Исследование льдообразующих свойств естественных и искусственных льдообразующих ядер

Шогенова, Марьяна Мухарбиевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование льдообразующих свойств естественных и искусственных льдообразующих ядер
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование льдообразующих свойств естественных и искусственных льдообразующих ядер"

На правах рукописи

Шогенова Марьяна Мухарбиевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЬДООБРАЗУЮЩИХ СВОЙСТВ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ ЛЬДООБРАЗУЮЩИХ ЯДЕР

Специальность 25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

НАЛЬЧИК-2004

Работа выполнена в Кабардино-Балкарском Государственном университете им. Х.М. Бербекова и ГУ "Высокогорный Геофизический институт" Росгидромета

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Тлисов Мухамед Индрисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Защита состоится "29" октября 2004 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д. 327.001.01 при ГУ "Высокогорный геофизический институт" Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ "Высокогорный геофизический институт" Росгидромета.

Автореферат разослан "29" сентября 2004 г.

Бейтуганов Мусаби Ногманович

доктор физико-математических наук, профессор Шокаров Хасанби Баширович

Ведущая организация: Институт экспериментальной метеорологии

НПО "Тайфун",

г. Обнинск, Калужской области

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук

В.В. Разумов

2005-4 12739

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Льдообразующие ядра - это особый вид аэрозольных частиц, имеющих определенные химические, кристаллографические, размерные, электрические и другие свойства, позволяющие инициировать образование льда на своей поверхности. Льдообразующее ядро должно обладать всей совокупностью перечисленных выше свойств. Именно поэтому такие частицы очень редки в атмосфере, их концентрация чрезвычайно мала и изменчива.

Искусственные льдообразующие реагенты в настоящее время являются наиболее эффективным средством для искусственного воздействия на гра-дообразования. Значение их особенно возросло с развитием методов оперативного воздействия, основанных на использовании автономных генераторов аэрозоля, транспортируемых непосредственно в зону воздействия. С их помощью при сравнительно незначительных расходах реагента в конвективных облаках можно создать необходимое количество искусственных льдообра-зующих зародышей града.

Йодистое серебро (Agi) до сих пор остается самым эффективным льдообразующим реагентом. Измеренный максимальный выход активных частиц на единицу веса Agi существенно превосходит соответствующие выходы для всех других реагентов этого типа при всех температурах активации.

В последние годы развивается исследование естественных и искусственных аэрозолей, что обусловлено рядом важных научных и прикладных задач.

Эти работы проводятся в нескольких направлениях:

1. Изучение влияния естественных и искусственных аэрозолей на процессы облако- и осадкообразования.

2. Изыскание возможностей использования различных естественных и искусственных аэрозолей для регулирования выпадения осадков, а также воздействия на грозо-градовые процессы.

Все эти исследования тесно связаны с проблемой управления атмосферными процессами и имеют актуальное значение для народного хозяйства страны и являются предметом исследования в данной работе.

Цель работы. Целью работы является исследование влияния пересыщения и температуры окружающей среды на размер и концентрацию естественных льдообразующих ядер, изучение льдообразующих свойств аэрозольных осадков, содержащихся в градинах. Исследование концентрации атмосферных льдообразующих ядер в облаках и их окрестностях. Исследование конденсационных и льдообразующих свойств растворов солей тетрабути-ламмония бромида и иодида в зависимости от спектра их размеров и концентрации. Разработка и внедрение новых устройств для распыления жидкости в атмосферу, которые позволяют вводить микродозы аэрозоля реагента при проведении лабораторных исследовани "'

Для достижения этой цели были сформулированы и решены следующие задачи:

- анализ и обобщение данных о концентрации льдообразующих ядер в облаках и атмосфере по результатам самолетных исследований;

- исследование влияния пересыщения и температуры на льдообра-зующие свойства аэрозолей различных размеров и концентраций, исследование льдообразующих свойств аэрозольных частиц, содержащихся в градинах;

- экспериментальное исследование конденсационных свойства растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида;

- исследование льдообразующих свойств солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне 134а;

- разработка и использование в лабораторных условиях генераторов атмосферных аэрозолей.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- впервые определены оптимальные пороговые уровни концентрации солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне, позволяющие получить максимальный выход ледяных кристаллов; впервые разработаны и внедрены устройства для введения жидкого аэрозоля в облачную камеру, позволяющие моделировать процесс воздействия льдообразующих частиц на облачную среду. Разработанные устройства отличаются от известных, простотой конструкции и возможностями, обеспечивающими внесение мик-родоз жидкого реагента в камеру исследования облачных процессов. Эти устройства защищены патентами РФ.

Практическая ценность представленной работы состоит в том, что:

- полученные результаты по исследованию естественных льдообразующих ядер позволяют определить их влияние на образование града в облаках и интенсивность его образования;

результаты, полученные по исследованию растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида показали, что растворы этих солей имеют высокий выход кристаллов порядка 10й гвысокую скорость проявления ледяных кристаллов 10-15 с и высокую пороговую температуру —1,5 °С, что позволяет рекомендовать их использование для активных воздействия на туманы и облака;

- разработанные устройства для распыления растворов реагентов под давлением обеспечивали условие внесения в камеру микродоз жидкого реагента для исследования облачных процессов.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

результаты исследования естественных льдообразующих ядер, находящихся в облаке и около облачном пространстве;

- результаты исследования льдообразующих и конденсационных свойств солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне134а;

устройства для внесения жидкого реагента, позволяющие контролировать количество внесенного реагента в облачную камеру.

Личный вклад автора. Автором работы при научном руководстве руководителя были получены следующие результаты:

1. Систематизированы и обобщены материалы по исследованию концентрации естественных льдообразующих ядер в зависимости от температуры, пересыщения и размера.

2. Исследованы льдообразующие и конденсационные свойства растворов солей тетрабутиламмония во фреоне 134а.

3. Разработаны устройства для распыления жидких реагентов в атмосферу, которые защищены патентами РФ.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на:

- Межрегиональной конференции молодых ученых «Перспектива». - Нальчик, 2002;

- Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям гидрометеорологические процессы. - Нальчик, 2001;

- Конференция молодых ученых КБНЦ РАН. - Нальчик 2002;

- Региональной конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной физики ». - Ставрополь, 2002;

- Конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К. Сулаквелидзе. - Нальчик, 2003.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит га введения, трех глав, заключения, списка литературы. Общий объем работы составляет 145 страниц машинописного текста, включая 25 рисунка, 17 таблиц. Список литературы содержит 109 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формируются цели и задачи диссертационной работы, приводится научная и практическая значимость, новизна полученных результатов, а также апробация работы.

В первой главе дается анализ основных работ о происхождении, источниках, размере, географическом распределении, температурном пороге образования кристаллов и других свойствах естественных льдообразующих ядер. Также дается краткая характеристика состояния исследования льдообразующей активности органических льдообразователей и веществ с клатратной структурой.

