РД 52.11.677-2006
Методические указания. Проведение работ по искусственному регулированию погодных условий в мегаполисах

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (РОСГИДРОМЕТ)

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ РД 52.11.677— 2006

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Проведение работ по искусственному регулированию погодных условий в мегаполисах

Москва

МЕТЕОАГЕНСТВО РОСГИДРОМЕТА

2006

1

Предисловие

1. разработан Государственным учреждением Центральная аэрологическая обсерватория (ГУ ЦАО) Росгидромета

2. разработчики г п. Берюлев, канд. физ.-мат. наук (руководитель темы),

Б. Г. Данелян, Б. И. Зимин, канд. физ.-мат. наук, В. П. Корнеев, канд .тех. наук,

И. М. Сафронова, нормоконтролер

3.    ВНЕСЕН Управлением геофизического мониторинга, активных воздействий и государственным надзором Росгидромета

4.    УТВЕРЖДЕН Руководителем Росгидромета 03.04.2006

5.    ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП ГУ «НПО «Тайфун» за номером РД 52.11.6777 2006

6.    ВВЕДЕН ВПЕРЫЕ ¹

РД 52.11.677 -2006

ции к фронтальным процессам наблюдается увеличение вертикальной мощности облаков и их горизонтальных размеров, снижение высоты нижней границы облаков и уменьшение энергии неустойчивости в слое развития облачности.

4.7    Основными объектами для разрушающего ЛВ на облака с целью снижения их ливневой активности обычно считаются изолированные мошно-кучевые Си cong., кучево-дождевые облака СЬ в начальной стадии своего развития и мезо-масштабные системы таких облаков (кластеры). При этом изолированными считаются облачные ячейки указанных типов, находящиеся на значительных удалениях друг от друга (свыше 5 диамегров горизонтального сечения) и нс имеющие общего основания. Кластеры представляют собой поля соединяющихся между собой или расположенных вблизи друг от друга (на расстоянии до 2 диаметров горизонтального сечения) облачных ячеек (башен), либо многовершинные облака с общим основанием, расположенные на площади примерно от 400 до 600 км¹.

4.8    Критерии приг одности конвективных облаков для разрушающег о А В с целью снижения их ливневой активности были разработаны на основании данных, полученных в многочисленных натурных опытах. Установлено, что основными параметрами, определяющими пригодность облака для засева и целесообразность засева, являются значения вертикальной мощности облака Н. скорости роста высоты верхней границы облака W и горизонтального размера (среднего диаметра горизонтального сечения) L. В качестве пороговых используются следующие значения указанных параметров:

-    вертикальная мощность облака Н, м, не менее.........................................3000;

-    скорость роста высоты верхней границы W, м/с не менее.............................1;

-    горизонтальный размер L. м. нс менее.......................................................2000.

4.9    В качестве дополнительного условия при принятии решения о проведении ЛВ может рассматриваться степень неустойчивости атмосферы (удельная энергия неустойчивости атмосферы должна превышать Юдж/кг.км). По визуальным наблюдениям у выбранных для АВ облаков не должны проявляться признаки диссипации, а их вершины должны находиться в стадии развития.

5 Материалы и технические средства для Л В на облака

5.1    Реагенты для засева облаков

5.1.1    В качестве реагентов для АВ на слоистообразные облака используются гранулированная твердая углекислота СО: (“сухой лед"), йодистое серебро Agl и жидкий азот N2.

5.1.2    Одним из наиболее часто применяемых реагентов для АВ на слоистообразные облака до настоящего времени остается твердая углекислота. Имея низкую температуру испарения (минус 79 °С), твердая углекислота действует как хла-дореагент. При попадании ее гранулы в облачную среду вблизи нее за счет сильного охлаждения создается пересыщение водяного пара и происходит самопроизвольное образование мелких кристаллов льда. Часть этих кристаллов разрушается, удаляясь с воздушными потоками от гранулы, остальные же продолжают расти. За время своею испарения в слоистообразном облаке 1 г твердой углекислоты гене- ²

РД 52.11.677-2006

рирует 10“ таких "выживающих" ледяных частиц. При этом максимальная температура облачной среды, при которой еще образуется близкое к указанному количество ледяных частиц (температурный порог активности твердой углекислоты), равна минус 4 °С. Это означает, что облака с более теплой верхней границей непригодны для воздействия твердой углекислотой.

