физико-химический институт

НФ Неконвективная форма

пвх Пространственные и временные характеристики

пп Подстилающая поверхность

СОИ Стратегическая оборонная инициатива

СЭУ Судовая энергетическая установка

ТРД Турбинный реактивный двигатель

ТФ Теплый фронт

УВМ Углеродистый волокнистый материал

УК Уровень конденсации

ХФ Холодный фронт

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Условия развития облачных образований антропогенного происхождения в пограничном слое атмосферы»

ВВЕДЕНИЕ

С каждым годом возрастает экологическая нагрузка на окружающую природную среду, в том числе и на атмосферу. Это объясняется тем, что все увеличивающееся могущество человека над природой и последствия его активной хозяйственной деятельности вызывают отрицательные побочные эффекты. Суммарное накопление антропогенных выбросов ставит под сомнение возможность выживания человечества как биологического вида /1/.

Известно, что большая часть жизнедеятельности человека протекает в пограничном слое атмосферы, куда выбрасывается громадное количество углекислого газа и водяного пара, выделяемых при сгорании различных видов топлива. В результате ученые опасаются потепления климата со всеми возникающими отрицательными последствиями за счет "парникового" эффекта (например, таяние ледников) /2, 3, 4/. Высказывается и другая точка зрения - о возможности похолодания климата /5/. Многочисленное моделирование будущего климата дает противоречивые результаты (от похолодания до потепления). Все это говорит о том, что необходимо разрабатывать способы активного воздействия на атмосферу с целью управления погодой и климатом, хотя бы в оперативном плане /6/.

Подобного рода способы и методы только начинают создаваться /8, 9/, в то время как вопросы перераспределения осадков, предотвращения градобитий и рассеивания туманов и облаков за последние 30 - 40 лет изучены теоретически и многие их них доведены до практической реализации III.

Известно, что облака и туманы изменяют термогигрометрические /10, 11, 12, 13, 14/, оптические и радиоэлектронные /15, 16, 17, 18/ свойства атмосферы. Поэтому преднамеренное создание искусственных облаков и туманов в атмосферном пограничном слое может позволить "подрегулировать" термический режим, что является актуальным для ряда отраслей народного хозяйства, а ухудшение оптических и радиоэлектронных свойств актуально для обороны страны /19/.

Е. П. Борисенков указывал, что только создание облаков верхнего и среднего ярусов изменяет температуру приземного воздуха на 5 °К/сутки /5, 10, 8/. Так, в сельском хозяйстве это может предотвратить заморозки и вымерзание посевов, а

также гибель растений при засухах /20/. В курортологии это может оказаться полезным для уменьшения притока солнечной радиации. Создание облачности над водной поверхностью при длительной безоблачной погоде может уменьшить испарение с нее.

В интересах обороны страны искусственно созданные поля облачности и туманов возможно использовать для проведения различных маскировочных мероприятий с целью создания помех для авиа- и космической разведок противника /15, 21, 22/, а также, как мощное средство противодействия системам наблюдения противника при применении высокоточного оружия. Неслучайно, что наиболее активно в этой области военно - прикладные метеорологические исследования выполнялись в период разработки стратегической оборонной инициативы (СОИ) в МО США (Кембриджский НИЦ ВВС) и, как противодействие воздушным системам наблюдения США, в нашей стране.

Таким образом, проблема создания ИОО имеет важное как практическое, так и теоретическое значение. Исследования в этой области позволили углубить наши знания по физике процессов образования облаков и туманов, как естественного происхождения, так и для создания искусственных. Из всего комплекса этих обширных проблем в данной работе рассматривается лишь малая ее часть, относящаяся к пограничному слою атмосферы (АПС) при расположении его над водной поверхностью.

С этой целью всесторонне исследуется влияние аэрогидрометеорологических условий, синоптической обстановки и аэродинамических особенностей обтекания надводных кораблей с симметричными палубными надстройками на успешность создания ИОО над морем.

Ранее большинство исследователей многих стран сосредоточивало свои усилия на решении задач противоположного направления, а именно, перераспределения осадков из облаков в интересах сельского хозяйства 17, 23, 6/, предотвращения градобитий /27, 71, рассеивания туманов и низких облаков /24, 25, 7, 26/ для повышения безопасности и регулярности движения различных видов транспорта. В РФ эти вопросы исследовались такими организациями, как ААНИИ, ГГО им. А. И. Воейкова, ИЭМ, РГГМУ, ЦАО, ГосНИИ ГА, РосГМЦ и др. Из ближнего зарубежья следует в первую очередь отметить ГГИ (Грузия) и УкрНИГМИ.

Разработкой вопросов создания облаков и туманов занимались ГГО им. А. И. Воейкова, ИЭМ, РГГМУ, ЦАО, ВИКИ им. А. Ф. Можайского и некоторые

другие. Из ученых следует назвать в первую очередь В. А. Зайцева и А. А. Ледоховича, которые в 1970-х годах получили патент на способ создания облаков верхнего и среднего ярусов с приоритетом от 26.06.66 /8/. Из иностранных учреждений, достигших наибольшего успеха, можно отметить Кембриджский НИЦ ВВС США, Лос-Аламскую лабораторию и др.

Хотя физика процессов рассеивания и создания облаков имеет много общего, однако, на наш взгляд, их целесообразно подразделить и вопросы создания выделить в отдельную проблему. Это можно объяснить, например, тем, что для рассеивания необходимо нарушить коллоидальную устойчивость дисперсных систем /28, 29/, а в случае создания - ее сформировать и поддерживать /30, 6/ или перевести из неустойчивого (метастабильного) /7, 13/ в устойчивое.

В настоящее время много внимания уделяется охране окружающей среды /31, 32, 33, 34, 3/. В этом плане активные воздействия на атмосферу противопоказанны и даже запрещены. Однако, следует различать стратегические (фундаментальные) воздействия планетарного масштаба , которые могут привести к далеко идущим, в том числе и неожиданным побочным эффектам, и оперативное управление погодой тактического характера. Последние, во-первых, имеют локальный характер, а, во-вторых, их цель "подправить" условия погоды в данный момент и в данном районе в необходимом направлении для решения конкретных задач. Эти воздействия могут быть прекращены в любой момент при появлении нежелательных последствий.

Наоборот, фундаментальные воздействия требуют больших затрат как на их проведение, так и на ликвидацию нежелательных побочных эффектов, если они проявились (например, интенсивное экологическое загрязнение Финского залива после строительства дамбы для защиты Санкт-Петербурга от наводнений).

В нашей стране с самого начала проведения работ по созданию ИОО деятельное участие принимало Воронежское ВВАИУ, которое тесно сотрудничало с НИФХИ им. Л. Я. Карпова, выполнявшего работы в соответствии с постановлением СМ СССР по ВПК. Комплексные НИР в ВВВАИУ проводились под руководством доктора географических наук Г. И. Мазурова. Автор данной диссертации принимал личное активное участие в гидрометеорологическом и климатологическом обеспечении натурных экспериментов по созданию ИОО в районе Балтийска и Севастополя, а также в проведении аэрогидродинамических лабораторных экспериментах /35/ и ряде теоретических исследований.

В данной работе рассматриваются в основном два крупных вопроса:

1. непреднамеренное возникновение антропогенных облаков над водной поверхностью под влиянием морских судов;

2. предотвращение возникновения антропогенных облачных образований или стимулирования их развития и возможности создания искусственных полей облачности и туманов.

Это достигается тем, что теоретически выявляются 7 аэрометеорологических условий возникновения, развития и эволюции облаков НФ и туманов. На большинство из них (на 5) в настоящее время технически возможно влиять в обоих направлениях, т.е. как создавать эти условия, так и ликвидировать их. Затем считается, что в атмосфере с помощью радио или акустического /36/ зондирования можно выявить слои воздуха, в которых не выполняются 1-2 таких условия и их необходимо создать искусственно, чтобы возникли ИОО. Наоборот, если наблюдаются все условия для возникновения антропогенных образований, то для исключения их возникновения следует ликвидировать 1-2 благоприятных условия. Кроме того выявляются аэросиноптические условия, также благоприятствующие возникновению и развитию названных образований. Далее исследуется климатическая повторяемость многих из этих условий и производится оценка влияния некоторых из них на эволюцию подобных образований.

Важной особенностью искусственной облачности, образующейся за кораблями над водной поверхностью, является то, что эти облачные образования могут развиваться не только при отрицательных температурах, но и при положительных до +32 °С /37/, в то время, как за самолетами и вертолетами - лишь при температурах ниже -30 /13/ и -15 °С /38-40/ соответственно.

На схеме (рис. В1) представлены возможные направления и основные этапы многостороннего исследования, которые необходимо выполнить для успешного создания ИОО и применения их в интересах народного хозяйства и обороны страны. Общее руководство этими работами осуществлял академик И. В. Петрянов-Соколов /41/, автограф которого с оценкой реферата автора представлен в приложении В1.

Левые две колонки представляют удел физико - химиков и конструкторов. Первым занимались сотрудники НИФХИ им. Л. Я. Карпова во главе с лауреатом Государственной премии проф. А. Г. Сутугиным1, вторым - представители ряда

1 - премия присуждена в 1982 г. за прикладные работы в области образования аэрозолей.

войсковых частей, задействованных в выполнении НИР по постановлению комиссии СМ по ВПК. Правые две - это поле деятельности геофизиков и аэрогидродинамиков. В разработке большинства этапов здесь принимал участие автор диссертации.

На рис.В2 представлено схематически взаимодействие сотрудников Воронежского ВВАИУ при выполнении хоздоговорных НИР "Привес-2", "Привес-3" и "Чародейка". В Российском ГГМУ диссертация заканчивалась. С остальными организациями сотрудничество было самым различным: от выполнения совместных НИР (НИФХИ им. Л. Я. Карпова, в/ч 33872, в/ч 27177, ГАМЦ в/ч 75354) до предоставления базы для проведения лабораторных (ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, Киевского ВВИУ) и натурных (ВВМУ им. П. С. Нахимова, Балтийский и Черноморский флота) экспериментов и получения консультаций или аэрогидрометеорологической информации (от остальных). На рис. В2 организации, в сотрудничестве с которыми принимал участие лично автор диссертации, выделены темным фоном. По данной тематике, кроме научного руководителя доктора географических наук Г. И. Мазурова, активное участие принимал кандидат технических наук Ю. М. Кузнецов.