Из проведенного анализа следует, что источником основной части общей массы аэрозольного материала в атмосфере являются природные и антропогенные источники Земли. При этом аэрозольная компонента атмосферы формируется, в основном, с помощью двух механизмов превращения: 1) газ -частица и 2) механическое дробление твердой и водной поверхности Земли, выделения в атмосферу промышленных, транспортных выбросов и частиц растительного происхождения. Диапазон размеров атмосферных частиц весьма широк - от 10"2 мкм до нескольких сотен микрометров. Эксперименты, проведенные многими исследователями, показали, что существует сезонная зависимость концентрации льдообразующих ядер в атмосфере.

Приборы и методика, которые использовались для исследования льдообразующих ядер, не реализовывали все возможные механизмы нуклеации льда. Во всех приборах наиболее слабым звеном являлось получение, и поддержание в течение длительного времени температуры и пересыщения с необходимой точностью.

Результаты экспериментальных и теоретических исследований свидетельствуют о том, что в атмосфере преобладает гетерогенный механизм образования льда. Образование зародышей льда на льдообразующих частицах может происходить в результате:

1. Сублимации - образования ледяного зародыша на аэрозольной частице из паровой фазы.

2. Конденсации с последующим замерзанием.

3. Контактной нуклеации, происходящей путем столкновения сухой частицы с переохлажденной каплей.

4. Объемного замерзания - замерзания под действием аэрозольных частиц, погруженных в капли.

Выражение для критического значения свободной энергии при образовании из пересыщенного пара куполообразного единичного микроскопического зародыша твердой фазы на плоской поверхности субстрата имеет вид:

3(кТУ1п2(Р/Р0)

где Л - молекулярный объем зародыша; член /(«) = ^ + —характе-

ризует влияние субстрата на величину свободной энергии формирования критического зародыша; т - параметр нуклеации льда.

Уравнение (1) получено, исходя из гипотезы изотропности поверхностного натяжения твердой фазы по аналогии со случайным зародышем жидких капель на твердой поверхности.

Выражение для скорости гетерогенной нуклеации в общем виде имеет вид:

I = Аехр

кТ

(2)

Льдообразующие аэрозоли являются одним из основных средств искусственного воздействия на переохлажденные облака и туманы. Понятен интерес к изысканию новых реагентов для воздействия на градовые процессы.

Поиски эффективных льдообразующих реагентов долгое время ограничивались классом неорганических веществ. По сравнению с неорганическими веществами более значительные возможности в изыскании новых льдообразующих реагентов представляет класс органических соединений. Эти вещества обладают в среднем более высокой льдообразующей активностью, чем неорганические. Первым из числа органических льдообразующих реагентов, попавших в поле зрения исследователей, был флороглюцин, пороговая температура образования кристаллов которого около -6°С. Максимальный выход кристаллов флороглюцина на порядок величины меньше выхода Agi, но весьма близок к соответствующей величине РЫ2-

Наибольший интерес среди обширного класса соединений-гидратов -представляют вещества, не подчиняющиеся законом валентности - это так называемые нестехиометрические соединения. К ним относятся клатраты, цеолиты, высокомолекулярные полимеры.

Клатраты - это комплексные соединения, состоящее из двух или более компонентов. Они отличаются от других комплексных соединений тем, что молекулы их компонентов соединяются без обычной химической связи Кристаллическая структура клатратов оказывается устойчивой не только при отрицательных температурах, но и близких к нулю положительных, что является существенным свойством для растворов реагентов при воздействии на градовые и на другие конвективные процессы.

Во второй главе рассмотрены аппаратура и методика исследования естественных и искусственных льдообразующих ядер. Для исследования естественных льдообразующих ядер в ВГИ была разработана и запатентована термодиффузионная камера, которая позволяла регулировать в рабочем объеме одновременно температуру и пересыщение. В результате в камере можно было наблюдать возникновение и рост ледяных кристаллов, а также их испарение. Изменяя разность температур между поверхностями, можно было менять скорость роста или испарения кристаллов.

Забор проб естественного аэрозоля осуществлялся трехкаскадным импактором, который позволял исследовать льдообразующие свойства, микроструктурные характеристики аэрозолей по фракциям в облаках и в чистой атмосфере.

Для введения в облачную камеру искусственного аэрозоля были разработаны устройства для распыления жидкости в атмосферу и для распыления жидкости под давлением. Эти устройства имели упрощенную конструкцию и более расширенные функциональные возможности , которые обеспечивали условия внесения в камеру исследования облачных процессов микро-доз жидкого реагента на уровне объемов 10"2-10"' мм3 В отличие от известных устройств эти устройства обеспечивали управление и контроль за расходом жидких реагентов при распылении в малых дозах.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований Исследованию естественных льдообразующих ядер посвящено большое количество работ. Однако, из полученных различными авторами кривых зависимости концентрации от температуры нельзя оценить вклад того или иного механизма нуклеаций Учитывая это, нами были проведены исследования льдообразующих свойств естественного аэрозоля в зависимости от температуры, пересыщений надо льдом и размеров аэрозольных частиц.

Забор проб осуществлялся трехкаскадным импактором, в котором происходило разделение частиц по размерам. Пробы естественного аэрозоля брались в приземном слое атмосферы в антициклональную погоду в течение нескольких дней и исследовались при температурах -8, -12,-15, -20°С.

На рис.1 приведены осредненные кривые концентрации льдообразующих ядер (ЛОЯ) в зависимости от перенасыщений надо льдом для каждой фракции размеров (по каскадам) и для суммы всех частиц

Рис. 1. Зависимость концентрации льдообразующих ядер в зависимости от температуры и пересыщения надо льдом (а - первый каскад (1=10 мкм; б - второй каскад <1=3,7 мкм; в - третий каскад <1=0,1 мкм; г - сумма всех частиц)

5 10 15 20 25 Е%

5 10 15 20 25 Е.*/.

5 10 15 20 25 Е„%

5 10 15 20 25 Е.%

Анализ приведенных кривых показывает, что в отличии от результатов, полученных ранее, концентрация ЛОЯ зависит не только от пересыщения надо льдом, но и от температуры. Наклон кривых возрастает с понижением температуры пересыщений, т.е. зависимость льдообразования от температуры возрастает с ростом пересыщения. Влияние пересыщения больше сказывается на частицах меньшего размера. Из графика также видно, что чем ниже температура, тем больше экспериментальных точек на кривых находится в области недосыщения относительно воды.

Из анализа приведенных кривых можно сделать вывод, что при температуре -8 °С основным механизмом является конденсация - замерзание. При понижении температуры наблюдается постоянное увеличение вклада сублимационного механизма, который при -20 °С по-видимому становится преобладающим.

Осредненные концентрации естественных льдообразующих ядер разных размеров, активных при различных температурах и насыщениях над водой, приведены в табл.1.