5.1.3    Еще одним широко распространенным реагентом для А В на слоистообразные облака является йодистое серебро. Его кристаллическая структура сходна со структурой льда, поэтому при пересыщении водяного пара но отношению ко льду на частицах йодистого серебра происходит сублимация водяного пара, а также замерзание капель, контактирующих с ними. Количество образующихся ледяных частиц зависит от температуры облачной среды и способа дисперг ирования реагента. При сгорании пироэлемента пиропатрона ПВ-26-01 с 8 %-ным содержанием йодистого серебра при температуре минус 10 °С образуется 210¹⁴ ледяных частиц. Максимальная температура, при которой в облаке генерируется количество ледяных частиц, достаточное для заметного влияния на процесс осадкообразования (температурный порог активности для йодистого серебра), равна минус 7 °С. Остальные условия пригодности облаков для А В йодистым серебром те же, что и при использовании твердой углекислоты.

5.1.4    Применение жидкого азота для засева облаков при АВ с целью метеозащиты также основывается на использовании низкой температуры его испарения (ниже минус 90 °С) для глубокого охлаждения облачной среды с переохлажденными каплями, при котором происходит генерация мелкодисперсных ледяных частиц. При этом в отличие от засева гранулами твердой углекислоты генерация ледяных частиц происходит не во всей толще засеваемого облачного слоя, а лишь в относительно тонком слое на уровне полета самолета, на котором установлено засевающее устройство. Поэтому жидкий азот пока используется на практике лишь для засева относительно тонких переохлажденных облачных слоев или как дополнительное средство при засеве облаков йодистым серебром и твердой углекислотой. Одновременно продолжаются работы по созданию метода объемного засева облаков на основе использования жидкого азота.

Преимуществами засева облаков с использованием жидкого азота являются его наиболее высокий среди всех реагентов температурный порог активности, составляющий около минус 0.5 °С. и абсолютная экологическая безопасность.

5.1.5    В качестве реагента в работах по подавлению развития конвективных облаков используется грубодисперсный порошкообразный реагент. Исследования показали, что эффективность действия порошкообразного реагента существенно зависит от состава порошка, его гидрофилыюсти. удельного веса и дисперсности. Очень 1рубый или слишком тонкий помол приводят к снижению эффективности действия реагента.

5.1.6    Оптимальная дисперсность порошка (суммарная поверхность всех частиц единицы его веса), обеспечивающая наиболее высоку ю степень увлечения падающим аэрозольным облаком окружающего воздуха и облачной массы, составляет примерно 3000 см²/г. Этому значению дисперсности соответствует средний размер частиц примерно около 5 мкм. Наиболее полно указанным свойствам соответствует обычный строительный цемент, состоящий из природных глиноземов с 4%-ной добавкой гипса. Кроме цемента в качестве реагентов могут использоваться

РД 52.11.677-2006

также белая глина, окись меди, песок с дисперсностью около 3000 см²/г.

5.1.7 Оптимальные нормы расхода порошкообразного реагента были определены экспериментальным путем. Многочисленные опыты с АВ на облака мощностью 1 км показали, что достаточной нормой реагента для их засева оказываются 5 кг порошка. Для мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков нормы расхода реагента возрастают и обычно составляют для изолированного облака 25-30 кг.

5.2 Технические средства для засева облаков

5.2.1    Для внесения реагентов в облака используются самолеты, оборудованные соответствующими техническими устройствами и приборами.

Засев облаков с самолета твердой углекислотой выполняется с помощью специальных устройств через предусмотренные для этого отверстия в виде шахт в корпусе самолета. В разные периоды для этого использовалось несколько видов экспериментальных автоматических устройств, обеспечивающих дозированный сброс в облака гранул твердой углекислоты с расходом от 0,1 до 10 кг/мин. Гранулы с размерами от 0,2 до 2,0 см получаются непосредственно на борту самолета путем дробления загруженных перед полетом промышленных брикетов льда (например, с помощью автоматической дозирующей установки АДГ-1), либо производятся на земле с помощью специальных углекислотных комплексов из промышленной жидкой углекислоты. До начала использования гранулы (или брикеты) хранятся на борту самолета в термоизолированных контейнерах. Диспергирование гранул осуществляется с помощью бункерных или шнековых устройств или специальных дозирующих установок (экспериментальная самолетная дозирующая установка СДУ для диспергирования гранул без разгерметизации самолета была, например, разработана для самолета-метеолаборатории ЦАО Ан-26 “Циклон”).

5.2.2    Для засева облаков аэрозолем йодистого серебра самолеты оборудуют автоматическим устройством АСО-2И или аналогичными устройствами, осуществляющими отстрел содержащих йодистое серебро пиропатронов ПВ-26-01.

