Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


КОНВЕКТИВНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ И ГРОЗОВАЯ АКТИВНОСТЬ НАД ЗАПАДНОЙ СИБИРЬЮ

Работа №192850

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

гидрология

Объем работы93
Год сдачи2022
Стоимость5900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
6
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Методы регистрации гроз 10
1.1 Визуальные методы регистрации молний 10
1.2 Радиотехнические методы регистрации молний 12
1.3 Спутниковые методы регистрации молний 17
2 Распределение грозовой активности 22
2.1 По земному шару 22
2.2 Карты грозовой активности по результатам визуальных
наблюдений на территории России 29
2.2.1 Карты распределения молниевой активности для Северного
Кавказа 32
2.2.2 Пространственное распределение числа дней с грозой в
Западной Сибири 36
2.3 Инструментальные наблюдения за молниями над разными
регионами России 38
2.3.1 Пространственная изменчивость распределения плотности
молний в северной части Азии 39
2.3.2 Пространственное и сезонное распределение молниевых
разрядов по территории Алтае-Саянского региона 41
3 Визуальные и инструментальные наблюдения за молниевой
активностью на территории Томской области 47
4 Грозовая активность по данным сети WWLLN 53
4.1 Молнии на территории Западной Сибири 53
4.2 Молнии на территории Томской области 59
4. 3 Сравнение карт разных характеристик грозовой активности 62
5 Конвективная неустойчивость атмосферы и грозы Западной Сибири
70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 81


