Способ активного воздействия на конвективные облака
Владельцы патента RU 2295231:
Государственное учреждение Центральная аэрологическая обсерватория (RU)
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий. В нижнюю часть облака в область восходящего потока распыляют водный раствор гигроскопических веществ в виде капель одинакового диаметра от 20 до 100 микрометров. Распыляют капли в количестве, обеспечивающем их концентрацию в засеваемой части облака не менее 100 капель на кубометр. Данное изобретение повышает эффективность воздействия на конвективные облака и увеличивает количество осадков. 3 ил.
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий.
Известен способ активного воздействия на конвективные облака для регулирования осадков, при котором с помощью самолетных средств осуществляют засев облаков реагентами, содержащими йодистое серебро, и реагентами, содержащими ионогенные гигроскопические вещества, при этом реагент, содержащий ионогенные гигроскопические вещества, направляют на наиболее развитые мощные облака, а реагенты, содержащие йодистое серебро, направляют на окружающие их менее развитые облака [1].
Недостатком способа является его низкая эффективность, поскольку естественный процесс осадкообразования в наиболее развитых мощных облаках уже завершился и введение в них реагентов, содержащих ионогенные гигроскопические вещества, практически не влияет на дальнейшее образование осадков.
Кроме того, реагенты, содержащие ионогенные гигроскопические вещества, значительно дороже многих гигроскопических солей.
Известен также способ засева облаков с целью увеличения осадков путем распыления гигроскопических частиц с размерами от 1 до 10 микрометров [2]. Недостатком способа является низкая эффективность, поскольку частицы указанных размеров слабо влияют на процесс осадкообразования в конвективном облаке.
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 [3].
Недостатком указанного способа является то, что используются дорогостоящие гигроскопические вещества, а спектр размеров частиц при диспергировании не является оптимальным, что снижает эффективность работ по засеву облаков.
Наиболее близким к изобретению является способ активного воздействия на конвективные облака с целью увеличения осадков, при котором внутри конвективных облаков с помощью самолетных распылителей диспергируют водный раствор гигроскопических веществ в виде капель с диаметрами в диапазоне от 20 до 100 микрометров с произвольной формой спектра размеров [4].
Недостатком известного способа является необходимость использования повышенного расхода водного раствора гигроскопического вещества из-за неоптимального спектра размеров вводимых в облако капель, что снижает эффективность работ по увеличению осадков при воздействии на конвективные облака.
Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности воздействия на конвективные облака с целью увеличения осадков.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе активного воздействия на конвективные облака для увеличения осадков в нижней части облака в области восходящего потока воздуха распыляют водный раствор гигроскопических веществ в виде капель одинакового диаметра в диапазоне от 20 до 100 микрометров в количестве, обеспечивающем их концентрацию в засеваемой части облака не менее 100 капель на кубометр.
На фиг.1 представлен роторный распылитель самолетного устройства;
на фиг.2 - система подачи водного раствора гигроскопических веществ (рабочего раствора);
на фиг.3 - электрическая схема привода самолетного устройства для подачи рабочего раствора в роторный распылитель самолетного устройства.
Роторный распылитель (фиг.1) самолетного устройства содержит цилиндрическую головку 1 с отверстиями 2, заполненными пластинами из полиэтилена высокой прочности с порами заданного диаметра. Диаметр выбирается в диапазоне от 20 до 100 микрометров. Цилиндрическая головка 1 через отсекающий клапан 3 и штуцер 4 соединена с магистралью, по которой под давлением подается рабочий раствор.
Роторный распылитель прикреплен к поперечной балке 5 с помощью пилонов 6. Цилиндрическая головка 1 распылителя закреплена на валу электродвигателя 7. Питание на мотор подается через разъем 8.
Система подачи рабочего раствора в цилиндрические головки 1 (фиг.2) роторных распылителей самолетного устройства содержит отсекающие клапаны 10, предотвращающие утечку рабочего раствора из системы, насос 11, с помощью которого рабочий раствор из бака 12 через фильтры 13 грубой и 15 тонкой очистки по трубопроводу 14 подается в цилиндрические головки роторных распылителей. В системе на приборной панели установлен индикатор давления 16. В фильтре 15 тонкой очистки применен полипропилен с порами, диаметр которых равен или менее минимального размера отверстий в головке распылителя. Электрическая схема подачи рабочего раствора в цилиндрические головки 1 роторных распылителей содержит электродвигатели 7 (фиг.3), механически связанные с роторными распылителями 1. Бортовое питание на электродвигатели 7 подается через блоки управления 18 и контактор 19.
