РУКОВОДЯЩИЙ

ДОКУМЕНТ

Руководство по искусственному вызыванию осадков для охраны лесов от пожаров

Москва

МЕТЕОАГЕНТСТВО РОСГИДРОМЕТА 2006

рд

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ    52.04.674-

2006

Руководство по искусственному вызыванию осадков для охраны лесов от пожаров

Москва Метеоагентство Росгидромета 2006

3.29    реагент: Вещество (смесь веществ), используемое для засева облаков.

3.30    смешанные ядра: Ядра, содержащие растворимые и нерастворимые компоненты, приводящие к конденсации водяного пара при положительных температурах воздуха и кристаллизации при отрицательных.

3.31    температурный порог активности реагента: Максимальная темперагура, при которой в переохлажденной части облака (тумана) при введении льдообразующего реагента образуются ледяные кристаллы (ОСТ 52.11.25-86).

3.32    технология засева: Совокупность мероприятий по засеву облаков реагентами, приводящих к искусственному вызыванию (предотвращению выпадения) или изменению интенсивности осадков.

3.33    торфяной лесной пожар: ПО ГОСТ 17.6.1.01.

3.34    торфяной пожар: По ГОСТ Р 22.0.03,

3.35    фазовая неустойчивость облака: Метастабильное состояние облака, при котором капли воды находятся в незамерзшем состоянии при отрицательных температурах.

3.36    эффективность осадкообразования в облаке: Отношение количества выпавших из облака осадков к массе воды в облаке.

АВ - активные воздействия

ГМЧЛ - генератор мелкодисперсных ледяных частиц

ЗФО - зона формирования осадков

ИВО - искусственное вызывание осадков

ИВК - измерительно-вычислительный комплекс

ИСЗ - искусственный спутник Земли

КПО - класс пожарной опасности

МИСЗ - метеорологический искусственный спутник Земли

МРЛ - метеорологический радиолокатор

НИУ - Научно-исследовательское учреждение

ОПО - оперативно-производственная организация

ПВП - правила визуального полета

ПДС - производственно-диспетчерская служба

ПК - персональный компьютер

ПС - пиротехнический состав

РДП - руководящий диспетчерский пункт

САВ - средства активного воздействия

САГ-П - самолетный аэрозольный генератор пиротехнический СМЛ “ самолет-метеолаборатория СОВ - средняя относительная влажность ЦАО - Центральная аэрологическая обсерватория ФГУ "Авиалесоохрана" - Центральная база авиационной охраны лесов "Авиалесоохрана"

ЭКУ - экспериментальное кассетное устройство

4

РД 52.04.674-2006

4 Общие положения

4.1    ИБО для тушения лесных пожаров широко применяется в практике работы лесопожарных служб, особенно для борьбы с крупными пожарами. ИБО - технология искусственного вызывания осадков из облаков, относящаяся к области АВ на гидрометеорологические процессы.

Работы по ИБО выполнятся с использованием воздушных судов по лицензии, выданной Росгидрометом.

4.2    Основные понятия о возникновении пожаров, показатели пожарной опасности приведены в приложении А.

4.3    Для обоснования способов тушения лесных пожаров используют знания физических основ и гипотез АВ по искусственному вызыванию осадков, которые приведены в приложениях Б и В соответственно.

4.4    Однако, несмотря на освоенность метода АВ для ИБО, его применение связано с некоторыми ограничениями. Прежде всего, следует отметить, что полеты в непосредственной близости от конвективных облаков представляют большую сложность и требуют от экипажа воздушных судов предельной осторожности. Кроме того, экономически нецелесообразно и практически невозможно держать постоянно в воздухе воздушное судно над районом крупного лесного пожара в ожидании подходящей метеорологической обстановки.

4.5    Задачами в совершенствовании способов ИВО при тушении лесных пожаров являются:

-    разработка методики анализа и прогнозирования ресурсной облачности над зоной действующих лесных пожаров;

-    разработка способа воздействия, при котором, используя благоприятную метеорологическую ситуацию в районе пожаров, можно было бы вызывать количество осадков, приводящее к снижению класса пожарной опасности лесов или к локализации, а в отдельных случаях и к полной ликвидации лесного пожара.

Исследовательские данные для совершенствования способов тушения лесных пожаров приведены в приложении Г.

5 Техника безопасности работ по АВ

5.1    Общие указания

5.1.1    В работах по ИВО при охране лесов от пожаров используются средства АВ (САВ) различного назначения, утвержденные руководителем Росгидромета. Безопасность их применения достигается твердым знанием этих устройств, строгим выполнением правил безопасности хранения и эксплуатации.

5

5.1.2    По вопросам обеспечения безопасности эксплуатации САВ, отнесенных к АВ на гидромегеорологические процессы и явления, кроме настоящего руководящего документа необходимо также руководствоваться инструкцией [1], а также требованиями, изложенными в документах по их применению [2, 3,4, 5, б].

5.1.3    Право на применение реагентов для АВ на облака при охране лесов от пожаров устанавливает начальник ФГУ Центральная база авиационной охраны лесов "Авиалесоохрана" (далее - ФГУ "Авиалесоохрана") с изданием соответствующего приказа.