Автоматическое устройство для отстрела пиропатронов ПВ-26-01 АСО-2И состоит из двух балок, в каждой из которых имеется по 32 ствола-держателя пиропатронов 26-миллиметрового калибра, и системы управления, которая предусматривает как отстрел единичных пиропатронов, так и отстрел пиропатронов сериями по 4 штуки с регулируемым интервалом внутри серии от 0,3 до 1,0 с. Масса отстреливаемой пиротехнической шашки патрона ПВ-26-01 составляет около 30 г. Длительность горения пиросостава равна приблизительно 60 с, а протяженность трассы горения при свободном падении шашки составляет 1500 м.

5.2.3    Для засева облаков мелкодисперсными ледяными частицами с использованием жидкого азота в ЦАО был разработан генератор мелкодисперсных частиц льда авиационный (ГМЧЛ-А). Принцип действия ГМЧЛ-А заключается в том, что путем создания избыточного давления в емкостях с жидким азотом обеспечивается подача азота по системе трубопроводов в установленный за бортом самолета распылитель, через который он выводится в атмосферу и создает в ней факел глубоко охлажденного воздуха с температурой ниже минус 90 °С. Атмосферная

РД 52.11.677-2006

влага, попадающая в этот факел, мгновенно кристаллизуется за счет сильного охлаждения.

Масса жидкого азота, заливаемого в емкости ГМЧЛ-А, составляет 96 кг. При необходимости основной ресурс может быть увеличен путем дополнительной загрузки на борт самолета еще нескольких стандартных контейнеров типа СК-40 (сосуды Дьюара) с азотом.

5.2.4 Для АВ на облака в настоящее время применяются самолеты-метеолаборатории. создаваемые на базе серийных самолетов типа Ил-18, Ан-12, Ан-26. Ан-30, Ан-72, Як-40, M-I01T («Гжель»). Самолеты оснащаются необходимыми техническими средствами засева облаков, а также приборами и оборудованием для измерения пилотажно-навигационных характеристик полета, основных термодинамических параметров атмосферы, оптических и мнкрофизических характеристик облаков. Основные летно-технические характеристики самолетов-метео-лабораторий приведены в таблице I.

Таблица!

Наименование Значение характеристики для самолета типа характеристики Ил-18 Ан-12 Ан-26 Ан-30 Ан-72 Як-40 М-101Т "Гжель" Взлетная масса, кг 61000 61000 24000 21000 ЗЗООО 16000 3720 Крейсерская скорость, км/ч 617 590 430 430 550 510 360 Практический потолок, м 10000 9800 7300 7300 11800 8000 8000 Максимальная дальность полета при максимальном запасе топлива. км 4270 4560 2340 2550 4400 1250 1400 Максимальная полезная нагрузка. кг 13500 20000 4100 5500 10000 3200 630

5.2.5 Для порционного засева порошкообразного реагента в облака самолеты-метеолаборатории оборудуются специальными устройствами, позволяющими производить сброс реагента в необходимых количествах. На самолетах типа Ан-12. в подавляющем большинстве случаев используемых в настоящее время для АВ описываемого типа, для засева облаков используются упаковки реагента с принудительным раскрытием, которые сбрасываются с самолета-метеолабора-тории с помощью рольганговых транспортеров.

5.2.6 Конструктивно упаковка для порошкообразного реагента представляет собой картонный или пенопластовый корпус (с оптимальными размерами приблизительно 260 х 260 х 380 мм), закрываемый крышкой из того же материала, что и корпус. Конструкция упаковки предусматривает определенный механизм ее ав-

14

РД 52.11.677-2006

тематического принудительного раскрытия после сброса с борта самолета. При раскрытии упаковки ее корпус разделяется на небольшие элементы, безопасные как для наземных объектов, так и для воздушных судов.

5.2.7 Рольганговый транспортер для сброса упаковок с порошкообразным реагентом состоит из накопителя (рольганговая дорожка с упаковками), механизма сброса и пульта управления. Каждая упаковка перед сбросом с помощью карабина присоединяется вторым концом прикрепленного к ней фала к фиксатору внутри фюзеляжа самолета. Длина фала обычно составляет около 10 м. Масса каждой упаковки, сбрасываемой с транспортера, составляет от 25 до 30 кг. Минимальный интервал между последовательными сбросами двух упаковок составляет около 2 с.