Пространственная неоднородность грозовой деятельности определяется не только климатом региона но и наличием неоднородностей рельефа местности, температурно-влажностных особенностей подстилающей поверхности, особенностями строения литосферы. Все эти характеристики влияют на траекторию развития канала молнии, поэтому грозопоражаемость различных участков земной поверхности неодинакова даже на фоне одинаковых климатических условий.
Для расчета грозозащитных мероприятий необходимо знать конкретную величину, характеризующую грозовую деятельность в данной местности. Интенсивность грозовой деятельности в данном районе земной поверхности определяется также числом ударов молнии в год, приходящихся на 1 км2 земной поверхности. Но такая информация может быть получена только при наличии многолетних непрерывных фиксирований разрядов молний автоматическими грозопеленгаторами. Грозопеленгаторы стали активно разрабатываться только в 80 годах XX века, и даже к сегодняшнему дню ими оснащены далеко не все территории. На территории России грозопеленгационными системами покрыта только ЕТР. На территории Западной Сибири регистрация проводилась фрагментарно и, как правило, в течении короткого промежутка лет. При отсутствии результатов
грозопеленгации, в практике выбора молниезащитных мероприятий, грозовая активность определяется средним многолетним числом грозовых часов или грозовых дней в году. Эти характеристики вычисляются как среднеарифметическое значение за ряд лет наблюдений для определенного пункта земной поверхности. Причем чем плотнее будет сеть визуальных наблюдений, тем точнее можно составить карту пространственного распределения молниевой активности, которая будет использоваться для выбора молниезащиты.
Поскольку от молниевых разрядов терпят убытки
электроэнергетические компании; в электронике и для обеспечения бесперебойной связи используются чувствительные электронные приборы, которые чутко реагируют на возмущения, вызванные молниями, наличие карт молниевой активности актуально для всех регионов. Результатом повреждений могут быть нарушения нормального функционирования производства, а в отдельных случаях, поражения молнией приводят к трагическим последствиям.
В настоящее время в ряде стран (США, Япония, Франция, Германия и др.) информация об интенсивности гроз в виде карт плотности разрядов молнии в землю может быть получена с развернутых там серийно выпускаемых многопунктовых систем место определения молний (LPATS) [1]. С помощью этих систем можно различить вид молнии (внутри облака или облако-земля), поляризацию и амплитуду тока молний между облаком и землей. Эффективность определения наземных молний достигает 98%. Стоимость таких систем не позволяет надеяться на их массовое использование в обозримом будущем на обширной территории нашей страны. Поэтому в России основными источниками информации о грозоопасности территорий остаются визуально-слуховые наблюдения на метеорологических станциях и эпизодические инструментальные наблюдения [2].
С 2004 года появилась возможность получать данные о регистрации молний всемирной сети WWLN. Несмотря на то, что этой сетью регистрируются только самые сильные разряды, соотношение результатов визуальных наблюдений на метеорологических станциях с результатами регистрации этой сетью, позволит уточнить существующие карты грозовой активности и позволит дифференцированно подходить к выбору молниезащитных мероприятий.
Целью настоящей работы является изучение молниевой активности над территорией Западной Сибири, с акцентом на территорию Томской области для которой можно провести сравнение результатов регистрации гроз на метеорологических станциях с регистрацией молний сетью WWLN.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Проводилась тематическая обработка оперативных данных о локализации молниевых разрядов, зарегистрированных грозопеленгационной сетью WWLLN за период 2016-2020 гг.
2. Построены карты молниевой активности по данным сети WWLLN. Сделаны оценки пространственно-временной изменчивости плотности молний над Западной Сибирью с выделением территории Томской области. Рассчитана плотность молниевых разрядов над административными центрами региона.
3. По данным ЦГМС г. Томска сформирован массив данных о характеристиках грозовой деятельности (среднегодовых значений числа дней с грозой и суммарной за год продолжительности гроз) на 23 метеостанциях Томской области за период 2016-2020 гг.
4. Для территории Томской области построены карты среднегодовых значений числа дней с грозой и суммарной за год продолжительности гроз за период 2016-2020гг.
5. Проведено сравнение карт грозовой активности построенных по данным сети WWLLN и данным визуальных наблюдений на метеорологических станциях.
6. Проведено сравнение пространственного положения очагов повышенной неустойчивости атмосферы и грозовой активности.
Объектом исследования является грозовая активность на территории Западной Сибири.
Предметом исследования являются: пространственная неоднородность грозовой деятельности полученная разными способами регистрации молний.
Материалы и методы исследования:
Использовалась информация Томской ЦГМС - филиала ФГБУ Западно-Сибирское УГМС. Полученные массивы данных подверглись обработки с помощью пакета описательной статистики программы EXCEL.
Для исследования грозовой активности с помощью инструментальных наблюдений использовались оперативные данные WWLLN, накопленные за период 2016 - 2021 гг. Данные WWLLN взяты из открытого доступа с сайта World Wide Lightning Location Network в формате KMZ (Google Earth) [3]. Файлы содержат информацию о координатах, времени, и других характеристиках каждого зарегистрированного сетью WWLLN разряда молнии за период 1 час, оперативная информация на сайт поступает с задержкой на 6 часов.
Научная новизна работы заключается в:
1. Выявлении пространственных особенностей распределения грозовой активности над территорией Западной Сибири с детализацией для Томской области;
2. В сопоставлении результатов инструментальной регистрации молний и визуальных наблюдений.
Практическая значимость работы:
Карты пространственной активности плотности разрядов молнии могут быть использованы при выборе средств молниезащиты.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Таким образом, в результате проведенных исследований получены оценки пространственного и сезонного распределения плотности разрядов молний над югом Западной Сибири на основе данных WWLLN за период с 2016 по 2020 гг.:
1. По значениям плотности разрядов молний можно выделить пять основных очагов грозовой деятельности, которые расположены над Кондинской низменностью, Среднеобской низменностью, Обь-Иртышским междуречьем, восточной периферией Южного Урала и над северо -западной периферией Алтайско-Саянской горной страны.
2. Грозы в диапазоне координат 55-65° с.ш. и 67-76° в.д. интенсивнее остальных участков исследуемой территории.
3. Основная интенсивность грозовой деятельности приходится на июнь- август (около 88 %) от числа всех случаев за год.
4. Наибольшая грозовая активность, среди крупнейших населённых пунктов региона, отмечается в г. Ханты-Мансийск (0,76 раз./(км2*год)), самая низкая в г. Кызыл ((0,25 раз./(км2-год)).
5. Самый продолжительный грозовой сезон наблюдается в г. Ханты - Мансийск и составляет 6 месяцев.
6. Самая высокая плотность молниевых разрядов в Томской области наблюдается на западе. При этом можно выделить четыре крупных очага грозовой деятельности: над Васюганской равниной, над юго-востоком Среднеобской низменности, над юго-западом Кетско-Тымской равнины и над северо-западной периферией отрогов Кузнецкого Алатау.
7. Максимальное значение плотности разрядов молнии в Томской области отмечается в с. Подгорное и составляет (0,34 раз./(км 2-год)), а самое низкое значение наблюдается в г. Колпашево (0,14 раз./(км2-год)).
Анализ карт плотности молний по спутниковым наблюдениям за период 1995-1999 гг. и по данным сети WWLLN за 2016-2020 гг., показал, что значения плотности разрядов молний по грозопеленгационной сети ниже в три раза. Очаги повышенной (пониженной) грозовой активности имеют как сходства пространственного положения, так и некоторые различия. Такая разница в результатах может быть связана с различными методами получения исходной информации.
Сравнительный анализ числа дней с грозой за 2016-2020 гг. с продолжительностью грозовой активности за 1966-1995 гг., позволили сделать следующие выводы:
1. Число среднего и максимального количества дней с грозой и продолжительности молниевой активности в период 2016-2020 гг. увеличилось на 4 дня.
2. Минимальные значения числа дней с грозой и продолжительность гроз за период 2016-2020 гг. уменьшились на 3 дня и 3 часа соответственно.
3. Наибольшее количество дней с грозой и продолжительность гроз стали меньше на 8 дней и 9 часов.
В период 1966-1995 гг. на территории Томской области более продолжительная молниевая деятельность приходилась на западную и восточную часть территории, когда в центральной ее части, длительность разрядов наблюдалась меньше. Продолжительность молниевой активности в период 2016-2020 гг. показывает обратную картину.
Анализ продолжительностью гроз за период 1936-1965 гг. и числа дней с грозой 2016-2020 гг. и дали следующие результаты:
1. Грозовой сезон за пять лет в среднем равен 26 дням. Максимальное
число дней с грозой составляет 32 дня в населённых пунктах - Кожевниково, Колпашево и Степановка, минимальное - 14 дней в Усть-Озёрном.
Наибольшее число дней с грозой- 38 дней в населенном пункте Степановка.
2. В среднем пятилетнее число часов с грозой составляет 46. Максимальная продолжительность гроз равна 67 часам в Степановке, минимальная - 20 часов в Усть-Озёрном. Наибольшая продолжительность грозой активности составляет - 101 час и наблюдается в районе Степановки.
3. Среднее число дней с грозой за 2016-2020 гг. на всех станциях, кроме Усть-Озерное, в среднем на 4 дня больше, чем в данных за 1936-1965 гг. На станции расположенной вблизи села Усть -Озерное, среднее число дней с грозой меньше на 10 дней.
4. Наибольшее число дней с грозой на всех станциях в среднем на 10 дней больше в период наблюдений с 2016-2020 гг.
5. Средняя продолжительность гроз преимущественно выше в период с 1936-1965 гг., исключением является станция Александровская, где продолжительность грозы в период с 2016-2020 гг. больше на 10 часов, чем в 1936-1965 гг.
6. Коэффициент корреляции между плотностью разрядов молнии и числом дней с грозой составляет 0,91, это указывает на сильную прямую связь.
7. Коэффициент корреляции между плотностью разрядов молнии и числом часов с грозой в году составляет 0,72 это указывает на сильную прямую связь.
Визуальный анализ карт числа дней с грозой и продолжительности гроз с картами плотности разрядов молний по данным сети WWLLN позволили сделать выводы:
В целом карта плотности молниевых разрядов и карты продолжительности среднего числа дней с грозой имеют как сходства так и различия. Минимальные значения грозовой активности в обоих случаях приходятся на восточную часть области. На рисунке продолжительности и среднего числа гроз максимальное количество дней с грозой отмечаются в центральной его части, когда на карте плотности разрядов молний наблюдается ярко выраженный очаг на западе Томкой области.
Сравнение карты плотности разрядов молний и карт пространственного расположения значений индексов неустойчивости атмосферы дали следующие результаты:
1. Пространственное положение очагов высоких значений индекса ТТ хорошо согласуется со положением высоких значений плотности разрядов молнии по данным сети WWLN, следовательно очаги с высокой плотностью молний, особенно очень сильных молний действительно в этих районах существуют.
2. Поскольку сеть WWLN регистрирует молнии с только большими значениями силы тока в канале молнии, следовательно молнии, регистрируемые этой сетью представляют особую опасность для зданий, сооружений и промышленных комплексов.
3. Несмотря на тот факт, что выявить очаги с высокой плотностью молний на единицу поверхности по данным сети WWLN невозможно. Карты молниевой активности построенные по данным этой сети все же следуем иметь ввиду.