Таблица 1

Концентрация ЛОЯ (л1) разного размера, активных при различных температурах и насыщениях над водой (в знаменателе указан процентный вклад ядер каждой фракции размеров в общую концентрацию ЛОЯ)

Диаметр ядер, мкм Температура, °С

-8 -10 -12 -15 -20

100 0,030 17 0,038 15 0,039 8 0,040 2 0,048 4

30 0,061 35 0,070 27 0,082 17 0,110 4 0,320 4

10 0,052 30 0,060 23 1,080 16 0,190 8 0,700 10

1,0 0,020 12 0,045 17 0,100 20 0,670 28 1,300 18

0,1 0,010 6 0,048 18 0,020 41 1,400 58 4,900 67

Общая концентрация 0,173 100 0,261 100 0,491 100 2,410 100 7,268 100

Как видно из табл.1, при высоких температурах активны гигантские и сверхгигантские ядра, при понижении температуры возрастает активность мелких частиц, а при -20°С их вклад становится преобладающим. При -10°С концентрация ЛОЯ всех размеров практически одинакова.

В ходе экспериментов были исследованы конденсационные свойства льдообразующих ядер различных размеров.

Формула для определения скорости роста капли на гироскопических ядрах конденсации будет иметь вид:

К-Рк О <И

и,

Т.,

Е(Т.)

г \ з"

1-е» ь. хехр

Л)

2а

аЬ

К-пРкГкТк АЯпТш(1 + а)

,(3)

где Ст - константа, зависящая от физической природы растворенного вещества; г0 - радиус капли в тот момент, когда раствор соли остается еще насыщенным; ст - коэффициент поверхностного натяжения на границе капля-воздух.

Это трансцендентное относительно — уравнение было положено

<11

М. Нуйбургером и К. Чином в основу расчета скорости роста капель на гигроскопических частицах.

Рассмотрим другой подход. Обратимся сразу к "зрелому облаку", опуская из рассмотрения стадию формирования облачных частиц, чтобы можно было пренебречь влиянием ядер конденсации и зависимостью давления насыщенного пара от кривизны поверхности Тогда для скорости роста капли можно использовать уравнение

у(Яе)

Л гкРк р 1 + о 7(Яе) = 1 + 0.24^,

£ц212Рв1 Е о, =—-——'-> к *МЛМТ2\ р

(4)

(5)

(6)

гк - радиус капли, г - время, В - коэффициент молекулярной диффузии пара, р(и ра,)1 и Мплотности и молярные массы капли и воздуха соответственно, Ев - давление насыщенного водяного пара над водой, р -давление, f - относительная влажность в облаке, к - постоянная Больцмана, NА - число Авогадро, у(Яе) - безразмерный коэффициент вентиляции.

Результаты, полученные входе эксперимента по исследованию конденсационного роста капель были сравнены с результатами расчетов, полученными по формулам (3) и (4) при различных значениях первоначального размера капли (ядра) (рис. 2).

V, мкас/с

0.2

0,1

0,3

Ж»

Рис. 2. Зависимость скорости конденсационного роста капли от её первоначального размера

(1 - кривая полученная по экспериментальным данным;

2 - кривая полученная по формуле (3);

3 - кривая полученная по формуле (4))

Рис. 2 показывает, что с увеличением первоначального размера капли скорость её конденсационного роста уменьшается.

На рис.3 приводятся кривые концентрации ЛОЯ в зависимости от температуры для отдельных каскадов импактора и суммы всех частиц при насыщении над водой. Из приведенных характеристик кривых видно, что концентрация ЛОЯ с с! = 100 мкм при I = -8°С больше, чем концентрация ЛОЯ более мелких частиц при такой же температуре. Т.о. подтверждается вывод о большом вкладе сверх гигантских частиц при I = -8°С в общую концентрацию. Из графиков рис.3 видно, что наклон кривых для суммы всех частиц качественно совпадает с аналогичными кривыми, полученными другими авторами с помощью других методов, и в первом приближении удовлетворительно описывается выражением

N = Ы0 ехр ((ЗА Т).

(7)

Рис. 3. Зависимость концентрации льдообразующих ядер от температуры и пересыщений относительно льда (насыщении над водой) (1 - первый каскад импактора; 2 - второй каскад; 3 - третий каскад;

4 - сумма всех частиц; 5 - прямая Флетчера).

С увеличением размеров частиц наклон кривых уменьшается. Коэффициент р в формуле (7) равен 0,8- для частиц с ¿/=0,1 мкм, 0,7- для частиц ¿/=3,7 мкм и 0,28- для частиц ¿/=10 мкм.

Льдообразующие ядра являются центрами образования ледяных кристаллов, служащих строительным материалом для градин. В табл. 2. приведены определенные концентрации льдообразующих ядер на 1 см3 льда зародышей градин обоих видов для разных температур активации. Анализ показывает, что концентрация активных ядер в капельных зародышах в температурном интервале от -6 до -12 0 С примерно в три раза выше чем в крупяных. При понижении температуры до -14 - -20 °С концентрация льдообразующих ядер в капельных зародышах примерно в шесть раз выше, чем в крупяных.

Таблица 2

Концентрация льдообразующих ядер в зародышах градин (п-103см3)

Температура активации, °С -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20

Зародыш капля 0,03 0,12 0,22 0,48 0,80 1,30 1,50 1,70

Зародыш крупа 0,02 0,05 0,07 0,096 0,14 0,19 0,24 0,30

Интервал пороговых температур льдообразования аэрозольных осадков, соответствующих различным слоям роста градин, достаточно широк (от -4 до -16°С), тогда как примерно 50 % зародышей обоих типов содержат частицы с порогом льдообразования -6°С. Эта точка является практически общим пределом льдообразования для атмосферных аэрозолей по сублимационному механизму. Для объяснения этого факта были проведены специальные исследования, результаты которых показаны на рис. 4, где приведены осредненные интегральные кривые льдообразований для частиц атмосферного аэрозоля в чистой атмосфере, под облаком и над облаком.

Рис. 4. Интегральные кривые вероятности льдообразования частиц атмосферного аэрозоля (1 - в чистой атмосфере; 2 - под облаком; 3 - в облаке;

4 - над облаком; 4' - над облаком в Крыму)

Из рис. 4 видно, что активность частиц диаметром « 0,2 мкм практически одинакова во всех погодных условиях. Частицы с! » 2 мкм над облаком обладают более высокой льдообразующей активностью, чем частицы, находящиеся в свободной атмосфере, а в облаке и под ним активность этих частиц снижается, что наиболее выражено при низких температурах.

Льдообразующие аэрозоли - одно из основных средств искусственного воздействия на переохлажденные облака и туманы.

В ВГИ разработаны новые экологически чистые реагенты, представляющие собой растворы солей тетрабутиламония бромида (1^) и тетрабути-ламония йодида (Я2) в экологически чистом фреоне.

Исследуемые соли имеют полуклатратную структуру.