5.3 Информационно-измерительная система

5.3.1    Для получения метеорологической информации, необходимой при прогнозировании рабочей ситуации для проведения летных работ, при принятии решения о возможности и целесообразности АВ на облака, при выработке команды на воздействие и ее корректировке в процессе выполнения работ, при оперативном контроле результатов воздействия, а также при последующей оценке эффективности АВ используются данные информационно-измерительной системы (ИИС).

5.3.2    ИИС включает в себя:

-    самолетные средства визуального и инструментального определения характеристик атмосферы и облаков;

-    наземный автоматизированный радиолокационный метеорологический комплекс на базе радиолокатора МРЛ-5 с системой цифровой обработки информации;

-    осадкомерную сеть и кусты (группы) осадкомерных приборов, предназначенные для калибровки радиолокационного комплекса;

-сеть метеорологических станций, достаточно равномерно расположенных по территории района работ;

-    пункт радиозондирования атмосферы;

-    технические средства связи, необходимые для оперативного обмена информацией между самолетом (самолетами), радиолокационным комплексом и другими подсистемами;

-    аппаратуру для приема синоптико-метеорологической и спутниковой информации. а также средства оргтехники, необходимые для отображения и документирования информации.

Основные элементы ИИС и обеспечиваемые ими информационные потоки приведены на рисунке 1.

15

Рисунок 1

5.3.3 Для повышения эффективности АВ на облака на борту самолета - метеолаборатории устанавливается измерительно-вычислительный комплекс (ИВК), который позволяет измерять, рассчитывать и документировать на электронных носителях, а также отображать на экране монитора компьютера текущие значения основных метеорологических параметров атмосферы (температуры, давления и влажности воздуха, направления и скорости ветра, водности облаков, вертикальной скорости воздушных потоков и др.) и пилотажно-навигационные характеристики полета (высотно-скоростные данные, местоположение самолета и т.д.).

Информация с входящих в состав ИВК измерительных систем непрерывно поступает в персональный компьютер (ПК) и обрабатывается в реальном масштабе времени. При этом на экране монитора компьютера непрерывно воспроизводится маршрут полета самолета, наложенный на карту местности. На линии маршрута фиксируются зоны проведения вертикально-горизонтального зондирования атмосферы и зоны проведения АВ на облака. Разработанное для ИВК программное обеспечение позволяет в реальном времени считывать с экрана монитора данные об основных метеорологических параметрах атмосферы и характеристиках облаков.

5.3.4 В практике ЦАО для управления летными работами по АВ на облака и для контроля их результатов в составе ИИС обычно используется автоматизированный комплекс сбора, обработки и представления радиолокационной информации (АКСОПРИ) на базе метеорологического радиолокатора МРЛ-5. Радиолокатор МРЛ-5 имеет два раздельных приемо-передающих канала в диапазоне длин волн

3,2 и 10 см. Система управления антенной позволяет производить автоматическое сканирование пространства по азимуту и углу места через определенные интервалы времени, в качестве которых в оперативном режиме работы принят интервал 10 мин. Принятая методика наблюдений включает определение геометрических размеров радиоэхо облаков, их координат, эволюции их радиолокационных парамет-

РД 52.11.677- 2006

Содержание

1.    Область применения.....................................................1

2.    Термины, определения и сокращения................................1

3.    Физические принципы искусственного регулирования погодных

условий путем активного воздействия на облака................... 3

4.    Объекты воздействия. Критерии пригодности облаков для АВ.5

5.    Материалы и технические средства для АВ на облака...........11

5.1    Реагенты для засева облаков..............................................11

5.2Технические средства для засева облаков..............................13

5.3Информационно-измерительная система..............................16

6.    Планирование и организация работ..................................19

7.    Порядок проведения работ по АВ на облака........................21

7.1    АВ на конвективные облака...............................................21

7.2АВ на слоистообразные облака...........................................22

8.    Оперативный контроль результатов АВ.............................29

9.    Меры безопасности при проведении работ...........................30

Библиография................................................................31

3

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

\ I ет од и ч сс ки е у ка за н и я Проведение работ по искусственному регулированию погодных условий в мегаполисах

Дата введения - 2007-01-01

1 Область применении

Настоящие методические указания устанавливают общий порядок и последовательность операций при организации и выполнении опытно-производственных и производственных летных работ по активному воздействию (АВ) на облака, направленному на их рассеяние и подавление развития, а также на трансформацию происходящих в них процессов осадкообразования с целью предотвращения или существенного уменьшения количества выпадающих из облаков осадков над площадью мегаполиса (защищаемой территорией).