Позднее, с 1996 г. в РГГМУ (бывшем ЛГМИ), полученные результаты интерпретировали в интересах экономики и для решения задач природопользования. В этом направлении большую помощь оказали профессора

A. С. Гаврилов, Л. Т. Матвеев, В. Г. Морачевский, Б. Д. Панин, доценты

B. И. Акселевич, Б. М. Воробьев и другие, а также студенты и аспиранты РГГМУ.

В 1981 г. натурные эксперименты по созданию ИОО выполнялись над Балтийским морем в районе г. Балтийска, а в 1982-83 гг. - над Черным морем и его береговой зоне в районе г. Севастополя. Фото-, видео- и кинорегистрацию результатов натурных экспериментов производили сотрудники Воронежского ВВАИУ с берегового измерительного комплекса (БИК), кораблей - измерителей типа КРХ и с самолетов. Этой группой руководил автор диссертации.

Гидрометеорологическое обеспечение проведения натурных экспериментов полностью осуществлялось сотрудниками экспедиционной группы Воронежского ВВАИУ. Непосредственное активное участие в этом принимал автор. Для сбора и обработки использовались все виды гидрометеорологической информации, получаемой с помощью привязного радиозонда до высоты 15 м, а над Черным морем до 90 м, включая данные соседних гидрометеорологических станций и пунктов радиозондирования атмосферы.

Натурные эксперименты сопровождались теоретическими исследованиями, как более экономичными и наукоемкими. Они проводились как до натурных экспериментов, так и параллельно с ними, а также после их окончания и целью более глубокого понятия физического смысла результатов и их научного обоснования.

Обработка климатических данных по характеристикам задерживающих слоев и некоторым другим метеорологическим параметрам над районами проведения натурных экспериментов и над всей РФ и ближнего зарубежья позволила получить информацию о применимости разработанных способов создания ИОО в климатическом плане.

Аэродинамические эксперименты выполнялись в аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей кафедры №15 ВВИА им. проф. Н Е Жуковского и гидродинамические - в гидролотке Киевского ВВАИУ.

Теоретические исследования включали гидродинамическое моделирование аэродинамики модели аппарата - постановщиков (МС), изменение темогигрометрических характеристик подинверсионного слоя воздуха в формировании ПВХ создаваемых образований.

Кроме перечисленных организаций при проведении исследования сотрудничество осуществлялось с ААНИИ, отделом Авиационной метеорологии РосГМЦ, Высотным метеорологическим комплексом в Останкино, 453 ГМЦ г. Севастополя, ИЭМ, ГГО им. А. И. Воейкова, в/ч 27177, ВВМУ им. П. С. Нахимова, ВВМИУ им. М. И. Фрунзе, ВИКУ им. А. Ф. Можайского, в/ч 52676, в/ч75354, Вольским НИЦ, Навигационно - гидрографическим НИИ МО РФ и др. (см. рис. В2.).

Значительное увлечение в работе исследованием вопросов аэродинамики МС объясняется ее тесной связью с метеорологией. На это указывал академик Б. Н. Юрьев еще в начале 1950-х гг. При этом он имел ввиду не только обтекание воздушным потоком мостов и высотных сооружений, но и другие проблемы. Как показано в данной работе, использование положений аэродинамики необходимо при изучении формирования облачных образований антропогенных, искусственных и орографических. Так, облачные полосы возникающие за самолетами и МС, образуются в аэродинамическом спутном следе /42/ и визуализируют за счет конденсации водяного пара траекторию их движения, а орографические - в горах /43, 44/ или за островами /45/ - воздушные потоки вблизи них.

Цель работы.

•исследование климатического распределения характеристик задерживающих слоев и относительной влажности по территории РФ и ближнего зарубежья применительно к развитию антропогенных облачных образований;

•исследование в лабораторных условиях аэродинамических особенностей морских судов, способствующих развитию антропогенных облачных образований;

•проверка полученных результатов в натурных экспериментах.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математической статистики, теории вероятности, климатологии; проведение нетрадиционных для гидрометеорологии экспериментов в лабораторных условиях с применением аэродинамической трубы и гидролотка; обработка, анализ, и сравнение результатов натурных экспериментови теоретических исследований.

Научная новизна. Выполненные исследования позволили получить существенно новые результаты по возникновению и эволюции антропогенных облачных образований в АПС над морем:

1. Выявлены благоприятные гидрометеорологические и аэросиноптические условия для существования АОО и выработаны рекомендации по воздействию на них с целью регулирования процессов искусственного облако- и туманообразования.

2. Рассчитана повторяемость благоприятных аэрометеорологических условий в районах проведения натурных экспериментов и распределения характеристик задерживающих слоев и относительной влажности над РФ и ближнего зарубежья по сезонам года применительно к развитию антропогенных облачных образований по климатической информации.

3. Впервые исследованы возможности увеличения геометрических размеров и времени жизни ИОО за счет дальних аэродинамических полей МС. Для этого произведено аэродинамическое и гидрологическое моделирование аэродинамического обтекания моделей этих судов.

4. Впервые проведен сравнительный анализ результатов натурных экспериментов по созданию ИОО над морем и фактических данных по их непреднамеренному возникновению с результатами лабораторного моделирования.

5. Выполнен сравнительный анализ гидрометеорологических, аэродинамических условий и аэросиноптических положений возникновения облачных полос за морскими судами и орографических облаков за небольшими

островами.

Достоверность и обоснованность результатов. Результаты теоретических и лабораторных исследований подтверждаются результатами натурных экспериментов по созданию ИОО. Аэродинамические особенности надводных кораблей, полученные при лабораторном моделировании, подтверждены в процессе постановки ИОО в реальных условиях. Теоретическое обоснование возникновения облачных полос за МС при температурах до +30 °С, подтверждена на практике температурой в +28 °С. Увеличения пространственных размеров и временной устойчивости ИОО за счет дальних аэродинамических полей подтверждена натурными экспериментами.

Обоснованность научных результатов подтверждается хорошим совпадением с естественным образованием антропогенной облачности, а также результатами экспериментов ряда авторов (Г. И. Мазуров, Ю. М. Кузнецов).

Личный вклад автора. Автор является основным исполнителем теоретических и лабораторных исследований условий образования, развития и создания антропогенных облачных образований. Был участником всех экспедиционных групп при проведении натурных экспериментов.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных и региональных научных конференциях и семинарах, а также Международных симпозиумах. В их числе: в Научно-исследовательском Физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова в 1981-83 г.г., в ВВИА им. проф. Н. Е.Жуковского в 1981 г., в ВВАИУ (г. Воронеж) в 1982 и 1983 г.г., на итоговых научных сессиях ученого Совета и РГГМУ в 1997 и 1998 г.г. (СПб), на международной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы в г. Нальчике в 1997 г.

По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Кроме того, результаты исследований вошли в 5 научных отчетов по темам хоздоговорных и заказных НИР, выполнявшихся в Воронежском ВВАИУ в период с 1981 по 1984 гг. Практически все НИР выполнены по заказным специальным темам.

Предметом защиты является решение задачи по определению условий образования и эволюции АОО в пограничном слое атмосферы над морем в различных физико-географических районах и внедрению способов создания ИОО с использованием морских судов в качестве аппаратов - постановщиков в диапазоне температур 0...+30 °С.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты исследования климатического распределения относительной влажности и характеристик инверсий в АПС над территорией РФ и ближнего зарубежья.

2. Возможность создания ИОО в погранслое атмосферы над морем в диапазоне температур 0...+30 °С с учетом реальных аэрогидрометеорологических условий и синоптической обстановки.

3. Результаты лабораторного моделирования аэродинамики модели надводного корабля и результаты аэродинамических особенностей МС, полученные в натурных экспериментах.

4. Результаты сравнительного анализа аэрогидрометеорологических условий развития антропогенных облачных полос за МС и орографических - за островами.

5. Увеличение ПВХ создаваемых искусственных образований за счет использования дальних аэродинамических полей морских судов.

Научно - практическая значимость работы. Основная практическая ценность работы заключается в исследовании климатических условий возникновения и эволюции АОО в АПС в различных физико-географических районах РФ и ближнего зарубежья. Полученные результаты позволяют расширить теоретические представления и взгляды на физико - метеорологические процессы искусственного облако- и туманообразования на основе специального воздействия на атмосферу.

Результаты исследования различных гидрометеорологических условий позволяют определить и использовать непосредственно на практике наиболее благоприятные из этих условий для постановки облачных полей и создания туманов.

Структурная схема исследования процессов развития АОО

Факторы, оказывающие влияние на процесс развития АОО

Маскирующая способность

М атематическое моделирование

Расход и запас

Начальные размеры облака

Начальная температура облака

Геофизические условия

Тип климата

Аэросиноптическая обстановка

Гидрометеорологические условия

Подстилающая поверхность

Вода

Суша

Методы исследования

Способы создания

С

неподвижно го аппарата

С

движущего аппарата

С попутным ветром

Со встречным ветром

Физический эксперимент

Сравнитель результатов г эный анализ экспериментов

Методика создания ИОО

Рис.В1

Организации с которыми взаимодействовали сотрудники Воронежского ВВАИУ при

выполнении НИР "Привес" и "Чародейка"

( Организации, с которыми автор сотрудничал, выделены темным фоном.)

1.ОБЛАЧНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

1.1 Виды антропогенных облачных образований

Современное общество живет в условиях возрастающего экологического кризиса, приобретающего глобальный характер /1/. В результате изменение климата в настоящее время стало экологической проблемой номер один /47/. Большую роль здесь играет "парниковый" эффект. Определенный вклад в него вносят и облачные образования антропогенного происхождения /48/. Наиболее известными из них являются облачные (конденсационные) следы за самолетами. Факт их возникновения впервые описан более полувека назад Н. В. Колобовым /49/, а теория разработана Г. И. Коган-Белецким /50/ и А. В. Садовниковым /51/ в 1950-х гг. Практические приложения описаны Л. Г. Качуриным /87/ и Л. Т. Матвеевым /13/.

