О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО МЕТОДА АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ГРАДОВЫЕ ОБЛАКА

Выпадение града стихийное бедствие, каждый год наносящее колоссальный ущерб сельскому хозяйству и имуществу. От градобитий особенно страдают сады и виноградники, а также значительно повреждаются зерновые, овощные и бахчевые культуры, ежегодный ущерб от него в Российской Федерации составляет несколько млрд. рублей. Не так редко размеры градин достигают размеров 5-10 см. Можно привести пример, только одно градобитие 19 августа 2015 года нанесло ущерб экономике Северного Кавказа около 6 млрд рублей. Многолетний опыт показывает, что выпадение града может причинить значительный ущерб и значительные убытки застрахованному имуществу, особенно если градовая дорожка перемещается по густонаселенным районам. В городах, повреждения от града автотранспортных средств может включать значительную долю от общего числа застрахованных убытков.

В настоящее время противоградовые работы осуществляются в рамках выполнения государственной программы Российской Федерации «Охрана окружающей среды», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.11.2010 года № 1950-р, подпрограмма «Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды».

Скажем несколько слов о распространенных методах борьбы с градобитиями. Защита больших площадей осуществляется методами активного воздействия на градовые облака путем их засева льдообразующими реагентами (АgI, СО2) с помощью противоградовых ракет, артиллерийских снарядов, авиационных и наземных генераторов льдообразующего аэрозоля.

Эти научно-обоснованные методы противоградовой защиты (ПГЗ) начали развиваться с 1956 г. С тех пор апробировано много различных подходов, различающихся между собой концептуальными моделями градовых облаков, способами их распознавания, физическими принципами воздействия, способами и техническими средствами реализации активного воздействия.

Наиболее распространенными являются следующие технологии ПГЗ, предусматривающие модификацию процесса градообразования за счет засева градовых облаков кристаллизующими реагентами:

- авиационный применяется в США, Канаде, Аргентине, Австрии, Германии, Греции, а ранее в Кении и ЮАР;

- артиллерийский – в Китае, в Монголии, а ранее в России, Азербайджане, Армении, Узбекистане и Таджикистане;

- ракетный – в России, Украине, Молдавии, Узбекистане, Таджикистане, Аргентине, Болгарии, Китае, Сербии, Словении, Македонии, Хорватии, Черногории, в Грузии, Азербайджане, Армении, Венгрии и Бразилии;

- наземно-генераторный – в Бразилии, Франции, Италии, Испании, Швейцарии, Венгрии, США, Канаде, Хорватии и др.

В некоторых странах используется комбинация этих технологий:

- авиационный совместно с наземными генераторами – в Аргентине, США и Германии;

- ракетно-артиллерийский – в Китае, а ранее в России, Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане, Армении и Грузии

Эти технологии имели и имеют различные модификации, в разной степени реализуемые в организационно-техническом плане. Поэтому противоградовые работы, осуществляемые в разных странах, серьезно отличаются друг от друга:

• по научным концепциям засева;

• технологии засева и реализуемости концепций засева;

• способам обнаружения объекта воздействия и локализации объема засева;

• техническим средствам обнаружения засева градовых облаков;

• расходу реагента;

• методам оценки эффективности;

• финансовым затратам на реализацию засева.

В Российской технологии активных воздействий на градовые процессы заложены следующие физические принципы:

– полная кристаллизация переохлаждённой части облака, которая предотвращает рост града;

– увеличение концентрации зародышей града с целью замедления роста града, за счёт нехватки жидко-капельной влаги;

– динамическое воздействие с целью подавления восходящего потока;

– ускорение осадкообразования в зоне формирования условий зарождения града

В некоторых странах с годами меняются площади защиты и способы засева, а в настоящее время в РФ ракетный засев полностью вытеснил артиллерийский.

Анализ существующих методов показал, что они имеют, как ряд преимуществ, так и недостатков относительно друг друга, а комбинированный метод воздействия позволит минимизировать недостатки и повысить эффективность воздействия.