Методические указания обязательны для использования специализированными организациями по АВ на метеорологические и другие геофизические процессы и научно-исследовательскими учреждениями Росгидромета, занимающимися опытно-производственными и производственными работами по АВ на облака с целью снижения их ливневой активности для улучшения погодных условий или снижения опасности дождевых паводков.

2 Термины, определения и сокращения

В настоящих методических указаниях применены следующие термины с соответствующими определениями и сокращения:

2.1    активное воздействие; АВ: Преднамеренное воздействие на облако с целью изменения естественного хода микрофизических и динамических процессов (рассеяния облаков, ускорения осадкообразования в них, увеличения выпадающих из них осадков и т.п.) [ 1].

2.2    генератор льдообразуюшнх аэрозолей: Установка для получения льдообразующего аэрозоля механическим, тепловым и другим способами [1].

2.3    дисперсность: Характеристика размера (степени раздробленности) частиц какого-либо тела в дисперсных системах. Мерой дисперсности является отношение общей площади поверхности всех частиц в единице массы вещества.

2.4    засев облака: Введение в облако реагента в диспергированном и (или) гранулированном, а также в газообразном состоянии [1].

4

РД 52.11.677-2006

2.5    защищаемая терригорня; ЗТ: Территория, на которой осуществляется изменение метеорологических условий путем АВ на облака.

2.6    информационно-измерительная система; ИИС: Комплекс наземных и бортовых измерительных приборов, вычислительных устройств и средств связи, обеспечивающий получение, обработку и анализ метеорологической и аэронавигационной информации для планирования и проведения летных работ по воздействиям на облака и для последующей оценки их эффективности.

2.7    конвективная неустойчивость атмосферы: Состояние атмосферной стратификации, при котором любое тепловое или динамическое возмущение атмосферы вызывает положительную реакцию, т.е. автоматическое поддержание и усиление вертикального воздушного потока, инициированного возмущающим воздействием.

2.8    ледяные (льлообразуюшие) ядра: Частицы атмосферного или искусственного аэрозоля, вызывающие образование ледяных частиц в облаках при температуре ниже 0 °С [ 1 ].

2.9    линия засева: Перемещающаяся вследствие ветрового переноса с облаком (с полем облачности) линия, вдоль которой в облаке произведен засев реагентами с целью направленного изменения облачных процессов.

2.10    льдообразующий реагент: Вещество (смесь веществ), которое используется в работах по АВ на облака с целью получения ледяных частиц [ 1).

2.11    метеорологическая защита (метеозащита):    Рассеяние    облаков,

предотвращение или существенное снижение интенсивности и количества осадков на защищаемой территории (ЗТ) путем АВ на облака.

2.12    осадкообразующие облака (облачные системы): Облака (облачные системы), которые в ходе своего естественного развития уже дают выпадающие до земли осадки или неизбежно достигнут этой стадии развития.

2.13    переохлажденная облачная среда: Объем, в котором из-за недостатка льдообразующих ядер облачные частицы длительное время сохраняются в жидко-капельном виде при отрицательных температурах, достигающих нескольких десятков градусов Цельсия.

2.14    трасса засева: Линия между фиксированными точками на поверхности земли, над которой производится засев облачности в ходе многократных пролетов самолета при А В на облака.

2.15    физическая эффективность АВ: Степень успешности активного воздействия на метеорологические процессы, выраженная через изменения физических параметров атмосферы [ 1 ].

ИВК - измерительно-вычислительный комплекс.

ИИС - информационно-измерительная система.

МРЛ - метеорологический радиолокатор.

ОЦ - оперативный центр.

ПК - персональный компьютер.

ЦАО - Центральная аэрологическая обсерватория.

5

3 Физические принципы искусственного регулирования погодных

условий путем активного воздействия на облака

3.1    В работах по АВ на метеорологические процессы, являющихся важным направлением экспериментальной метеорологии, на протяжении более чем полувековой истории их развития значительное внимание уделялось разработке методов и средств для рассеяния облаков и туманов и для предотвращения или ослабления осадков (дождя и снега) [2.3]. Из числа разработанных при этом подходов для решения проблемы искусственного регулирования погодных условий в зависимости от синоптической ситуации могут применяться различные методы воздействия на метеорологические процессы в атмосфере или разные комбинации таких методов. Практическое применение получили следующие методы:

-    метод рассеяния слоистообразной облачности;

-    метод инициирования преждевременного выпадения осадков из облачных систем на наветренной стороне от ЗТ путем искусственного засева этих систем, направленного на образование "тени" осадков, т.е. их прекращения или ослабления над ЗТ;

-    метод “перезасева" - интенсивный засев натекающей на ЗТ осадкообразующей облачности с целью снижения в ней эффективности механизмов осадкообразования вследствие создания в ней чрезмерно высоких концентраций ядер кристаллизации (являющихся зародышами частиц осадков);

метод разрушения мощных кучево-дождевых облаков динамическим способом для предотвращения ливней и гроз.

