Исследования в области активных воздействий на гидрометеорологические и геофизические процессы

Разработаны модели и методы исследования роли взаимодействия микрофизических и термодинамических процессов в формировании макро- и микроструктурных характеристик мощных конвективных облаков. Разработано программное обеспечение трехмерного анализа данных численного моделирования, позволяющее детально исследовать гидротермодинамические, микроструктурные и электрические параметры в облаке и в окружающей атмосфере. Проведены численные эксперименты по исследованию влияния взаимодействия динамических и микрофизических процессов на формирование жидких и твердых осадков в градовых облаках.

Разработан комплекс аппаратуры для моделирования роста града в лабораторных условиях. В результате лабораторных исследований:

- установлена аналитическая зависимость скорости роста зародышей града, концентрации кристаллов и термодинамических условий их роста;

- получены формулы, которые позволяют оценить температуру и скорость воздушных потоков на уровне образования капельных зародышей градин по концентрации и среднеарифметическому диаметру воздушных включений в них;

- впервые получено, что нанотрубки оксида цинка обладают высокими конденсационными и льдообразующими свойствами.

Разработана новая технология прогноза опасных конвективных явлений погоды и сопутствующих им чрезвычайных ситуаций, основанная на использовании выходной продукции Глобальной системы прогнозов Национального центра экологических прогнозов США (GFS NCEP). В соответствии с концепцией MOS (Model Output Statistics) Выходных Статистик Моделей, предложены статистические схемы прогноза опасных явлений (град, сильный ливень, паводок, сильный ветер).

Продолжены радиолокационные исследования градовых облаков на научно-исследовательском полигоне ВГИ и сравнение радиолокационных измерений параметров осадков с наземными данными. Уточнены коэффициенты корреляции между наземными и радиолокационными данными, разработан метод тарировки радиолокационных данных по наземным измерениям. Многолетние наблюдения за градовыми процессами, основанные на обобщении характеристик градовой активности на территориях защиты Краснодарской и Северо-Кавказской ВС, показали, что все характеристики имеют циклический характер с периодом 4-6 лет, со сдвигом 2-3 года с запада на восток; общее количество дней с градом, в среднем, составляет 30-35 дней за сезон; общее количество градовых ячеек остается, примерно, на одном уровне – 120-130 ячеек за сезон; градовая активность на защищаемой территории Краснодарской ВС выше, чем на защищаемой территории Северо-Кавказской ВС; тренды всех рассмотренных градовых параметров за 2001-2012 годы указывают на небольшое увеличение градоопасности; число мощных градовых ячеек 3-4 категории увеличивается ежегодно на 1-1,5 ячейки.

Продолжается пополнение базы данных радиолокационной информации об облаках и осадках.

Разработаны рекомендации по нормированию расхода противоградовых ракет с учетом их характеристик (радиуса действия, полезного пути засева и выхода льдообразующих частиц), а также объема и водосодержания области засева.

Разработан действующий макет ПТК автоматизированной системы ПГЗ в составе радиолокационной системы управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ», системы управления сетью удаленных ракетных установок «АСУ-Элия» и 29 ракетных установок «Элия-2», реализованный на базе Западной ВЧ Северо-Кавказской ВС. Проведена апробация макета ПТК автоматизированной системы ПГЗ, которая показала его работоспособность. Подготовлена окончательная редакция РД 52.37.710-2012 «Порядок применения малогабаритных противоградовых ракет нового поколения «Алазань-9».

Подготовлена программа обработки данных «ДМРЛ-С» применительно к обнаружению смерчей.

Разработаны предложения по двум физическим принципам АВ на смерчеопасные облака с целью предотвращения их выхода на побережье. Разработаны методики воздействия с применением обоих подходов и предложения по составу комплекса технических средств для апробации обоих подходов в 2013г.

Собрана комплексная база данных по смерчам. В нее вошли данные о 56 смерчах, отмеченных в районе Сочи, Туапсе, Новороссийска и Геленджика в период с 1996 по 2012г.

Разработана методика ракетного воздействия солевыми порошками на мощно-кучевые облака без осадков и слабыми осадками, включая критерии выбора объектов воздействия, схемы засева, дозировку ракет, порядок документирования материалов воздействия и контроля эффекта воздействия. Детально проработана организация и порядок проведения экспериментов по ИУО с помощью ракет, снаряженных солевыми порошками, разработанными НПО «Тайфун». Подготовлена теоретическая модель и проведены численное моделирование турбулентной диффузии солевых порошков НПО «Тайфун» в мощно-кучевых облаках и их взаимодействия с облачной средой.

Разработана методология сопряжения и программное обеспечение для стыковки данных грозорегистратора LS 8000 c данными сетевых метеорологических радиолокаторов с целью объединения информации об облаках. Собраны радиолокационные и грозорегистрационные данные за 2011-2012гг. Обработана и проанализирована информация об электрических процессах в облаках. Выполнены исследования, характеризующие взаимосвязь процессов облако- и осадкообразования во время прохождения грозоградовых процессов на территории Северного Кавказа с электрическими явлениями, зарегистрированными грозорегистратором LS8000. Анализ данных о пространственном распределении молниевых разрядов, зарегистрированных с использованием системы LS 8000, показывает, что около 50% зарегистрированных разрядов попадают в области интенсивных осадков, а свыше 20% - в области слабых осадков. Увеличение доли положительных разрядов «облако-земля» может свидетельствовать о наличии в конвективных осадках твердой составляющей.

На основе разработанной трехмерной модели конвективного облака с параметризованной микрофизикой проведены численные эксперименты при различных входных данных. Исследована роль динамических, термодинамических и электрических процессов в формировании конвективных облаков и осадков из них. Исследовано распределение электрического заряда в облаке. Разработан блок, описывающий зависимость коэффициента коагуляции от электрических факторов. По результатам расчетов получено, что при наличии электрического поля и зарядов на частицах скорость образования осадков увеличивается вследствие процесса электрической коагуляции.

Создана структура и базовая русскоязычная электронная версия «Виртуальной лаборатории» по приборам и методам наблюдений, включающим автоматизированную радиолокационную систему «АСУ-МРЛ», предназначенную для управления противоградовыми операциями и штормоповещения, автоматическую пусковую установку «Элия-2», систему дистанционного управления сетью автоматических противоградовых установок «АСУ-Элия».