В данной статье нами предлагается использование комбинированного метода активных воздействий на градовые процессы, а в частности использование наземных генераторов, как предзащиту для существующей защищаемой территории ракетным методом воздействия. Суть метода в том, чтобы установить наземные генераторы в горной и предгорной части на подступах к защищаемой территории, в местах зарождения градовых облаков. Все известные зоны зарождения градовых облаков построены по многолетним данным радиолокационных наблюдений показаны на рисунке 1. При наличии градового прогноза полученного по данным аэрологического радиозондирования атмосферы или же по данным полученным с глобальной модели атмосферы, либо появления первого радиоэха в зонах формирования градовых облаков необходимо осуществить включение сети наземных генераторов. Что, в свою очередь, приведет к насыщению атмосферы йодистым серебром и создаст необходимую концентрацию ядер конденсации. Также стоит описать особенности технологии наземных генераторов. Наземно-генераторная технология ПГЗ основана на засеве кристаллизующими частицами приземной атмосферы с помощью ацетоновых или пиротехнических генераторов аэрозоля АgI. Эти генераторы расставляются на защищаемой территории (в нашем случае на подходе к защищаемой территории) и ее наветренном фланге и дистанционно включаются за 4 часа до ожидаемого по прогнозу начала развития градовых облаков

Важным моментом в изучении особенностей развития конвективных облаков являются исследования синоптических факторов, приводящих к развитию града в облаке. К таким факторам можно отнести направление и скорость ведущего потока, температуру и влажность воздуха, а также общую энергию неустойчивости атмосферы, которая проявляется в величине скорости восходящих потоков. Повторяемость направлений и скорости ведущего потока в дни с градом на территории Центрального Кавказа по многолетним данным показали, что в 73% случаев ведущий поток имеет западное и юго-западное направление, и рассматриваемый случай градового процесса относится в эту категорию

Рисунок 1 - Карта зарождения градовых облаков

DOI:10.60797/IRJ.2024.145.18.1

ФГБУ «ВГИ» были проведены многолетние исследования мест зарождения градовых облаков и построена карта распределения появления первого радиоэха над территорией центральной части Северного Кавказа

[4]

,

[6]

,

[7]

,

[8]

. Выявлены 3 зоны зарождения конвективных ячеек (равнинная, предгорная, горная) (рис. 1).

Для описания всех достоинств комбинированного метода, рассмотрим градовый процесс в центральной части Северного Кавказа. Конвективная ячейка, зародилась 1 августа 2020 года на территории Кабардино-Балкарской Республики, на него было проведено воздействие силами Северо-Кавказской военизированной службы. Ячейка образовалась над плато Канжал, достигнув 4 стадии развития и вышла на Кабардинскую равнину, где обрушилось ливнем с градом на сельскохозяйственные угодья (рис. 2). Облако существовало 4 ч 35 минут, за этот период оно прошло 144 км со средней скоростью 32 км/ч.

Рисунок 2 - Траектория движения градовой ячейки 01.08.2020

DOI:10.60797/IRJ.2024.145.18.2

Из рисунка можно подчеркнуть то, что первые 30 км облако преодолело за 1 час и его траектория была вне населенных пунктов, при раннем воздействии наземными генераторами есть вероятность того, что облако уже бы реализовало свой градовый потенциал. Еще через час конвективная ячейка достигла селения Куба-Таба и его радиолокационные характеристики начали расти (рис. 3), а именно объем града в облаке (серая линия), отражаемость (синяя линия), площадь града (оранжевая линия). В 16:04 объем града в облаке достиг 448 км3, в это же время было принято решение о начале воздействия для предотвращения ущерба. На рисунке 3 количество израсходованных противоградовых изделия (ПГИ) обозначено желтыми столбцами, расход составил 24 ПГИ.

Рисунок 3 - Радиолокационные характеристики градового облака

DOI:10.60797/IRJ.2024.145.18.3

Данный градовый процесс причинил незначительный ущерб, но его возможно было бы избежать, проведя предзасев облака наземными генераторами непосредственно в месте его зарождения на плато Канжал.

Плато Канжал относится к Скалистому Хребту и является одной из благоприятных зон для формирования градовых облаков в центральной части Северного Кавказа

Рисунок 4 - Зона регистрации первого радиоэха 01.08.2020 в 13:23

DOI:10.60797/IRJ.2024.145.18.4

Для уменьшения ущерба от градовых процессов и в целях наиболее эффективной борьбы с градом, необходимо использование комбинированного метода воздействия. В горной местности производить засев с помощью наземных генераторов, а в равнинной части воздействовать уже существующими ракетными пунктами. Северные склоны Скалистого хребта идеально подходят для установки наземных аэрозольных генераторов, здесь имеются все необходимые для этого условия:

– при достаточном прогреве образуются мощные восходящие потоки, вследствие чего здесь образуется большое количество градовых облаков;

– отсутствие хозяйственной деятельности на данной территории;

– высота подстилающей поверхности от 1800-2800 м. над уровнем моря, что способствует более быстрому попаданию реагента в облако.