Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Планирование и физико-статистическая оценка эффективности искусственного регулирования осадков методами активных воздействий

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Планирование и физико-статистическая оценка эффективности искусственного регулирования осадков методами активных воздействий"

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей

среды (Росгидромет)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЦЕНТРАЛЬНАЯ АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ»

004607656

Колосков Борис Павлович

ПЛАНИРОВАНИЕ И ФИЗИКО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСКУССТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСАДКОВ МЕТОДАМИ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность: 25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

- 2 СЕН 2010

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

г. Нальчик - 2010 г.

004607656

-г-

Работа выполнена в Государственном учреждении «Центральная аэрологическая обсерватория» Росгидромета

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

Заслуженный деятель науки РФ и КБР профессор Щукин Георгий Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Заслуженный деятель науки РФ и КЧР профессор Абшаев Магомет Тахирович

доктор физико-математических наук, Дрофа Александр Семенович

доктор физико-математических наук, Морозов Владимир Николаевич

Ведущая организация: Российский государственный

гидрометеорологический университет (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится « 20 » августа 2010 г. в 13 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 Высокогорного геофизического института по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.

Автореферат разослан «10» июля 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор физико-математических наук, профессор vW*4**^— A.B. Шаповалов

л/Ц-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Проблема управления погодой с целью уменьшения негативных последствий изменения климата, ущерба от стихийных бедствий, таких как засуха, катастрофические ливни и градобития, туманы, наводнения, сход снежных лавин, а также уменьшения ущерба от техногенных катастроф, таких как аварии на АЭС, химических и других опасных производствах, является одной из важнейших задач современной науки и практической жизни. В связи с этим исключительную актуальность приобретает разработка и совершенствование методов и технических средств активных воздействий (АВ) с целью искусственного регулирования осадков (ИРО), предотвращения выпадения града, рассеяния туманов и облаков и т.д.

Поскольку прямые воздействия на макро- и мезомасштабные атмосферные процессы в настоящее время практически неосуществимы в силу необходимости применения громадных энергетических затрат, превосходящих существующие человеческие возможности, реально возможным на практике способом АВ в настоящее время является искусственная модификация облаков, осадков и туманов. Возможность такой модификации базируется на использовании существующей в атмосфере неустойчивости при развитии процессов облако-, осадко- и туманообразования, что позволяет изменять ход этих процессов при сравнительно небольших затратах энергии. При этом принципиальная возможность и целесообразность модификации облаков и осадков вытекает из того факта, что лишь часть (от 10 до 90%) водосодержания облаков при естественных процессах реализуется в виде осадков.

В последние годы во многих странах мира все острее становится проблема дефицита пресной воды. Так на 13-м Всемирном метеорологическом конгрессе отмечено, что к 2025 г. две трети населения Земли будут испытывать недостаток в пресной воде. Это связано с целым рядом факторов, среди которых основными являются тенденция потепления климата, рост населения Земли, а также интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства. В результате выполненных как в нашей стране, так и за рубежом многолетних теоретических и экспериментальных исследований в области АВ на атмосферные процессы достигнуты серьезные практические результаты в области ИРО. Созданы экологически безопасные средства воздействий на различные формы облачности и на их основе разработаны самолетные и наземные технологии увеличения летних и зимних осадков, а также управления развитием осадкообразующих облачных систем с целью локального увеличения или уменьшения атмосферных осадков.

Активные воздействия на различные формы облачности и туманы в интересах тех или иных отраслей экономики находят в последние десятилетия все более широкое распространение. Это, в первую очередь, многочисленные опытные и опытно-производственные проекты по искусственному увеличению осадков (ИУО)

для нужд гидроэнергетики, сельского и лесного хозяйства, коммунальных служб, выполняющиеся в различных странах мира; защита от града; рассеяние туманов в аэропортах и на автодорогах; борьба с лесными пожарами. Это также задача предотвращения или уменьшения количества летних ливневых и зимних обложных осадков. Последнее имеет большое практическое значение для коммунальных служб крупных городов, затрачивающих огромные средства на очистку городской территории от снега, его вывозку и утилизацию. В последние годы работы по предотвращению осадков или по их значительному уменьшению приобрели актуальность для создания благоприятных погодных условий при проведении массовых общественно-политических, культурных и спортивных мероприятий, а также для других нужд.

В настоящее время в мире насчитывается несколько десятков научно-исследовательских и оперативных проектов по ИУО, проводимых в различных странах мира - в США, Австралии, ЮАР, Китае, Марокко, Сирии, Саудовской Аравии, Мексике, Иране, на Кубе и др. странах.

Несмотря на достигнутые за более чем 60-летнюю историю АВ результаты, многие вопросы в проблеме ИРО до конца не изучены и остаются нерешенными. Среди проблем по ИРО можно выделить: недостатки планирования работ (выбор и классификация объектов воздействий, выбор экспериментальных единиц (ЭЕ), контроль воздействий, отсутствие оценок пригодности территории для проведения экспериментов по ИУО и их длительности); несовершенство методов оценки эффективности АВ при выполнении оперативных работ на больших территориях; отсутствие во многих проектах прямых физических свидетельств того, что обнаруженные при статистическом анализе изменения количества осадков были получены в результате засева облаков.

Цель работы заключалась в теоретической и экспериментальной разработке новых методических подходов при планировании, проведении и физико-статистической оценке эффективности исследовательских и оперативных работ по ИРО методами АВ. Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1) Разработка радиолокационного метода обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках, дающих осадки, по информации о неоднородностях поля ветра (НПВ) в пограничном слое атмосферы.

2) Разработка методики оценки количества экспериментальных единиц, необходимого для выявления эффекта воздействий, и исследование возможности использования радиолокационной информации о количестве осадков за короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза для сокращения длительности рандомизированных экспериментов по ИУО.

3) Планирование и проведение рандомизированного эксперимента с целью исследования возможности модификации тропических переохлажденных

конвективных облаков путем их динамического засева кристаллизующими реагентами.

4) Разработка метода статистической оценки эффективности оперативных работ по ИУО на больших территориях и статистическая оценка результатов оперативных проектов с использованием разработанного метода.

5) Планирование, проведение и физико-статистическая оценка эффективности опытно-экспериментальных работ по ИРО с целью метеозащиты мегаполисов.

Научная новизиа работы

1) Впервые обнаружена, исследована и экспериментально подтверждена связь зон переохлажденных капель в облаках, дающих осадки, с зонами повышенных НПВ в пограничном слое атмосферы. Разработан и прошел экспериментальную проверку радиолокационный метод обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах, дающих осадки.

2) Впервые получены экспериментальные данные о размерах, пространственном распределении и времени жизни зон неоднородностей поля ветра и связанных с ними областей интенсивных вертикальных движений в слоистообразных облачных системах.

3) Разработана методика оценки количества экспериментальных единиц, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов, и показана перспективность использования радиолокационной информации о количестве осадков за короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза для сокращения длительности экспериментов по ИУО.

4) Базируясь на полученных на Камагуэйском метеополигоне (КМП) (Куба) экспериментальных данных о микрофизических, динамических, радиолокационных и СВЧ-радиометрических характеристиках облачности и осадков выработаны критерии пригодности тропических конвективных облаков для засева с целью получения дополнительных осадков, оценены облачные ресурсы на КМП, исследована эволюция радиолокационных характеристик конвективных облаков на КМП при их естественном развитии и при засеве льдообразующим реагентом и в результате проведения рандомизированного эксперимента доказана возможность модификации тропических конвективных облаков путем их динамического засева.

5) Разработан «метод плавающего контроля» (МПК) для статистической оценки результатов оперативных проектов по ИУО на больших территориях. С использованием разработанного метода получены статистические оценки результатов оперативных работ по ИУО в Республике Саха (Якутия), в Сирийской Арабской Республике, в Исламской Республике Иран и Португалии.

6) Впервые получены физико-статистические оценки результатов более чем 40 крупномасштабных работ по созданию благоприятных погодных условий, выполненных с 1995 г. в различных регионах России и ближнего зарубежья.

Практическая значимость работы

Разработанный в рамках настоящей диссертационной работы радиолокационный метод обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках успешно использовался при выполнении комплексных самолетных и радиолокационных исследований облачности в Международном эксперименте ПУО в Испании в 19801981 гг. На основании полученных данных выполнена оценка возможного увеличения количества осадков на полигоне ПУО. Метод позволяет обнаруживать в слоистообразных и конвективных облаках, дающих осадки, соответственно, 80 и 95% переохлажденных капельных зон, т.е. областей, потенциально пригодных для засева льдообразующими реагентами, на значительных территориях порядка 30 тыс. км2 практически в темпе получения радиолокационной информации, что способствует повышению эффективности планирования и выполнения как исследовательских, так и оперативных работ по ИРО.

Полученные в работе экспериментальные данные о структуре вертикальных движений в слоистообразных облаках, о средних значениях водностей в наиболее активных областях облачных систем, относительной площади, занятой такими областями, распределении по размерам и времени их жизни могут быть использованы для проверки и уточнения существующих представлений о процессах осадкообразования и развития облачных систем, а также при численном моделировании в качестве исходной или контрольной информации.

Разработанный метод плавающего контроля может использоваться для оценки эффективности воздействий в исследовательских и коммерческих проектах. В настоящее время метод применяется для статистической оценки результатов оперативных работ по ИУО в Сирии и Иране.

Статистическое моделирование с использованием предложенной в диссертации методики оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий, и радиолокационной информации об осадках позволяет выбрать ЭЕ и оценить длительность рандомизированных экспериментов по ИУО.

Результаты исследований, выполненных на Камагуэйском метеополигоне, используются в настоящее время при проведении оперативных работ по засеву облаков с целью ИУО на территории Кубы.

Разработанные при непосредственном участии автора информационно-измерительная система и методы физико-статистической оценки используются при проведении работ по метеозащите мегаполисов методами АВ.

Результаты исследований внедрены в нормативную руководящую документацию, регламентирующую проведение работ по ИРО самолетными методами.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований связи областей повышенных НПВ в осадках в пограничном слое атмосферы с наличием переохлажденных

капельных зон над ними, и экспериментальные данные о размерах, пространственном распределении и времени жизни зон НПВ и связанных с ними областей интенсивных вертикальных движений в протяженных слоистообразных облачных системах.

2. Радиолокационный метод обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах, дающих осадки, по НПВ в пограничном слое атмосферы и результаты его использования для оценки пригодности территорий для работ по ИУО.

3. Метод плавающего контроля и полученные с использованием метода статистические оценки результатов оперативных работ по ИУО на больших территориях в различных географических районах мира.

4. Методика оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов, и результаты статистического моделирования с целью оценки длительности эксперимента при использовании радиолокационной информации о количестве осадков за короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза.

5. Результаты комплексного рандомизированного эксперимента по АВ на переохлажденные конвективные облака тропической зоны.

6. Результаты опытно-экспериментальных работ по ИРО с целью улучшения погодных условий в мегаполисах методами активных воздействий.

Личный вклад автора

Использованный в диссертации экспериментальный материал получен при непосредственном участии автора или под его руководством в ходе многочисленных экспериментов и опытно-производственных работ, выполненных как у нас в стране, так и за рубежом (Испания, Куба, Сирия, Иран, Португалия, Казахстан).

В результате анализа и обобщения полученных данных автором:

- с помощью разработанного МПК получены статистические оценки результатов оперативных проектов по ИУО на больших площадях;

- с использованием предложенной в диссертации методики получены оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий, по радиолокационной информации об осадках;

- определены критерии пригодности облаков для засева, оценены облачные ресурсы и доказана возможность модификации тропических переохлажденных конвективных облаков на Камагуэйском метеорологическом полигоне (Куба) путем их динамического засева кристаллизующими реагентами;

- получены физико-статистические оценки результатов работ по метеозащите мегаполисов;

- совместно с Ю.В. Мельничуком разработан радиолокационный метод оперативного обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах на больших территориях;

- совместно с О.И. Шипиловым и Ю.В. Мельничуком разработаны методика оценки количества ЭЕ при проведении рандомизированных экспериментов по ИУО и основанный на методе исторической регрессии «метод плавающего контроля». Апробация работы: Основные результаты диссертации были представлены на 16-й Международной конференции по радиолокационной метеорологии (Хьюстон, 1975 г.); на 4, 5, 6 и 7-м Всесоюзных совещаниях по радиометеорологии (Москва, 1975 г., Кишинев, 1978 г., Таллин, 1982 г., Суздаль, 1986 г.); на III, IV, VI, VII, и VIII Международных конференциях по активным воздействиям на метеорологические процессы (Клермон-Ферран, 1980 г., Гонолулу, 1985 г., Пестум, 1994 г., Чианг Мей, 1999 г., Касабланка, 2003 г., Анталия, 2007 г.); на 9 и 11-й Международных конференциях по физике облаков и осадков (Таллин, 1984 г., Монреаль, 1994 г.); на IV и V Международных симпозиумах по тропической метеорологии (Гавана, 1987 г., Обнинск, 1991 г.); на Международных совещаниях по Международному Проекту увеличения осадков (ПУО) (Монреаль, 1980 г., Москва, 1981 г.); на совещаниях группы экспертов ИК ВМО по активным воздействиям (Женева, 1982 г.); на рабочей группе КАН по физике облаков и активным воздействиям (Женева, 1983 г.); на Всесоюзных конференциях по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Киев, 1987 г., Нальчик, 1991 г.); на Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Нальчик, 2001г.); на Всесоюзных семинарах «Технические средства для государственной системы наблюдений и контроля природной среды» (Обнинск, 1981 г., Обнинск, 1983г.); на III Всесоюзном семинаре-совещании «Планирование и оценка эффективности работ по искусственному увеличению осадков» (Тбилиси, 1986 г.); на III Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии (Суздаль, 1990г.); на Юбилейной конференции «Состояние и перспективы развития технологии и технических средств воздействия на гидрометеорологические процессы» (Чебоксары, 1999г.); на Первом Арабском агрометеорологическом семинаре (Дамаск, 1982 г.); на семинарах ВМО по проблеме увеличения осадков в странах Средиземноморского региона, Юго-Восточной Европы и Среднего Востока (Бари, 1996 г., Монселиче, 1999г.); на Научно-практическом семинаре «Состояние и перспективы работ по воздействию на гидрометеорологические процессы в интересах развития производства в Республике Узбекистан» (Ташкент, 2000г.); на Первой Национальной конференции Малайзии по активным воздействиям (Куала Лумпур, 2002 г.); на Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах - участниках СНГ (Санкт-Петербург, 2002 г.); на Региональном международном семинаре ВМО по физике облаков и активных воздействий (Дамаск, 2003 г.); на Научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий (Нальчик, 2007 г.); на Научной конференции институтов Росгидромета «Теоретические и экспериментальные исследования

конвективцых облаков» (Санкт-Петербург, 2008 г.); на VI Всероссийском метеорологическом съезде (Санкт-Петербург, 2009 г.).

Основные результаты диссертации опубликованы в 88 работах. В диссертацию включены результаты, которые были получены лично автором или при его непосредственном участии. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемой литературы (356 отечественных и зарубежных публикаций) и Приложений. Объем рукописи составляет 312 страниц, включая 75 рисунков, 39 таблиц, список литературы и 5 Приложений, содержащих Акты и Справки о внедрении результатов диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены научная проблема, цели, задачи и методы их решения, оценены научная новизна и практическая значимость работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы, публикациях и структуре диссертации.

В первой главе освещена история и сделан краткий обзор современного состояния проблем ИРО методами АВ, а также изложены физические основы АВ на облака разных типов с использованием: 1) термодинамической (фазовой) неустойчивости, возникающей в переохлажденных облаках, содержащих переохлажденную воду; 2) коллоидальной неустойчивости, за счет которой происходит конденсационно - коагуляционный рост капель в облаке и выпадение дождя из теплых облаков; и 3) конвективной (вертикальной) неустойчивости атмосферы. В главе также описаны основные реагенты и технические средства, используемые для воздействий на облака.

Современные методы искусственной модификации переохлажденных облаков с использованием фазовой неустойчивости базируются на теории, разработанной Вегенером, Бержероном и Финдайзеном, и основанной на наличии разности упругости насыщенного пара надо льдом и над водой. Вследствие того, что упругость насыщенных паров надо льдом меньше, чем над водой при одной и той же отрицательной температуре, ледяные кристаллы, находящиеся в переохлажденном облаке, оказываются в состоянии пересыщения и растут диффузионно за счет испаряющихся облачных капель. В результате «перегонки» пара с капель кристаллы быстро растут и по достижении размеров частиц осадков начинают опускаться под действием силы тяжести, продолжая расти в процессе своего падения за счет коагуляции.

Принимая во внимание, что в большинстве естественных облаков наблюдается недостаток природных ледяных облачных ядер, путем создания в переохлажденных облаках дополнительных кристаллов можно в зависимости от их количества (10-100

ледяных ядер на литр при микрофизическом (статическом) засеве и 100-1000 л"' - при динамическом) и места введения управлять развитием облаков, т.е. либо повысить эффективность процессов осадкообразования и тем самым получить дополнительные осадки, либо провести интенсивный засев облака кристаллизующими реагентами (организовать «перезасев» облака) и за счет мощного оледенения облака уменьшить или полностью прекратить выпадение из него осадков.

Анализ результатов ряда наиболее известных исследовательских и оперативных проектов по искусственному увеличению осадков из переохлажденных облаков, выполненных за последние 60 лет в бывшем СССР учеными и специалистами ЦАО, ГГО, ВГИ, УкрНИГМИ, ЗакНИГМИ, САНИИ и за рубежом - в США, Канаде, Австралии, Израиле, Италии, Южной Африке, Мексике, Таиланде, на Кубе позволяет сделать вывод о том, что эффект воздействий в значительной мере зависит от характеристик облачности - количества переохлажденной воды в облаках и ее местоположения, от концентрации ледяных кристаллов, от вертикальных движений, от мощности облака и температур на верхней и нижней границах. Так результаты рандомизированных экспериментов свидетельствуют о том, что диапазон изменения количества осадков при засеве переохлажденных облаков различных типов льдообразующими и хладореагентами может меняться от уменьшения на 60% до увеличения на 200%. Тем не менее несмотря на неоднозначные оценки результатов экспериментов можно констатировать, что при определенных метеоусловиях при правильном выборе объектов для воздействия и при правильном проведении засева (выборе типа и дозировки реагента, определении способа, места и времени для засева облачности) можно получить дополнительно 10-30% осадков, а при благоприятных условиях - до 50-100%. Следует отметить, что большинство выполненных экспериментов страдают из-за отсутствия прямых физических свидетельств того, что обнаруженные при статистическом анализе изменения количества осадков были получены в результате засева облаков.

Наряду с использованием термодинамической (фазовой) неустойчивости для АВ на переохлажденные облака в последние годы большое внимание уделялось воздействиям на «теплые» облака, базирующимся на использовании коллоидальной неустойчивости. В результате многочисленных теоретических и экспериментальных исследований к настоящему времени предложено две основные концепции активных воздействий на «теплые» облака, основывающиеся на искусственной стимуляции увеличения размеров облачных капель до размеров, при которых они могли бы стать зародышами частиц осадков. Данная задача для капельных облаков решается: 1) прямым методом введения зародышей осадков в облако путем распыления в облаке крупных капель воды, либо 2) путем засева «теплых» облаков гигроскопическими, то есть интенсивно поглощающими «избыточный» водяной пар, аэрозолями.

Результаты выполненных за последние 50-60 лет исследований свидетельствуют о возможности модификации теплых конвективных облаков путем

их засева крупными каплями воды или гигроскопическими частицами. Однако практическое использование такого способа крайне ограничено, поскольку требуется поднять в воздух и распылить в облако большое количество реагента, что часто оказывается экономически невыгодным. В связи с этим внимание исследователей в конце прошлого столетия было обращено на разработку и проверку нового способа засева конвективных облаков с использованием мелких гигроскопических частиц, получаемых с помощью пирогенераторов (пиропатронов) в результате сжигания гигроскопических пиросоставов. Анализ результатов выполненных к настоящему времени натурных и численных экспериментов по засеву теплых конвективных облаков мелкими гигроскопическими частицами, позволяет сделать вывод, что при определенных условиях такие воздействия приводят к изменению микроструктуры засеянных облаков, увеличению времени их «жизни», площади, занятой осадками и интенсификации выпадающих из них осадков. Однако несмотря на статистически значимые результаты, полученные в южно-африканском и мексиканском рандомизированных проектах, в настоящее время остается открытым вопрос об их физическом обосновании. В связи с чем, требуется проведение дополнительных как теоретических, так и экспериментальных исследований возможности модификации облаков путем их засева небольшим количеством гигроскопического аэрозоля.

Наряду с результатами активных воздействий на облака с целью искусственного увеличения осадков в обзоре приведены результаты выполненных в ЦАО, ИПГ, ГГО, УкрНИГМИ и за рубежом - в США, Франции, Германии, Норвегии и др. теоретических и экспериментальных исследований, свидетельствующих о возможности и эффективности стимулирования и разрушения при различных условиях образования и развития конвективных облаков различной мощности путем воздействия на них искусственно созданными струями, а также рассеяния слоистообразных облаков, и переохлажденных и теплых туманов с использованием самолетных и наземных средств воздействий.

Известно, что конвективная неустойчивость атмосферы и возникающие при этом потоки играют определяющую роль в развитии облаков, и, в особенности, кучевых форм. Так восходящие конвективные потоки создают первоначальные импульсы, необходимые для образования кучевых облаков и зон внедренной (затопленной) конвекции в слоистообразных фронтальной облачности, а также обуславливают их дальнейшее развитие. Очевидно, что наличие нисходящих конвективных потоков в облаках должно сопровождаться разрушением облаков. В настоящее время известно по крайней мере два способа искусственного инициирования внутриоблачных нисходящих движений (струй): 1) путем сброса в облако грубодисперсных порошков; 2) летательными аппаратами (самолетами, вертолетами) при зависании или пролете над облаком или туманом, или струями газов от двигателя реактивного самолета при его кабрировании в облаке на больших углах тангажа.

В результате выполненных в ЦАО и ИПГ теоретических и экспериментальных исследований по воздействию на конвективные облака путем сброса в облако 20-50 кг различных мелкодисперсных порошков и создания направленных вниз импульсов во время горизонтальных пересечений облаков самолетом Ил-14 за счет силы, противодействующей подъемной силе крыла самолета или струей газов от двигателя реактивного самолета при кабрировании в облаке на больших углах тангажа было установлено, что: 1) введение порошков нерастворимых веществ в облако носит динамический характер, т.е. происходит развитие нисходящей струи во влажно неустойчивой атмосфере путем вовлечения воздуха облаком частиц грубодисперсного аэрозоля, оседающим под действием силы тяжести; 2) на результат воздействия не влияет температура окружающей среды или химический состав сбрасываемого на облако вещества; 3) эффективность действия реагента зависит от величины энергии неустойчивости: чем выше значение энергии неустойчивости, тем интенсивнее протекает процесс распада облака после воздействия; 4) способность частиц к захвату облачных капель (при использовании гидрофильного цемента) повышает эффективность действия реагента и благоприятствует более быстрому разрушению облака; для разрушения облака при использовании гидрофобного порошка требуется существенно увеличить количество вводимого в облако реагента;

5) при использовании самолета Ил-14, мелкодисперсных порошков и реактивного самолета эффективность воздействия соответственно составила 73, 82 и 100%;

6) эффективность разрушения конвективных облаков зависит от условий развития облачности: при воздействии на облака сбросом упаковок с порошком эффективность составила 92% при воздействии на конвективные облака внутримассового развития, 82% при воздействии на облака, обусловленные термической конвекцией вблизи фронтальных зон, и 58% при воздействии на фронтальные конвективные облака. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности использования искусственно созданных нисходящих струй для разрушения как теплых, так и переохлажденных мощных кучевых, кучево-дождевых и грозовых облаков, что находится в полном соответствии с физическими представлениями о механизме воздействия.

АВ с целью ИРО в настоящее время осуществляется с помощью разработанных в Росгидромете технологий воздействия, основанных на использовании самолетов, оборудованных необходимой для проведения воздействий измерительной аппаратурой и средствами засева облаков, наземных технических средств воздействия и различных типов реагентов для засева облаков - хладореагентов, кристаллообразующих, гигроскопических и порошкообразных.

Для АВ на облака в настоящее время применяются самолеты-метеолаборатории (СМЛ) и самолеты воздействия, создаваемые на базе серийных самолетов типа Ил-18, Ан-12, Ан-26, Ан-28, Ан-30, Ан-32, Ан-72, М-101Т («Гжель») и СУ-30 (рис.1.1). Указанные типы самолетов перекрывают диапазон высот полета от 6 до 20 км,

способны находиться в воздухе от 3 до 8-9 часов и нести полезную нагрузку от 630 до 20000 кг (Табл. 1.1). Используемые в работах по АВ самолеты оснащаются автоматическими устройствами КДС-155, АСО-2И и УВ-26 для отстрела пиропатронов ПВ-50 и ПВ-26 (рис.1.2), углекислотными комплексами для засева облаков «сухим» льдом и самолетными азотными генераторами ГМЧЛ-А и системами для сброса упаковок с грубодисперсными порошками (рис. 1.3).

Рис. 1.1. Самолеты, используемые в работах по активным воздействиям а) Ил-18; б) Ан-12; в) Ан-72; г) Ан-26; д) Ан-30; е) Ан-28; ж) Ан-32; з) М-101Т «Гжель»; и) СУ-30

Таблица 1.1.

Основные характеристики самолетов, используемых в работах по АВ

Характеристика Ил-18 Ан-12 Ан-72 Ан-30 Ан-32 Ан-26 Ан-28 М-101Т «Гжель» СУ-30

Взлетная масса, кг 61 000 61 000 33 000 21 000 27 000 24 000 6 500 3 720 33 000

Крейсерская скорость, км/ч 617 590 550 430 530 430 337 360 3602 200

Практический потолок, м 10 000 9 800 11 800 7 300 9 400 7 300 6 000 8 000 20 000

Максимальная дальность полета, км 4 270 4 560 4 400 2 550 2 160 2 340 1 250 1 400 3 200

Максимальная полезная нагрузка, кг 13 500 20 000 10 000 5 500 6 700 4 100 2 000 630 7 000

ч ..............^ JII....... "Л

о) б) в)

Рис. 1.2. Самолетные устройства КДС-155 (а) для отстрела пиропатронов ПВ-50 и АСО-2И (б) и УВ-26 (в) для отстрела пиропатронов Г1В-26

Рис. 1.3. Устройства для сброса гранул твердой углекислоты, диспергирования жидкого азота и сброса упаковок: а) патрубок для выброса твердой углекислоты (внизу)и пилон с форсункой (вверху) для распыления жидкого азота; б) самолетный азотный генератор ГМЧЛ-А; в) транспортер с упаковками с грубодисперсным порошком.

Наряду с отстреливаемыми пиропатронами для засева облаков могут использоваться выпускаемые российской промышленностью самолетные аэрозольные генераторы САГ-ПМ-01 и САГ-26. При воздействии с земли засев облаков может осуществляться либо с помощью наземных пиротехнических или жидкостных генераторов, либо с помощью ракет и снарядов, содержащих льдообразующие или гигроскопические реагенты.

В качестве реагентов для воздействия на переохлажденные облака используется йодистое серебро Agi (температурный порог активности -4...-6°С), твердая углекислота С02 (температурный порог активности -3...-4°С) и жидкий азот N2 (температурный порог активности около -1°С). Для воздействия на теплые облака используются гигроскопические реагенты - порошки или капли растворов хлористого натрия NaCl, хлористого кальция СаСЬ, или высокодисперсных частиц, формируемых при горении пиротехнических составов.

Важным элементом информационно-измерительной системы (ИИС), обеспечивающей успешность организации и проведения работ по АВ на облака с целью искусственного регулирования осадков, является радиолокационная система. Данные радиолокационных наблюдений необходимы для: 1) оценки пригодности облаков и облачных систем для засева; 2) планирования и выполнения самолетных операций по засеву облаков; 3) оценки результатов засева при физической и статистической оценке воздействий. Для этих целей могут быть использованы

разработанные российскими специалистами метеорологические автоматизированные радиолокационные комплексы АКСОПРИ, Метеоячейка, МЕРКОМ.

Таким образом, приведенные в обзоре результаты работ по АВ на облака свидетельствуют о том, что остается еще много нерешенных вопросов по планированию и проведению работ по ИРО, а также получению статистических и физических доказательств того, что засев облаков приводит к увеличению осадков над заданным районом и в течение продолжительного периода времени, а также по определению влияния засева за пределами этого района. Используемые в работах методы и технические средства измерений характеристик метеообъектов и воздействий с целью искусственного регулирования осадков требуют дальнейшего усовершенствования с точки зрения повышения эффективности воздействий и определения ситуаций и времени, когда можно проводить воздействия, а когда проведение воздействий нецелесообразно. Следует также отметить важность использования статистического моделирования и выбора эффективных методов оценки результатов воздействий при проведении как исследовательских, так и оперативных работ по АВ на облака.

Во второй главе диссертации рассматриваются вопросы использования радиолокационной информации для выделения переохлажденных капельных зон в облаках и для статистического моделирования количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов.

Успешность решения многих научных и практических задач, связанных с исследованием процессов осадкообразования и развития облачных систем, с АВ на облака, с обеспечением безопасности полетов в облаках и др., в значительной степени зависит от качества и оперативности получения информации о наличии, пространственном распределении и временной эволюции переохлажденных капельных зон в облаках различных форм. Обнаружение в облаках зон с переохлажденными каплями и их исследование осуществляются в основном с помощью СМЛ. Наряду с несомненными достоинствами прямые самолетные измерения микрофизических характеристик облаков обладают рядом существенных ограничений из-за пространственной и временной ограниченности наблюдений и невозможности одновременного охвата больших площадей. В связи с этим большое значение приобретают дистанционные методы исследования облачных систем, которые, в отличие от прямых, могут обеспечить оперативное получение данных об облачных системах на больших площадях в течение всего времени их существования. К сожалению, известные радиолокационные методы — определение водности по радиолокационной отражаемости, двухволновый метод, метод мишени, и СВЧ-радиометрические методы либо принципиально, либо из-за технических трудностей не могут обеспечить оперативного обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках на больших площадях.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований микрофизических характеристик облаков различных форм свидетельствуют о том, что водность облаков в значительной степени определяется вертикальными движениями. В свою очередь, вертикальные движения тесно связаны со структурой горизонтальных движений в пограничном слое атмосферы (ПСА), в котором эти потоки формируются:

W;, = Wh0 ^ - — \p{h) div V(A) dh , (2.1)

Ph Ph ,í

где W/, и W(lo - вертикальные скорости на высотах h и ha, соответственно; р -плотность воздуха; div V(//) - дивергенция горизонтального ветра. В таком случае можно предположить возможность использования информации о горизонтальных движениях в пограничном слое для обнаружения капельных зон в переохлаждённой части облаков.

Сравнительный анализ радиолокационных методов исследования движений в облаках и осадках с использованием наземных и самолетных РЛС позволяет заключить, что наибольшая оперативность получения информации о поле горизонтальных скоростей обеспечивается при использовании разработанной в ЦАО аппаратуры «Устройство индикации турбулентности» (УИТ). Принцип работы УИТ заключается в измерении разности средних значений радиальных скоростей (ДУ) рассеивателей в импульсных объёмах, разнесенных по дальности вдоль радиолокационного луча на расстояние L, которое определяет масштаб исследуемых неоднородностей. Основными факторами, определяющими наличие AV на расстоянии L, являются: 1) турбулентность; 2) квази-упорядоченные вертикальные движения; 3) вертикальные сдвиги ветра; 4) различие скоростей гравитационного падения гидрометеоров. С учетом указанных компонент ДУ может быть записана в виде:

AV = AVT + AVr Cos р + AWB Sin Р + ДУсд Cos Р + дугр Sin р , (2.2) где AVT - турбулентная составляющая; AVr и AWn - неоднородности квази-упорядоченных горизонтальных и вертикальных движений; ДУсд и ДУгр -неоднородности, обусловленные сдвигом ветра и различием скоростей гравитационного падения гидрометеоров; Р - угол места антенны. Анализ вклада основных факторов в величину неоднородностей поля радиальных скоростей показал, что при углах места антенны меньше 1-3°, т.е. при зондировании пограничного слоя атмосферы, основной вклад в величину ДУ вносят составляющая ДУГ, обусловленная дивергенцией, которая, согласно (2.1), тесно связана с вертикальными движениями, и турбулентная составляющая AVr, среднеквадратичное значение которой описывается с помощью структурной функции

D (L) = ЩЯУ-ЩЯ+Т)]2 = ДКГ2, (2.3)

связанной с масштабом флуктуаций L "законом 2/3" Колмогорова - Обухова

D (L) = С г213 L213, (2.4)

где е - скорость диссипации кинетической энергии, характеризующая интенсивность турбулентных движений; С - безразмерная константа.

На основании литературных данных о значениях е, а также экспериментальных данных, полученных автором, показано, что средние значения АУТ для слоисто-дождевой облачности без "затопленной" конвекции, составляют 0,6-0,8 м/с, а при её наличии - 1,0-1,2 м/с. Для кучево-дождевой облачности величина АУГ на масштабе 500 м составляет 0,9-1,8 м/с. В таком случае, при соответствующем выборе величины порога ДУ на фоне турбулентных движений в зонах радиоэхо облачности и осадков могут быть выделены области повышенной конвергенции и дивергенции, формирующие квази-упорядоченные восходящие и нисходящие движения, т.е. зоны интенсивных вертикальных потоков.

Проведенные в 1982 г. в районе г. Калуги и в 1983 г. на метеорологическом полигоне ЦАО в Пензе комплексные исследования динамических характеристик облачности с помощью радиолокаторов МРЛ-2 (в Калуге) и МРЛ-5 (в Пензе), на которых была установлена аппаратура УИТ, и 3-см доплеровского наземного и самолетного радиолокатора, установленного на СМЛ Ил-18 «Циклон», подтвердили возможность использования аппаратуры УИТ для обнаружения в облаках различных форм областей интенсивных вертикальных движений.

Экспериментальная проверка возможности использования информации о НПВ, получаемой с помощью УИТ в осадках в ПСА, для дистанционного обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках была проведена в 1980-1981 гг. на полигоне ПУО в Испании, в 1982 г. в районе Калуги и в 1983 г. на полигоне в Пензе. Методика экспериментальных исследований связи зон НПВ в ПСА с переохлажденными жидкокапельными зонами в облаках заключалась в выполнении целенаправленных полётов СМЛ через зоны, характеризующиеся наиболее интенсивными движениями, определяемыми с помощью УИТ. В период полета СМЛ каждые 5-10 минут проводилась регистрация информации о структуре НПВ и распределении радиолокационной отражаемости в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Следует отметить, что при сравнении радиолокационных и самолетных данных необходимо учитывать время Т„, требуемое для подъёма влажного воздуха с нижнего уровня до высоты полета самолета Н, а также перенос зон радиоэхо за это же время. Для этого была разработана методика обработки и комплексного анализа радиолокационной и самолетной информации, включающая: определение скорости вертикальных движений по радиолокационным данным о вертикальной структуре НПВ и величине ДУ; оценку времени Т„ ; определение скорости и направления перемещения зон радиоэхо; построение траектории полета СМЛ на изображениях зон НПВ, полученных раньше момента пролёта самолета над зонами на время Т„ , т.е. на изображениях "образов" зон НПВ.

На основании результатов исследований связи переохлажденных капельных зон в облаках с НПВ в ПСА был разработан новый радиолокационный метод

обнаружения капельных зон в облаках, позволяющий обнаруживать в слоистообразных (класс «А» по классификации ПУО) и конвективных облаках (класс «С»), дающих осадки, соответственно, 80 и 95% переохлажденных капельных зон.

Разработанный метод выделения в облаках и облачных системах переохлажденных капельных зон по данным о НПВ в ПСА прошел экспериментальную проверку в ходе комплексных радиолокационных и самолетных экспериментов в Московской области и в районе г. Калуги, а также на полигоне ЦАО в Пензе при выполнении работ по опытному засеву облаков льдообразующими реагентами с использованием информации о НПВ. Анализ полученной в ходе выполнения работ радиолокационной информации о структуре радиоэхо до и после засева облачности твердой гранулированной углекислотой С02 показал, что засев облачности, характеризовавшейся наличием зон НПВ с величиной АУ выше 1,3 м/с, привёл к образованию на фоне естественных осадков чётко выраженных полос искусственных осадков, отражаемость которых на 6-8 дБг превосходила отражаемость естественных. Засев облачности, не имеющей повышенных значений НПВ, не приводил к появлению полос повышенной отражаемости на фоне естественных осадков. Результаты опытов по использованию радиолокационного метода оперативного обнаружения в облаках переохлажденных капельных зон по информации о НПВ указывают на перспективность его использования в работах по искусственному регулированию осадков на больших площадях.

Принимая во внимание наличие взаимосвязи «образов» зон повышенных НПВ с областями переохлажденной жидкокапельной влаги были определены следующие характеристики: а) временной ход относительного покрытия площади осадков (Аос) зонами НПВ (А,1ПВ);

б) средние значения величин Ан|1]! / Аос для каждого дня наблюдений;

в) характерные размеры зон НПВ;

г) времена существования отдельных зон НПВ.

Анализ полученных данных показал, что зоны повышенных НПВ существуют во всех облачных системах и практически во все моменты времени их прохождения через площадь обзора радиолокатора.

но 100 90

SO 70 60 50 ■ 40 30 20 10

jo 70 30 40 so 60 70 8 0 «о 100 )ю s, ш'

Рис. 2.1. «Время жизни» зон НПВ с величиной AV >1,3м/с в зависимости от их площади. " + " - для протяженных облачных систем (класс «А»); " • " - для конвективных облаков (класс «С»).

Анализ распределений зон НПВ по размерам показал, что средняя площадь зон НПВ с величиной AV > 1,3 м/с в облачных системах класса «А» и в конвективных облаках класса «С» составляет, соответственно 40-50 км2 и 20-25 км2. Анализ данных выявил зависимость «времени жизни» зон НПВ от их горизонтальных размеров (рис. 2.1) - «время жизни» зон НПВ тем больше, чем больше их размер, и практически не зависит от типа облачности. При этом среднее «время жизни» областей НПВ в облаках класса «С» составляет (с учетом среднего размера 20-25 км2) 20-25 мин, а в облачности класса «А» (при среднем размере 40-50 км2) составляет 40-50 минут.

Наличие для облачности на полигоне ПУО в Испании радиолокационной информации о НПВ и рассчитанных по самолетным данным средних значений водности над этими зонами, позволило провести оценку пригодности полигона для проведения работ по ИУО. Такая оценка может быть представлена в виде дополнительных осадков, которые могли бы быть получены при осаждении всей переохлаждённой воды на площади обзора PJTC. При известных величинах относительного покрытия площади обзора PJ1C зонами НПВ и значениях водностей над этими зонами, величина дополнительных осадков за час может быть определена по формуле:

А/ = - дн 1 , (2.5)

р А Т

где А,ш и А — площади зон НПВ и обзора PJTC; АН - мощность слоя между изотермой 0°С и верхней границей радиоэхо или высоты изотермы минус 15°С, если высота радиоэхо превышала этот уровень; р - плотность воды; Т - время. В случае конвективной облачности для оценки А[ в соотношении (2.5) необходимо вместо А„т /А использовать величину [ (Аос /А) ■ К ], где К — коэффициент, определяющий в площади обзора долю конвективных облаков, характеризующихся наличием в них зон повышенной НПВ.

Результаты сравнения величин А] с интенсивностью естественных осадков I показали, что величины ожидаемого относительного увеличения осадков изменяются в широких пределах и для различных дней облачности класса «А» составляют 2-5-29%, а для облачности класса «С» - 15+140%. Среднее относительное увеличение осадков для этих классов облачности составляет 7,6% и 34%, соответственно (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Оценки возможного увеличения количества осадков (%) на полигоне ПУО, полученные по данным

радиолокационных и самолетных наблюдений, и в результате численного моделирования

Способ оценки Средняя величина (%) по дням Экстраполяция (%) за сезон

класс «А» класс «С» среднее класс «А» класс «С» среднее

Радиолокационный способ (по НПВ) 7,6 34 21 7,6 34 17

По самолетным данным 8,1 17 12 0,36 3 1

Численное моделирование 29 65 54 1,37 И 4,3

Для сравнения в таблице также приведены оценки возможного увеличения количества осадков, полученные американскими участниками Проекта по данным самолетных измерений и по результатам численного моделирования.

Из таблицы видно, что полученные тремя способами оценки возможного увеличения осадков для выбранных дней наблюдений находятся в хорошем согласии, что свидетельствует о возможности использования этих методик для оценки увеличения осадков на площади полигона в отдельные дни. Однако, при экстраполяции оценок для отдельных дней наблюдений на сезон возникают значительные расхождения в оценках, связанные с тем, что согласно самолетным данным, только 16,3% дней (т.е. каждый шестой день) для облачности класса «А» и 48,7% дней (т.е.каждый второй день) для облачности класса «С» определены пригодными для проведения воздействий с целью ИУО. По данным же радиолокационных исследований во все экспериментальные дни в облачности классов «А» и «С» наблюдались зоны, потенциально пригодные для засева. В связи с этим в качестве возможного увеличения слоев осадков за сезон были взяты оценки, полученные для отдельных дней наблюдений. Отличие средней оценки за сезон (17%) от оценки по отдельным дням (21%) связано с различием вклада облаков классов «А» и «С» в слой осадков в сезоне 1981 г. и в средне-сезонную норму осадков. Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование только прямых методов измерений может привести к ошибочным выводам.

Во втором параграфе главы рассматриваются вопросы использования радиолокационных данных об осадках для планирования экспериментов по ИУО. Для этой цели на основе разработанного Булинским-Колмогоровым метода выборочных оценок сумм случайных величин было получено выражение для расчета количества ЭЕ, необходимого для обнаружения эффекта воздействия с вероятностью (1 - р) на уровне значимости а при проведении рандомизированного эксперимента с вероятностью засева, равной 0,5:

Хцд/<?+ 64 2 ~аЬ + Яа С~а2 + VЬ2)

| А' __ | N

где а =— "Та, , а2 =— У (я, -а)2, ак- естественные осадки; N й «Й

_ ] N _ | (V

Ъ = — , Ъ1 = — Ьк -Ь)2, Ьь - осадки после засева; N 4=1 N »=1

N - число ЭЕ, обследованных перед планированием эксперимента;

Яа и Яь - определяются из уравнения типа

Ф ( Яа) = 1 - а , ( Ф(х) = ]е~"2/2 йи ).

При наличии априорных оценок (прогноза) с*, для величин ак и при предположении мультипликативной модели увеличения осадков, т.е. Ь* = (1+7) выражение (2.6) можно переписать в удобном для расчетов виде, используя средние

значения а и с , дисперсии ст = (а-а)2 и сг; = (с-с)2, и коэффициент корреляции

~ (а — а)(с — с)/ааас:

N2 = , [л. 4Л'- У I 2/ + Ла( Л" + Тх^-У+г)}, (2.7)

X а

2 --2 --2 --2

где X = 1 + ^ + -V(1 - Ст) -2 а< Я,, Г = 2у0 -- ), 2 = у1 (1 + ат), сг сг; <т„ а,, сг

С целью исследования целесообразности использования коротких ЭЕ (осадки за час, осадки из облака), которое приводит к увеличению количества ЭЕ, были проведены расчеты с использованием цифровых радиолокационных данных, полученных с помощью автоматизированных комплексов. Необходимые для расчета Ы2 характеристики определялись для двух ЭЕ: 1-часового и 12-часового слоев осадков, и для площадок двух размеров: 20 х 20 км2 и 30 х 30 км2.

Анализ матриц коэффициентов корреляции часовых и 12-часовых слоев осадков, рассчитанных по данным радиолокационных измерений за июнь-сентябрь 1984 г. показал, что во всех наблюдавшихся синоптических ситуациях отчетливо проявляется анизотропия пространственной корреляции осадков. Так, для часовых слоев в направлении переноса зон радиоэхо расстояние по уровню корреляции 0,7 для фронтальных облачных систем в 2,3-3,4 раза, а для случаев внутримассовых конвективных облаков в 1,6-2 раза больше, чем в ортогональном направлении. Для 12-час слоев эти соотношения лежат, соответственно, в пределах 1,3-3,2 и 1,5-2,5.

Расчеты количества ЭЕ, выполненные для прилегающих и разнесенных на длину стороны площадки (т.е. на 20 км или 30 км), при расположении опытной и контрольной площадок вдоль переноса ноля осадков, определяемого по результатам корреляционного анализа радиолокационных данных, и в перпендикулярном направлении, показали, что наименьшая продолжительность эксперимента получается при использовании 1-часовой ЭЕ и при расположении разнесенных площадок вдоль направления переноса. При этом использование 1-часовой ЭЕ позволяет сократить продолжительность эксперимента по ИУО в 2-8 раз по сравнению с использованием 12-часовой ЭЕ.

Расчеты также показали, что в ряде ситуаций (в частности, осадки из внутримассовых конвективных облаков) использование данных контрольного полигона даже при его оптимальном размещении не всегда дает выигрыш в уменьшении продолжительности эксперимента. Это обстоятельство указывает на необходимость поиска более точных по сравнению с методом контрольных площадок способов получения априорной информации об осадках. В качестве

такового предлагается использовать сверхкраткосрочный (на 1-2 часа) прогноз полей осадков по цифровым радиолокационным данным, который за счет более высокой корреляции прогностических радиолокационных и фактических слоев осадков по сравнению с корреляцией слоев осадков, выпавших на опытной и контрольной площадках, позволяет в 1,5-5 раз сократить число ЭЕ по сравнению с использованием 1-часовой ЭЕ даже при оптимальном расположении мишени и контрольной площадки. Расчеты показали, что при переходе к 12-часовой ЭЕ использование сверхкраткосрочного прогноза полей осадков позволит сократить продолжительность эксперимента от 2 до 13 раз по сравнению с методом контрольных площадок.

В третьей главе рассматриваются результаты комплексного рандомизированного эксперимента по АВ на конвективные облака, выполненного на территории Кубы в рамках советско-кубинского научно-технического сотрудничества. На первой стадии работ в 1979-1981 гг. в результате климатологических исследований облаков и осадков для проведения экспериментов была выбрана территория в провинции Камагуэй, расположенная между

провинциями Сьего-де-Авила и Лас-Тунас (рис. 3.1).

На втором этапе (1982-1984 гг.) было: 1) проведено оснащение Камагуэйского метеорологического полигона (КМП), представляющего собой круг с радиусом 80 км, ИИС, включающей в себя: два радиолокатора - АРС-3 (длина волны 3 см) и двухволновый метеолокатор МРЛ-5 (длина волны 3 и 10 см), оборудованный системой автоматизированной цифровой обработки радиолокационных сигналов (АЦОРС), пункты радиозондирования, приема аэросиноптической, спутниковой и прогностической информации, специализированную сеть дождемеров, предназначенную для калибровки радиолокационной информации, систему двусторонней связи между радиолокаторами и самолетами; 2) подготовлено два кубинских СМЛ - Ан-26 и Ил-14, оборудованных аппаратурой для исследования микрофизических и термодинамических характеристик атмосферы, облачности и осадков, а также средствами засева облаков путем отстрела пиропатронов ПВ-26 с йодистым серебром с самолета Ан-26; 3) выполнены пробные опыты по воздействиям на облака с целью подготовки к проведению исследовательской фазы эксперимента на КМП.

В 1985 г. на КМП был проведен исследовательский рандомизированный эксперимент, в ходе которого проверялась гипотеза динамического засева облаков с целью увеличения осадков и апробировалась методика воздействий на конвективные облака тропической зоны. В результате комплексных радиолокационных и самолетных исследований были выработаны критерии пригодности облаков для засева льдообразующим реагентом с целью получения дополнительных осадков и установлены нормы расхода реагента. Согласно этим критериям пригодными для засева считаются оптически плотные растущие облака с температурой на верхней границе -Ю...-20°С, с диаметром на уровне засева > 2 км и высотой основания облака над поверхностью земли ниже 2000 м, с максимальным значением водности > 0,3 г/м3 и скорости восходящих потоков > 1,5-2 м/с.

В соответствии с требованиями к экспериментам по ИУО в 1986-90 гг. на КМП проводилась подтверждающая фаза рандомизированного эксперимента по засеву конвективных облаков, в ходе которой были проведены комплексные исследования микрофизических, динамических и радиолокационных характеристик и их эволюции в незасеянных и подвергшихся воздействию аэрозолями йодистого серебра конвективных облаков тропической зоны, и получены физико-статистические оценки эффективности динамического засева. На этой фазе в эксперименте принимали участие российские СМЛ Ил-18 «Циклон» (в 1986-1987 гг.) и Ан-12 «Циклон» (в 1988-1990 гг.), оборудованные 8-мм СВЧ-радиометрами для дистанционного измерения водозапаса облаков.

В результате анализа данных радиолокационных исследований облаков на КМП получены оценки ресурсов облаков, потенциально пригодных для засева с целью увеличения осадков на площади полигона. Показано, что наблюдается значительная суточная и межсуточная изменчивость количества пригодных для засева облаков. Данные о суточном ходе таких облаков указывают на то, что для засева всех потенциально пригодных облаков необходимо одновременно использовать по крайней мере два-три самолета. Анализ данных об осадках показал, что удовлетворяющие принятым критериям пригодности для засева изолированные облака дают 1 -3%, а мезомасштабные облачные скопления («кластеры») - около 2025% количества осадков на полигоне.

Анализ радиолокационных данных позволил установить наличие взаимосвязи вертикальной мощности облака с площадью осадков, их продолжительностью и количеством. Так, более мощные конвективные облака имеют большую площадь, время жизни и дают большее количество осадков (рис. 3.2,а). В результате регрессионного анализа радиолокационных данных показано, что также, как и для других географических районов (например, Северная Дакота, Южная Флорида), существует тесная взаимосвязь количества осадков с их интегральной площадью (рис. 3.2,6). Эта взаимосвязь может быть использована для оценки количества осадков по

данным об их площади, получаемым с помощью спутниковых и радиолокационных измерений.

Рис. 3.2. Зависимость количества осадков из изолированных конвективных облаков от

максимальной высоты радиоэхо #„акс (а) и от суммарной площади осадков 5 (б). Цифры на графике характеризуют количество пар значений, попадающих в одну точку.

N. (ли) Гт»(им)

\Vimci

Исследование эволюции радиолокационных характеристик изолированных конвективных облаков показало, что с увеличением мощности облаков происходит увеличение времени, необходимого для достижения в облаке максимальной высоты, площади, интенсивности и потока осадков. В облаках, живущих менее 35-40 мин, максимальная высота радиоэхо не превышает 7-8 км и в них #макс достигается в первой половине жизни, а /макс - во второй. В облаках с большим временем жизни и высотой выше 7-8 км /Умакс достигается во второй половине жизни, а /макс - в первой. Максимальная площадь осадков во всех облаках наступала во второй половине их существования и после момента достижения облаком максимальной высоты и интенсивности осадков.

В результате комплексных радиолокационно-радиометрических исследований

облаков над КМП впервые средствами дистанционного

зондирования были получены данные о водозапасе, размерах и средней водности зон

переохлажденной воды в облаках тропической зоны.

Анализ эволюции характеристик развивающихся над КМП облаков позволил определить «временное окно», в течение которого облака удовлетворяют критериям пригодности для засева льдообразующими реагентами с целью ИУО. На рис. 3.3 представлена осредненная эволюция концентрации кристаллов скоростей

О .1 .г .3 .4 .5 .6 .7 .8 .»

Рис. 3.3. Эволюция концентрации кристаллов Ык, скоростей вертикальных потоков значений жидкокапельной водности кж , влагосодержания облака коэффициента ледности К,, и объемно-модального радиуса капель гт, в конвективных облаках, развивающихся над КМП.

вертикальных потоков W, значений жидкокапелыюй водности коэффициента ледности Кл = н'л/ (н'л + м>ж ), где - содержание ледяной фазы, и объемно-модального радиуса капель г„1У в естественных конвективных облаках над КМП, построенная по данным совместных самолетных и радиолокационных измерений характеристик 64 Си соп£ и СЬ, находящихся на разных стадиях развития. Верхние границы этих облаков располагались на уровнях 6-8 км. Температура на этих уровнях составляла-7...-20°С. Измерения проводились на уровне 5,6-6 км (при температурах -6...-П"С). На рис. 3.3 также нанесена кривая эволюции влагосодержапия облака q, полученная по данным самолетных СВЧ-радиометрических измерений влагосодержапия облака в слое между -5°С и -15°С.

Данные радиолокационных наблюдений позволили определить время существования облака (Т0) и момент времени (I:) относительно появления первого радиоэхо, когда производились измерения параметров в опытном облаке. Исходя из указанных ранее критериев и данных, представленных на рис. 3.3, периодом, в течение которого конвективные облака над КМП пригодны для воздействия, следует считать первую треть их жизни, что составляет в среднем 10-15 мин после появления первого радиоэхо, т.к. в этот период в облаках наблюдаются низкие концентрации кристаллов, высокое содержание переохлажденной воды и интенсивные восходящие потоки.

Наряду с исследованием конвективных облаков, развивающихся над КМП в естественных условиях, при проведении эксперимента исследовались микрофизические, динамические и радиолокационные характеристик облаков с целью выявления различий в эволюции параметров облаков, засеянных аэрозолями йодистого серебра, и контрольных облаков, развивающихся в естественных условиях, и тем самым проверки гипотезы динамического засева, согласно которой засев конвективных облаков должен сопровождаться их ростом, расширением площади осадков и увеличением времени их выпадения.

На рис. 3.4 приведены графики временного хода осредненных значений высоты верхней границы Н, площади осадков Б, максимальной отражаемости Ъ и потока осадков Б, определенных по данным радиолокационных наблюдений для засеянных и контрольных ячеек облачных кластеров.

Характерной особенностью эволюции как засеянных, так и контрольных ячеек в первые 5-7 мин после засева, выполненного в момент времени 1=0, является отсутствие заметных различий во временном ходе анализируемых радиолокационных характеристик. Этот отрезок времени можно считать периодом «инерционного» роста, когда искусственная кристаллизация в вершине ячеек еще не успела сказаться на их динамике и микрофизике. Как следует из рисунка через 7-10 мин после засева начинает наблюдаться заметное отличие в развитии засеянных и контрольных ячеек. В это время у контрольных ячеек прекращался рост высоты, радиолокационной отражаемости и интенсивности осадков. В то же время в группе засеянных ячеек продолжалось увеличение значений этих характеристик.

Высота верхнаЛ границы радиоэхо

-15 -10 -5 0 5

Рис. 3.4. Временной ход радиолокационных характеристик засеянных и контрольных конвективных ячеек: а) высота верхней границы радиоэхо; б) максимальная радиолокационная отражаемость; в) площадь осадков; г) ноток осадков.

В последующие 5-10 мин средний прирост вертикальной мощности засеянных облаков увеличился на 600-1000 м по сравнению с контрольными, радиолокационная отражаемость выросла на 4-5 дБ7., площадь осадков на 14-16 км2, а потоки осадков из засеянных облаков увеличились в 1,5-2 раза. На 15-й минуте после засева поток осадков достиг своего максимального значения 350 ■ 103 м3 ч"1, в то время как у контрольных облаков поток осадков составлял 180-190 ■ 103 м3 ч"1.

После стадии зрелости, наступившей примерно через 20-25 мин после образования ячеек и характеризующейся стабилизацией радиолокационных характеристик, наступала стадия диссипации. При этом диссипация конвективных ячеек, подвергшихся воздействию, наступала на 10-15 мин позже, чем у развивающихся в естественных условиях. Таким образом, анализ эволюции радиолокационных параметров засеянных и контрольных облачных ячеек позволил провести физическую оценку эффективности динамического засева облаков льдообразующим реагентом.

Наряду с физической оценкой эффективности воздействий в результате анализа экспериментального материала, полученного в 1986-1990 гг. при поведении на КМП подтверждающей фазы рандомизированного эксперимента по засеву конвективных облаков с целью увеличения осадков, были получены статистические оценки эффективности динамического засева изолированных конвективных облаков и ячеек облачных кластеров. Результаты анализа показали, что засеянные изолированные

облака с высотой радиоэха в момент первого пролета самолета Н0 = 6,5-8,0 км, т.е. температурой на уровне верхней границы (ВГ) -10°С -20°С, имели время жизни на 10 мин больше, имели большую (на 0,7 км) высоту радиоэха, отражаемость и площадь осадков, и дали осадков на 115% больше по сравнению с незасеянными облаками. Оценка различия характеристик засеянных и контрольных облаков, выполненная с использованием критерия Манна-Уитпи, показала, что различия во времени жизни облаков, количестве выпавших осадков и их суммарной площади за время жизни облака значимы соответственно на уровнях 0,034, 0,031 и 0,047. Это означает, что увеличение количества осадков, времени жизни облака и площади осадков при засеве изолированных облаков, высота радиоэхо которых на момент пролёта самолёта находилась между изотермами — 10°С и -20°С, не является случайным и связано с изменениями в эволюции параметров засеянных облаков, если принять за уровень статистической значимости значение 0,05.

Для облаков с Н0 < 6,5 км, т.е. с температурой ВГ выше -10°С, положительный эффект наблюдается только для времени жизни облаков и максимальной радиолокационной отражаемости. Для других параметров эффект засева был отрицательным. Для облаков с Н0 > 8 км, т.е. с температурой ВГ ниже -20°С, наблюдались отрицательная реакция на засев по времени существования облака и отражаемости, и положительная но всем остальным параметрам. Однако сравнение засеянной и контрольной выборок показало, что различия между выборками по всем анализируемым параметрам находятся на уровнях значимости 0,075-0,475, т.е. оценки не являются статистически значимыми, если принять за уровень значимости значение 0,05.

Аналогичные результаты были получены при анализе результатов воздействий на облачные кластеры. В группе облаков с ВГ ячеек Н0 = 6,5^-8,0 км, т.е. с высотой между изотермами -10°С и -20°С, засеянные ячейки имели время жизни на 10 мин больше, были на 1,6 км выше, имели площадь выпадения осадков на 28% больше и дали осадков на 65% больше, чем контрольные ячейки облачных кластеров. При этом различия во времени жизни облаков, количестве выпавших осадков, мощности облака и максимальной площади осадков за время жизни облака оказались статистически значимыми на уровнях 0,032, 0,047, 0,014 и 0,029, соответственно.

Таким образом, результаты физико-статистического анализа радиолокационных параметров засеянных и контрольных конвективных облаков позволили наглядно продемонстрировать возможность модификации конвективных облаков на КМП путем их динамического засева льдообразующим реагентом.

Сравнение осредненных значений радиолокационных параметров облаков, исследованных в различных географических районах (на Кубе, в Поволжье, Техасе и Таиланде), показали, что при использовании оптимальной методики воздействий засев аэрозолями йодистого серебра близких по типу, мощности и степени переохлаждения облачных ячеек дает возможность получать достаточно

сопоставимые количества дополнительных осадков. Показано, что заметное влияние на эффективность воздействий оказывают метеорологические условия, обуславливающие разное водосодержание атмосферы в периоды проведения опытов по засеву облаков.

В четвертой главе приводится обзор методов, используемых для оценки результатов работ по ПРО, из которого следует, что при надлежащем планировании и выполнении наиболее надежные оценки увеличения количества осадков дают рандомизированные эксперименты. Однако следует отметить, что для получения статистически значимого результата требуется получение достаточно большого количества ЭЕ, и, как следствие, большая продолжительность (5-10 лет) проведения рандомизированных экспериментов. Кроме того примерно половина пригодных для воздействия ситуаций используется в них только для контроля, что приводит к недополучению потребителем существенной части дополнительных осадков при выполнении оперативных работ по ИУО. В связи с этим для статистической оценки результатов оперативных работ по ИУО в мировой практике широко используется метод исторической регрессии. Следует отметить, что условия проведения оперативных работ по ИУО на больших территориях как правило таковы, что применить для их оценки классический метод исторической регрессии напрямую не удается. Это обусловлено невозможностью выбора заранее контрольной территории из-за требований заказчика по проведению воздействий на всей территории работ.

Во втором параграфе главы описывается метод исторической регрессии, модифицированный применительно к статистической оценке результатов оперативных проектов по ИУО на больших территориях. Для контроля эффективности работ предлагается использовать «метод плавающего контроля» (МПК), суть которого заключается в использовании в качестве контрольных станций не фиксированного набора метеостанций, а переменного или «плавающего». В качестве контрольных выбираются станции, которые в течение анализируемого периода работ (обычно при проведении оперативных проектов в качестве такого берется месяц) не испытали воздействия засева облаков. При этом территория работ делится на зоны (субмишени) с целью повышения точности прогнозирования осадков на площади мишени по регрессионному соотношению за счет увеличения корреляции между осадками контрольных станций и мишени.

В МПК осадки У„к)ф, выпавшие в зоне (субмишени) с номером т в месяце с номером к ву'-том году, "прогнозируются" по линейному уравнению регрессии вида:

У^ф = I я^'Чу) + £ + + с/"1, (4.1)

где V [4)(У - количество осадков, выпавших на опорной станции с номером ¡' за тот же период; Цт,к) и 1(т,к) соответственно обозначены множества контрольных станций,

расположенных на площади субмишени с номером т и в ее окрестности, которые оказались на удалении 50-70 км от зоны засева облачности в месяце с номером к . Коэффициенты а\к), Ь\к), с'" и с/"'определяются методом наименьших квадратов по данным опорного периода. Количество осадков У{к> (¡) определяется путем суммирования проинтерполированных в узлы регулярной прямоугольной сетки величин осадков, измеренных на опорных метеостанциях.

При использовании метода регрессионного анализа возникает задача выбора набора независимых переменных для достаточно точного прогноза количества осадков на территории субмишени по данным контрольных осадкомерных станций. В качестве меры согласия модели регрессии с имеющимися данными широко используется коэффициент детерминации Я2, т.е. квадрат множественного коэффициента корреляции Я, численно выражающий долю дисперсии зависимой переменной У, объясненную с помощью регрессионного уравнения, и вычисляющийся по формуле:

Ьу>

Я2 = 1—^-, (4.2)

Ьу< -У? ¿=1

где у=-У]у,- среднее значение зависимой переменной у„ У, - значения,

и м

рассчитанные по уравнению регрессии. Из (4.2) следует, что максимизация Я2

равносильна минимизации остаточной суммы квадратов и, следовательно,

/=1

минимизации несмещенной оценки дисперсии З2 = [¿(у, -Щ2] / (и-р), где п и р -

соответственно длина выборки и число независимых переменных в регрессионной модели, включая свободный член.

Однако, критерий Я2 непригоден для процедуры отбора подмножества предикторов, так как при сравнении подмножеств та модель, которая включает больше предикторов, будет иметь большее значение Л2, поскольку при включении в регрессионное уравнение новой переменной коэффициент корреляции может только увеличиться. Критерий Л2 можно использовать для выбора лучшего подмножества, если число предикторов фиксировано.

В случае переменного числа предикторов вместо к2 в качестве критерия качества прогноза по уравнению регрессии предложено использовать его модификацию - скорректированный коэффициент детерминации, определяемый как

Я 2 = 1 - ( 1 - Я2) , (4.3)

и-р

гдер - количество членов в регрессионном уравнении (4.1). Свойства этой статистики таковы, что в отличие от Я2 не при всяком включении в уравнение новой переменной

ее значение увеличивается. Это происходит только в случае, если ^статистика при проверке гипотезы о значимости включаемой переменной будет больше заданного порогового значения. В противном случае включение нового предиктора уменьшает значение Лр2. Таким образом, наилучшим регрессионным уравнением можно считать уравнение с подмножеством переменных, обеспечивающих наибольшее значение Лр2.

При выборе наилучшего подмножества предикторов наряду со статистикой Яр2 можно использовать связанный с ней показатель, предложенный Маллоузом - Ср, основывающийся на средней ошибке прогноза зависимой переменной и являющийся функцией остаточной суммы квадратов для построения регрессионного уравнения

С, --2--(п-2р), (4.4)

а

где а2- оценка дисперсии случайной ошибки уравнения регрессии, содержащего все переменные; пир- соответственно длина выборки и число членов в регрессионной модели.

Таким образом, для выбора наилучшего подмножества предикторов в уравнении регрессии могут быть использованы два взаимосвязанных критерия - максимум скорректированного коэффициента детерминации /?,,2 и критерий Ср Маллоуза, обеспечивающие минимальность несмещенной оценки дисперсии случайной ошибки уравнения регрессии и, следовательно, наилучшее качество прогнозирования по выбранному уравнению. Для отбора наиболее информативных подмножеств независимых переменных рекомендуется использовать пошаговые процедуры, среди которых наиболее распространенными являются: метод исключения, метод включения и комбинированный метод включения-исключения.

После завершения процедуры определения оптимального уравнения регрессии эффект от проведения активных воздействий с целью ИУО на субмишени т в месяце с номером к, выраженный в виде объема дополнительных осадков Д У^, определяется как разность У^к> - К"', т.е. разность между фактически выпавшими на ней осадками V"1 и их оценкой по оптимальному уравнению регрессии.

В пятой главе рассматриваются результаты оперативных работ по ИУО, выполненных российскими специалистами в Республике Саха (Якутия), в Сирийской Арабской Республике (САР), в Исламской Республике Иран и Португалии с использованием описанной в предыдущих разделах диссертации российской технологии искусственного увеличения атмосферных осадков.

Проект в САР был проведен в виде законченного цикла работ от предварительного научного обоснования (исследование метеоусловий и демонстрация возможностей российской технологии ИУО, проведенные в марте-апреле 1991 года) и подтверждающего эксперимента на всей территории Сирии (площадь около 185 000 км2) в течение сезона осадков (с декабря по март 1991-

1992гг.), до пятилетнего производственного проекта (1992-1997 гг.) и полной передачи российской технологии ИУО сирийской стороне.

В первые два сезона в работах единовременно использовалось до пяти российских СМЛ (Ил-18, Ан-12, Ан-26 и ЯК-40). В 1992-1993 гг. российскими специалистами было оборудовано четыре сирийских СМЛ (два Ан-26 и два ЯК-40), и,

начиная с сезона 1993-1994 гг., в работах использовались только сирийские самолеты. Все самолеты были оборудованы ИВК и средствами для засева облаков. В качестве реагента для засева облаков использовалось йодистое серебро, вводимое в облака путем отстрела пиропатронов ПВ-26 и ПВ-50 в момент пролета самолета над облаками или на 100300 м ниже В Г облачности. Для управления авиаработами в 1991-1992 гг. на территории САР была создана радиолокационная система из четырех радиолокаторов МРЛ-5, оборудованн ых автоматизирован н ыми комплексами АКСОПРИ, практически полностью перекрывающих территорию страны (рис. 5.1).

Для оценки результатов воздействий в проекте был разработан и апробирован модифицированный метод исторической регрессии или «метод плавающего контроля» (МПК), подробное описание которого приведено в четвертой главе диссертации. Потенциальными предикторами уравнений регрессии (4.1) являлись суммарные за месяц количества осадков (т.к. архив содержит месячные суммы осадков), выпавших на тех из 47 опорных метеостанций, которые в конкретном месяце сезона воздействий находились вне зоны 2-х часового переноса облачности и осадков от всех линий воздействия данного месяца. Направление и скорость переноса для каждого случая воздействия определялись по данным радиолокационных комплексов АКСОПРИ. В качестве опорных использовались 47 станций метеорологической сети Сирии, имеющих непрерывные 30-летние ряды наблюдений с 1959 по 1988 гг. Принимая во внимание высокую пространственную неоднородность осадков на территории Сирии, оценка воздействий проводилась по шести зонам (субмишеням), характеризующимся сравнительной однородностью средних многолетних слоев осадков.

Результаты статистической оценки эффективности регулярных воздействий на облака показали, что за шесть сезонов работ было получено от 0,9 до 4,8 км3 дополнительной оводы, что составило 6,9-16,5% от естественных осадков. При этом для четырех сезонов величины эффекта были статистически значимыми, как и оценка

Рис. 5.1. Расположение 47 опорных метеостанций, 4-х радиолокационных комплексов АКСОПРИ и шести зон (субмишеней) на территории Сирии.

за весь период работ. В целом, на территории САР в период 1991-97 гг. в среднем за сезон было получено около 3 км3 дополнительной воды, что составляет 11,1% от их естественного объема. При этом себестоимость одной тонны воды, полученной в результате АВ, за 6-ти летний период по оценкам сирийской стороны составила около 0,003 доллара США.

ПШЕНИЦА (Р=0.7в)

объем осадков (куб. км)

ВЫСОКО-ПРОДУКТИВНАЯ ПШЕНИЦА (Р=0 86)

2500 2000 | 1500

обьем осадков (к/б км) ЯЧМЕНЬ (П=0 32)

объем осадков (куб ^

Для оценки экономической целесообразности ИУО в интересах сельского хозяйства Сирии, были выполнены исследования связи количества выпадающих в период с декабря по март осадков с урожайностью. Для исследований рассмотрены данные для трех основных сельскохозяйственных культур: пшеницы, высокопродуктивной пшеницы и ячменя, занимающих около 95 процентов от общей площади земель, используемых в Сирии для неорошаемого выращивания сельхозпродукции. Для пшеницы и ячменя использовались данные за 20-летний период (1971-90 гг.), а для высокопродуктивной пшеницы - за 17-летний период (1974-1990 гг.). Регрессионный анализ продемонстрировал наличие тесной связи урожайности с объемом выпадающих за четыре месяца осадков (рис. 5.2).

Для оценки экономической эффективности ИУО была использована полученная с помощью регрессионного анализа связь урожайности пшеницы с количеством осадков. В предположении, что рост осадков благодаря АВ на облака составит 10-15%, объем дополнительно полученной воды АУ будет около 3 - 4,5 км"1. При занятой в 1990 г. под пшеницу площади Б = 1 млн. га, увеличение сбора урожая будет равно 81-122 тыс. тонн. При стоимости 1 кг пшеницы 0,1 доллара США экономическая эффективность увеличения осадков, выпадающих в период с декабря по март, т.е. в наиболее благоприятные с точки зрения увеличения осадков месяцы, составит около 8-12 млн. долл. США.

Проект по ИУО в Центральной части Ирана (провинция Йязд) был начат в 1999 г. и продолжается по настоящее время. В первом сезоне (февраль-апрель 1999 г.) работы проводились на площади радиусом 200 км (около 125 тыс. км2) (рис. 5.3), с использованием российского СМЛ Ан-30, оборудованного ИВК и системой для отстрела пиропатронов ПВ-26 с йодистым серебром. Для измерения осадков и

Рис. 5.2. Зависимости урожайности пшеницы, высокопродуктивной пшеницы и ячменя от количества осадков.

статистической оценки эффекта воздействий использовались 42 осадкомера, имеющие 26-летние ряды наблюдений.

Во втором и третьем сезонах (январь-апрель 2000 и 2001 гг.) площадь работ была увеличена до 280 тыс. км2 в 2000 г. и до 385 тыс. км2 в 2001 г. (т.е. работы выполнялись в радиусе 300 и 350 км вокруг г. Йязд), и для измерения осадков и статистической оценки эффект воздействий, проводившейся по семи зонам, характеризующимся сравнительной однородностью средних многолетних слоев осадков, использовались данные 106 и 150 осадком еров с 26-летними непрерывными рядами наблюдений. Для засева облаков наряду с йодистым серебром использовался жидкий азот, распыляемый в облаках с помощью самолетных азотных генераторов ГМЧЛ-А. С 2001 г. в работах используется два радиолокационных комплекса АКСОПРИ-Е.

В сезоне 2006-2007 гг. после приобретения иранской стороной двух самолётов Ан-26 и их оборудования ИВК и техническими средствами воздействий, были продолжены полевые работы по засеву облаков на территории Проекта, площадь которого была увеличена до 500 тыс. км2 (территория в радиусе 400 км вокруг г. Йязд). Работы выполнялись с 26 ноября 2006г. по 14 апреля 2007 г.

Результаты статистической оценки эффективности оперативного засева облаков на территории Центральной части Ирана, полученные с использованием МПК показали, что за 3-5 зимних месяцев может быть получено от 0,7 до 4,8 км3 дополнительной воды или от 14 до 40% от их естественного количества, что позволяет компенсировать наблюдаемое для данной территории 10-12%-ное уменьшение количества естественных осадков.

В 1995-1997 и 2003-2005 гг. проводились опытно-производственные работы по ИУО на территории Республики Саха (Якутия) - в междуречье рек Лены и Амги на площади около 30 000 км2 (рис. 5.4). За этот период было выполнено 7 летных экспедиций на самолетах Ан-26, Ан-30 и Ил-18, оборудованных быстросъемными комплексами технических средств в составе ИВК, самолетного генератора ГМЧЛ-А и системы отстрела пиропатронов ПВ-26 и ПВ-50. В 2004 г. с целью повышения

Рис. 5.3. Расположение 150 осадкомермых пунктов и двух радиолокационных комплексов на территории Проекта в Иране

экономической эффективности работ был оборудован самолет Ан-26 якутской авиакомпании «СирАЭРО», на котором было установлено метеооборудование и средства воздействия для засева облаков пиропатронами ПВ-26 и жидким азотом.

Результаты статистической

оценки эффективности засева облаков на территории Центральной Якутии, выполненные с использованием МПК, показали, что использование разработанной в ЦАО технологии АВ на облака позволило увеличить ежемесячное количество осадков на территории работ от 10 до 117%, т.е. ежемесячно получить дополнительно от 40 до 365 миллионов тонн пресной воды.

В октябре-ноябре 1999 г. российскими специалистами была выполнена в Португалии полевая программа по исследованию и проведению пробных воздействий на облачность осеннего периода с целью оценки ее пригодности для ИУО с использованием российской технологии. Для исследования облачности и проведения воздействий использовался СМЛ АН-30 «Циклон», оборудованный ИВК и средствами для засева облаков с использованием пиропатронов ПВ-26-95 с йодистым серебром и жидкого азота. Для контроля результатов воздействий использовались осадкомерные данные 50 станций метеослужбы Португалии, имеющие 30-летние непрерывные ряды суточных слоев осадков. В результате исследований облачности и статистической оценки эффекта воздействий, выполненной с использованием МПК, было установлено, что за 8 рабочих дней (с 22 по 29 октября) в результате засева облаков было получено 0,37 км3 дополнительной воды, что составило 7,4% от объема естественных осадков за этот период. Эффективность воздействий была подтверждена также результатами самолетных исследований эволюции микрофизических характеристик облаков.

Описанные выше результаты четырех оперативных проектов по ИУО, выполненных при участии автора в различных регионах мира - Якутии, Сирии, Иране и Португалии, свидетельствуют о высокой экономической эффективности разработанной в ЦАО технологии ИУО как средства для решения проблемы дефицита пресной дождевой воды.

В шестой главе приводится описание концепции и технических средств для выполнения работ по изменению погоды в мегаполисах методами АВ. Основной задачей этих работ является рассеяние облаков и уменьшение или прекращение

междуречье рек Лены и Алдана и расположение метеорологических станций в районе работ

осадков на защищаемой территории. В зависимости от синоптической ситуации обычно применяются четыре метода воздействия: 1) рассеяние слоистообразной облачности; 2) инициирование преждевременного выпадения осадков из облачных систем на наветренной стороне от защищаемой территории путем засева этих систем с целью образования «тени» осадков, т.е. их прекращения или ослабления над заданной территорией; 3) интенсивный засев («перезасев») натекающей на защищаемую территорию осадкообразующей облачности с целью снижения в ней эффективности осадкообразования вследствие создания больших концентраций ядер кристаллизации и 4) разрушение мощных кучево-дождевых облаков динамическим способом для предотвращения ливней и гроз.

Для выполнения работ по метеозащите используются самолеты, оборудованные необходимой для проведения воздействий измерительной аппаратурой, системой радиообмена данными «Земля-Борт-Земля» и средствами засева облаков. В качестве реагентов для засева облаков используется жидкий азот, твердая углекислота, йодистое серебро и грубодисперсный порошок. Для управления авиационными работами и контроля результатов засева облаков используются наземные автоматизированные радиолокационные метеорологические комплексы. В связи с невозможностью использования для оценки результатов работ по метеозащиге крупных городов методов рандомизации и МПК для их оценки используется метод сравнения количества осадков, выпавших над защищаемой территорией, с осадками, выпавшими в одном или нескольких контрольных районах, не подвергавшихся влиянию засева облаков.

Результаты более чем 40 крупномасштабных работ по созданию благоприятных погодных условий в мегаполисах, выполненных с 1995 г. в различных регионах России и ближнего зарубежья, показывают, что при проведении работ с участием в каждой из них от 6 до 12 самолетов в 38% случаев (рис. 6.1, область 1) воздействия не проводились из-за отсутствия условий; в 25% случаев (рис. 6.1, область 2) воздействия привели к разрушению осадкообразующих облаков и, тем самым, к полному предотвращению осадков на защищаемой территории; и в 37% случаев (рис. 6.1, область 3) - к существенному (в 3 - 10 раз) уменьшению количества осадков на защищаемой территории по сравнению с осадками, выпавшими на контрольных территориях (рис.6.2).

0,0 0.5 1,0 1.5 2.0 2.5 3,0 3.5 4.0 4,5 5,0 5.5 Озт, мм

Рис. 6.1. Успешность выполнения работ по Рис 6 2. Осадки, выпавшие на защищаемой

метеозащите мегаполисов методами А В (дзт) и контрольной (<?кт) территориях

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы: Впервые обнаружена, исследована и экспериментально подтверждена связь переохлажденных капельных зон в облаках, дающих осадки, с зонами повышенных НПВ в пограничном слое атмосферы, и на основании этой связи разработан и прошел экспериментальную проверку новый радиолокационный метод обнаружения таких зон в облаках и облачных системах. Показано, что радиолокационный метод позволяет обнаруживать в слоистообразных и конвективных облаках, дающих осадки, соответственно, 80 и 95% переохлажденных капельных зон.

В результате комплексных радиолокационных и самолетных исследований получены экспериментальные данные о размерах, пространственном распределении и времени жизни зон НПВ и характеристики связанных с ними наиболее «активных» областей облачных систем, включающие: средние значения водности в областях с переохлаждёнными каплями; относительные площади, занятые такими областями на всей площади облачной системы; распределения областей по размерам и времена их жизни. Использование оценок водозапаса зон облаков с переохлажденными каплями, обнаруживаемыми с помощью предложенного в диссертации метода, позволило провести оценку полигона международного Проекта увеличения осадков в Испании для проведения работ по ИУО. Выполненные оценки показали, что: 1) для протяженных облачных систем возможное увеличение количества осадков составляет 8%; 2) для конвективных облаков - 34%; 3) в целом за сезон возможное увеличение количества осадков составляет 17%. Показано, что использование разработанного метода позволяет значительно повысить достоверность и надежность оценки потенциально возможного увеличения количества осадков на площади полигона и его пригодности для ИУО.

Таким образом, результаты исследований и полевых испытаний показали перспективность использования предложенного в диссертации радиолокационного метода для оперативного обнаружения областей с переохлажденными каплями в протяженных фронтальных облачных системах, что важно при организации и проведении как исследовательских, так и оперативных работ по АВ на облака с целью ИРО больших площадях.

В результате статистического моделирования с использованием предложенной в диссертации методики оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов, показано, что использование радиолокационной информации о количестве осадков за короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочном прогнозе позволяет в 3-20 раз уменьшить количество ЭЕ, требуемых для обнаружения эффекта воздействий, и тем самым значительно сократить сроки проведения экспериментов по ИУО.

На основе метода исторической регрессии разработан метод «метод плавающего контроля» для оценки оперативных работ по ИУО на большой территории, характеризующейся большой пространственной неоднородностью осадков. С

помощыо разработанного метода получены статистические оценки месячного и сезонного эффекта увеличения осадков в оперативных работах по ИУО в различных географических районах мира - в Республике Саха (Якутия), в Сирийской Арабской Республике, в Исламской Республике Иран и Португалии. В настоящее время МПК используется для статистической оценки результатов оперативных работ по ИУО в Сирии и Иране.

На основе многолетних данных о количестве осадков и урожайности обычной и высокопродуктивной пшеницы, а также ячменя впервые определены регрессионные зависимости урожайности этих основных сельскохозяйственных культур Сирии от количества выпадающих за четыре зимних месяца осадков. С использованием полученных моделей "урожай-осадки" спрогнозирована высокая экономическая эффективность работ по увеличению осадков в Сирии.

В результате выполненных на Камагуэйском метеополигоне (КМП) (Куба) исследований микрофизических, динамических, радиолокационных и СВЧ-радиометрических характеристиках облачности и осадков были выработаны критерии пригодности тропических конвективных облаков для засева с целью получения дополнительных осадков, оценены облачные ресурсы на КМП, исследована эволюция радиолокационных характеристик конвективных облаков на КМП при их естественном развитии и при засеве льдообразующим реагентом и в результате проведения рандомизированного эксперимента доказана возможность модификации тропических конвективных облаков путем их динамического засева. Так засев растущих конвективных ячеек с температурой на уровне верхней границы в диапазоне -10°С -20°С сопровождается их большим вертикальным ростом, увеличением времени существования, площади радиоэхо осадков, их отражаемости и, как следствие этих изменений, увеличением на 115% осадков из засеянных одиночных облаков и на 65% из засеянных ячеек облачных кластеров по сравнению с незасеянными. Полученные в эксперименте результаты используются в оперативных работах по ИУО на территории Кубы.

Результаты физико-статистическиой оценки эффективности более чем 40 крупномасштабных опытно-экспериментальных работ по ИРО с целью метеозащиты мегаполисов, выполненных с 1995 г. в различных регионах России и ближнего зарубежья, показывают, что проведение работ по улучшению погоды в мегаполисах с участием в каждой из них от 6 до 12 самолетов в 25% случаев привело к разрушению осадкообразующих облаков и, тем самым, к полному предотвращению осадков на защищаемой территории, и в 37% случаев - к существенному (в 3-10 раз) уменьшению количества осадков на защищаемой территории по сравнению с осадками, выпавшими на контрольных территориях.

Приведенные в диссертации результаты исследований внедрены в нормативную руководящую документацию, регламентирующую проведение работ по ИРО самолетными методами.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ivanov A.A., Koloskov В.P., Haikin M.N. The structure of intensive turbulence and high depolarization zones in Cb according to radar data. // Proc. 16th Radar Met. Conf., Houston, Texas. - 1975. - P. 69-72.

2. Иванов A.A., Колосков Б.П., Мелышчук Ю.В., Черников А.А. Радиолокационный метод исследований пространственной структуры турбулентности в облаках и осадках. // Труды 4-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. - М.: Гидрометеоиздат, 1978. - С. 37-41.

3. Радиолокационные измерения осадков и организация контрольных наблюдений / Берюлев Г.П., Голубев B.C., Колосков Б.П. и др. // Труды ГГИ. - 1980. - Вып. 266. -С. 50-63.

4. Radar meaaurements of rain and snowfall in connection with evaluation of weather modification results / Beryulev G.P., Chernikov A.A., .Golubev V.S., Koloskov B.P., Melnichuk Yu.V. // Proc. 3th WMO Scientific Conference on Weather Modification, Clermont-Ferrand. - 1980. - V.l. - P. 387-390.

5. Автоматизированная радиолокационная система измерения осадков на территории Московской, Калужской и Рязанской областей / Берюлев Г.П., Губарчук В.Н., Колосков Б.П. и др. // Тезисы докладов на Всес. семинаре «Технические средства для государственной системы контроля природной среды». - Обнинск, 1981. -С. 79-81.

6. Автоматизированная радиолокационная система оперативного измерения осадков на площади / Берюлев Г.П., Винокур Г.В., Губарчук В.Н., Колосков Б.П. и др. // Труды VI Всес. совещания по радиометеорологии. - J1.: Гидрометеоиздат, 1984. -С. 8-12.

7. Колосков Б.П., Мягков А.Е., Руденко Ю.И., Шупяцкий А.Б. Радиолокационный комплекс для работ по активным воздействиям на базе MPJ1-5 и аппаратуры цифровой регистрации данных // Тезисы докладов 2-го Всесоюзного семинара «Технические средства для государственной системы наблюдений и контроля природной среды». - Обнинск, 1983. - С. 144-145.

8. Melnichuk Yu. V., Koloskov В.Р. The analysis of the radar data obtained during the SSP-3 and the evaluation of seedability of class A and С cloud systems. // Proc. PEP Report 29, Geneva. - 1983. - P. 29-48.

9. Koloskov В., Massambani O., Lop.e M., Austin G. Report of joint USSR/CANADA/SPAIN work on the radar detection of areas of supercooled water. // Proc. PEP Report 29, Geneva. - 1983. - P. 49-58.

10. Развитие системы радиолокационного измерения осадков для задач сверхкраткосрочного прогноза полей осадков и оценки результатов активных воздействий / Вишневский B.C., Колосков Б.П., Кругляк М.С., Мельничук Ю.В. и др.// Тезисы докладов 2-го Всесоюзного семинара «Технические средства для государственной системы наблюдений и контроля природной среды». - Обнинск, 1983.-С. 148-149.

11. Колосков Б.П.. Мельничук Ю.В. Обнаружение областей с переохлажденной жидкокапельной влагой в облаках и облачных системах с помощью УИТ // Труды VI Всес. совещания по радиометеорологии- Л.: Гидрометеоиздат, 1984 - С. 91-94.

12. Koloskov В.Р., Melnichuk Yu.V., Sedunov Yu.S. Investigation of cloud systems at the PEP site in Spain. // Proc. 9th International Cloud Physics Conference, Tallin. - 1984. -V.2.-P. 375-378.

13. Burtsev I.I., Koloskov B.P., Melnichuk Yu.V. Radar assessment of potential increase in

precipitation at the PEP Site in Spain.// Proc. of the Fourth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Honolulu, Hawaii, U.S.A. - 1985. - V. II. - P. 437-442.

14. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В. Использование радиолокационных данных об осадках для оценки результатов засева облаков // Тезисы докладов Ш-го Всесоюзного семинара-совещания «Планирование и оценка эффективности работ по искусственному увеличению осадков». - Тбилиси, 1986. - С. 13-14.

15. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В., Шипилов О.И. Использование радиолокационных данных об осадках для оценки результатов засева облаков // Метеорология и гидрология. - 1987. - № 2. - С. 19-26.

16. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В. Оценка результатов активных воздействий с целью регулирования осадков по цифровой радиолокационной информации // Труды VII Всес. совещания по радиометеорологии. - JI.: Гидрометеоиздат, 1989. -С. 154-158.

17. Результаты оценки облачных ресурсов для регулирования осадков на Камагуэйском метеорологическом полигоне / Батиста Л., Белинский О.Н., Беляев В.П., Данелян Б.Г., Зимин Б.И., Колосков Б.П. // Труды 4-го международного симпозиума по тропической метеорологии, Гавана, 1987. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-С. 330-336.

18. Условия формирования конвективной облачности в районе проведения эксмпериментов по искусственному регулированию осадков на Кубе / Амаро Л., Морено А., Белинский О.Н., Беляев В.П., Зимин Б.И., Колосков Б.П. // Труды 4-го международного симпозиума по тропической метеорологии, Гавана, 1987. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-С. 336-345.

19. Радиолокационные характеристики конвективных облаков и осадков в районе Камагуэйского метеорологического полигона на Кубе / Батиста Л., Беликов С.Г., Беляев В.П., Данелян Б.Г., Зимин Б.И., Колосков Б.П. и др. // Труды 4-го международного симпозиума по тропической метеорологии, Гавана, 1987. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-С. 345-351.

20. Облачные ресурсы для увеличения осадков на КМП / Батиста Л., Белинский О. Н., Беляев В.П., Данелян Б.Г., Зимин Б.И., Колосков Б.П. и др. // Труды Всесоюзной конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Киев, 1987 г. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 84-89.

21. Экспериментальные исследования реакции тропических конвективных облаков на засев аэрозолями йодистого серебра / Беляев В.П., Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Петров В.В., Колосков Б.П. и др. // Труды Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Киев, 1987 г. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 205-209.

22. Характеристики тропических конвективных облаков в районе Камагуэйского метеорологического полигона (Куба) по данным радиолокационных наблюдений / Батиста Л., Беликов С.Г., Беляев В.П., Данелян Б.Г., Зимин Б.И., Колосков Б.П. и др. // Труды Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Киев, 1987. - Л.: Гидрометеоищдат, 1990. - С. 521-526.

23. Колосков Б.П., Петров В.В., Беляев В.П., М. Вальдес, Г. Пуэнтес. Пространственно-временные изменения физических параметров тропических конвективных облаков // Тезисы докладов Всесоюзной конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Нальчик. - 1991. - С. 83-84.

24. Вальдес М., Б.П. Колосков, В.В. Петров. Физическая оценка эффекта воздействия

на конвективные облака по данным самолетных и радиолокационных наблюдений // Тезисы докладов 5-го международного симпозиума по тропической метеорологии, Обнинск. - 1991. - С. 139.

25. Колдаев А.В., Колосков Б.П., Моргоев А.К., Агапов Ю.В. Оценки водозапаса тропических конвективных облаков на различных стадиях их развития по данным СВЧ-радиометрических измерений // Тезисы докладов 5-го международного симпозиума по тропической метеорологии, Обнинск. - 1991.-С. 169.

26. Результаты экспериментов по активным воздействиям на изолированные конвективные облака и облачные кластеры на КМП / Батиста Л., Беляев В. П., Вальдес М., Данелян Б.Г., Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Колосков Б.П. и др. // Труды ЦАО. - 1992. - вып. 177. - С. 54-61.

27. Батиста Л., Колосков Б.П., Перера А., Руденко Ю.И. Результаты исследований радиолокационных характеристик конвективных облаков и осадков на Камагуэйском полигоне // Труды ЦАО. - 1992. - вып. 177. - С. 81-93.

28. Зимин Б.И., Б.П. Колосков, Ю.А.Серегин, А.А.Черников. Об искусственном увеличении осадков из конвективных облаков в тропической зоне и в равнинных районах европейской части СССР // Метеорология и гидрология. - 1992. - № 3. -С. 54-61.

29. Aumentio artificial de las precipitaciones por siembra de nubes convectivas en el tropico / Valdes M., D. Martines, L.Batista et al. // La Meteor. Moondo Iberoamericano. - 1992. -№2. -P.ll-18.

30. Shipilov O.I., Koloskov B.P., Abbas A. Statistical evaluation of cloud seeding operations in Syria (1991-1993) // VI WMO Sci. Conference on Weather Modification, Italy, Paestum.- 1994. - V.l.-P. 341-345.

31. A physical evaluation of the suitability of convective clouds for seeding / Beliaev, V.P., Koloskov. B. P., Koldaev A.V., Petrov V.V. et al. // Proc. Sixth WMO Scientific Conf. on Weather Modification, Paestum, Italy. - 1994. - V.2. - P. 349-352.

32. Investigations of the processes involved in the formation of rain in tropical convective clouds / Beliaev, V. P., Koloskov B. P., Petrov V. V. et al. // Proc. Sixth WMO Scientific Conf. on Weather Modification, Paestum, Italy. - 1994. - V.2. - P. 353-356.

33. Chernikov, A., Koloskov В., Seregin Yu., Zimin B. Results of experiments on precipitation enhancement from convective clouds in the Camaguey experimental area, Cuba // Proc. Sixth WMO Scientific Conf. on Weather Modification, Paestum, Italy. -1994. - V.2. — P.361-364.

34. Results of field experiments on artificial rain enhancement by convective cloud seeding over Cuba / Martinez D., Perez C., Puente G., Zimin В., Koloskov B.P. et al. // Proc. Sixth WMO Scientific Conf. on Weather Modification, Paestum, Italy. - 1994. - V.2. -P. 375-378.

35. Koloskov B.P., Koldaev A.V., Batista L., Perez C. Investigation of spatial and microphysical characteristics of convective tropical clouds by means of remote sensing // Proc. 11th International Conf. on Clouds and precipitation, Montreal, PQ, Canada. -1994, P. 204-206.

36. Берюлев Г.П., В.П. Беляев, Б.Г. Данелян, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, А.А.Черников. Оценка эффективности воздействий и количества дополнительных осадков из конвективных облаков // Метеорология и гидрология. - 1995. - №4,-С. 66-86.

37. Аббас А., Колосков Б.П., Шипилов О.И. Предварительная статистическая оценка результатов работ по увеличению осадков в Сирии // Обозрение прикладной и

промышленной математики. - Научное издательство «ТВП», Москва, 1995. -вып.2.-С. 166-175.

38. Опыт активного воздействия на облака над Москвой 9 мая 1995 г. / Беляев В.П., Берюлев Г.П., Власюк М.П., Данелян Б.Г., Колосков Б.П. и др. // Метеорология и гидрология. - 1996. - № 5. - С. 71-82.

39. Активные воздействия на облака и оценка их результатов: опыт работы над Москвой 9 мая 1995 г. / Беляев В.П., Берюлев Г.П., Власюк М.П., Данелян Б.Г., Колосков Б.П. и др. // Обозрение прикладной и промышленной математики. -Научное издательство «ТВП», Москва, 1996. -Т.З. - Вып.2. - С. 149-162.

40. The rain enhancement experiment in Yakutia (RUSSIA): 1995-1997 field seasons / Artemiev G.M., Maksimov V.M., Desyatkin R.V., Koloskov B.P. et al. // Proc. of the «Theoretical and Practical Aspects of a Regional Precipitation Enhancement Program for the Middle East and Mediterranean», Bari, Italy. - November 1996.

41. Shipilov O.I., Koloskov B.P., Ali Abbas. A statistical evaluation of cloud seeding operations in Syria in 1991-1995 // Proc. of the «Theoretical and Practical Aspects of a Regional Precipitation Enhancement Program for the Middle East and Mediterranean», Bari, Italy. - November 1996.

42. Results of Experiments on Convective Precipitation Enhancement in the Camaguey Experimental Area, Cuba / Koloskov В., Zimin В., Beliaev V.,Seregin Yu., Chemikov A., Petrov V. et al. // Journal of Applied Meteorology. - 1996. - V. 35. - No 9. - P. 1524-1534.

43. Беляев В.П., Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, В.В. Петров, Ю.А. Серегин, А.А. Черников. Исследования процессов осадкообразования в тропических конвективных облаках и оценка их пригодности для воздействия // Труды ЦАО. -1996 - вып.181.-С.З-17.

44. Беляев В.П., М. Вальдес, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, Д. Мартинес, В.В. Петров. Характеристики тропических конвективных облаков по данным исследований на Кубе // Труды ЦАО. - 1996. - вып. 181. - С. 18-37.

45. Беляев В.П., Б.Г. Данелян, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, Серегин, А.А. Влияние технологических и погодных условий проведения опытов на эффективность воздействий // Труды ЦАО. - 1996. - вып. 181. - С. 38-51.

46. Берюлев Г.П, В.П. Беляев, Б.Г. Данелян, Б.П. Колосков, А.А. Черников А.А. Основные результаты экспериментов по увеличению осадков из конвективных облаков па Кубе // Труды ЦАО. - 1996. - вып. 181. - С. 52-60.

47. The precipitation enhancement experiment in Yakutia (RUSSIA): 1995-1997 field seasons / Berioulev G.P., Koloskov B.P., Pozdeev V.N., Vlasiuk M.P., Korneev V.P. et al. // Proc. of the Seventh WMO Scientific Conference on Weather Modification, Chang Mai, Thailand. - 1999. - VI. - P. 101-104.

48. Koloskov В., Melnichuk Yu., Abbas A. Statistical estimation of cloud seeding operations in Syria (1991-1996) // Proc. of Seventh WMO Scientific Conference on Weather Modification, Chang Mai, Thailand. - 1999. - V. 1. - P.l 61 -164.

49. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В., Аббас Али. Статистическая оценка результатов оперативных работ по увеличению осадков в Сирии: 1991-2000 // Тезисы докладов Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - Нальчик, 2001,- С. 103-105.

50. Метеозащита мегаполисов: концепция и результаты / Берюлев Г.П., Колосков Б.П., Мельничук Ю.В., Черников А.А., Корнеев В.П. и др. // Тезисы докладов Научной конференции по результатам исследований в области

гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах -участниках СНГ. - Санкт-Петербург, 2002. - С.25-27.

51. Берюлев Г.П., Зимин Б.И., Мельничук Ю.В., Колосков Б.П., Данелян Б.Г., Рябова Р.Ю. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами. // Методические указания: РД 52.11.637-2002. - С-П.: Гидрометеоиздат, 2002. - 31 с.

52. Берюлев Г.П., Зимин Б.И., