Сокращения 1
Введение 2
Глава 1. Электризация облаков, грозы и молнии 5
1.1 Развитие грозового облака 5
1.2 Электрическая структура грозового облака 7
1.3 Молнии 9
1.3.1 Т ипы линейной молнии 9
1.3.2 Стадии развития линейной молний 10
1.3.3 Компоненты молний 11
Глава 2. Технические средства измерений параметров грозового облака и молний и общая характеристика региона наблюдений 13
2.1 МРЛ-5 13
2.2 Грозорегистратор LS 8000 14
2.3 Общая характеристика региона наблюдений 18
Глава 3. Обработка данных 21
3.1 Исходные данные 21
3.2 Создание широтно-долготной сетки 24
3.3 Выборка молниевых разрядов 26
Глава 4. Анализ электрических характеристик грозового облака 29
Заключение 41
Список использованной литературы 42
Приложение А
Приложение Б
Облака - одно из интереснейших и сложнейших явлений природы. Несмотря на длительный и устойчивый интерес человечества к этому явлению очень многие вопросы физики облаков остаются нерешенными. Изменяя тепловой и радиационный режим атмосферы облака существенно влияют на многие стороны деятельности человека, а также на растительный и животный мир. Велика зависимость от облаков, туманов и осадков различных видов транспорта и в первую очередь авиации.
Грозовая облачность наиболее интересна для исследования в виду её ярко выраженных электрических характеристик и сопутствующего ей изменения метеорологических полей. Именно в данном типе облачности наблюдаются наиболее опасные и разрушительные явления природы: грозы, шквалы, ливневые осадки, смерчи, грады, турбулентность.
Наглядным примером опасности для грозовых облаков могут служить следующие данные: восходящие потоки в грозовом облаке могут иметь скорость до 50-60 м/с, а энергия облака размером 10 х 10 км и высотой 5 км примерно равна мощности атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму или Нагасаки. Также с грозой связан очень опасный град, размеры которого могут быть достаточно большими. На территории Российской Федерации самый крупный град наблюдался в Ростовской области. Здесь зафиксирована масса отдельных градин в 1800 г. Перед грозовым облаком у земли могут наблюдаться шквалы со скоростью ветра более 60 м/с (более 230 км/ч). [1]
Актуальность изучения электрических характеристик грозовых облаков существенна, так как современная теория облако- и осадкообразования должна учитывать электрические заряды на частицах, электрические поля в атмосфере и электрические разряды в облаках разных масштабов, от коронных до молний, поскольку эти процессы оказывают влияние на поля метеорологических 2
элементов. Перспективным представляется изучение возможности использования электрических характеристик, например, разрядов молний, для прогнозирования других опасных явлений природы.
Решению проблем, связанных с получением данных об электрических характеристиках облаков способствует применение современных средств дистанционного зондирования - МРЛ (метеорологических локаторов), грозопеленгаторов и ракетного зондирования облаков.
Научная новизна исследования электрических характеристик облака заключается в использовании данных современных средств грозопеленгации вместе с данными радиолокации для изучения связей контролируемых параметров и исследовании возможности использования этих связей для целей дистанционных методов диагноза и прогноза опасных явлений погоды.
В данной работе были использованы программные средства для решения поставленных задач и изучено распределение молниевых разрядов и их связь с радиолокационными параметрами облачности. Были детально рассмотрены молниевые характеристики выбранного грозового облака.
Цель данной работы - анализ электрических характеристик грозового облака и выявление регрессионных связей между электрическими характеристиками и радиолокационными параметрами облака.
Научная новизна проводимых исследований обусловлена использованием самой современной в стране системы местоопределения молний LS-8000, позволяющей получать характеристики как разрядов «облако - земля», так и разрядов «облако-облако», двухволнового метеолокатора МРЛ-5 с автоматической системой обработки и анализа получаемой информации, позволяющей оценивать различные микрофизические параметры исследуемых облаков, например, максимальный диаметр частиц града. Представленные материалы анализируются впервые.
Исходными данными служат данные грозопеленгации и радиолокации района города Нальчик за 07 июня 2012 года. Объектом исследования выступает кучево-дождевое облако, развитие которого зафиксировано МРЛ.
На основании проведённого анализа я полагаю, что связь между характеристиками электрической активности облака и радиолокационными данными присутствует, тем не менее, нельзя сделать однозначный вывод, так как связи выражены слабо.
Наиболее перспективными направлениями я бы назвал поиск связей между выпадением осадков в твёрдой и/или жидкой форме и частотой электрических LF-разрядов, а так же между радиолокационной отражаемостью и частотой VHF-разрядов.
Считаю целесообразным дальнейшее проведение экспериментов с целью получения большей выборки значений, которые помогут в дальнейшем найти и другие связи и более явно их раскрыть.