5.1.4    Контроль за соблюдением порядка учета, хранения, транспортировки и применения средств активного воздействия осуществляется сотрудниками ФГУ "Авиалесоохрана".

5.1.5    К проведению работ по АВ допускаются лица, прошедшие подготовку по специальной программе, сдавшие зачет по знанию мер безопасности и получившие допуск к самостоятельной работе. Программа подготовки составляется и утверждается ФГУ "Авиалесоохрана". Допуск к работам по АВ на гидрометеорологические процессы и явления оформляется приказом, о чём соответствующая запись делается в свидетельстве лётчика-наблюдателя.

5.1.6    Запрещается применение новых технических САВ без изучения обслуживающим персоналом их устройства и инструкции по эксплуатации.

5.2 Порядок транспортирования САВ

5.2.1    Транспортировка САВ (реагентов) для ИВО, принадлежащих ГУ авиационной охране лесов осуществляется воздушным или автомобильным ведомственным транспортом.

5.2.2    Перевозки воздушным, железнодорожным, водным и автомобильным вневедомственным транспортом осуществляются в соответствии с инструкциями [2, 6] и другими документами, действующими на соответствующем виде транспорта.

5.2.3    В соответствии с пунктом 9.11 "Инструкции о порядке хранения, транспортирования, использования и учета взрывчатых материалов" [7] перевозка взрывчатых веществ может проводиться в установленном порядке без разрешения органов внутренних дел по транспортным документам.

5.2.4    Транспортировка партий САВ воздушным транспортом осуществляется по инструкции [1]. Груз перевозится только в грузовых или багажных отсеках в жесткой запираемой и опломбированной упаковке. Груз следует в сопровождении не менее 2 человек.

6

РД 52.04.674-2006

5.3 Порядок хранения CAB

5.3.1    Основанием на право хранения и использования САВ является лицензия Росгидромета на проведение АВ на гидрометеорологические процессы и явления.

5.3.2    Учет, хранение и передача САВ, в составе которых не содержатся взрывчатые материалы, а также реагентов, осуществляется в порядке, установленном для учета, хранения и приема-передачи материальных ценностей общего назначения.

5.3.3    Хранение САВ, содержащих взрывчатые материалы, должно осуществляться в охраняемых постоянных складских помещениях и временных складах, отвечающих установленным требованиям инструкции [3].

5.3.4    Хранение САВ должно исключать их утрату и порчу.

5.3.5    Постоянные склады предназначаются для длительного хранения САВ. Временные (краткосрочные) склады создаются на период (сезон) проведения работ по АВ для хранения требуемого по технологии количества САВ и охраняются персоналом группы воздействия (экипажем воздушного судна). Разрешается краткосрочное хранение САВ на борту воздушного судна в металлических или деревянных, обшитых железом, ящиках.

5.3.6    По окончании пожароопасного сезона оставшиеся на пунктах воздействия САВ вывозятся на постоянный склад.

6 Техническое обеспечение проведения работ по АВ для ИВО

6.1    Основные требования к оборудованию воздушных судов

6.1.1    Для выполнения авиационных работ гю ИВО могут быть использованы воздушные суда (самолет, вертолет и др.), обладающее летно-техническими характеристиками, обеспечивающими возможности реализации требований нормативных документов по технологии таких работ, и имеющее необходимое бортовое оборудование для измерения параметров облаков и атмосферы, навигационных характеристик полета, а также САВ (реагенты и средства доставки реагентов в облака).

6.1.2    Измерение, обработка данных, документирование и отображение информации об основных метеорологических величинах должно осуществляться с помощью измерительно-вычислительного комплекса (ЙВК).

ИВК должен обеспечивать:

а) автоматический ввод и регистрацию:

-    текущего времени;

--- географических координат положения воздушного судна;

-    маршрута, курса, высоты и скорости (путевой скорости) полета;

-    карты местности;

-    азимута и удаления от точки привязки;

-    площадок засева (мишени);

7

-    температуры окружающего воздуха;

“ температуры точки росы (относительной влажности);

-    оптической плотности облаков;

-    жидкокапельной водности облака;

-    направления и скорости ветра;

б)    ручной ввод данных:

-    о виде воздействия;

-    служебных отметок;

в)    измерение параметров с точностью¹ , приведенной в таблице 6.1. Таблица 6.1

Измеряемые параметры	Диапазон измерений	Погрешность измерений
Температура, °С	От —50 до +50	±1,0
Температура точки росы, °С	От -50 до +50	±1,0
Скорость ветра, км/ч	От 0 до 300	±5 1 1
Направление ветра, градус	От 0 до 360	-1 ±10
Барометрическая высота, м	От 0 до 10000	±50
Жидкокапельная водность, г/м3	От 0 до 4	±0,1

6.1.3 Состав бортового оборудования САВ должен включать:

а)    контейнеры-термосы для хранения углекислоты;

б)    лотки для дробления углекислоты;

в)    оборудование для сброса углекислоты;

г)    устройство для сброса упаковок с грубодисперсным реагентом;

д)    самолетный генератор мелкодисперсных ледяных частиц (далее -генератор ГМЧЛ-А) с комплектом емкостей для хранения жидкого азота:

е)    систему отстрела пиропатронов типа КДС-155, или АСО-2И с запасом пиропатронов ПВ-50 или ПВ-26.