3.2    Общей чертой для всех этих методов кроме метода разру шения является засев переохлажденных объемов облачности льдообразующими реагентами (кристаллизующие реагенты типа йодистого серебра или хладореагенты - твердая углекислота, жидкий азот) [4]. Такой засев во всех случаях приводит к значительному увеличению в переохлажденном объеме облачности количества ледяных ядер, на которых немедленно начинается активный рост ледяных кристаллов, оказывающихся зародышами дополнительных частиц осадков. При этом в зависимости от используемого метода АВ вводимое в облако количество ядер выбирается (путем регулирования расхода реагентов) оптимальным для инициирования (в случае рассеяния облаков) или интенсификации (в случае организации преждевременного выпадения осадков) процессов осадкообразования [5.6].

3.3    При использовании метода перезасева облаков переохлажденный объем облачности засевается количеством ледяных ядер, заведомо существенно превышающим нормы засева, направленного на увеличение количества осадков. В этом случае возникающее после засева чрезмерно большое количество ледяных зародышей частиц осадков быстро аккумулирует на себе весь запас переохлажденной жидкокапельиой влаги облака, но при этом частицы не достигают размеров, при которых должно начаться их заметное гравитационное падение. Это приводит к тому, что после выпадения на землю естественных осадков, частицы которых к моменту засева облака уже сформировались.

6

интенсивность выпадающих осадков резко уменьшается. Этот период ослабленных (а в идеале - прекратившихся) осадков у земли продолжается в течение времени, за которое посту пающая в облако с восходящими потоками влага пополнит дефицит воды, необходимый для формирования новых частиц осадков в облаке, и эти новые осадки долетят до земли |7).

3.4 Период ослабления осадков в зависимости от стратификации атмосферы может доходить до нескольких десятков минут. Соответственно, пространственная протяженность зоны ослабленных осадков, зависящая также от скорости ветрового перемещения, может доходить до нескольких десятков километров. При правильном расчете схемы АВ этого вполне достаточно, чтобы обеспечить перекрытие площади заданного для метеозащиты мегаполиса зоной ослабленных осадков.

3.5. Четвертый из перечисленных методов АВ заключается в разрушении развивающихся конвективных облаков разной интенсивности от мощно-кучевых до кучево-дождевых с помощью динамического способа, то есть посредством искусственно создаваемых в них нисходящих потоков. В ходе экспериментальных исследований было установлено, что динамический метод разрушения кучево-дождевых облаков путем сброса в их вершины порошкообразных реагентов (цемента) оказался достаточно эффективным. Так. положительный эффект (разрушение облака) был получен более чем в 80 % случаев воздействий на одноячейковые изолированные облака внутри массового развития ив 65 % случаев при воздействии на облака фронтального происхождения. При этом сброс порошкообразного реагента в количестве 25-30 кг и более (из расчета на одну вершину) приводил к разрушению одноячейковых изолированных облаков за 10-20 мин. а фронтальных облаков - за 30-35 мин |8-10].

3.6. Для всех четырех методов воздействия следует отметить общую для них важную особенность, заключающуюся в том, что успешное применение каждого из методов основывается на использовании неустойчивого состояния атмосферных процессов. При этом наиболее существенное значение для возможности локального изменения процессов облако- и осадкообразования имеют нсустойчи-вость фазового состояния облачной влаги (существование переохлажденной жидкокапельной фракции) и конвективная (вертикальная) неустойчивость атмо-сферы. В первом случае оказывается возможным достаточно легко осуществить искусственную кристаллизацию переохлажденных облачных объемов, что, в свою очередь, радикально меняет кинетику процессов осадкообразования. Во втором случае оказывается возможным воспользоваться для разрушения конвективных облаков той же самой энергией атмосферной неустойчивости, которая обусловли-васт их развитие. Необходимо лишь направить искусственным образом реализа-цию этой энергии в противоположном направлении путем преднамеренного создания в облаке нисходящих движений, которые и приводят к его разрушению.