Для реализации способа на самолет, предназначенный для активного воздействия на конвективные облака, устанавливают устройство для распыления растворов гигроскопических веществ (солей), которое включает в себя роторные распылители, устанавливаемые под крыльями самолета, электрический насос, емкость с насыщенным водным раствором гигроскопического вещества, трубопроводы, электродвигатели с блоками управления.
Способ осуществляют следующим образом.
Выбирают конвективное облако, находящееся в начальной стадии развития. С самолета, на котором установлено устройство для распыления водных растворов гигроскопических солей с заданным диаметром капель, распыляют раствор непосредственно под облаком или в нижней части облака в области восходящего потока с постоянным диаметром капель, выбираемым в диапазоне от 20 до 100 мкм.
Концентрация гигроскопических частиц в облаке определяется их количеством, введенным с самолета в пределах площади сечения восходящего воздушного потока в облаке, деленным на объем, равный произведению площади сечения восходящего потока на высоту подъема частиц за время засева. При этом в связи с незначительным разбросом размеров капель раствора гигроскопических веществ их общее количество, введенное в облако, оказывается однозначно связанным с удельным расходом раствора в единицу времени за период проведения засева. Например, при засеве облака с диаметром сечения области восходящего воздушного потока 2 км и скорости восходящего потока 2 метра в секунду в течение 10 минут с помощью распылителя производительностью 0,8 литра раствора в минуту, средняя концентрация введенных частиц диаметром 20 мкм составит 180 на кубический метр.
Численное моделирование засева конвективных облаков с использованием современных 2-х и 3-х мерных математических моделей показывает, что при введении в облако частиц с размерами более 20 мкм в концентрации 80 м-3 увеличение осадков составляет 34%, при концентрации 160 м-3 - 66%, при концентрации 450 м-3 - 131% и при концентрации 1600 м-3 - 162%. Результаты расчетов подтверждаются экспериментами, в которых засев облаков осуществлялся гигроскопическими частицами с размерами более 20 мкм в концентрации около 200 м-3 и достигалось значимое увеличение осадков. Засев конвективных облаков путем диспергирования в них капель насыщенного раствора хлористого кальция с помощью роторных распылителей с борта самолета Ан-26, переоборудованного для проведения работ по активному воздействию на облака с целью увеличения осадков, производился летом 2004 года. Воздействию подвергались конвективные облака, которые в естественных условиях имели следующие характеристики: высота нижней границы облака - 1,8 км, высота верхней границы - 6,7 км, максимальная скорость восходящего потока - 12,6 м/сек, максимальная интенсивность осадков - 8,2 мм/час. В результате засева облаков, находящихся в начальной стадии развития, у основания облака в течение 10 мин создавалась концентрация капель насыщенного раствора хлористого натрия с диаметрами частиц 25 микрометров около 200 частиц на кубометр. При таком воздействии максимальная интенсивность осадков увеличивалась до 17,3 мм/час, т.е. на 90%. Опыты с другими конвективными облаками, переходящими в естественных условиях в стадию кучево-дождевых, показали, что количество осадков из них после воздействия увеличивается на 80-150%. Численное моделирование показывает также, что максимальное увеличение осадков достигается при засеве облаков частицами с диаметром от 25 до 50 мкм; для частиц большего размера эффективность снижается и для частиц с диаметром свыше 100 мкм она убывает более чем вдвое.
Литература
1. RU 2061358 С1, 10.06.1996.
2. FR 2293872 А, 09.07.1976.
3. US 3722815 А, 27.03.1973.
4. GB 1320679 А, 20.06.1973.
Способ активного воздействия на конвективные облака для увеличения осадков, заключающийся в том, что в нижней части облака в области восходящего потока воздуха распыляют водный раствор гигроскопических веществ в виде капель одинакового диаметра в диапазоне от 20 до 100 мкм, в количестве, обеспечивающем их концентрацию в засеваемой части облака не менее 100 на кубометр.