Рассмотрим случай тетрабутиламония бромида. Молекула попадая в пар, диссоциирует. Анион (Вг) встраивается в кристаллическую структуру воды, а катион (алкидный радикал) размещается в полости уже водноанион-ной, а не водной решетки, тем самым, стабилизируя кристаллическую структуру воды и понижая давление над ней. Мы считаем, что именно этим объясняется высокий порог кристаллизации и высокий выход ледяных кристаллов.

Опыты по определению льдообразующей эффективности проводились при определенных температурах в облачной камере (-1,5- -10°С) для различных растворов солей и чистого фреона. В результате проведенных экспериментов установлено, что среднее значение удельного выхода ледяных кристаллов с одного грамма реагента составляет 1,2 10" г'1, реагента Я2 - 3,9-10и г"1 для чистого фреона- 2-Ю10 г"1. На графике (рис. 5) приведены зависимости средних значений удельного выхода кристаллов от температуры в камер« для реагентов 1*2 и чистого фреона, при доверительном уровне 0,95. При пересчете на соль льдообразующая активность составляет 1013 г'1. Выход ледяных кристаллов растворов солей Я, и Я2 почти не зависит от концентрации раствора.

ю'

10"

5—=—т : —?

— 1 - - т - 4- ---- -- —. -

- -3

-г

т 0

Т с

Рис. 5. Льдообразующая активность растворов солей Яь Л2, фреона 134а (1 - среднее значение льдообразующей активности Яь 2 - среднее значение льдообразующей активности Л; 3 - среднее значение льдообразующей активности фреона 134а; 4 - среднее значение льдообразующей активности полученное при использовании нового дозатора).

Температура, при которой появляются кристаллы при введении в переохлажденный пар растворов солей и (порог кристаллизации) близка к 0°С. Определение порога кристаллизации, в этой области температур связано с большими трудностями, поэтому в наших экспериментах четко фиксируется пороговая температура -1°С.

Известно, что исследуемые соли кроме льдообразующих свойств обладают высокими конденсационными свойствами. Исследование конденсационных свойств растворов солей проводили с помощью термодиффузионной камеры «Град-3». Результаты экспериментов приведены в табл.3.

Таблица 3

Результаты исследования растворов солей

Я, ЫаСА

I II III I II III I II III

0 15с 0 1мин 0 5с

0 1с 0 5 мин 0 Зс

0 10с 0 5 мин 0 5с

0 2с 0 2 мин 0 Ос

0 5с ю12- 0 3,5 1012- 0 2с 109-

мин

+1 Зс ю14 +1 3 мин 1014 +1 7с Ю10

+1 Ос +1 5 мин +1 5с

+1 5с +1 1 мин +1 Зс

+1 Ос +1 1,5 +1 2с

мин

+1 Зс +1 1,5 +1 Ос

мин

+2 Зс +2 3 мин +2 5с

+2 Юс +2 1 мин +2 Зс

+2 Зс +2 5 мин +2 1 с

+2 Ос +2 3 мин +2 1 с

+2 Зс +2 2 мин +2 2с

Примечание: I - температура подложки, С0;

II - время появления ядер;

III - средний выход центров, г'1.

Эксперименты проводили при положительных температурах близких к 0°С и при пересыщении 102 %. Были исследованы конденсационные свойства аэрозолей и Яг и хорошо известного, как гигроскопическое вещество -хлористого натрия.

Анализ результатов показывает, что капли на аэрозольных частицах ЫаС1 и Я, появляются в течение 1,5-2 секунд, а на частицах капли образуются значительно позже, через 2,5-3 минуты. Установлено, что с одного грамма раствора солей и 112 получается 1012-1014 центров образования капель, а с одного грамма хлористого натрия образуется 109-Ю10 центров. Таким образом, по времени проявления ядер конденсации растворы солей Т^ и №С1 близки, в то же время число ядер конденсации с одного грамма Я] больше на несколько порядков.

Проводилось сравнение раствора соли тетрабутиламмония во фреоне и реагента А£1 по скорости проявления льдообразующих ядер. Рис. 6 показана зависимость количества кристаллов от времени их осаждения на подложки.

10 *-» I-*-1-1-1-1-1-«-1-1-1—

10 20 30 40 S0 60 i С

Рис. 6. Зависимость количества образовавшихся кристаллов от времени осаждения на подложку (1- для R,, 2- для Agi)

Как видно из графика, 80 % кристаллов выпадают на подложку за 1015 секунд с момента внесения аэрозоля раствора соли R, в переохлажденный пар, в то время как при внесении аэрозоля йодистого серебра 80 % образующихся ледяных кристаллов выпадает через 40-50 сек. Это позволяет сделать вывод о том, что скорость проявления ядер раствора соли R[ больше, чем ядер йодистого серебра.

Основные выводы и результаты работы

1. Исследована зависимость концентрации льдообразующих ядер от температуры и пересыщения, а также от размеров аэрозольных частиц. Эксперименты показали, что при температурах от -6 до -10 °С активны гигантские и сверхгигантские частицы, а с понижением температуры возрастает активность мелких частиц. Суммарная зависимость льдообразующей активности от температуры и пересыщения надо льдом, имеющая место при 100 % влажности, удовлетворительно описывается формулой Флетчера.

2. В результате анализа обширного экспериментального материала получено, что над всеми районами Северного Кавказа с высотой происходит увеличение относительной льдообразующей активности аэрозолей. Из полученных вертикальных профилей льдообразующей активности видно, что гигантские частицы вносят значительный вклад в общую концентрацию ЛОЯ на всех высотах.

3. Установлено, что преобладающей пороговой температурой льдообразования для аэрозольных осадков, взятых из различных слоев роста градин, является температура -6°С. Льдообразующая активность как атмосферного аэрозоля, так и частиц из зародышей градин возрастает с понижением температуры.

4. Исследована льдообразующая эффективность растворов солей тетра-бутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне. Выход кристаллов на один грамм раствора соли сравним с льдообразующей эффективностью Температурный порог льдообразования составляет -1,5 °С. Скорость проявления льдообразующих свойств раствора соли выше, чем Растворы этих солей можно использовать для воздействия на градовые процессы.

5. Экспериментально установлено, что конденсационные свойства растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида превосходят конденсационные свойства хорошо известного гигроскопичного вещества №С 1. Время проявления конденсационных свойств раствора соли И] сравнимо со временем проявления конденсационных свойств ЫаС1 и составляет в среднем 5 с. Растворы солей тетрабутиламмония бромида и иодида можно использовать для воздействия на туманы.

6. Разработаны и внедрены устройства для распыления жидкости в атмосфере, а также устройство для распыления жидкости под давлением. Они дают возможность регулировать количество вводимого раствора реагента, обеспечивают внесение микродоз в облачную камеру. Это позволяет проводить в дальнейшем эксперименты с большей достоверностью и с меньшими погрешностями. Получены патенты РФ.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах

1. Байсиев Х.-М. X., Тлисов М.И., Шогенова М.М. Устройство для распыления жидкости в атмосферу // Патент № 2228801 RU С2 7 В05В 11/00-Заявл. 29.07.2002. Опубл. 20.05.2004, Бюл. №14.