3.7 Реализацию рассмотренных методов АВ в настоящее время можно осуществить с помощью разработанной в Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) технологии, основанной на использовании самолетов, оборудованных техническими средствами засева облаков. К последним относятся дозирующие установки для сброса гранулированной твердой углекислоты; автоматические устрой-

РД 52.11.677-2006

ства для отстрела пиропа фонов ПВ-26-01 с 30-граммовыми пиротехническими шашками, содержащими йодистое серебро; генераторы мелкодисперсных ледяных частиц на основе использования жидкого азота и специальные устройства для сброса 25-30-килограммовых упаковок порошкообразного реагента с автоматическим раскрытием после сброса.

Все перечисленные методы и технические средства АВ в той или иной степени успешно применялись при проведении комплекса мероприятий по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (10] ив ходе многочисленных работ по метеозащите Москвы [6.7], Санкт-Петербурга, Ташкента, Астаны и др.

4 Объекты воздействия. Критерии пригодности облаков для Л В

4.1    При наличии однослойных или многослойных слоистых облаков, не дающих осадков (слоистые St, слоисто-кучевые Sc, высокослоистые As), в ходе метеозащиты мегаполисов могут выполняться АВ по рассеянию облаков. Для этого целесообразно осуществлять засев льдообразующими реагентами облачных слоев среднего яруса, характеризующихся наличием переохлажденной облачной влаги. В результате образования и выпадения на землю осадков слабой интенсивности будет обеспечиваться рассеяние засеваемых слоев, а также частичное (или полное) рассеяние расположенных ниже теплых облачных слоев за счет "вымывания" падающими сквозь их толщу частицами осадков.

4.1.1    В этом случае АВ на облачность, натекающую на ЗТ. следует производить с самолетов гранулированной твердой углекислотой, жидким азотом или пиротехническими средствами, а также комбинацией указанных средств. Засев производится на удалении от ЗТ, несколько превышающем дальность 1-часового ветрового переноса облаков (20-50 км). Такое время необходимо для того, чтобы образующиеся при засеве облачных масс частицы осадков успели вырасти и выпасть на землю еще до достижения несущей их воздушной массой площади ЗТ. В общем случае значение этою расстояния упреждения обычно уточняется по данным радиоветрового или самолетного зондирования атмосферы. Засев осуществляется вдоль фассы. перпендикулярной направлению ветрового переноса облачности и имеющей протяженность несколько более поперечного размера ЗТ. Длина фассы засева рассчитывается с учетом вертикального профиля направления вефа в нижележащих слоях атмосферы.

4.1.2    Используемые для такого засева нормы расхода реагентов относительно невелики и составляют в зависимости от толщины засеваемого слоя от 0.1 до 0.5-0,7 кг твердой углекислоты на I км фассы полета самолета или 1 серию из четырех пиропа фонов ПВ-26-01 на каждые 5-8 км пути. При засеве относительно тонких слоев облачности жидким азотом его расход должен составлять до 50 мл/км.

4.1.3    Эффект АВ прослеживается по образованию дополнительных просветов в облачности ниже по потоку переноса с последующим расширением этих просветов. При однослойной облачности увеличивается поток солнечной радиации у поверхности земли. Но радиолокационным данным наблюдается появление полос падения осадков после засева облаков.

8

РД 52.11.677 -2006

4.2 При наличии однослойной или многослойной облачности, дающей обложные осадки, обязательно проведение АВ. направленное на прекращение осадков или на существенное снижение их интенсивности и количества. В этих случаях эффект прекращения или существенного снижения интенсивности осадков на ЗТ может быть достигнут путем обеспечения засева натекающих на ЗТ облачных масс повышенными дозами льдообразующих реагентов (перезасев). В результате такого засева необходимо обеспечить создание в переохлажденных объемах облачности чрезмерной концентрации зародышей частиц осадков, при которой рост этих частиц замедлится вследствие ограниченной интегральной водности осадкогенерирующего облачного слоя при неизменной скорости притока водяного пара из нижних слоев атмосферы. Замедление скорости роста частиц и скорости их гравитационного падения на землю приведет к снижению интенсивности потока осадков на землю, что и является задачей проводимых АВ.

