Способ воздействия на атмосферу

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий.

Известны способы воздействия на облака, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов) (см., например, патент RU №2357404, опубликованный 10.06.2009 г., патент RU №2175185, опубликованный 27.10.2001 г., патент RU №2061358, опубликованный 10.06.1996 г.).

Доставка реагентов и их распространение в тумане или облачности осуществляются с самолетов (см., например, патент США №2815928, МПК A01G 15/00, опубликованный 10.12.1957 г.) с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР №576839, МПК A01G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент №2034444, МПК 6 A01G 15/00, опубликованный 10.05.1995 г.).

Известны способы электрического воздействия на аэрозольное облако, основанные на доставке в аэрозольное облако коронирующих проводов, соединенных с источником высокого напряжения (см., например, авторское свидетельство СССР №71260, МПК A01G 15/00, опубликованное 31.07.1948 г., патент США №3456880, МПК A01G 15/00, опубликованный 22.07.1969 г.).

Основным недостатком описываемого способа и известных устройств является необходимость подъема коронирующих проводов на высоту расположения облака, что предопределяет большие затраты ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.

Известен способ, заключающийся в обдуве воздушным потоком, формируемым с помощью технических средств, коронирующих электродов, установленных у поверхности земли.

Технические решения, которые реализуют известный способ, - это способ вызывания дождя (см. авторское свидетельство СССР №29675, МПК A01G 15/00, опубликованное в 1948 г.), а также устройство для разрушения тумана (см. опубликованную заявку ФРГ №4005304, МПК E01H 13/00).

Описываемый способ способствует распространению ионизированного воздуха, т.е. электрически заряженных частиц вверх, ускоряя тем самым процесс выпадения осадков из облачности.

Известен способ активного воздействия на конвективные облака для увеличения осадков, при котором на конвективные облака с помощью распылителей воздействуют каплями жидких гигроскопических веществ с размерами (диаметрами) капель в диапазоне от 10 до 100 микрометров (патент GB 1320679 А, 20.06.1973, патент RU 2295231 С1). Результаты численного моделирования и экспериментальных исследований показали высокую эффективность известных методов. Однако для реализации известного метода необходимо иметь уже сформированное облако.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу относится способ, описание которого представлено в патенте RU №2422584. Известный способ основан на определении направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия с последующим воздействием на проходящий через нее воздушный поток. Известный способ позволяет путем генерации на большой территории направленного вверх ионного ветра формировать восходящие воздушные потоки, увлекающие приземный туман в верхние, более сухие слои атмосферы и рассеивать туман на контролируемой территории. В условиях неустойчивой атмосферы известный способ может быть использован также и для формирования конвективного облака. Вместе с тем реализация известного способа для формирования конвективного облака может быть реализована только в условиях, когда подъем воздушной массы осуществляется в условиях влажно-адиабатического процесса, что может быть обеспечено в условиях повышенной влажности воздуха. Только при значительном влагосодержании воздуха, когда значение влажно-адиабатического градиента температуры будет меньше значения вертикального градиента температуры, могут возникнуть условия для образования мощных восходящих потоков, достаточных для формирования конвективного облака. В условиях же засушливых районов в условиях повышенного дефицита влаги реализовать предлагаемый способ можно лишь в условиях случайного затока увлажненных воздушных масс.

Целью предлагаемого изобретения является повышение вероятности формирования конвективной облачности.

Для достижения заявленной цели в известном способе воздействия на атмосферу, заключающемся в определении направления движения воздушного потока относительно области планируемого воздействия с последующим на него воздействием, прогнозируют время и область прохождения воздушного потока над поверхностью воды, и процесс воздействия на воздушный поток дополняют воздействием на водную поверхность, направленным на разрушение ее поверхностного микрослоя; воздействие на водную поверхность осуществляют путем увеличения интенсивности движения по ее поверхности транспортных средств на воздушной подушке.

Технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что для формирования конвективной ячейки, обеспечивающей образование конвективного облака, используется воздушный поток, прошедший над поверхностью воды, и в процессе его прохождения над водной поверхностью на водную поверхность оказывается воздействие, обеспечивающее повышение интенсивности испарения влаги с ее поверхности путем разрушения ее поверхностного микрослоя. Разрушение поверхностного микрослоя резко интенсифицирует обменные процессы между океаном и атмосферой, в результате чего увеличивается количество влаги, уходящей в единицу времени с водной поверхности в атмосферу (см., например, В.Б. Лапшин. Поверхностный микрослой океана: Физические свойства и процессы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Москва. 1998 год. Введение, абзац 8). Предлагаемые для разрушения поверхностного микрослоя транспортные средства на воздушной подушке в период своего прохождения над водной поверхностью не только разрушают поверхностный микрослой, но и образуют в окружающем их пространстве облако мельчайших капель брызг воды, что увеличивает поверхность испарения воды и также способствует повышению степени наполнения влагой проходящего воздушного потока. Наполнение воздушных масс повышенным содержанием влаги повышает вероятность реализации влажно-адиабатического процесса во время их подъема в верхние слои атмосферы, что способствует повышению вероятности зарождения конвективной облачности и достижению цели предлагаемого изобретения.

Реализация предлагаемого способа направлена на повышение осадков, прежде всего в жарких засушливых районах, прилегающих к большим водоемам (заливам, морям, океанам). Способ предусматривает прогнозирование движения воздушных масс относительно контролируемой территории. Решение задачи прогноза может быть осуществлено путем проведения сценарных расчетов по известным численным моделям (см., например, Skamarock, W.C., Klemp, J., Dudhia, J., Gill, D.O., Barker., D.M., Duda M.G., Huang X.Y., Wang, W., and Powers, J.G. 2008. A Description of the Advanced Research WRF Version 3. NCAR Technical Note, NCAR/TN-475+STR. Mesoscale and Microscale Meteorology Division, NCAR, Boulder, Colorado, USA. (www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/arw_v3.pdf) или, например, M. Zhu and b. W. Atkinson. Observed and modelled climatology of the land-sea breeze circulation over the Persian Gulf. 2004. Int. J. Climatol. 24: 883-905). По результатам прогноза определяют время и область прохождения над поверхностью водоема надвигающегося на контролируемую территорию воздушного потока. В определенной по результатам прогноза области водоема в прогнозируемое время прохождения над ней воздушного потока, дальнейшее движение которого по прогнозному расчету предполагает натекание его на контролируемую территорию, производят разрушение поверхностного микрослоя. Разрушение поверхностного микрослоя может быть осуществлено известными методами (см., например, Ian Salter, Mikhail V. Zubkovl, Phil E. Warwick, Peter H. Burkill. Marine bacterioplankton can increase evaporation and gas transfer by metabolizing insoluble surfactants from the air sea water interface. Research letter. 2009. Federation of European Microbiological Societies, 294, pp. 225-231 (http://nora.nerc.ac.uk/169172Л). Разрушение поверхностного микрослоя приводит к увеличению испарения воды, что приводит к увеличению влажности проходящего воздушного потока и повышению вероятности формирования конвективной облачности. В предлагаемом техническом решении разрушение поверхностного микрослоя водной поверхности планируется обеспечить путем увеличения интенсивности движения по водной поверхности транспортных средств на воздушной подушке. Транспортные средства на воздушной подушке, помимо разрушения поверхностного микрослоя, обеспечивают формирование в окружающем их пространстве облако мелкодисперсных капель воды. Формирование облака мелкодисперсных капель происходит вследствие взаимодействия с водой выходящей из под транспортного средства струи воздуха. Облако мелкодисперсных капель воды повышает площадь испарения воды, что также способствует насыщению влагой проходящего воздушного потока. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить испарение влаги из прилегающего к контролируемому району водоема и насытить влагой проходящий воздушный поток. Повышение влагосодержания позволяет в условиях неустойчивой атмосферы реализовать подъем воздушных масс по влажной адиабате и увеличить вероятность формирования конвективной облачности. Для реализации подъема воздушных масс могут быть использованы естественные орографические условия контролируемой территории либо инициированы путем формирования искусственных восходящих воздушных потоков, например, с использованием энергии ионного ветра, создаваемого ориентированным вверх потоком электрически заряженных частиц. Использование энергии электрического ветра для формирования искусственных воздушных потоков известно в литературе (см., например, патент Ru №2422584).

Таким образом, предложенное техническое решение благодаря новым ранее неизвестным признакам в сочетании с известными признаками позволяет увеличить интенсивность испарения воды с прилегающих к контролируемому участку водоемов, насытить влагой проходящий воздушный поток, что обеспечивает повышение вероятности формирования конвективной облачности и позволяет добиться цели предлагаемого изобретения.

Изобретение создано при поддержке РФФИ. Проекты №14-08-00836 и №15-08-04724.