В действительности облаков, возникающих под влиянием человеческой деятельности много, встречаются они чаще, чем это можно предположить и первопричины их возникновения различны. Для краткости такие облака будем называть антропогенными /48/. Эти воздействия, по классификации В. Г. Морачевского /1/, следует отнести к подклассу - газовых и аэрозольных выбросов в атмосферу. Выявлению антропогенных облаков способствовали фотоснимки ПП из космоса. Так, 20 лет назад они позволили выделить облачные полосы за МС /52/. Размеры этих образований по фотоснимкам, имеющимся в технической записке ВМО №124 /52/ могут достигать 270 x35 км. Существование таких образований подтвердили исследования американских ученых, использовавших результаты наблюдений летного состава /53/.

Позднее нами были выявлены на фотоснимках из космоса облачные следы протяженностью до 1000 км /55, 54/, возникающие при прохождении нескольких судов (рис. 1.1 и 1.2). К сожалению, тип судов пока не установлен. По данным американских ученых /56/, антропогенные облачные образования над водной поверхностью занимают до 4 %. На рис. 1.1 просматривается эволюция облачного следа за МС. Так, на рис. 1.16 изображен след через два часа. Его изображение менее ярко (температура понизилась) и площадь облачных ячеек больше. Следует сразу же отметить, что в это время над Баренцевым морем наблюдалась инверсия. (Аэрологическая диаграмма г.Мурманска за 4 марта 1998 г. в приложении В1.)

Фотоснимок с МИСЗ (ЫОАА 14 ИК) облачных образований за МС в Бренцевом море

4 марта 1998 г. :

а) - в 10.26 сгв; б) - в 12.35 сгв; Рис.1.1.

Фотоснимок с МИСЗ дальних аэродинамических следов МС, визуализированных за счет конденсации водяного пара в них (узкие пересекающиеся белые полосы).

13(ПУ

Рис. 1.2.

Облачные следы от самолетов над северной частью Тихого океана, ТВ. 6 июня 1983т.

Фотоснимки МИСЗ облачных полос от трубы промышленного предприятия и лесного

пожара.

а.) на побережье Мексиканского залива

б.) в бассейне реки Амур (19 августа 1980 г.) Рис. 1.4

Известно, что АОО возникают и над сушей, но их труднее дешифрировать из-за неоднородности ПП. К таким можно отнести облачные полосы от труб промышленных предприятий, а также от обширных пожаров, особенно лесных /57/, фотоснимки которых представлены на рис. 1.4.

К антропогенным образованьям можно отнести и печные или аэродромные (морозные) туманы /13/, возникающие при температурах ниже -30 °С вблизи населенных пунктов при топке печей, а на аэродромах - от выхлопных газов авиационных двигателей.

Кроме того, 30 лет назад появилась информация об облаках, возникающих при полетах турбореактивных вертолетов /58/. Теория их возникновения и эволюции подробно описана в работах /59, 38, 40/ и приведены конкретные примеры их появления зимой в различные годы в некоторых физико-географических районах.

Антропогенными облачными образованьями следует считать и туманы и низкие облака, которые возникают вблизи градирен ТЭЦ и АЭС, а также вблизи небольших искусственных водоемов, предназначенных для охлаждения воды, используемой в технических целях.

Таким образом в настоящее время можно выделить не менее 8 разновидностей облаков и туманов (смогов) антропогенного происхождения. Их аэрометеорологические и пространственно-временные характеристики представлены в табл. 1.1. Наибольшую повторяемость имеют облачные следы, возникающие при полетах самолетов. Это можно объяснить тем, что они возникают на высотах, как правило, более 6 км и видны многим наблюдателям, а другие разновидности антропогенных облачных образований развиваются на значительно меньших высотах и заметны меньшему числу наблюдателей /60/.

Пример расширения облачных следов приводит Ф. Рамад /3/. Так, на вкладке XIII на фотоснимках прослеживается их эволюция в районе аэропорта Орли. На них видно, что в зимний безоблачный день в 10 ч. возникло несколько узких облачных следов при полетах реактивных самолетов. Под действием ветра и атмосферной турбулентности к полудню они расширились и покрыли 70 % небосвода в виде вуалеобразных облаков.

Подобная облачность, по фотоснимкам из космоса, действительно может покрывать пространство в тысячи квадратных километров. Например, это видно на фотоснимке северной части Тихого океана (рис. 1.3). То, что это облачные следы, возникшие при полетах самолетов с корабля - авианосителя , говорит их кривизна и

Таблица 1.1

Некоторые характеристики антропогенных облаков и туманов.

№ п/п Вид образования Температурный режим Относительная влажность Скорость ветра Время суток Геометрические размеры

1. За самолетами (облачные следы) < -28°С < -36"С < -39°С 100% 60% 0% любдя круглые сутки тысячи км в длину и до 1 км в ширину

2. За вертолетами (облачные следы) < -15"С > 85% 0...3 м/с круглые сутки по площади до 1000 км2"

3. За морскими судами (облачные следы) < +32°С, включая и отрицательные > 70% 0...5 м/с круглые сутки до 1000 км в длину и до 50 км в ширину

4. Аэродромные (печные) туманы < -30-С > 60% 0...3 м/с круглые сутки по площади до 1000 км2

5. Смоги (фотохимические туманы):

Лос-Анжелес 24,..32°С ;,..'' 60...70% штиль полдень по площади до 1000 км2

Лондон -1 ...4°С 80... 100% 0...3 м/с ночь, утро по площади до 1000 км2

б. Облачные шлейфы за трубами промышленных предприятий при любых, интенсивнее при отрицательных < 100% любая круглые сутки в длину 100 - 200 км

7. Облачные шлейфы от крупных пожаров, особенно лесных при любых, < 100% любая круглые сутки в длину до 5600 км, в ширину до 400 км

8. Облачные образования от испарительных установок способствуют отрицательные 70... 100% 0...5 м/с круглые сутки

Примечание: Во всех случаях антропогенные образования развиваются под задерживающим споем в виде инверсии или

изотермии.

NJ О

переменная ширина. При наборе высоты и снижении они проходят слои атмосферы, в которых температура воздуха ниже критических значений, указанных в табл. 1.2 и возникают устойчивые следы.

Все 8 перечисленных ИОО антропогенного происхождения имеют радиолокационную отражаемость отличную от естественных облаков /61/ и возникают непреднамеренно в тех слоях, где атмосфера подготовлена для возникновения таких образований, т.е. слой воздуха находится в метастабильном состоянии /7, 13/.

Анализ случаев непреднамеренного возникновения ИОО показывает, что к благоприятным следует отнести условия, когда отмечается высокая влажность воздуха, слабая турбулентность, наличие задерживающих слоев (инверсий температуры и изотермий) и ядер конденсации /59/. Кроме того, при возникновении облачных полос за ЛА и МС прослеживается аэродинамический спутный след, существенная роль которого в образовании и эволюции искусственной облачности за МС будет показана в дальнейшем.

1.2. Физико - метеорологические условия развития неконвективной облачности и туманов антропогенного происхождения и возможности регулирования их эволюци

В данной работе под термином неконвективная облачность, который достаточно широко применяется в синоптической метеорологии /63/, будем понимать в основном такие облака нижнего яруса, как слоисто - кучевые и слоистые. Эти облака могут переходить друг в друга, а слоистые - в туман. Последний, наоборот, при усилении ветра и турбулентности может превращаться в низкие разорвано-слоистые облака.

Строго научно, к облакам неконвекгивных форм (НФ) относятся облака, которые имеют большую горизонтальную протяженность (порядка 100 км2 и более), слабые вертикальные потоки (1-10 см/с) и малые скорости изменения температуры при их образовании.

Как показывает анализ аэросиноптического материала, главным и необходимым условием развития облаков НФ и туманов, которые возникают обычно в устойчивых влажных воздушных массах, является наличие задерживающего слоя в атмосфере, как правило, в виде изотермии или инверсии различной мощности и

интенсивности.

Вторым условием, связанным с первым, оказывается понижение со временем температуры воздуха (1 °) в пограничном слое. Это и обуславливает появление задерживающего слоя при постоянстве или более медленного понижения температуры на вышележащих уровнях. При понижении температуры она оказывается ниже точки росы, в связи с этим начинается конденсация водяного пара и происходит возникновение тумана у ПП, а на высоте - облачности.

Третьим условием, способствующим возникновению облачности НФ и в особенности туманов следует считать слабый ветер или ослабление его до штиля. Нумерация условий достаточно произвольная, поскольку трудно сказать что первично, а что вторично: первично ли понижение температуры за счет выхолаживания приземного воздуха, когда при увеличении трения ветер ослабевает или, наоборот, он ослабевает, начинается выхолаживание и появляется задерживающий слой.

Четвертым условием является высокая относительная влажность воздуха ^ %), которая позволяет при охлаждении воздуха до температуры точки росы или инея достичь состояния насыщения.

Пятым условием следует считать наличие ядер конденсации и сублимации, без которых процессы облако- и туманообразования затягиваются.

Шестым условием является смешение воздушных масс (ВМ). Оно наиболее ярко проявляется при значительном различии их термогигрометрических свойств, например, горячих выхлопных газов и холодного окружающего воздуха.

За последнее (седьмое) условие следует принять определенные вертикальные движения с небольшими скоростями, особенно в тумане. Это условие можно считать аэродинамическим, поскольку в данном исследовании оно создается искусственно за счет аэродинамических качеств МС.

Турбулентный обмен и вертикальные токи играют важную роль в формировании и эволюции облачности, в частности ее верхней и нижней границ, а также горизонтальной протяженности и внешнего вида (формы). Известно, что каждому виду облаков соответствует определенная система циркуляции, с конкретными скоростями и интенсивностью, а также горизонтальными и вертикальными масштабами /64/. Наиболее ярко это прослеживается в кучевообразных облаках и значительно слабее - в туманах и облаках НФ. Именно эта система восходящих и нисходящих потоков в сочетании с

термогигрометрическими характеристиками воздуха определяют ПВХ образований, в том числе создаваемых искусственно. В целом же для поддержания капелек воды или ледяных кристаллов во взвешенном состоянии в облаке должны наблюдаться хотя бы слабые восходящие потоки, в том числе и в тумане.