4.2.1    В этом случае засев также производится льдообразующими реагентами -твердой углекислотой и/или аэрозолями, образующимися при сгорании пиротехнических средств. Расстояние до ЗТ, на котором необходимо производить засев облаков, при этом должно примерно соответствовать дальности 0,5-0,7-часового ветрового переноса облачных масс. Это необходимо для того, чтобы осадки, уже сформировавшиеся в натекающей на ЗТ облачности до начала засева, успели выпасть на землю, не доходя до территории ЗТ. Засев облачности должен производиться вдоль трассы, перпендикулярной направлению ветрового переноса облачности, длина которой также должна превышать диаметр ЗТ (с учетом вертикального профиля горизонтального вектора ветра в нижележащих слоях атмосферы).

4.2.2    Необходимые для достижения перезасева облачности нормы расхода льдообразующих реагентов значительно превосходят нормы, используемые для рассеяния облаков, и сильно зависят от таких характеристик облачности, как концентрация естественных ледяных ядер в облаках и величина их жидкокапельной водности. Так, при А В на слоисто-дождевые облака с концентрацией естественных ледяных кристаллов порядка 10-20 на литр эффект перезасева достигается при расходе твердой углекислоты в несколько килограммов на километр трассы засева (5 кг/км и более) и расстоянии между соседними линиями засева около 1 км. С ростом концентрации естественных кристаллов необходимая для перезасева доза реагента может снижаться до величин около I кг/км. Соответствующие значения расходов для пиротехнических изделий составляют для пиропатронов ПВ-26-01 от непрерывного отстрела одиночных патронов с 1-секундными интервалами до отстрела серий по четыре пиропатрона через каждые 2 км трассы.

Значительное сокращение норм расхода реагентов для обеспечения перезасева облачности достигается при возможности (по условиям полетов) проведения повторных засевов одного и того же объема облачности. Так. при повторении засевов через 20-30 мин перезасев можно обеспечить при расходах твердой углекислоты порядка 1 кг/км.

4.2.3    Эффект АВ при перезасеве облаков обнаруживается по данным радиолокационных наблюдений по устойчивому снижению средней интенсивности осадков с подветренной стороны от линии воздействий на протяжении 1-2-

9

РД 52.11.677-2006

часового ветрового переноса облачности с соответствующим уменьшением на этой площади слоя осадков по сравнению с окружающей территорией за период А В.

4.3    При наличии в атмосфере конвективной облачности с ливневыми осадками. в том числе конвективных облаков в толще слоистообразных облаков (затопленная конвекция), эти облака также подлежат АВ.

4.3.1    Для предотвращения развития и преждевременного разрушения конвективных (мошно-кучевых Си cong. и кучево-дождевых СЬ облаков) используется динамический способ прерывания их роста. Он заключается в искусственном создании в растущем облаке нисходящего воздушного потока, который компенсирует существующий там восходящий поток и тем самым приводит к замедлению и остановке роста облака. Для создания нисходящего потока в растущую вершину облака сбрасывается с самолета определенная порция грубодисперсного порошкообразного реагента (цемента), который в процессе гравитационного падения увлекает за собой частицы воздуха, приводя к образованию упорядоченного нисходящего потока.

4.3.2    Эффект воздействия на растущие конвективные облака легко обнаруживается визуально по прекращению роста и последующей диссипации обработанной облачной вершины.

4.4    Для достижения максимального эффекта по рассеянию переохлажденных облаков при наименее благоприятных синоптических условях АВ целесообразно проводить на двух рубежах, удаленных от ЗТ на расстояния, соответствующие 60-90-минутному и 20-40-минутному переносу облачности ветром. Конкретная расстановка самолетов по указанным рубежам и азимутальные секторы работ относительно ЗТ определяются непосредственно синоптическими условиями в день работ.

4.5    Синоптические условия развития конвективных облаков условно можно разделить на три типа:

1)    чисто термическая конвекция;

2)    комбинация термической конвекции и существования фронтальной зоны или интенсивного холодною вторжения:

3)    фронтальные процессы.

4.5.1    Первый тип синоптических условий соответствует классическому варианту развития внутримассовых конвективных облаков, когда конвекция обусловлена неравномерным нагревом земной поверхности и результирующая энергия неустойчивости атмосферы оказывается достаточно большой.

4.5.2    Синоптические условия второго типа наряду с развитием свободной конвекции включают также влияние фронтальных разделов на процессы развития конвекции.

4.5.3    К третьему типу относятся условия, при которых развитие конвективных облаков целиком определяется только влиянием фронтальных атмосферных разделов.

4.6    В зависимости от типа синоптических условий изменяются нс только характер. но и интенсивность развития облаков, что проявляется в организации структуры их взаимною расположения, в различии формы, высоты и мощности облаков. При переходе от метеорологических условий чисто термической кон век-

1

2