1. S. Thern, “Blitzortung-Ein neuer Service in Deutschland” EMV Journal, vol. 4, no. 3, s. 206-208, 1993.
2. Горбатенко В.П., Дульзон А.А. Результаты исследования грозовой активности над территорией Томской области // Известия ТПУ. 2006. № 2. С. 126-130.
3. WWLLN - World Wide Lightning Location Network. - URL: http://webflash.ess.washington.edu/ (дата обращения: 01.04.2022)
4. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск З.Часть I. Метеорологические наблюдения на станциях. Л.:Гидрометеоиздат, 1985. С. 301.
5. Ершова Т.В. Физико-статистические характеристики
пространственного распределения грозовой активности, Автореферат дис. на соиск. учен. степ. канд. ф-м наук. Томск, 2004, 152 с.
6. Аджиев А.Х., Богаченко Е.М. Грозы Северного Кавказа. Нальчик, 2011. С. 172.
7. Качурин Л.Г., Кармов М.И., Медалиев Х.Х. Основные характеристики радиоизлучения конвективных облаков // Изв. АН СССР. ФАО. -1974.-Т. 10,№ 11.-С. 163-169.
8. Чалмерс Дж.А. Атмосферное электричество.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974.- С. 418.
9. Базелян Э.М., Горин Б.В., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты.-Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - С. 223.
10. Гальперин С.М., Степаненко В.Д., Соломин М.Е. Сверхдлинноволновый автоматический радиопеленгатор гроз для сопряжения с РЛС метеорологического назначения и телеметрическим каналом // а.с. №200633.-164 1967.
11. Иньков Б.К., Махоткин Л.Г. Двухпараметрический грозоотметчик // Тр. ГГО.-1982.-Вып. 455.-С. 63-70.
12. Лыдзар П.С. Полупроводниковые грозорегистраторы // Тр. ГГО.- 1964.- Вып.157.-С. 54-58.
13. Махоткин Л.Г., Иньков Б.К., Лещенко Г.П. О возможности использования узкополосного варианта электромагнитного метода оценки расстояния до грозовых очагов // Тр. ГГО.-1980.-Вып. 401. -С. 62-65.
14. Курилов В.А., Дронов К.А., Смирнов Г.Н. Анализатор грозоопасности // а.с. №543966.- 1977.
15. Ализаде А.-А.Г., Гаджиев Г.А. Счетчик разрядов молний // а.с. №622027.- 1978...76



Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