Итак, к условиям, способствующим возникновению и формированию облачности НФ и туманов следует отнести:

1. наличие задерживающих слоев;

2. понижение со временем температуры воздуха

3. слабый ветер или штиль;

4. высокая относительная влажность воздуха ^ %);

5. наличие гигроскопических частиц (ядер конденсации);

6. смешение ВМ с различными термогигрометрическими свойствами;

7. вертикальные движения или определенная циркуляция.

Роль первых шести условий общеизвестна.

Так, встречаются слои инверсии без облачности, но с ухудшенной видимостью. Однако не бывает туманов и облаков НФ без задерживающего слоя. Под такими слоями скапливаются различные атмосферные примеси, загрязняющие атмосферу, и влага. Этому скоплению способствует штиль и слабый ветер. В результате в отдельных районах начинается конденсация и сублимация водяного пара, которые усиливаются при смешении ВМ. Кроме того общеизвестно, что высокая относительная влажность и наличие ядер конденсации способствуют возникновению облаков и туманов.

На условие 7 не обращалось должного внимания, кроме, как в работах /35/. Поэтому нами при исследованиях этому вопросу ниже уделено много внимания

1.3. Возможности регулирования развития антропогенных облачных образований и существующие способы создания искусственных

1.3.1. Общие положения

Проанализируем кратко принципиальные возможности воздействия на перечисленные выше семь условий в двух противоположных направлениях и влияние этих условий на процессы облако- и туманообразования.

Следует сразу заметить, что условия 2 и 3 создать искусственно практически

невозможно, также как и синоптические ситуации. Эти два условия можно только ликвидировать. Это достигается путем подогрева воздуха различными способами и его турбулизации и усиления горизонтальных потоков с помощью турбореактивных двигателей отработавших установленный срок /7/ и вертолетов /65/ при воздействиях на облака и туманы с целью их рассеивания.

Однако, понизить температуру воздуха искусственно в каком-либо районе до точки росы можно только теоретически. Практически это будет очень дорогая операция, которая приведет к конденсации влаги на холодильных элементах и осушению воздуха. В то же время, естественное радиационное выхолаживание приземного воздуха (условие 2), особенно ночью, часто приводит к возникновению туманов и слоистообразных облаков.

Ослабить ветер (условие 3) в настоящее время не представляется возможным, кроме установки высоких сплошных ограждений.

На условия 1,4-6 можно воздействовать в обоих направлениях, т.е., как ликвидировать их для рассеивания облаков и туманов (что эпизодически производится в настоящее время), так и создавать их искусственно.

Задерживающие слои (условие 1) можно в настоящее время как разрушать, например, с помощью метеотрона /7/, так и создавать искусственно. Для создания инверсий А. П. Доронин предлагает засевать воздух сажей. В результате выхолаживание начинается не с ПП, а с верхнего уровня воздуха засеянного сажей, где и образуется инверсия.

Относительную влажность воздуха (условие 4) можно регулировать как уменьшая ее путем осушения воздуха, например, с помощью различных фильтров и гигроскопических веществ, так и повышая ее путем полива воздуха водой или за счет сжигания топлива.

Роль ядер конденсации (условие 5) хорошо известна /13/. Их количество, как и дополнительное увлажнение (условие 4) можно регулировать, внося их, например, с выхлопными газами. Это используется в способе создания облачности верхнего и среднего ярусов 181. В нем сказывается и влияние эффекта смешения ВМ (условие 6) с различными термогигрометрическими свойствами. Роль этого условия наиболее ярко проявляется при смешении горячих газов, в том числе и выхлопных, с холодным окружающим воздухом.

Однако, воздействия на условия 1,4-6 с целью создания облаков и туманов недостаточно освоены и выполняются редко. Например, для предотвращения

заморозков производят полив растений водой, увлажняя при этом воздух. В итоге уровень выхолаживания приподнимается, отрываясь от ПП.

Особенно подробно следует остановиться на условии 7. Это наличие восходящих потоков в облаке или определенной циркуляции в нем. Действительно, из динамики облаков /43, 44, 13/ известно, что для существования облака как единого целого в нем должна поддерживаться определенная система вертикальных движений, в кучевообразных - даже циркуляция. Она прослеживается на фотоснимках из космоса, на которых зафиксирована искусственная облачность, образовавшаяся за самолетами и морскими судами /52/ в их аэродинамическом спутном следе. Эта облачность оказывается в определенных условиях достаточно устойчивой и имеет большую горизонтальную протяженность (см. табл. 1.1). Поэтому в данной работе уделено большое внимание теоретическому и лабораторному исследованию вихревых движений в аэродинамическом спутном следе движущегося МС, а также его интенсивности и пространственно - временных характеристик. При проведении натурных экспериментов этот след, возникающий при движении морского судна, использовался нами наряду с подбором благоприятных аэрометеорологических условий и синоптической обстановки для увеличения значений ПВХ создаваемых искусственных образований.

В настоящее время проблема рассеивания облаков и туманов и перераспределения осадков, а также предотвращения градобитий, достаточно хорошо изучена и многие ее вопросы доведены до практической реализации /24, 7/. В связи с этим кратко проанализируем источники, информирующие об исследованиях в противоположном направлении, т.е. по искусственному созданию туманов и облаков НФ. Это может быть использовано для изменения термогигрометрических характеристик приповерхностного слоя воздуха в интересах сельского хозяйства и для маскировки в военных целях.

Первое создание облаков НФ было случайным и описано в 171. Ими оказались облака верхнего и среднего ярусов. Известно, что снаряды, снабженные твердой углекислотой и предназначенные для стрельбы по кучевое - дождевым облакам с целью предотвращения градобитий, имеют определенный срок хранения. Когда он истекает, то их выстреливают в безоблачное небо. Иногда при этом возникают названные облака.

В /66/ описывается случай образования облаков среднего яруса после внесения в атмосферу мелких частиц твердой углекислоты. Так, в 1953 г. Шефер

выбрасывал с самолета в безоблачный воздух такие частицы на протяжении 16 км с расходом 450 г на 1 км пути. Через 20 мин. на всем пути появилось облако, состоящее из ледяных кристаллов неправильной формы. Оно разрослось в ширину до 3 км и сохранялось более 3 час. В этих экспериментах сухой лед измельчался до размеров от 0,1 до 1 см.

Анализ результатов этого эксперимента показал, что в этом слое атмосферы парциальное давление водяного пара не достигало насыщения по отношению к воде, но было перенасыщение ко льду. Шефер сделал вывод, что при засеве таких слоев воздуха ледяными частицами или их аналогами по кристаллической структуре (например, йодистым серебром) должны образовываться облака. Эти случаи подтверждают практически, что для создания облачности необходимо в атмосфере найти слои, находящиеся в метастабильном состоянии /7, 13/, где

Ел < е < Ев (1.1)

Непреднамеренное возникновение облачных (конденсационных) полос за самолетами происходит, когда он случайно попадает в слой, в котором выполняется названное соотношение. Как показали расчеты, выполненные в 1950-х годах Л. Т. Матвеевым /13/ и А. В. Садовниковым /51/ эти следы могут возникать на любых высотах в зависимости от значений влажности и температуры воздуха (табл. 1.2).

Граничные условия по температуре и влажности воздуха, указанные в табл. 1.2, легко расширить в верхней и средней тропосфере, поскольку там практически всегда наблюдаются слой воздуха с температурой ниже -40 °С. Этого можно добиться путем внесения ядер конденсации и дополнительного увлажнения, например с выхлопными газами ЛА. При этом возникает облачность верхнего или среднего ярусов.

Собственно принцип воздействия на атмосферу с целью искусственного стимулирования возникновения туманов и облаков НФ заключается в создании недостающих 1-2-х условий из 7 перечисленных выше, когда остальные 6-5 условий выполняются в каком-либо слое атмосферы, т.е. он подготовлен к этому и находится в метастабильном состоянии /7, 13/. Для этого обычно требуется дополнительное увлажнение и внесение ядер конденсации или только последнее, если наблюдается высокая влажность, близкая к 100 %.

Управление эволюцией облаков в настоящее время осуществляется с помощью реагентов, который вносится в него непосредственно и изменяет направление хода внутриоблачных процессов.

Таблица 1.2

Предельные значения температуры, ниже которых возникают облачные следы при работе турбореактивных двигателей при относительной влажности воздуха 100, 60,

30 и 0 % /13/

р, Относительная влажность, %

гПа 100 60 30 0

1000 -28,7 -36,4 -37,8 -39,4

900 -29,6 -37,4 39,9 -41,4

700 -32,3 -40,0 -42,3 -44,1

500 -36,2 -43,4 -44,2 -46,6

300 -41,8 -48,6 -49,5 -51,2

200 -46,2 -52,7 -54,0 -55,2

100 -52,8 -58,8 -59,7 -60,9

Примечание: при промежуточных значениях относительной влажности предельные значения температуры воздуха будут другие, но все они будут ниже -28,7 °С.

Наряду с этим рассматриваются возможности прямого создания вертикальных токов в облаках и вне их и этим управлять конденсационно - сублимационными процессами и процессами испарения капель и кристаллов.

Реагент может вводиться с ПП как с восходящими потоками, так и с помощью ракет "Земля - воздух", артиллерийских снарядов или с помощью ЛА. Полет последних сопровождается мощным спутным аэродинамическим следом, который создает циркуляцию по замкнутому контуру. Внося в этот квазизамкнутый объем воздуха реагент или дополнительную влагу нетрудно создать ИОО. Это и составляет один из основных предметов данного исследования. При этом искусственно наведенная циркуляция противостоит некоторое время естественной атмосферной турбулентности, увеличивая время существования созданного образования.

1.3.2. Способ создания облаков верхнего и среднего ярусов

Для создания облачности верхнего яруса используется способ, запатентованный В.А. Зайцевым и А. А. Ледоховичем 18/, который в настоящее время доведен до практической реализации. При этом по данным температурно -ветрового зондирования выявляется слой атмосферы выше 6000 м, под которым выполняется соотношение (1.1) (Ел < е < Ев). В этот слой вносят ядра конденсации и дополнительное увлажнение с выхлопными газами самолета , что и позволяет расширить граничные условия образования облачных следов за самолетами, термогигрометрические пределы возникновения которых указаны в табл. 1.1. В данном способе впервые реализована идея использования дальних аэродинамических полей летательных аппаратов для создания искусственной облачности верхнего яруса и увеличения их временной устойчивости.