2. Байсиев Х.-М. X., Тлисов М.И., Шогенова М.М. Устройство для распыления жидкости в атмосферу // Патент № 2228802 RU С2 7 В05В 11/00-Заявл. 29.07.2002. Опубл. 20.05.2004, Бюл. №14.

3. Комалов A.C., Степанова С.И., Шогенова М.М. Исследование льдообра-зующей эффективности растворов тетраалкилламмония в экологически чистом фреоне // Материалы Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. -Нальчик, 2001.-С. 78-79.

4. Комалов A.C., Степанова С.И., Шогенова М.М. Исследование льдообра-зующей эффективности тетрабутилламмония во фреоне.// Материалы региональной научной конференции по теоретическим и прикладным проблемам физики. - Ставрополь: СГУ, 2002. - С. 166-172.

5. Шогенова М.М., Исследование льдообразующей эффективности естественных аэрозольных частиц // Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Т. 2. - Нальчик. КБГУ, 2002.-С. 109-112.

6. Шогенова М.М. Исследование льдообразующих свойств частиц естественного аэрозоля // Материалы Региональной научной конференции по теоретическим и прикладным проблемам физики. - Ставрополь: СГУ, 2002.-С. 193-199.

7. Шогенова М.М. Льдообразующие и конденсационные свойства растворов солей тетрабутилламмония во фреоне // Сборник научных трудов 3 Научной конференции молодых ученных. - Нальчик: КБНЦ РАН, 2002. - С. 162-168.

8. Шогенова М.М. Зависимость концентрации естественных льдообразующих ядер разного размера от температуры и пересыщения // Сборник научных трудов 3 Научной конференции молодых ученных. - Нальчик. КБНЦ РАН, 2002. - С. 157-162.

9. Шогенова М.М. Концентрация атмосферных льдообразующих ядер в облаках и их окрестностях // Труды конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К. Сулакве-лидзе. - Нальчик, 2004. - С. 14-17.

10. Шогенова М.М. Льдообразующие свойства аэрозольных частиц содержащихся в градинах // Труды конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К. Сулаквелидзе. -Нальчик, 2004. - С.17-22.

печать 28.09.2004. Тираж 100 экз. Заказ № 4200

Типография КБГУ 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173

í ¡

i ¡

f !

»16693

РНБ Русский фонд

2005^4 12739

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Шогенова, Марьяна Мухарбиевна

Введение.

Глава 1. Анализ результатов исследований естественных и 11 искусственных льдообразующих ядер.

1.1. Краткие сведения о происхождении, источниках, <л размере и льдообразующей активности естественных льдообразующих ядер.

1.2. Идентификация, источники, суточные, сезонные и географическое распределения естественных льдообразующих ядер.

1.3. Приборы и методика исследования льдообразующих ядер.

1.4. Роль льдообразующих ядер в образовании ледяной фазы в облаках.

1.5. Органические льдообразующие вещества.

1.6. Клатраты в качестве кристаллизующих реагентов.

Глава 2. Аппаратура и методика исследования льдообразующей активности естественного и искусственного аэрозолей.

2.1. Общий принцип работы термодиффузионных камер. Конструкция термоэлектрической диффузионной камеры «Град 3».

2.2. Методика исследования конденсационных и льдообразующих свойств естественного аэрозоля.

2.3. Методика изучения льдообразующей активности искусственных льдообразующих аэрозолей.

I 2.4. Метод и программа регистрации ледяных кристаллов. 57 j 2.5. Устройство для распыления жидкости в атмосферу.

2.6. Устройство для распыления жидкости под давлением.

Глава 3. Результаты исследований естественных и искусственных i льдообразующих ядер.

3.1. Льдообразующая активность естественного аэрозоля в зависимости от температуры и пересыщении, механизмы нуклеации.

3.2. Зависимость льдообразующих свойств естественных аэрозолей от размеров.

3.3. Льдообразующие свойства аэрозольных частиц осадков градин.

3.4. Концентрация атмосферных льдообразующих ядер в облаках и их окрестностях.

3.5. Исследование спектра размеров частиц солей тетрабутиламмония.:.

3.6. Исследование льдообразующих свойств тетрабутиламмония бромида и иодида в экологически чистом фреоне.

3.7. Результаты исследования конденсационных свойств солей тетрабутиламмония.

3.8. Эффективность растворов солей тетрабутиламмония бромида с учетом скорости проявления.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование льдообразующих свойств естественных и искусственных льдообразующих ядер"

Актуальность темы. В последние годы развивается исследование естественных и искусственных аэрозолей, что обусловлено рядом важных научных и прикладных задач.

Эти работы проводятся в нескольких направлениях:

1. Изучение влияния естественных и искусственных аэрозолей на облако- и осадкообразование.

Все эти исследования тесно связаны с проблемой управления атмосферными процессами и имеют важное значение для народного хозяйства страны.

Известно, что первоначальными элементами в образовании и развитии облаков и осадков являются различные аэрозоли, подразделяющиеся на облачные ядра конденсации и льдообразующие ядра. По терминологии, принятой в физике облаков, под льдообразующими ядрами подразумеваются аэрозольные частицы, способные к образованию ледяных кристаллов в естественных облаках, т.е. в условиях незначительного пересыщения.

К исследованию естественных льдообразующих ядер (ЛОЯ) в последние время проявляется значительный интерес. Льдообразующие ядра- это особый вид аэрозольных частиц, имеющих определенные химические, кристаллографические, размерные, электрические и другие свойства, позволяющие инициировать образование льда на своей поверхности. Льдообразующее ядро должно обладать всей совокупностью перечисленных выше свойств. Именно поэтому такие частицы очень редки в атмосфере, их концентрация чрезвычайно мала и изменчива.

Льдообразующие свойства ледяных ядер находятся в сильной зависимости от термодинамических условий окружающей среды и характера изменений этих условий.

Интерес к исследованию естественных льдообразующих ядер обусловлен тем, что до конца не изучена их роль в образовании ледяной фазы в облаках, в частности в образовании зародышей градин. Практически не изучены закономерности пространственного распределения льдообразующих ядер в атмосфере и их содержания в облаках.

Искусственные льдообразующие реагенты в настоящее время являются наиболее эффективным средством для искусственного воздействия на градообразования. Значение их особенно возросло с развитием методов оперативного воздействия, основанных на использовании автономных генераторов аэрозоля, транспортируемых непосредственно в зону воздействия [34]. С их помощью при сравнительно незначительных расходах реагента в конвективных облаках можно создать необходимое количество искусственных льдообразующих зародышей градин.