Примечания

1    Места установки оборудования должны быть согласованы с авиакомпанией.

2    Конкретный состав оборудования и бортовой запас реагентов определяется в зависимости от применяемой технологии и типа ВС.

3    Оборудование, указанное в перечислениях а) - д) для легкомоторных воздушных судов не используется [44].

РД 52.04.674-2006

6.2 Наземный технический комплекс для проведения работ

Для сбора метеорологической информации, необходимой для выполнения полетов, принятия решения о возможности и целесообразности АВ, выработки команды на воздействие и ее корректировки в процессе воздействия, оценки результативности воздействия, в районе работ желательно иметь необходимые технические средства, а при проведении научно-исследовательских работ по АВ на гидрометеорологические процессы, должны располагать:

-    радиолокационной станцией типа МРЛ-5 с автоматизированной системой обработки наблюдений;

-    осадкомерной сетью не реже 1 осадкомера на 100 км²;

-    техническими средствами связи с самолетом и метеорологическим радиолокатором (МРЛ);

-    аппаратурой для приема синоптических карт и спутниковой информации (электронные средства связи);

-    средствами оргтехники, необходимыми для отображения и документирования информации и решений на воздействие, включая магнитофонную звукозаписывающую аппаратуру;

-    комплексом программ и технических средств, позволяющими руководителю воздействия оперативно получать на дисплее информацию о метеорологических условиях в удобном для принятия решения об АВ виде и иметь возможность диалогового общения с персональным компьютером (ПК) для выработки оптимального решения в оперативной работе-

6.3 Технические средства контроля параметров атмосферы, облаков и осадков

6.3.1 Для    эффективного проведения работ по АВ    с    помощью

самолетов-метеолабораторий (СМЛ) на борту самолетов необходимо иметь измерительно-вычислительные средства, представляющие в реальном времени информацию о    пилотажно-навигационных параметрах полета, об    основных

метеорологических параметрах облаков и осадков. На СМЛ, оборудованных для исследований и опытно-производственных работ по АВ на гидрометеорологические процессы, применяются ИВК, обеспечивающие получение информации, необходимой для оценки условий проведения засева облаков.

6.3.2    Измерительно-вычислительный комплекс, устанавливаемый на СМЛ, может включать в себя пилотажно-навигационную систему, предназначенную для определения координат местонахождения самолета с помощью спутниковой навигационной системы и контроля навигационных параметров самолета (высота, путевая скорость, угол сноса и т.д.), а также систему измерительных устройств для регистрации основных метеорологических характеристик атмосферы. К числу этих измерительных устройств могут относиться:

9

-    датчик температуры П-104 (с платиновой нитью) в системе воздушных сигналов с интервалом температурных измерений от минус 50°С до +50°С;

-    конденсационный гигрометр СКГ для измерения точки росы (инея) атмосферного воздуха в диапазоне температур от +30°С до минус 60°С;

-    измеритель водности облаков, позволяющий проводить непрерывные измерения жидкокапельной водности в пределах от 0,01 до 3 г/м³;

-    бортовой СВЧ-радиометр "ТЭТА" (РМ-08), предназначенный для определения интегрального (т.е. суммарного) содержания жидкокапельной облачной фракции при дистанционном зондировании облачности в направлении, перпендикулярном направлению полета самолета под углом 30° к плоскости полета.

6.3.3    Информация с входящих в состав ИВК измерительных систем непрерывно поступает в ПК и обрабатывается им в реальном масштабе времени. При этом на экране монитора непрерывно воспроизводится информация о местоположении самолета в географических, полярных и ортодромических системах координат, а также наглядно воспроизводится маршрут самолета, наложенный на карту местности. На линии маршрута фиксируются зоны проведения вертикально-горизонтального зондирования атмосферы и зоны выполнения АВ на облака. Разработанное для ИВК программное обеспечение позволяет в реальном масштабе времени считывать с экрана монитора данные о температуре, точке росы, давлении атмосферного воздуха, направлении и скорости ветра на уровне полета, интенсивности обледенения самолета (расчетный параметр), водности пересекаемых самолетом облачных зон и интегральной жидкокапельной водности облаков выше уровня полета.

Перечисленные данные позволяют выполнять засев как одним, так и несколькими самолетами одновременно. В целом использование ИВК позволяет повысить результативность воздействий, проводимых как в дневное, так и в ночное время.

6.3.4    Большое значение для повышения эффективности АВ на облачные системы имеет информация МРЛ, существенно расширяющая возможности оперативного получения детальных данных о характеристиках полей облаков и осадков на площади работ.