Этот подход может быть применен и для создания облаков среднего яруса, если в атмосфере по данным температурно-ветрового зондирования выявлять задерживающий слой выше 2000 м. Так как на этих высотах температура чаще всего будет выше -30 °С, особенно в теплое полугодие, то потребуется введение большого количества воды, превращенной в водяной пар. Ее потребный расход можно подсчитать, используя данные из таблицы в приложении 1.3. Для этого необходимо разность упругостей насыщения водяного пара над водой и льдом при соответствующей отрицательной температуре выбранного слоя воздуха перевести в разность абсолютных влажностей и умножить ее на объем облака в кубических метрах, которое планируется создать. При этом может получиться масса воды, которую не сможет поднять один самолет. Чтобы вычислить объем облака, которое возможно создать за один самолетовылет, следует массу воды, равную грузоподъемности летательного аппарата, разделить на вычисленную разность абсолютных влажностей. Суть метода состоит в существенной интенсификации искусственного облакообразования путем использования для этой цели и запасов влаги из окружающего воздуха.

Остановимся более подробно на технической реализации данного способа, поскольку он явился прототипом для разработки способов создания искусственных облаков и туманов Г.И. Мазуровым с соавтором (В. И. Козловым) /9/ в пограничном слое атмосферы вообще и над морем /67, 68/ в частности, где температурный режим, особенно летом, неблагоприятен для этого.

Эта реализация включает два этапа:

1. выявление зон, где выполняется условие (1.1). Это выполняется в начале по картам барической топографии за ближайшие сроки, а затем самолетом -оператором, снабженным самолетным термометром и конденсационным гигрометром.

2. доставка в эти зоны дополнительной влаги и внесение ее в виде мельчайших капелек воды и ледяных кристаллов.

Для этого используется самолет - оператор типа Ту-104, который маневрирует в выявленной зоне, осуществляя противокурсовые полеты с разворотом на 180° (полеты "змейкой") с наветренной стороны от района, подлежащего закрытию облаками и производит выброс мельчайших капелек воды (радиусом от 2 до 10 мкм) в атмосферу, где они замерзают и превращаются в ледяные кристаллы. С этой целью в выхлопную трубу ТРД для увеличения влажности подается распыленная вода в количестве, определяемом температурой и влажностью наружного воздуха.

Ширина образующегося ИО зависит от степени развития турбулентности и скорости ветра в данном слое, а также влажности и температуры окружающего воздуха. Активная зона спутного следа при скорости полета 800 км/ч за первую секунду напоминает усеченный конус со следующими размерами: длина 200 м, радиус ближнего сечения - 5 м и радиус дальнего -14 м, а объем равен 61000 м3. Суммарное количество водяного пара, вводимое самолетом - оператором в атмосферу за 3 часа полета, складывается из количества, которое образуется при сжигании в двигателях самолета 30т керосина, и Ют воды, впрыскиваемой форсунками в выхлопные газы. Поскольку при сгорании 1 т керосина образуется 1,4 т водяного пара, то общее его количество, вносимое за 3 часа полета составляет 52 т. Ежесекундно в указанный объем вводится 4,815 кг водяного пара, а прирост абсолютной влажности в нем составляет а=0,0785 г/м3.

Этого количества достаточно для возникновения ИО при температурах ниже -30 °С. При более высоких температурах вплоть до 0 °С необходимо вводить больше водяного пара и тем более при положительных значениях. Поскольку в данной работе исследуются способы создания ИОО в пограничном слое атмосферы, где полгода наблюдаются положительные температуры, тем более над морем, то необходимо использовать различные аэрозоли. Они приводят к возникновению не обычных метеорологических облаков и туманов, а так называемых аэрозольных завес. Тем не менее они достаточно натурально вписываются в естественную

аэросиноптическую обстановку.

В табл. П1 (приложение 2) приведены термогигрометрические характеристики воздуха для значений температур -35...О °С. Эти значения температуры могут встречаться примерно полгода в АПС, и в диапазоне О...Ю°С над морями Северного ледовитого океана осенью, когда они еще не покрылись льдом. Выше О °С разности в упругостях насыщения над водой и льдом не будет и следует применять аэрозольные реагенты, а ниже -35 °С она будет благоприятствовать возникновению обычных облаков и туманов при внесении дополнительного увлажнения. Значения этих разностей приведены в работе /8/. В той же таблице указано и ев и ел - упругости насыщения над водой и льдом соответственно при влажности 100, 80 и 60%. При более низких значениях относительной влажности потребуется внести слишком большую массу воды. Ее количество можно подсчитать, если разность упругостей насыщения перевести в разность абсолютных влажностей а.

По данным авторов способа /8/ при создании ИО размером 100x100x0,3 км из окружающего воздуха перекачивается в среднем 80 000 т влаги, а за 3 часа полета вводится вместе с сжиганием керосина только 52 т, т.е. перекачивается в 1600 раз больше, чем вводится. Это возможно только в том случае, когда в данном слое воздуха соблюдается соотношение 1.1, но не в 16000 раз, как указано в работе /8/.

Эти облака по оптической плотности близки к облакам среднего яруса типа высоко - кучевых или к облакам верхнего яруса типа перистых плотных. Вышележащие облака сквозь них не просматриваются. Такая облачность являются важным фактором баланса тепловой энергии атмосферы, главным образом, за счет изменения радиационного баланса ПП. Исследования показывают, что приход коротковолновой солнечной радиации уменьшается до 22 %, а радиационный отражательный баланс при этом составляет от 22 до 78 % по отношению к безоблачной атмосфере. Слой ИО мощностью 500 м обуславливает уменьшение притока суммарной радиации на 17 %, рост противоизлучения атмосферы на 24 % и уменьшение радиационного баланса ПП на 8 % /13/. Все это приводит к изменению температуры приповерхтностного слоя воздуха. В этом плане эффективнее облака нижнего яруса /63/, но их труднее создавать, так как на этих высотах (нижняя тропосфера) более высокие температуры.

Главным недостатком описанного способа является трудность сохранения Ют воды в жидком состоянии при низких отрицательных температурах, особенно в

трубопроводах, которые она может разрушить при замерзании.

1.3.3. Возможности создания туманов и слоистых и слоисто - кучевых облаков

По сравнению с верхней и средней тропосферой, возможности создания названных образований значительно затруднены из-за более высоких температур в АПС, особенно в теплое полугодие. Очевидно, что влагоемкость воздуха при положительных температурах, особенно при высоких, очень велика и для доведения воздуха до состояния насыщения водяным паром требуется ввести большое количество воды. Об этом можно судить хотя бы сравнивая максимальную упругость насыщения Е при температурах ниже -30 °С и даже при 0 °С (см. табл. П1,приложение 2).

Говоря об искусственном создании облаков НФ нижнего яруса и туманов, следует выделить два момента: стабилизация существующих облаков и туманов и непосредственное их создание. Понятно, что для стабилизации существующих следует применять засев реагентами или введение дополнительных ядер конденсации, а для искусственного создания туманов и слоистообразной облачности необходимо идти по пути либо внесения дополнительной влаги, либо введения ядер конденсации при их недостатке.

Создание искусственных облаков НФ и туманов принципиально возможно осуществлять следующим образом:

1.Пропуская горячие продукты сгорания топливо - воздушной смеси через воду, получают пар и выпускают его в заданное пространство, где необходимо создать ИОО.

2.Быстро смешивая парогазовую смесь с более холодной ВМ.

3.Разбрызгивая гигроскопические вещества (хлоросульфаниловая кислота, серный ангидрид, хлористый титан, хлорное олово, хлористый мышьяк и т.п.) из поливочных машин с рассеивающими диффузорами. В результате возгонки водяного пара на распыленных частицах образуются капли диаметром 20-40 мкм и образовавшийся туман может приподниматься до высоты 50-80 м и при благоприятных аэросиноптичеких условиях существует длительное время.

4.Выбрасывая при определенных условиях влагу и ядра конденсации, содержащиеся в продуктах сгорания водородосодержащего топлива.

Создание подинверсионной облачности нижнего яруса и тумана возможно путем дополнительного увлажнения ПП и создания вертикальных движений, например с помощью вертолета, с целью стимулирования испарения. Благоприятными для этого являются условия, перечисленные в п. 1.2.

Практическая реализация этих теоретических выводов осуществлена в 1979 -80 гг. при проведении натурных экспериментов по созданию ИО с использованием вертолетов Ми-6 и Ми-8, которые проводились с целью определения влияния гидрометеорологических условий и вида подстилающей поверхности на эффективность и пространственно - временные характеристики созданной облачности. В проведении экспериментов принимали участие научные сотрудники НИФХИ им. Л. Я. Карпова под руководством проф. А. Г. Сутугина и группа сотрудников Воронежского ВВАИУ под руководством проф. Г. И. Мазурова. Экспедиционная группа ВВАИУ осуществляла гидрометеорологическое обеспечение, регистрацию и обработку результатов экспериментов. Анализ результатов натурных экспериментов представлен проф. Г. И. Мазуровым в /85/.

При целенаправленном создании ИОО задача состоит в том. чтобы добавить какое-либо недостающее условие из перечисленных и довести их до полного комплекта. Поступая подобным образом, Г. И. Мазуров с соавторами получили патенты на 3 способа /67, 68 и 9/ и одно устройство для создания туманов и облаков нижнего яруса ( с Козловым). Главным новшеством в них является то, что реагент вносится в спутный след аппарата - постановщика. В названных трех способах такими аппаратами являются вертолеты типа Ми-6 и Ми-8 и надводные корабли при создании ИОО над водной поверхностью. Натурные эксперименты, проводимые над Балтийским и Черным морями, позволили доказать возможность вышеназванных изобретений. В этих экспериментах принимал активное участие автор данной работы, как и в проводимых параллельно теоретических и лабораторных аэрогидродинамических исследованиях.