Йодистое серебро до сих пор остается самым эффективным льдообразующим реагентом. Измеренный максимальный выход активных частиц на единицу веса Agl существенно превосходит соответствующие выходы для всех других реагентов этого типа при всех температурах активации.

Поиск новых льдообразующих реагентов с еще более высокой активностью, для которых было бы возможно получать достаточно простыми способами высокодисперсные аэрозоли с сохранением активности исходного вещества, значительно удешевило бы стоимость опытных и производственных работ по искусственному воздействию и создало условия для дальнейшего развития. В связи с этим понятен интерес к исследованиям новых льдообразующих реагентов- заменителям иодистого серебра.

Цель работы Целью работы является исследование влияния пересыщения и температуры окружающей среды на концентрацию естественных льдообразующих ядер, изучение льдообразующих свойств аэрозольных осадков, содержащихся в градинах. Исследование концентрации атмосферных льдообразующих ядер в облаках и их окрестностях. Исследование конденсационных и льдообразующих свойств растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида в зависимости от их концентрации. Разработка и внедрение новых устройств для распыления жидкости в атмосферу, которые позволяют вводить микродозы аэрозоля реагента при проведении лабораторных исследований.

Для достижения этой цели были сформулированы и решены следующие задачи: анализ и обобщение данных о концентрации льдообразующих ядер в облаках и атмосфере по результатам самолетных исследований; исследование влияния пересыщения и температуры на льдообразующие свойства аэрозолей различных размеров и концентраций, исследование льдообразующих свойств аэрозольных частиц, содержащихся в градинах; - экспериментальное исследование конденсационных свойства растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида; исследование льдообразующих свойств солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне 134а; разработка и использование в лабораторных условиях генераторов атмосферных аэрозолей. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: впервые определены оптимальные пороговые уровни концентрации солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне, позволяющие получить максимальный выход ледяных кристаллов; впервые разработаны и внедрены устройства для введения жидкого аэрозоля в облачную камеру, позволяющие моделировать процесс воздействия льдообразующих частиц на облачную среду. Разработанные устройства отличаются от известных, простотой конструкции и возможностями, обеспечивающими внесение микродоз жидкого реагента в камеру исследования облачных процессов. Эти устройства защищены патентами РФ.

Практическая ценность представленной работы состоит в том, что:

- полученные результаты по исследованию естественных льдообразующих ядер позволяют определить их влияние на облакообразование и интенсивность их образования;

- результаты, полученные по исслёдованию растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида показали, что растворы этих солей имеют высокий выход кристаллов порядка 10й г"1, высокую скорость проявления ледяных кристаллов 10-15 с и высокую пороговую температуру - -1,5 °С, что позволяет рекомендовать их использование для активных воздействия на туманы и облака;

На защиту выносятся следующие основные результаты:

- результаты исследования естественных льдообразующих ядер, находящихся в облаке и околооблачном пространстве;

- устройства для внесения жидкого реагента, позволяющие контролировать количество внесенного реагента в облачную камеру.

Личный вклад автора Автором работы при научном руководстве руководителя были получены следующие результаты:

2. Исследованы льдообразующие и конденсационные свойства растворов солей тетрабутиламмония во фреоне 134а.

3. Разработаны устройства для распыления жидких реагентов в атмосферу, которые защищены патентами РФ.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались на:

- Межрегиональной конференции моло'дых ученых «Перспектива». Нальчик, 2002;

- Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2001;

- Конференция молодых ученых КБНЦ РАН, Нальчик 2002;

- Региональной конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной физики ». Ставрополь, 2002;

- Конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К. Сулаквелидзе. Нальчик, 2003.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Общий объем работы составляет 145 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков, 17 таблиц. 'Список литературы содержит 107 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Шогенова, Марьяна Мухарбиевна

3.7 Результаты исследования конденсационных свойств растворов солей тетрабутиламония.

Исследования конденсационных свойств растворов солей проводили с помощью термодиффузионной камеры.

Были исследованы конденсационные свойства раствора солей /?,и R2 t и хорошо известного как гигроскопическое вещество хлористого натрия [55].

Образцы аэрозолей для проведения исследования готовились следующим образом. Растворы солей Rl и R 2 превращали в аэрозоль с помощью генератора жидких аэрозолей. Аэрозоль распыляли в камере 1 м3. Навеску NaCl испаряли с помощью танталовой лодочки, нагреваемую

Заключение

2. В результате анализа обширного экспериментального материала получено, что над всеми районами Северного Кавказа с высотой происходит увеличение относительной льдообразующей активности аэрозолей. Из полученых вертикальных профилей льдообразующей активности видно, что гигантские частицы вносят значительный вклад в общую концентрацию ЛОЯ на всех высотах.

4. Исследована льдообразующая эффективность растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида, растворенных во фреоне. Выход кристаллов на один грамм раствора соли сравним с льдообразующей эффективностью AgJ. Температурный порог льдообразования составляет - 1,5 °С. Скорость проявления льдообразующих свойств раствора соли Rj больше, чем AgJ.

Растворы этих солей можно использовать для воздействия на градовые процессы.

5. Экспериментально установлено, что конденсационные свойства растворов солей тетрабутиламмония бромида и иодида превосходят. конденсационные свойства хорошо известного гигроскопичного вещества NaCl. Время проявления конденсационных свойств раствора соли Ri сравнимо со временем проявления конденсационных свойств NaCl и составляет в среднем 5 с. Растворы солей тетрабутиламмония бромида и иодида можно использовать для воздействия на туманы.

6. Разработаны и внедрены устройства для распыления жидкости в атмосфере, а также устройство для распыления жидкости под давлением. Они дают возможность регулировать количество вводимого раствора реагента, обеспечивают внесение микродоз в облачную камеру. Это позволяет проводить эксперименты с большей достоверностью и с меньшими погрешностями. Получены патенты РФ.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Шогенова, Марьяна Мухарбиевна, Нальчик

1. Авторское свидетельство №1055997 "Импактор" Березинский Н.А., Саркисов Л. и Степанов ТВ.// Заявл. 10.08.1982г. Опубл. 23.11. 1983г., Бюл.№ 43

2. Байсиев Х.-М.Х., Тлисов М.И., Шогенова М.М. Устройство для распыления жидкости под давлением // Патент №2228801/RU С27В05В 11/00 Заявл. 29.07.02г., Опубл. 20.05.2004г., Бюл.№14

3. Байсиев Х.-М.Х, Тлисов М.И., Шогенова М.М. Устройство для распыления жидкости в атмосферу // Патент №2228802/RU С27В05В 11/00 Заявл. 29.07.02г., Опубл. 20.05.2004г., Бюл.№14

4. Бейтуганов М.Н. Метод предотвращения града инициированием искуственных молний. // Сборник научных трудов 5-ой Российской конференции по атмосферному электричеству. Том 1. - Владимир, 2003.-С. 226-229.