В процессе работы осуществляются автоматические наблюдения по программе конического сканирования пространства и отображение на мониторе ПК оперативных данных о метеорологической обстановке на площади с радиусом 200 км в виде совокупности легкочитаемых карт с периодом обновления в 10 мин:

-    карты интенсивности осадков;

“ карты суммы осадков от начала метеорологических полусуток до текущего момента времени;

-    карты высот верхней границы облачности;

-    карты явлений погоды: осадков различной интенсивности (дождя, ливня, сильного ливня), мощных кучевых и кучево-дождевых облаков, гроз, града, шквалов;

-    карты горизонтальных сечений радиолокационной отражаемости облачности на разных высотах (обычно - 700, 1000, 2000, 3000,4000, 5000, 6000, 7000 и 9000 м).

6.3.5    Каждая карта сопровождается указанием структуры облачных систем. На любую из перечисленных карт можно наложить вспомогательную картографическую

РД 52.04.674-2006

информацию (географическую карту местности, местонахождение метеостанций, аэронавигационные схемы воздушных коридоров и авиатрасс, различные условные обозначения, контуры явлений с заданными порогами интенсивности).

С помощью курсора, перемещаемого на экране монитора, можно быстро считывать координаты любой ячейки карты и информацию для этой ячейки по всем имеющимся картам, осуществлять вертикальные сечения облачности по любому представляющему интерес направлению.

Оперативно отслеживая изменения вектора перемещения облачных систем, можно прогнозировать перемещение зон опасных явлений и интенсивных осадков.

6.3.6 Автоматизированный комплекс (АКСОПРИ, МЕРКОМ и др.) обеспечивает архивацию получаемой информации за любой период наблюдений, представление этой информации на экране монитора в режиме анимации (быстрое воспроизведение последовательности карт за выбранный промежуток времени), передачу необходимой информации по телефонным и телеграфным каналам (в том числе по нескольким каналам одновременно).

Дополнительно с помощью автоматизированного комплекса можно осуществлять также и контроль за местоположением самолетов - носителей средств воздействий и осуществлять их точное наведение на объекты воздействий.

Примечание - Разработано программное обеспечение, которое позволяет при необходимости объединять в единое поле информацию нескольких МРЛ в центре сбора информации и представлять ее на сайте для пользователей сети "Интернет".

7 Выбор способов измерений и оценки параметров атмосферы и облачности для физического обоснования методов АВ

7.1    Общие положения

7.1.1    Изучение физических свойств облачной атмосферы дает необходимые исходные данные для разработки методов и средств АВ, усовершенствования существующих технологий АВ, эффективного проведения работ по ИВО на лесные территории. Вод о- и влагосодержание, осадки, грозы, микрофизические параметры облаков (эффективный радиус частиц и др.) могут быть восстановлены из спутниковых и наземных радиолокационных данных с использованием алгоритмов, которые моделируют взаимосвязь между измеряемыми переменными и фактическими свойствами облаков.

7.1.2    Прямые измерения - одномерные (вдоль траектории полета самолета, как правило, метеорологической лаборатории [8]) важны для принятия решений по АВ, но не дают 4-мернук> картину распределения метеорологических величин в пространстве. Они могут быть дополнены данными радиозондирования. Вертикальные профили (давление, температура, влажность, ветер) при аэрологическом зондировании (радиозонд) дают сведения о структуре облачной атмосферы, но они получаются с интервалом большим, чем

11

временной масштаб облачных процессов. Тем не менее прямые измерения необходимы для понимания развития облачных процессов при АВ.

7.1.3 При отсутствии прямых измерений необходимую информацию получают дистанционным зондированием. Однако при дистанционном зондировании не измеряются непосредственно свойства облаков. Радиометры на искусственных спутниках Земли (ИСЗ) измеряют излучение облаков, радиолокационная станция - отраженный сигнал. Для преобразования этих параметров в свойства облаков требуются алгоритмы, которые моделируют оптические характеристики облачных частиц и молекул воды для восстановления свойств облаков. Эти алгоритмы получают теоретически, разрабатывая численные модели, и проверяют впоследствии по экспериментальным данным.

7.2 Прямые измерения

7.2.1    Для целей АВ на облачные процессы необходимы следующие атмосферные и облачные переменные: температура, влажность, структура воздушных движений в атмосфере и облаках, облачные ядра конденсации и кристаллизации, спектры облачных капель и частиц осадков, эволюция облачных частиц.

7.2.2    Внедрение спутниковых навигационных систем позволило повысить точность измерения скорости ветра до 1 м/с.

7.2.3    Внутриоблачные измерения температуры все еще неадекватны и нуждаются в новых методиках, особенно при больших влагозапасах облака и при t° < 0°С. Некоторые радиометрические методы многообещающи, но пока недоступны на регулярной основе. Существенный прогресс имеет место в измерении температуры в жидкокапельных облаках.

7.2.4    Аппаратура для измерения водяного пара имеет большие погрешности. Пересыщение по отношению вода/лед прямо не измеряется, измерения влажности > 98% имеют точность ±5%, очень низкие влажности также измеряются с низкой точностью. Появилась новые разработки - перестраиваемые диодные лазеры (TDL) с длинами волн в полосах поглощения водяного пара. Существующие экспериментальные проекты NASA и др. продемонстрировали способности этих инструментов осуществить быстрые, очень чувствительные и очень точные измерения водяного пара в облаках.