В устройстве (с Козловым) реагент (водяной пар) в виде искусственно созданного тороида перемещается по горизонтали как единое целое и турбулизирует приземный воздух. Этот тороид, благодаря наведенной циркуляции по замкнутому контуру в нем, не позволяет реагенту быстро рассеяться под воздействием атмосферной турбулентности и диффузии. Этим достигается увеличение времени существования созданного тумана. Термогигрометрическое состояние слоя воздуха определяется по данным теипературно - ветрового

зондирования. При этом выявляются недостающие из семи перечисленных выше условий. Верхняя граница задерживающего слоя определяется по искривлению струи дыма от ветрового ружья В-1 или В-2 при выстреле вертикально вверх при безоблачной погоде. Более эффективным является акустический радиозонд /36/, который позволяет конкретно определить высоту расположения задерживающего слоя и его мощность. Созданное образование может просуществовать длительное время, поскольку облака и туманы имеют тенденцию сами себя поддерживать, так как замедляют протекание теплообменных процессов.

Применимость рассмотренных способов позволяет определить климатическая обработка термогигрометрических характеристик АПС. Это выполнено в следующей главе по территории РФ и ближнего зарубежья по календарным сезонам и наиболее подробно для района Севастополя, где два года проводились натурные эксперименты.

Выводы по разделу 1.

1. В настоящее время известно не менее 8 разновидностей АОО (см. табл. 1.1), возникающих непреднамеренно под влиянием деятельности человека при определенных строгих граничных условиях как по аэрометеорологическим характеристикам, так и по антропогенному влиянию.

2. Эти строгие граничные условия развития антропогенных образований можно изменять путем искусственного воздействия, в том числе изменяя интенсивность наведенной циркуляции, введения дополнительного увлажнения или осушая газовые выбросы и внося ядра конденсации, или удаляя их с помощью фильтров. Частоту возникновения таких образований можно регулировать, учитывая гидрометеорологические условия.

3. Исследование положений пункта 2 для АПС и проверка полученных результатов в натурных экспериментах над морем является основной целью диссертационной работы. В связи с этим тема исследований является новой, а возможность использования полученных результатов в сельском хозяйстве и в интересах оценки экологической обстановки атмосферы делает ее актуальной.

4. Более 50-и лет усилия ученых физики атмосферы направлены на исследования вопросов перераспределения осадков, предотвращения градобитий и рассеивание облаков и туманов. Большинство результатов внедрены в практику.

5. Только четверть века назад появилась первая работа, посвященная созданию облаков верхнего и среднего ярусов, на уровне которых температура

воздуха, как правило, ниже -30 °С. Это способствует непреднамеренному возникновению таких облаков при полетах летательных аппаратов и облегчает их создание.

6. В АПС, где низкие температуры наблюдаются только зимой, вероятность возникновения АО считалась небольшой. Однако, наблюдения из космоса позволили выявить такие образования, возникающие при положительных температурах, за морскими судами, а также облачные шлейфы за трубами промышленных предприятий и др. Это способствовало изобретению способа создания облаков нижнего яруса и туманов в 1990-х годах /9, 67, 68/.

7. Анализ результатов натурных экспериментов над континентом в умеренных широтах по созданию искусственных облаков в 1979 - 80 гг. показал, что их ПВХ зависят от аэрометеорологических условий, термодинамического состояния погранслоя атмосферы, от режима полета вертолета, скорости, ориентации относительно направления ветра и высоты задерживающего слоя /85/.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ, БЛАГОПРИЯТСТВУЮЩИХ РАЗВИТИЮ АНТРОПОГЕННЫХ

ОБЛАЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ.

2.1 Общие положения

Главным и необходимым условием возникновения облаков НФ и туманов, которые обычно развиваются в устойчивых влажных воздушных массах, является наличие задерживающего слоя (ЗС). Задерживыающие слои атмосферы - это слои термодинамической устойчивости. В таких слоях турбулентность и вертикальные движения затухают или почти отсутствуют. Наиболее часто они просматриваются в виде изотермии или инверсии различной интенсивности и мощности. (Изотермию следует считать частным случаем инверсии, где у=0°С/100м.) К ЗС необходимо отнести и слои, в которых у<ува, т.е. практически все слои с у < 0,6 °С/100м. Это затруднительно проследить при климатической обработке. Поэтому рассмотрена повторяемость только изотермий и инверсий, что дало заниженный показатель повторяемости ЗС в целом.

Под инверсией и образуются слои туманов, облачности или дымки, происходит скопление аэрозолей естественного и антропогенного происхождения. Скопление в подинверсионном слое антропогенного аэрозоля доказано наблюдениями из космоса /57/. При наличии в пограничном слое атмосферы таких слоев появляется возможность образования АОО.

В качестве исходного материала были использованы данные 68 пунктов многолетнего радиозондирования в утренние часы по территории Российской Федерации и ближнего зарубежья /69/. В приложении 3 на рис. П2.1 представленна карта с нанесенными радиозондировочными пунктами.

2.2. Анализ климатических характеристик задерживающих слоев над Россией и ближнем зарубежье по календарным сезонам

Для анализа ЗС рассчитывались повторяемость, мощность и интенсивность

приземных и приподнятых инверсий над Россией и ближнего зарубежья по календарным сезонам года в утренние сроки. Результаты были картированы. Карты приведены на рис. 2.1 - 2.3 для зимнего сезона, а в приложении 3 на рис. П2.2 - 2.7 -для весны и осени.

На рис. 2.1 представлена карта распределения средних значений повторяемости приземных инверсий в зимнее время за срок 03 ч мск. Ее анализ показывает, что 90 % случаев инверсий наблюдается над большей территорией Азии, где зимой располагается зимний Сибирский антициклон. Над европейской территорией России (ЕТР) данный показатель уменьшается до 70 %, а над Крымским полуостровом до 60 %. В летний период повторяемость инверсий в основном составляет 60%, и только над Средней Азией, севером ЕТР и юго-востоком России повторяемость задерживающих слоев составляет 80 % и выше.

В климатическом плане это означает, что над рассматриваемой территорией зимой в 75 %, а летом в 60 % в АПС наблюдаются благоприятные условия для возникновения АОО.

Карта, представленная на рис. 2.2, позволяет судить о мощности инверсий и определять оптимальные высоты для возникновения АОО. Изолинии на ней проведены через 100 м. Мощность инверсий 1000 м и более в зимние ночи наблюдаются над территорией занятой Сибирским антициклоном, и особенно в районе Колымы (1200 м). Над ЕТР мощность составляет от 700 до 900 м, над Скандинавией средние значения мощности задерживающих слоев составляют 600 м, а над Черным морем уменьшается до 400 м. В теплый период года в умеренных широтах России мощность ЗС составляет всего лишь 300-500 м, постепенно увеличиваясь к северным и над Северным Ледовитым океаном доходит до 700-800 м.

Оптимальными высотами для возникновения и развития облачных образований антропогенного происхождения в умеренных широтах ЕТР, как показано в /70, 85/ с использованием вертолетов, являются высоты 100-200 м.

На рис. 2.3 представлены картированные средние значения интенсивности инверсий, определяемой разностью температур верхней и нижней границах. Эта разность над большей частью Азии в зимний период достигает более 6 °С. Согласно /71 - 74/ средний вертикальный температурный градиент составляет у = -0,6 °С/100м, а максимальная интенсивность инверсий достигает 24 °С при у = 7°С/100м. Интенсивность ЗС зимой плавно уменьшается в западном, юго-западном и южном

Среднесезонная повторяемость инверсий (%) в утренние часы (зима)

направлениях до 2 °С над Скандинавией, Польшей, Черным морем и югом Средней Азии.

В летние ночи интенсивность инверсий составляет 1-3 °С. Естественно, что с восходом Солнца они будут разрушаться и тем быстрее, чем меньше их мощность и интенсивность.

Анализ карт пространственного распределения характеристик задерживающих слоев (приложение 3, рис. П2.2-2.7) в переходные сезоны показывают, что весеннее распределение носит элементы зимнего, а осеннее -элементы летнего.

Повторяемость весной в основном составляет 80 - 90 % и только над Западно-Сибирской низменостью 60 - 70 %. Осенью также составляет 80 - 90 %. Над Уралом и Западно-Сибирской низменостью минимум повторяемости 65 - 70 %.

Мощность инверсий весной меньше чем осенью. Весной она составляет около 500 м, а на востоке увеличивается до 600 м, а на юге уменьшается до 300 -400 м. Осенью мощность инверсий также в основном 500 м. Над Восточной Сибирью увеличивается до 800 м (район формирующегося Сибирского максимума) и уменьшается к югу до 400 м.

Интенсивность инверсий в основном на 0.5 -1 °С меньше весной, чем осенью. Центры максимальных и минимальных значений интенсивности в эти сезоны не совпадают. Над ЕТР и Прибалтикой интенсивность задерживающих слоев составляет 1 - 2 °С.

В целом распределение всех характеристик инверсий в переходные сезоны года имеют значительные различия и отождествлять эти сезоны не целесообразно.

Полученные результаты по расчету и анализу инверсий в АПС в основном совпадают с аналогичными результатами, приведенными в работах Э. Ю. Безуглой /75, 76/. Однако, есть и расхождения. Она осредняла характеристики инверсий за сутки по результатам 4-х зондирований. Это было необходимо для определения осредненного поведения взвешенных примесей в течение суток. В данном исследовании для предстоящих натурных экспериментов было важно определить аналогичные характеристики инверсий в период суточного максимума и тогда, создав в утренние часы под ЗС искусственные образования, можно замедлить процесс разрушения последних и, как следствие, процесс разрушения инверсий.

Таким образом, сам подход к проблеме дал и несколько иные результаты, поскольку она находила среднесезонные из среднесуточных, а мы - из

Среднесезонная мощность инверсий (в 10-х м) в утренние часы (зима)

Рис. 2.3

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Белогуб, Валерий Петрович

2. Выводы, полученные при гидро- и аэродинамическом моделировании, позволили выработать некоторые рекомендации по месту установки форсунок на корабле и режиму их работы с целью повышения эффективности создания ИОО. В том числе отключение форсунки на подветренном борту с целью экономии реагента.

