Способ защиты территории от циклонов

 

Изобретение относится к активным воздействиям на метеорологические процессы. Технической задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на циклон. Способ заключается в воздействии на энергию вихревого движения путем введения отрицательного объемного электрического заряда в районе защищаемой территории на вероятном пути циклона за 1 - 20 сут до его ожидаемого прихода.

Изобретение относится к активным воздействиям на метеорологические процессы, в частности к способам управления циклоном, и может быть использовано для защиты территорий, подверженных воздействию среднеширотных или тропических циклонов, в том числе ураганов.

В настоящее время не имеется эффективных способов защиты от среднеширотных и тропических циклонов, в том числе циклонов в стадии урагана. Известен натурный эксперимент, выполненный в США в рамках проекта "Ярость шторма", имевший целью управление движением тропического циклона в стадии урагана путем завеса облачных масс циклона льдообразующими реагентами с самолетов. Измерения позволили сделать вывод о заметном ослаблении ветра на периферии циклона после воздействия.

Недостатком способа, использованного в эксперименте, является низкая эффективность (после воздействия циклон не вышел из стадии урагана). К другим недостаткам способа относятся сложность, опасность и высокая стоимость операций по воздействию на циклон. Ввиду аналогичности результатов других экспериментов по засеву льдообразующими реагентами облачных масс циклонов данный эксперимент принят в качестве аналога и прототипа предлагаемого способа.

Целью изобретения является повышение эффективности воздействия на циклон.

Это достигается тем, что в районе защищаемой территории на вероятном пути циклона в атмосферу вводят отрицательный объемный заряд за 1-20 сут до ожидаемого прихода циклона на защищаемую территорию.

Предлагаемый способ основан на электродинамической модели циклонического вихря, в частности на представлении о том, что вихревое циклоническое движение возбуждается и усиливается в результате взаимодействия вертикальной компоненты геомагнитного поля с положительным объемным зарядом атмосферного воздуха. В данной модели механический момент циклона M находится в прямой зависимости от напряженности вертикальной компоненты геомагнитного поля В_z и средней плоскости положительного объемного заряда воздуха q₊ M ≈ B_z, q₊ (1) Усиление циклона до стадии урагана происходит при превышении плотности объемного положительного заряда некоторого критического значения. Такие значения могут достигаться в атмосфере над слоями воздуха с минимальной электрической проводимостью, в частности в низких широтах Земли над слоем обмена в океанах, где абсолютная влажность воздуха и обводнение аэроионов максимальны, а количество острий на поверхности источников стекания зарядов в атмосферу минимально. Из зависимости (1) следует, что для ослабления циклонического вихря необходимо снижать плотность положительного заряда воздуха атмосферы. В соответствии с этим следствием предлагаемый способ заключается в том, что в атмосферу вводят отрицательный заряд таким образом, чтобы он достиг слоя атмосферы, содержащего положительный заряд повышенной плотности и нейтрализовал его в среднем. Отрицательный заряд должен попасть в циклон на пути его перемещения к защищаемой территории. Для разрушения циклона в атмосферу необходимо ввести отрицательный заряд Q_-, сравнимый по абсолютной величине с положительным зарядом циклона Q₊. Величина положительного заряда циклона оценивается из условия Q₊ ≈ πR² H q₊, (2) где R радиус циклона; Н высота слоя воздуха, содержащего положительный заряд; q₊ средняя плотность заряда.

Отрицательный заряд, который можно ввести в атмосферу за время развития циклона до стадии урагана Т, определяется равенством Q_- T (3) где скорость введения отрицательного заряда в атмосферу. Ориентировочные значения параметров, входящих в (2) и (3): R 50 км (средний радиус циклона в стадии урагана); q₊ 1 Кл/км³ (средняя плотность заряда в облаке); Т 20 сут (из наблюдений), = 2 ˙ 10^-3 Кл/c (экспериментальные данные генератора объемных зарядов типа "Элат"). Подстановка всех значений параметров в (2) и (3) приводит к следующим значениям Q₊ и Q_-.

Q₊ 7 ˙ 10³ Кл.

Q_- -4 ˙ 10³ Кл. Равенство величин Q₊ и Q_- в пределах точности сделанной оценки доказывает возможность ослабления циклона, находящегося в любой стадии развития, до его полного разрушения путем введения в атмосферу отрицательного заряда.

При реализации способа отрицательный заряд вводят на вероятном пути перемещения циклона от места зарождения к защищаемой территории.

Энергетические и экономические затраты на разрушение циклона в стадии урагана определяются энергопотреблением и стоимостью эксплуатации установок для введения заряда в атмосферу. Например, энергопотребление установки "Элат" производительностью 2 ˙ 10^-3 Кл/c не превышает 1 кВт электроэнергии. Соответственно количество электричества, необходимое для разрушения урагана, составляет менее 480 кВт/ч.

Формула изобретения

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИИ ОТ ЦИКЛОНОВ, заключающийся в воздействии на энергию вихревого движения, отличающийся тем, что в районе защищаемой территории на вероятном пути циклона вводят отрицательный объемный электрический заряд за 1 20 суток до ожидаемого прихода циклона на защищаемую территорию.