7.2.5    Ядра конденсации могут быть измерены также с хорошей точностью, но проблема - в отсутствии таких датчиков на самолетах.

7.2.6    С ледяными ядрами проблема еще сложнее, чем с ядрами конденсации. Измерения ледяных ядер осложняются тем, что они образуются в результате действия нескольких механизмов, которые сейчас не различаются измерительными устройствами. Измерения ледяных ядер важны для численного моделирования АВ льдообразующими реагентами.

7.2.7    Измерения спектра гидрометеоров дают распределение размеров облачных частиц и осадков. Появились новые спектрометры, которые дают хорошие данные в критическом диапазоне размеров 50-200 мкм.

7.2.8    Измерения водозапаса облаков с помощью датчиков с нагретой проволокой достаточны верны, когда основная масса капель с размером < - 30 мкм, но недооценивают

РД 52.04.674-2006

водозапас, когда эта масса смещается к большим размерам. Датчик Невзорова дает не только общий водозапас, но и разделяет частицы вода/лед.

7,3 Дистанционные измерения

7.3.1    Пассивные датчики (радиометры) дают информацию о высоте и оптической плотности облаков, их некоторых микрофизических характеристиках: фазовое состояние, размер облачных частиц, водосодержание облаков и количество осадков. Высота верхней границы облаков может быть восстановлена по измерениям их температуры, если они являются оптически плотными (> 0,05) и имеются профили температуры (t°(H)), полученные от радиозондирования. Мощность облаков со смешанной фазой и с большой горизонтальной неоднородностью (кучевые облака хорошей погоды) определяется с меньшей определенностью. Наибольшие отклонения в концентрации облачных капель наблюдаются на стадии роста облака, а концентрация ядер конденсации дистанционно вообще не измеряется.

7.3.2    Лидарные измерения эффективны для оптической толщины облака менее 3. Проблемы возникают, когда облако становится мощнее, и переотражения нарушают результат. Доплеровские лидарные измерения дают очень полезную информацию о вертикальных скоростях на границах облака.

7.3.3    Радиолокационная станция с радиометром может повысить точность оценок водозапаса и водности в облаках. Многоволновая радиометрия дает возможность оценить водность и эффективный радиус капель, улучшить оценку оптической толщины и аэрозоля в приземном слое. Химический состав (pH) облаков и их водозапас могут быть также получены из радиометрических данных при выборе соответствующих спектральных диапазонов. Возможности получения информации о количестве ледяных кристаллов облаков и ядер кристаллизации ограничены. Профили водяного пара в плохо освещенных районах могут быть получены с приемлемой точностью с использованием спутниковых навигационных систем, а влажность лесных покровов методами СВЧ-радиометрии [9].

7.4 Оценка направления и скорости ветра по структуре облачных

полей

7.4.1    Направление и скорость воздушного потока на различных уровнях оцениваются по структурным особенностям крупномасштабных и мезомасштабных облачных полей: крупномасштабным полосам облачности и облачным спиралям в циклонах, облачным грядам, конвективным ячейкам, волнистым облакам, а также по выносу перистой облачности из фронтальных и кучево-дождевых облаков [10].

7.4.2    Достаточно развитые облачные полосы, связанные с активными фронтами, могут служить хорошим индикатором ветра в средней тропосфере. На этом уровне направление ветра параллельно облачным полосам или находится под небольшим углом к ним.

13

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Филиалом Главной геофизической обсерваторией им. А.И.Воейкова Научно-исследовательским центром дистанционного зондирования атмосферы (Филиал ГГО НИЦ ДЗА)

2    ВНЕСЕН Управлением геофизического мониторинга, активных воздействий и государственного надзора Росгидромета (УГМАВ)

3    РАЗРАБОТЧИКИ В.Н.Козлов (руководитель темы), канд. техн.наук, доц.; Е.С.Арцыбашев, д-р с.-х. наук, проф., научн. консультант; Д.Р.Айсин; М.Д.Атабиев, канд. физ.-мат. наук; Ю.А.Довгалюк, канд, физ.-мат. наук; А.В.Лихачев, канд. техн. наук; С.М.Окунев; А.П.Щербаков; Г.Г.Щукин, д-р физ.-мат. наук, проф.

4    СОГЛАСОВАН Федеральное государственное учреждение Центральная база авиационной охраны лесов "Авиалесоохрана" МПР РФ;

5    УТВЕРЖДЕН Руководителем Росгидромета 3 апреля 2006 г,

6    ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП ГУ НПО "Тайфун” за номером РД 52.04.674-2006 от 6.04.2006 г.

7    ИСПОЛЬЗОВАНЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ патенты РФ № 2061358 от 10.06.1996; № 2073969 от 27.02.1997; № 2075284 от 20.03.1997; № 2090548 и № 2090549 от 20.09.1997; № 2179800 от 27.02.2002; № 2181239 от 20.04.2002; № 2191499 от 27.10.2002.

8    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

И

7.4.3 Оценка направления и скорости ветра на различных уровнях атмосферы может производиться по облачным системам, связанным с конвективными процессами. В таблице 7Л приведены средние данные о направлении и скорости ветра для различных облачных структур мезомасштаба.