3. Устойчивость ИОО в приводном слое зависит как от его стратификации, так и от скорости движения корабля - постановщика. Она меньше при создании ИОО кораблем в дрейфе и больше при скоростях в 25 и тем более 50 км/ч, особенно при движении строго против ветра. Это можно объяснить тем, что при создании ИОО в дрейфе более ярко проявляются термические свойства реагента и выхлопных газов. Если температура реагента в момент выпуска больше температуры окружающего воздуха, то под влиянием подъемной силы развивается конвекция и облако отрывается от ПП, тем более при неустойчивой стратификации АПС (приложение 4, рис. П4.22). Развитию облака вверх препятствуют задерживающие слои в виде инверсий или изотермий, а также слои атмосферы с менее выраженной устойчивостью (приложение 4, рис. П4.17). Наоборот, в случае неустойчивости приводного слоя, тем более при сильном ветре и повышенной турбулентности в них, создание ИОО неконвективных форм следует проводить на повышенных скоростях движения корабля-постановщика и строго против ветра. В этом случае аэродинамические эффекты могут на некоторое время перекрыть влияние неблагоприятных аэрометеорологических и гидрологических условий.

4. Возникающие при движении корабля вихри (подобные вихрям, выявленным в трубном эксперименте) создают циркуляцию по замкнутому контуру. Она противостоит естественной турбулентности атмосферы. Наведенная турбулентность способствует интенсивному перемешиванию воздуха. Это приводит к быстрому выравниванию температур дымовой смеси и окружающего воздуха, что способствует уменьшению архимедовых сил. Во всех случаях пуска дымов с движущегося корабля дымовое облако развивалось в приводном слое воздуха (нижняя его граница совпадала с водной поверхностью). Облако сохранялось до 25-30 мин.

5. Угол развития облака а с учетом влияния факела выхлопных газов энергетической установки и скорости обтекания корабля составляет от 3 до 30 ° против 11 ° в трубном эксперименте и 7 ° при численном моделировании без палубных надстроек. Максимальная высота зоны возмущения в зависимости от стратификации атмосферы (наличие или отсутствие задерживающих слоев) находится в пределах 150 - 200 м, а ее протяженность до 2-3 км.

6. Сохранение вихревой зоны (зоны повышенной турбулентности) на значительном удалении от движущегося (особенно строго против ветра) авианесущего корабля следует учитывать как неблагоприятный фактор (искусственная ТЯН) при заходе на посадку летательных аппаратов на глиссаде снижения. Однако эта вихревая зона благоприятна для увеличения временной устойчивости ИОО НФ.

7. Натурные эксперименты в Севастополе показали целесообразность проведения лабораторных моделирований. Преимуществом их является простота, экономичность и возможность использования различных вариантов, выполнение которых в натурных экспериментах затруднительно, так как требует привлечения многих организаций и длительного ожидания необходимых погодных условий у моря.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты многолетнего исследования получены на основе проведения лабораторных и натурных экспериментов и обобщения теоретических положений, связанных с развитием облачности антропогенного происхождения в пограничном слое атмосферы. Основные положения, полученные при таоретических и лабораторных исследованиях были проверенны в натурных экспериментах по созданию искусственной облачности над морем с использованием надводных кораблей. Это позволило сделать ряд выводов и выработать некоторые практические рекомендации:

1. В настоящее время известно не менее 8 видов облачных образований антропогенного происхождения, которые оказывают влияние на погоду и климат.

2. Подобного вида образования возникают под влиянием побочного эффекта хозяйственной деятельности. В пограничном слое атмосферы их возникновению способствуют 7 аэрометеорологических условий. На 5 из них технически возможно воздействовать в двух диаметрально противоположных направлениях, а именно, ликвидировать эти условия с целью рассеивания или предотвращения возникновения этих образований, или наоборот, создания недостающих условий для стимулирования развития искусственных облачных образований в интересах сельского хозяйства или обороны страны. На два условия в настоящее время можно воздействовать только в одном направлении, а именно, в сторону рассеивания таких образований. Это касается возможности повышения температуры среды и усиления воздушных потоков.

3. В пограничном слое атмосферы необходимым аэрометеорологическим условием для возникновения антропогенных или создания искусственных облаков является наличие задерживающих слоев. Проведенный аэроклиматический анализ по территории РФ и ближнего зарубежья характеристик инверсий показал их высокую повторяемость в утренние часы (70-90 % зимой и 60-80 % летом). Из этого следует, что при увеличении из года в год промышленных выбросов в атмосферу вероятность возникновения антропогенных образований будет возрастать.

4. Одним из видов АОО являются аномальные облачные линии за надводными кораблями. В пассатных областях северного полушария над водной поверхностью они занимают до 4 % (по оценке ученных США). Анализ фотоснимков с МИСЗ подстилающей поверхности позволил выявить, что облачные линии образуются не только при отрицательных но и при температурах до +30 °С от пассатных до полярных широт.

5. С целью более глубокого анализа физико-метеорологических условий образования аномальных облачных линий нами было выполнено аэрогидродинамическое исследование аэродинамических особенностей обтекания воздушным потоком морских судов. Результаты лабораторного моделирования показали, что за движущимся МС с симметрично расположенными палубными надстройками возникает мощный аэродинамический спутный след, в котором наблюдается циркуляция по замкнутому контуру. Такая искусственно наведенная циркуляция и является одной из причин образования облачных полос антропогенного происхождения в случае метастабильного состояния пограничного слоя атмосферы.

6. Результаты лабораторных исследований аэродинамики модели корабля подтверждены в натурных экспериментах по созданию искусственной облачности над водной поверхностью.

7. Анализ аэрометеорологических условий возникновения и развития случаев образования орографических облачных полос за небольшими островами (диаметром < 50 км) и антропогенных за МС ипоказал их идентичность.

8. Результаты натурных экспериментов по созданию искусственной облачности над водной поверхностью подтвердили выводы, полученные при проведении теоретических исследований. Доказано на практике влияние стратификации атмосферы и аэродинамического спутного следа корабля -постановщика на пространственно - временные характеристики создаваемых образований.

9. Влияние таких характеристик атмосферы, как атмосферное давление, температуры воздуха и воды не установлено. Однако, тип атмосферной циркуляции (циклонический или антициклонический) наряду с термодинамической устойчивостью атмосферы оказывает существенное влияние на эволюцию ИОО. Устойчивая стратификация в АПС способствует увеличению, а неустойчивая -уменьшению пространственно - временных характеристик создаваемых образований. Влияние влажности воздуха на ПВХ подтвердить на практике не удалось из-за трудностей учета вовлекаемой влаги с поверхности моря в спутный аэродинамический след корабля.

Ю.Одним из важных факторов, способствующих возникновению АОО, является аэродинамический спутный след движущегося транспортного средства, в том числе МС. Он способствует увеличению значений ПВХ создаваемых образований и может перекрывать эффект термодинамической неустойчивости атмосферы.

11.С увеличением габаритных размеров, скорости движения транспортных средств и мощности их энергетических установок вероятность возникновения облачных образований антропогенного происхождения в атмосфере будет возрастать.

12.С планируемым переходом на топливо с повышенным содержанием водорода (так называемое "экологически чистое топливо", при сгорании 1 кг которого образуется 8 - 10 кг водяного пара) вероятность возникновения АОО также будет увеличиваться.

13.Термодинамическая неустойчивость атмосферы оказывает отрицательное влияние на возникновение и существование облачных образований НФ и положиельное - на развитие конвекивных образований. Аэродинамический спутный след при любой стратификации атмосферы способствует увеличению времени существования того и другого вида образований. Это подтвердили результаты натурных экспериментов как над водной поверхностью, так и над сушей, в том числе и при использовании вертолетов.

14.Аэродинамический спутный след транспортного средства при движении последнего по подстилающей поверхности или вблизи нее приводит к вовлечению примесей в этот след и удержанию их во взвешенном состоянии, что в просторечии соответствует выражению "пыль стоит столбом".

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Белогуб, Валерий Петрович, 1999 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

источников

1. Морачевский В. Г. Основы геоэкологии. - СПб.: Изд. СПбУ, 1994. - 351 с.

2. Облака и облачная атмосфера: Справочник./ Под ред. И. П Мазина, А. X. Хргиана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 648 с.

3. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Воздействие человека на биосферу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 544 с.

4. Смит К. Основы прикладной метеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978.-424 с.

5. Борисенко М. М. О вертикальных градиентах температуры внутри нижнего 300-метрового слоя атмосферы.// Метеорология и гидрология. -

1973. -№ 5. - С.27-31.

6. Управление геофизическими процессами. 4.1. Литосфера и гидросфера. 4.2. Атмосфера космического пространства. МО СССР. - 1979./ Ред. Р. М. Юсупов. -204 е.,224 с.

7. Кибардин Ю. Н., Киселев А. И. Физика спутного следа.// Авиация и космонавтика. - 1978,- N3. - С. 26-27.

8. Зайцев В. А., Кудрявцев Б. П., Ледохович А. А. Возможности и пути создания полей искусственных облаков.// Метеорология и гидрология. - 1977. - N7.-С. 3-16.

9. Мазуров Г. И., Матвеев Л. Т. Способ образования искусственных облаков. А/с №1812652, приоритет от 10.10.92. - 3 с.

10. Борисенков Е. П., Ефимова Л. К. Особенности влияния локализации перистой облачности на температуру и динамику атмосферы. // Тр. ГГО. -1986. - Вып.503. - С. 76-81.

11. Борисенков Е. П. Некоторые механизмы взаимодействия атмосферы и океана при штормовых условиях погоды // Проблемы Арктики и Антарктики. -

1974,- Вып. 43,44.-С. 67-69.

12. Зуев В. Е., Комаров В. С. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 264 с.

13. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 752 с.

14. Хандожко Л. А. Методика оценки экономической эффективности прогноза

заморозков. - М.: Гидрометеоиздат, 1989. -13 с.

15. Базарский О. В., Мазуров Г. И., Жуков В. А. Увеличение изображений, наблюдаемых из космоса за счет самофокусирующих свойств атмосферы.// Сб. статей ВНО училища. Воронеж, 1983,- С. 9-14.

16. Зуев В. Е., Креков Г. М. Оптические модели атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -256 с.

17. Мазуров Г. И., Базарский О. В., Жуков В. А. Атмосфера - линза.// Авиация и космонавтика. - N1. - 1983. - С. 43.

18. Морачевский В. Г. Особенности образования смогов, облаков и осадков в сильно загрязненной атмосфере. Л.: Изд. Л ПИ, 1981.