5. Белосудов В.П., Дядин Ю.А., Лаврентьев М.Ю. Теоретические модели клатратообразования.- Новосибирск: Наука,-1991-128 с.

6. Березинский Н.А., Карпов В.Г., Мяконький Г.Б., Смирнов Д., Степанов Г.В., Хоргуани В.Г. Аппаратура, методика и результаты исследования атмосферных льдообразующих ядер. // Метеорология и гидрология- 1980- №8- 105-110.

7. Вирт Э, Об изменениях концентрации атмосферных ледяных ядер.// Jdoyras- 1966-Т.70-№1-С.1-9.

8. Горбунов Б.З., Какуткина Н.А., Куценогий К.Л., Пшеничников Н.М. Возможные механизмы образования льда на частицах йодистого серебра в диффузионной камере и камере тумана.// Гидрология и метеорология-1980- №6- 57-64.

9. Грин X., Лейн В. Аэрозоли - пыли, дыма и тумана.- Пер. с англ. -Л.: Химия-1969-427 с.

10. З.Громова Г.Н., Преображенская Е.В. исследование льдообразующих свойств растворов органических веществ//Труды ГГО -1967-Вып.202- С41-59

11. Дядин Ю.А. Клатратные соединения.//Соросовский образовательный журнал.-1998- №2-С79-88 П.Жекамухов М.К., Шокаров Х.Б. Акустические волны кристаллизации и плавления веществ.- Нальчик-1997-303 с.

12. Жекамухов М.К. Некоторые проблемы формирования структуры града.-М. :Гидрометиоиздат -1982-С187

13. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. -Л.: Гидрометеоиздат,1990- 463.

14. Комалов А.С., Степанов Г.В., Степанова СИ., Чеченова Н.Ш., Шведов СВ. Исследование эффективности осаждения аэрозолей на милипоровые фильтры.// Труды ВГИ- Вып. 65 - 1985-С.35-39

15. Комалов А.С., Степанова СИ., Шогенова М.М. Исследование льдообразующей эффективности тетрабутилламмония во фреоне. //Материалы региональной научной конференции по теоретическим и прикладным проблемам физики.- СГУ-Ставрополь, 2002- 166-

16. Ким Н.С. Искусственная кристаллизация в переохлажденных облачных средах.// Автореферат дис. Д-ра физ-мат, наук.- С-П, 2000-39 с.

17. Мазин И.П. О взаимодействии облаков с окружающей их аэрозольной средой// Изв. АН СССР «Физика атмосферы и океана».-1979-Т15-№6-С.639-634.

18. Мейсон Б.Дж. Физика облаков. -Л.: Гидрометеоиздат, 1961- 541 с.

19. Мяконький Г.Б., Степанов Г.В., ' Хоргуани В.Г. Результаты измерения атмосферных льдообраз>тощих ядер на Северном Кавказе.//Метеорология и гидрология.- 1976.- №3.- 49-55.

20. Никандров В.Я. Искусственные воздействия на облака и туманы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959-179 с.

21. Патент США №3907207, МКИ В 05 В 7/12, заявлено 07.08.74г., опубликовано 23.09.75г.

22. Патент США №4175706, МКИ В 05 В 7/26, заявлено 18.07.77г., опубликовано 27.11.79г.

23. Патент Великобритании №870653, М.,Класс,А01 G 15/ 00, 1961.

24. Патент США №4182491, МКИ В 05 В 7/26 заявлено 25.07.77, опублрпсовано 08.01.80г.

25. Пауэль Г.М. Нестехнометрические соединения.- Пер. с англ. М.,1971-С.450.

26. Плауде Н.О. Исследование льдообразующих свойств аэрозолей йодистого серебра и йодистого свинца1 //Труды ЦАО.-1967- Вып.80-С.1-39.

27. Плауде Н.О., Соловьев А.Д. Контактная нуклеация льда.// Труды ЦАО,1978-Вып.132-С.З-31.

28. Плауде И.О., Соловьев А.Д. Льдообразующие аэрозоли для воздействия на облака. Обзор.-Обнинск: ВНИГМИ-МЦД.- 1979 -79 с. Зб.Петряков-Соколов И.В., Сутупин А.Г. Аэрозоли. -М.: Наука, 1989-356 с.

29. Руководящий документ 52 Методические указания : «Методика измерения льдообразующей активности аэрозолей в лабораторных условиях»// труды ЦАО,1984-18 с.

30. Расул Химия нижней атмосферы. -М.: Мир, 1976, 406 с.

31. Селезнева Е.С. Атмосферные аэрозоли. -Л.: Гидрометеоиздат, 1966- 173 с.

32. Седунов Ю.С. Физика образования жидкокапельной фазы в атмосфере. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978, 200 с.

33. Спурный К,, Иех Ч. Сендланчак Б. Аэрозоли.- М.гАтомиздат, 1964- 359 с.

34. Степанов Г.Б., Березинский Н.А., Медалиев М.Х. Некоторые результаты исследования льдообразующих ядер каскадности импанторами.// Труды ВГИ.- 1979- Вып.42-С.63-69.

35. Степанов Г.В., Березинский Н.А, Зависимость концентрации естественных льдообразующих ядер разного размера от температуры и пересыщения.// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана.-1986.-Т.22,№9-С.933-936.

36. Степанов Г.В., Березинский Н.А., Хоргуани В.Г, Исследование СВОЙСТВ льдообразующих ядер в термодиффузионной камере. /Яруды ВГИ.- 1983- ВЫП.50-С.60-68.

37. Степанов Г.В., Березинский Н.А., Саркисов Л., Степанова СИ, Камера для исследования льдообразующих и конденсационных свойств аэрозолей в динамическом и статическом режимах. //Труды ВГИ,1990-Вып,5ЬС.80-84.

38. Сулаквилидзе Г.К. Ливневые осадки и град.- Л.: Гидрометеоиздат, 1967-С412

39. ТЛИСОВ М.И. Физические харктеристики града и механизм его образования- С- П.: 2002- 386 с.

40. Хаган М. Клатратные соединения включения. -М.: Мир, 1966-165 с.

41. Химач М.А. Исследование концентрации льдообразующих ядер в атмосфере.// Труды ГГО.- 1972- Вып.278-С.153-160.

42. Хоргуани В.Г, О роли гигантских аэрозольных частиц и льдообразующих свойств ядер в образовании зародышей градин.// Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана.-1979- Т. 15- №9- 920-927.

43. Хоргуани В.Г. Микрофизика зарождения и роста градин.- М.: Гидрометеоиздат, 1984-185 с.