Таблица 7.1 Средние данные о направлении Дер, градус, и скорости ветра V, м/с, для различных облачных структур мезомасштаба на разных изобарических поверхностях

Наименование облачной структуры V St'MJlX V V850 V V700 V V500 Аф,™. Афко Аф?оо Афя» Гряды конвективной облачности (суша) 6,8 10,7 12,8 20,2 -и -1,6 -6,0 -1,9 Волнистые облака - - - - - 90 90 90

Отрицательный знак обозначает, что вектор ветра отклоняется вправо от облачной гряды. При правильной шестиугольной форме закрытых и открытых конвективных ячеек у поверхности земли наблюдается слабый ветер. Сильный ветер до 20 м/с наблюдается в открытых ячейках нерегулярной формы, причем направление ветра в этих случаях определить нельзя. Если конвективные ячейки имеют форму полумесяца в виде цепочки, то вектор ветра в этих случаях следует направить внутрь полумесяца, а скорость ветра взять из таблицы как среднюю для гряд.

Гряды облачности образуются при быстром перемещении масс холодного воздуха над теплой подстилающей поверхностью и ориентируются по направлению ветра в облачном слое.

7.5 Качественные оценки относительной влажности

7.5.1    Поле относительной влажности очень изменчиво по площади и тесно связано с полем облачности. Поэтому данные об облачности, полученные с метеорологического ИСЗ (МИСЗ), могут быть полезными при анализе этой величины. Разработаны критерии для оценки средней относительной влажности (СОВ) в слое от поверхности земли до уровня 500 гПа по телевизионным изображениям облачности [10]. Основными критериями для оценки СОВ выбраны; количество облаков, их тип, вертикальная мощность. Вертикальная мощность облаков оценивается по яркости.

7.5.2    СОВ 80% и более соответствует для:

- многослойной облачности в виде полос, достигающих уровня перистой облачности. Это фронтальная облачность, где во всем облачном слое высокая относительная влажность, а в центре полосы она может достигать 90%;

РД 52.04.674-2006

Содержание

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

2    Нормативные ссылки................................... 1

3    Термины, определения и сокращения..........................2

4    Общие положения.....................................5

5    Техника безопасности работ по АВ...........................5

5.1    Общие указания...................................5

5.2    Порядок транспортирования средств АВ.............. 6

5.3    Порядок хранения средств АВ...........................7

6    Техническое обеспечение проведения работ по АВ для ПВО.............7

6.1    Основные требования к оборудованию воздушных судов............7

6.2    Наземный технический комплекс...................... 9

6.3    Технические средства контроля параметров атмосферы, облаков и осадков . . 9

7    Выбор способов измерений и оценивания параметров атмосферы и облачности для

физического обоснования методов АВ.........................11

7.1    Общие положения.............. 11

7.2    Прямые измерения.................................12

7.3    Дистанционные измерения...... 13

7.4    Оценивание направления и скорости ветра по структуре облачных полей . . 13

7.5    Качественные оценки относительной влажности................14

7.6    Наблюдение местных признаков погоды................... .    15

8    Подготовка и проведение работ по АВ для ИВО............... 20

8.1    Использование реагентов для АВ.........................20

8.1.1    Хладореагенты...............................20

8.1.2    Основы АВ на облака льдообразующими реагентами.........21

8.1.3    Гигроскопические реагенты................... 23

8.1.4    Физические основы применения заряженных    гигроскопических

реагентов.................................24

8.1.5    Грубодисперсные порошки........................25

8.1.6    Водный аэрозоль.............................26

8.1.7    Способы распыления капель воды....................30

8.2    Критерии пригодности облаков для АВ по метеорологическим условиям . . 31

8.3    Исходные данные для принятия решения об АВ................34

III

РД 52,04.674-2006

8.4 Классификация облаков и облачных систем по данным радиолокационных

наблюдений............................... 35

8.5    Радиолокационная характеристика облаков, пригодных для ИБО.......36

8.6    Принятие решения об АВ.......... 38

8.7    Технология АВ твердой углекислотой................. 42

8.7.1    Расчет линий засева............................42

8.7.2    Нормирование расхода реагента.....................45

8.7.3    Практические рекомендации по АВ    на слоистообразные облака ... 46

8.8    Технология АВ на конвективные облака.....................46

9    Организация выполнения полетов для АВ на облака с целью тушения лесных

пожаров..........................................54

9.1    Общие положения.................................54

9.2    Комплекс технических средств для АВ на мощные кучевые облака с борта

легкомоторного воздушного судна (Ан-2 и др.).................55

9.3    Планирование и организация производственных работ.............56

9.4    Технология засева.................................61

9.5    Рекомендации по нормированию количества реагента (изделий) для засева

мощных кучевых облаков.............................62

9.6    Оперативный контроль и корректировка схемы и технологии АВ.......63

9.7    Выполнение полетов для АВ со средневысотных воздушных судов

(Ан-26 и др.)....................................64

9.7.1    Общие положения.............................64

9.7.2    Подготовка к полету...........................65

9.7.3    Выполнение полета............................65

9.7.4    Полеты в горных районах.........................67

9.7.5    Нацеливание осадков из облака на лесной пожар............68

9.8    Оперативная оценка эффекта ИВО по визуальным наблюдениям.......69

10    Основные требования к организации и документированию работ по ИВО

для охраны лесов от пожаров..............................70

10.1    Общие положения.................................70

10.2    Ведение производственной документации....................70

Приложение А (справочное)    Лесные пожары........................72

Приложение Б (справочное)    Физические основы регулирования осадков........84

Приложение В (справочное) Гипотезы АВ по искусственному регулированию

РД 52.04.674-2006

осадков............................92

Приложение Г (справочное) Исследовательские данные для ИБО на лесные пожар . . 95

Приложение Д (справочное) Шкала для визуальной оценки силы ветра........103

Приложение Е (справочное) Годовое количество жидких осадков, мм.

Авторы: И.Д.Копанев, Ц.А.Швер......... 104

Приложение Ж (справочное) Число дней с осадками 0,1мм и более в год

Авторы: И.Д.Копанев, Ц.А.Швер.............105

Приложение И (справочное) Максимальная продолжительность осадков, ч

Авторы: И.Д.Копанев, Ц.А.Швер.............106

Приложение К (справочное) Средняя продолжительность осадков в день, для дней

с осадками, ч. Авторы: И.Д.Копанев, Ц.А.Швер.....107

Приложение Л (справочное) Средняя многолетняя месячная сумма солнечной

радиации, МДж/м2, в июле суммарной (а) и прямой на

горизонтальную поверхность (б). Авторы: И.Д.Копанев,

Ц.А.Швер..........................108

Приложение М (справочное) Средняя месячная температура воздуха, а ~ январь,

б - июль. Авторы: И.Д.Копанев, Ц.А.Швер........109

Приложение Н (справочное) Среднее число дней в год со скоростью ветра 8 м/с и

более (а) и 15 м/с и более (б). Авторы: И.Д.Копанев,

Ц.А.Швер............... .    110

Приложение П (справочное) Среднее месячное число дней с высокой пожарной

опасностью (КПО III-V классов) на территории России

(май-сентябрь). Авторы: Ю.А.Довгалюк,

Е.В.Оренбургская, Т.Л.Угланова.............111

Приложение Р (справочное) Число грозовых разрядов на землю (на 1 км² в год) на

территории России (по Т.В.Лободину)..........112

Библиография......................................... 113

V

РД 52.04.674-2006

Введение

Настоящий руководящий документ составлен с целью содействия внедрению в практику борьбы с лесными пожарами новейших достижений в области активных воздействий на гидрометеорологические процессы и явления для вызывания или интенсификации осадков.

В настоящем руководящем документе использованы результаты работ последних 10 лет в области активных воздействий по разработке новых реагентов, способов воздействия на конвективные и слоистообразные облака, технических средств доставки реагентов в атмосферу, исследований по физике облаков, а также учтен опыт работ по искусственному вызыванию осадков при охране лесов от пожаров, проводимых в Российской Федерации с 60-х годов прошлого столетия.

Охрана лесов от пожара является одной из важнейших природоохранных задач Российской Федерации. Леса Российской Федерации в соответствии с Лесным кодексом подлежат охране от пожаров. Охрана лесов от пожаров включает комплекс организационных, технических, правовых и других мер, направленных на предотвращение, обнаружение и тушение лесных пожаров. В отдельные засушливые годы горимость лесов резко возрастает, пройденные огнём площади исчисляются десятками и сотнями тысяч гектаров. В таежной малообжитой зоне Сибири и Дальнего Востока наиболее часты пожары, которые ликвидировать наземными средствами пожаротушения практически невозможно. Поэтому использование искусственно вызванных осадков для тушения лесных пожаров явилось важным шагом в решении этой проблемы.

VI

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Руководство по искусственному вызыванию осадков для охраны лесов от пожаров

Дата введения

1 Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает общие принципы организации и проведения работ по искусственному вызыванию осадков (ИВО) для охраны лесов от пожаров.

Настоящий руководящий документ предназначен для баз авиационной охраны лесов; органов управления лесным хозяйством, которым передана авиационная охрана лесов; специализированных организаций по активному воздействию (АВ) на гидрометеорологические и другие геофизические процессы; научно-исследовательских учреждений (НИУ) и организаций Росгидромета и других органов исполнительной власти, проводящих экспериментальные и опытно-производственные работы по ИВО из облаков в целях совершенствования технологии работ, реагентов, средств активного воздействия (САВ), обучения научного и технического персонала.

2 Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 17.6.1.01-83. Охрана природы. Охрана и защита лесов. Термины и определения

ГОСТ Р 22.0.03-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения

ГОСТ Р 22.1.09-99. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров ОСТ 52.11.25-86 Охрана природы. Атмосфера. Активные воздействия на гидрометеорологические процессы. Термины и определения

РД 52.11.637-2002. Методические указания. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами

1

РД 52.11.639-2002. Методические указания. Методика оценки эффективности льдообразующих реагентов и пиротехнических составов в лабораторных условиях.

РД 52.37.67-98. Методические указания. Методы оценки эффективности воздействия на грозовые процессы

РД 52.37.615-2000. Инструкция. Порядок обеспечения безопасности работ по активному воздействию на метеорологические и другие геофизические процессы

РД 52.04.628-2001. Инструкция. Порядок проведения работ по искусственному вызыванию осадков из конвективных облаков при борьбе с лесными пожарами с борта легкомоторных воздушных судов

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем руководящем документе используют следующие термины с соответствующими определениями и сокращения:

3.1    активные воздействия: Преднамеренное изменение естественного хода гидрометеорологического процесса в желаемом направлении путем физического, химического, механического и иного искусственного воздействия на атмосферные явления.

3.2    быстродействие реагента: Доля искусственных аэрозольных частиц от всей совокупности аэрозоля, введенного в облако, которая образует капли (ледяные кристаллы) за определенное время.

3.3    верховой пожар: По ГОСТ 17.6.1.01.

3.4    влагонесущий слой: Слой атмосферы, в котором наблюдается максимальное содержание воды во всех трех агрегатных состояниях, т.е. в виде водяного пара, капель и кристаллов.

3.5    водозапас: Содержание жидкой воды в виде капель и кристаллов льда в вертикальном столбе единичного сечения (квадратный метр) от основания до вершины облака

3.6    реагенты: Гигроскопические вещества (хлористый натрий, хлористый калий и др.), используемые для засева облаков с целью интенсификации конденсационных процессов в атмосфере.

3.7    динамическая неустойчивость: Состояние движущейся атмосферы, при котором амплитуды волновых возмущений, возникающих в основном потоке, возрастают с течением времени.

3.8    засев облаков: Введение в облака (облачные системы) льдообразующих, гигроскопических или иных реагентов с целью изменения их фазового состояния, микроструктуры, динамики воздушных потоков и других характеристик.

3.9    жидкокапельная водность облака: Содержание жидкой воды в виде капель в вертикальном столбе единичного сечения (квадратный метр) от основания до вершины облака.

3.10    зона формирования осадков; ЗФО: Объем облачной среды с максимальными значениями вертикальных токов, водности и радиолокационной отражаемости.

РД 52.04.674-2006

3.11    искусственно вызываемые осадки: Осадки, выпадающие из облаков в результате технологических мероприятий (АВ), имеющих целью превратить облака из коллоидально-устойчивых в коллоидально-неустойчивые или усилить конвективную неустойчивость и увеличить интенсивность осадков.

3.12    лесной пожар: По ГОСТ 17.6.1.01.

3.13    коллоидная неустойчивость облака: Состояние облака, при котором часть составляющих облако капель воды или кристаллов льда укрупняется и выпадает из облака в виде осадков.

3.14    конвективная неустойчивость: Состояние атмосферы, при котором подъем или опускание отдельных слоев приводит к убыванию устойчивости или возрастанию неустойчивости их стратификации.

3.15    конвективные облака: Облака, связанные с атмосферной конвекцией. Это плоские кучевые облака и разорвано-кучевые, мощные кучевые и кучево-дождевые (ливневые и грозовые).

3.16    крупномасштабные облачные поля:    Облачные    поля,    связанные с

упорядоченными вертикальными движениями на фронтах, в тропических циклонах или при орографическом подъеме воздуха.

3.17    мезомасштабные облачные поля:    Облачные    поля,    связанные с

вертикальными движениями порядка 10⁵ м.

3.18    льдообразуюпдие реагенты: Вещества, образующие при засеве облаков ледяные кристаллы по гомогенному механизму (углекислота и др.) или гетерофазные ледяные зародыши (йодистое серебро и др.).

3.19    мишень: Засеваемый реагентами участок облака.

3.20    мощность облака: Разность высот между верхней и нижней границами

облака.

3.21    низовой пожар: По ГОСТ 17.6.1.01.

3.22    норма расхода реагента: Количество реагента, которое диспергируется (распыляется) за единицу времени или на единицу длины полета воздушного судна.

3.23    облака; Система взвешенных в атмосфере над поверхностью земли продуктов конденсации (сублимации) водяного пара.

3.24    облака, пригодные для АВ: Облака, находящиеся в стадии развития или квазистационарном состоянии, из которых по метеорологическим критериям возможно искусственное вызывание осадков.

3.25    осадки: Вода в жидком или твердом виде, выпадающая из облаков (дождь, снег, град и др.) или осаждающаяся из воздуха (роса, иней, изморозь) на поверхности земли и на предметах за определенный период времени.

3.26    осадкообразование: Физический процесс укрупнения капель (кристаллов) в облаках в результате фазовых переходов воды в атмосфере и коагуляция до размеров, при которых они начинают выпадать из облаков в виде осадков.

3.27    полигон: Территория проведения работ по АВ на гидрометеорологические процессы.

3.28    пожарная опасность лесного фонда; По ГОСТ Р 22Л .09-99.

3

1

В настоящее время технические возможности измерения параметров атмосферы соответствуют точности, приведенной в разделе 7.