19. Сюкрев В. Дымовые завесы. //Техника и снабжение. - №2. - М.: Воениздат. - 1977. - 17 с.

20. Чирков Ю. И. Агрометеорология. - Л.:Гидрометеоиздат, 1986. - 296 с.

21. Палий А. И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, 1974. - 272 с.

22. Стражева И. В., Буева М. В. Борис Николаевич Юрьев. М.: Наука, 1980. -184 с.

23. Половина И. П. Рассеяние переохлажденных слоистообразных облаков и туманов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980 - 214 с.

24. Богомолов О. С., Доронин А. П., Титов А. Ф. Оценка пригодности к рассеиванию слоистообразных облаков над северо-западными районами ЕТС. //Тр. ГГО,-1991. - Вып.536. - С. 70-75.

25. Деннис А. Изменение погоды засевом облаков. - М.: Мысль, 1983.

26. Мушенко П. М. Исследование возможности рассеивания тумана с помощью турбовинтовых двигателей //Сб. трудов ЛГМИ. - 1989. - Вып. 90. -С. 96 -107.

27. Березинский Н. А., Степанов Г. В., Хоргуани В. Г. Зависимость льдообразующих свойств естественного аэрозоля от размеров частиц.// Труды ВГИ. - 1986. - N63. - С. 28 - 32.

28. Волощук В. М., Седунов Ю. С. Процессы коагуляции в дисперсионных системах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 320 с.

29. Морачевский В. Г., Коханович М. М. Туманы морских акваторий и побережий. Изд. ЛПИ, 1984. - 47 с.

30. Данилов С. Д., Чунчузов И. П. О возможном механизие образования слоистой структуры в устойчиво стратифицированном пограничном слое

атмосферы // Изв. АН. Сер. ФАО. -1992.- Т.28, №9. - С. 909-918.

31. Владимиров А М. и др. Охрана окружающей Среды. - Я: Гидрометеоиздат, 1993. - 124 с.

32. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. Изд. 2. -М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 555 с.

33. Никитин Д. П., Новиков Ю. В. Окружающая Среда и человек. - М.: Высшая школа, 1980. - 424 с.

34. Пененко В. В., Алоян А. Е. Модели и методы для задач охраны окружающей Среды. - Новосибирск: Наука, 1985. - 255 с.

35. Мазуров Г. И., Кузнецов Ю. М., Белогуб В. П. Исследование структуры воздушных потоков над кораблем. // Сб. статей ВНО училища. - Воронеж, 1983. - С. 52-61.

36. Госсард Э. Э., Хук У. X. Волны в атмосфере. - М.: Мир, 1978. - 532 с.(Пер. с англ.)

37. Мазуров Г. И., Мушенко П. М., Бушуева Е. И. Оценка вклада топлива в образование облачных полос за морскими судами.// Тр.ГГО,- 1991,- Вып.536.-С. 58 - 64.

38. Мазуров Г. И., Нестерук В. Н. Облачный след за вертолетом.//Авиация и космонавтика. - 1980. - №3.- с. 28 - 29.

39. Мазуров Г. И., Нестерук В.Н. Физико-метеорологичесике условия образования облачных следов за вертолетами // Труды ГМЦ. - 1982.-Вып. 247. - С. 66 - 78.

40. Мазуров Г. И., Нестерук В. Н. О возможности образования низкой облачности при полетах вертолетов // Труды ЦВГМО. - 1982. - Вып. 17. -С. 60 - 69.

41. Петрянов-Соколов И. В., Сутугин А. Г. Вездесущие аэрозоли. М.: Педагогика, 1989. - 112 с.

42. Руководство по использованию спутниковых данных в анализе и прогнозе погоды. / Ред. И. П. Ветлов, Н. Ф.Вельтищев. - П.: Гидрометеоиздат, 1982. -300 с.

43. Атлас облаков / Под ред. А. X. Хргиана, Н.И. Новожилова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 268 с.

44. Бибикова Т. Н. Винтовые облака в районе Эльбруса. II Метеорология и

гидрология. - 1978. - №8. - С. 99-102.

45. Ременсон В. А. Выбор и преобразование пространства признаков при классификации метеорологическмх объектов.// Метеорологические прогнозы. Межвузовский сборник. - Л.:Изд. Л ПИ, 1985. - Вып. 88. - С. 41-47.

46. Богаткин О. С., Еникеева В. Д. Анализ и прогноз погоды для авиации. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 232 с.

47. Угрюмов А. И. Стихия, наука и мы. II Человек и стихия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 2 - 5.

48. Мазуров Г. И. Антропогенные облака. II Человек и стихия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 15-17.

49. Колобков Н. В. Воздушный океан и его жизнь. - М.: Географгиз. - 1957. -144 с.

50. Коган - Белецкий Г. И., Косенко В. M.// Метеорология и гидрология. - 1967. -№10-С. 35-36.

51. Садовников А. В. Причины образования самолетных следов, "печных" туманов и др. сходных явлений //Тр. ВГСФСА. - Вып. II. - 1955 - С. 24 - 45.

52. Использование изображений со спутников в анализе и прогнозе погоды. / Под ред. Р. К. Андерсон и Н. Ф. Вельтищева. Техническая записка ВМО N124. -Л. - 1974.-276 с.

53. Tactical Application Department Nawai Enwironmental Prédiction Research Focility Mouteri. California // Environteal. - 1977. - P. 11-18.

54. Мазуров Г. И. Влияние облачных полос за морскими судами и островами на полеты авиации над водной поверхностью. //Тезизы докладов 2-й научно-технической конференции. - Воронеж, 1989. - С. 36-37.

55. Мазуров Г. И., Кузнецов Ю. М. Облачные следы за морскими кораблями.//Тр. Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - Л.:Гидрометеоиздат, 1990. - с. 456 - 460.

56. Суда и корабли влияют на климат.// Морской сб. - 1988,- №11. - С. 77.

57. Григорьев А. А., Липатов В. Б. Дымовые загрязнения атмосферы по наблюдениям из космоса. - Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 36 с.

58. Назаренко А. В. Инверсия в атмосфере. - Воронеж, 1983. - 98 с.

59. Мазуров Г. И., Нестерук В. Н. Метеорологические условия и полеты вертолетов. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 256 с.

60. Зябриков В. А., Шаповалова В. Д. К вопросу об оценке количества облаков при спутниковых и наземных наблюдениях.// Труды ГГО. - 1980. -Вып. 440. - С. 6-9.

61. Twomey S., Call R., Leuthold M. Pollution and cloud reflectance // Boundari-Lauer Meteorol. - 1987.-41, №1-4. - P. 335 - 348.

62. Богаткин О. Г. Связь времени сохранения конденсационных следов самолетов с эволюцией перистой облачности. // Метеорология и гидрология. -1964. - N8.-С. 33-34.

63. Воробьев В. И. Синоптическая метеорология. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. -296 с.

64. Матвеев Л. Т. Динамика облаков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 312 с.

65. Plank V.G. Clearing Ground Fog with Helicopters // Weatherwise. - 1969. -p. 91 - 98.

66. Изменение погоды человеком. M.: Прогресс, 1972.

67. Мазуров Г. И., Дубрович Н. А. Способ образования искусственного тумана. А/с. № 1614152 с приоритетом на 25.04.88 - 3 с.

68. Мазуров Г. И., Кузнецов Ю. М. Способ образования искусственного тумана над водной поверхностью. А/с. №1827751 с приоритетом от 12.05.90. -3 с.

69. Аэроклиматический справочник СССР основных аэроклиматических характеристик. Гидрометеоиздат,- Вып. I, ч.1, - 350 е., вып. 1, ч. II, - 440 е., вып. 2, - 450 е., вып. 3,-315 е., вып. 4, - 470 е., вып. 5.

70. Мазуров Г. И. Создание облаков неконвективных форм и туманов над сушей // ВВАИУ. Воронеж, 1983. - 42 с.

71. Воскресенский А. И., Долгин И. М., Маршунова М. С. Условия формирования радиационного режима в полярных областях. // Радиационные процессы в атмосфере и на земной поверхности. Материалы X Всесоюзного совещания по актинометрии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - С. 40.

72. Воскресенский А. И. Мониторинг климата Арктики. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - С. 6-29.

73. Воскресенский А. И., Цигельский И. И. Итоги и перспективы исследований пограничного слоя атмосферы над Антарктидой.// Проблемы Арктики и Антарктиды. - 1985. - Вып. 60. - С. 46-58.

74. Виноградова А. А. Микроэлементы в составе арктического аэрозоля. // Изв. РАН. Сер. ФАО,- 1993.-Т. 28, №4. - С. 437-456.

75. Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 200 с.

76. Безуглая Э. Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 184 с.

77. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: Наука,1973. - 416 с.

78. Белоцерковский С. М., Ништ М. И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью. М.: Наука, 1976. - 352 с.

79. Мазуров Г. И., Молодкин В. И. Искусственный сдвиг ветра и его влияние на безопасность полетов. //Тр. ОЛАГА. -1991. - С. 21-25.

80. Мазуров Г. И., Кузнецов Ю. М. Создание облаков неконвективных форм и туманов в натурных экспериментах над морем. (Приложение к учебному пособию) // ВВАИУ. - Воронеж, 1983. - 17 с.

81. Wunsch С. Temperature microstructure on the Bermuda slope with application to the meanflow // Tellus. - 1972. - 24, №4. - P. 350 - 367.

82. Гранберг И. Г. Численное моделирование задачи обтекания гор воздушным потоком. //Изв. АН Сер. ФАО. - 1979. - Т. 15, №12. - С. 1235-1243.

83. Елисеев В. С. Стереограмметрическое исследование воздушного потока в пограничном слое атмосферы нал холмом. // Труды ГГО. - 1971.- Вып. 254. -С. 87 - 99.

84. Краткий климатический справочник по странам мира / Под ред. Борисенкова Е. П. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 240 с.

85. Мазуров Г. И. Метеорологические аспекты создания искусственных облачных образований в пограничном слое атмосферы. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук. -Спб, 1996. - 32 с.

86. Кузнецов Ю. М., Белогуб В. П. Анализ результатов градиентных измерений над Балтийским морем. // Сб. статей ВНО училища. - Воронеж, 1983. - С. 46-51.