44. Шогенова М.М. Исследование льдообразующих свойств частиц естественного аэрозоля.// Материалы Региональной научной конференции по теоретическим и прикладным проблемам физики. Ставрополь, 2002-С. 193-199

45. Шогенова М.М. Льдообразующие и конденсационные свойства растворов солей тетрабутилламмония во фреоне.//Сборник научных трудов 3 Научной конференции молодых ученых КБНЦ РАН.-Нальчик,2002-С. 162-168

46. Шогенова М.М. Зависимость концентрации естественных льдообразующих ядер разного размера от температуры и пересыщения.//Сборник научных трудов 3 Научной конференции молодых ученых КБНЦ РАН.-Нальчик,2002-С.157-162

47. Шогенова М.М. Концентрация атмосферных льдообразующих ядер в облаках и их окрестностях// Труды конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К. Сулаквелидзе- Нальчик, 2004- 14-17

48. Шогенова М.М. Льдообразующие свойства аэрозольных частиц содержащихся в градинах Труды конференции молодых ученых Высокогорного геофизического института, посвященной 90-летию Г.К, Сулаквелидзе, Нальчик-2004- 17-22

49. ФедченкоЛ.М., Тлисов М.И., Степанов Г.В., Маширов Ю.Г,, Пилип И.И.// Способ воздействия на облака и туманы.-Патент №2101920 Ru CI 6 A01G15/01. Заявленно от 23.02.1994г. Опубликованно 20.01.98г.Бюл.№2.

50. Юнге X. Химический состав и радиактивность атмосферы.-М.:Мир, 1965-424 с.

51. Эльмесов М.С, Степанов Г.В. Полное распределение по размерам частиц естественного аэрозоля.// Труды ВГИ.- 1980- Вып.45-С.67-71.

52. Akezweeny A.J., Green W.L. The effect of air pollution on the concentration of ice and condensation. //J. Res. Atmosph..- 1978- Vol.4, №4-P.31-33.

53. Berstein S.I., Anderson C.E. The mechanism of atmospheric ice for mation. //J. Meteorol..- 1955- Vol.12, №1- P.68-73.

54. Bigg E.K., Meade R.T. Continuous automatic recording of ice nuclei//Observ. Puy de Deme.-1959- №4- P.125-138.

55. Bigg E.K., Stevenson CM. Comparison of concentration of ice nuclei in different parta of the world. //J. Rech. Atmosph..- 1970- Vol.4, №2- P.41-

56. Bigg E.K., et. al. Stratospheric ice nuclei. //J. Meteorol..- 1961- Vol.18, №6-P.804-806. -

57. Bigg E.K., et. al. The measurement of ice nucleus concentrations by means of Millipore Silters. //J. Appl. Meteorol/-1964, Vol.2, P.226.

58. Bowen E.G. The influence of meteoric dust on rainfall. -Austalien J. Phys..- 1953- Vol.6, №4- P.490-497.

59. Fletcher N.H. The chemical physics of ice. -Cambridge University Press., 1970-270 p. Ч

60. Fletcher N.H. The physics of rain cloudy. -Cambridge University Press., 1962-390 p.

61. Fukuta N., Schaller С Ice nucleation by aerosol particles. //In. Proc. Intern. Conf on Cloud Phys. Boulder, Color., 1976, 26-30 July-P.47-52.

62. Fukuta N. A study of the mechanism of contact ice nucleation. //J. Atmosph. Sci.-1975, Vol.12. №1- P.68-73.

63. Gagin A. The effect of super saturation on the ice crystal production by natural aerosols. //J. Reeh. Atmosph..-1972- Vol.6, №13- P.175-185.

64. Georgii H.U. Investigations on the deactivation of inorganic and organic freezing nuclei. //J. Angew. Math and Phys..-. 1963- Vol.14, №5- P.503-

65. Hidy G.M., Black M.A. Observations of aerosols over Northeastern Colorado // NCAR Techn. Notes, 1970- №49- p. 1-64.

66. Hobbs P. V. Ice in the atmosphere. A review of the present position. //J. Phus. And Chem., Ottawa, 1978- P.308-374.

67. Hobbs P.v., Locatelli I.D. Ice measurements of sites in Western Washington. //J. Atmosph. Sci., 1970-Vol.27, №1- P.90-100.

68. Isono K., Komabayasi M., Ono A. The nature and the origin of ice nuclei *" in the atmosphere. //J. Meteorol. Soc. Japan-1959- Vol.6- P.211 -233.

69. Isono K., Komabayasi M., Ono A. Volcanoes as a source of atmospheric ice nuclei. //Nature.- 1959- Vol.183- P.317-318.

70. King W.D. Voppor depetion in processing membrane fiters; the effects of chan here parameters// J.Appl. Meteorol..-1975- Vol.17, №10- P.1498-1509.

71. Kumai M. Electron -microscope study of snow crystal nuclei. //J. Meteorol..-1956- Vol.8, №3- P.151-169.

72. Kline D.B. Recent observations of free sing nuclei variations at ground -^ level. -Physics of precipitation //Amer. Geophys. Unien Monogr.- 1960- Vol. 5- P.240.

73. Langer G.I. and J, Rodgers. An Experimental study of Defection of ice Nuclei on mmran Filtere and other sustate.//J. Appl. Meteorol..- 1975- Vol. 14,№4-P.560-570.

74. Mossop S.C. Compani son between concentration of ice crystalis in cloud and the concentration of ice nuclei// J. de Rech. Atmos.- 1968-№3- P.119-124.

75. Paterson M.P., Spillane K.T. The oceans as a source ice nuclei. //Nature, 1968-Vol.218, №5144-P.864-865.

76. Parundo F.P., Weicman H.K. Ice nucleation and crystal growth studied by electron microscope. /Яп: Proc. 8 th. Intern. Conf. of Nucleation 1.eningrad,1975-P.76-81.

77. Pruppacher H.R. and Klett J.D. Microphysics of clouds and precipitation.- London, 1978- 708 p.

78. Roy A.K. Nucleus richness of cloud air an drain ability of cloud. //Indian J. Meteorol. and Geophys..- 1970- Vol.21, ^«2- P.231-236.

79. Satyamirty P., Murty R.B.V. Downward transport office forming aerosols from the atmosphere. //Indian. Meteorol. and Geophys.- 1971-Vol.22, №2-P.169-178.

80. Soulage G. Un analyseur de pouvoiv glacogene pour resau de stations de measure. //J. Recher. Atmosph.- 1964- Vol.1, №1- P.95-100

81. Stevenson CM. An inproved Millipore filter technique for measuring the concentration of the atmosphere. //Quart. J. Roy. Meteorol. Soc- 1968-Vol.94,№399-P.35-43. / '

82. Vali G. Advances in ice nucleation research.// Proc, 9th Intern, Conf, on Atmos, Aerosol, Condensation and ice nuclei,Ireland, 1977- P, 333-346

83. Warner I. An. Instrument for measurement of freezing nucleus concentration. //Bull. Observ. Puy. de Dome., 1957-Vol.2- P.33-46.

Информация о работе

Шогенова, Марьяна Мухарбиевна
кандидата физико-математических наук
Нальчик, 2004
ВАК 25.00.30

Диссертация

Исследование льдообразующих свойств естественных и искусственных льдообразующих ядер - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы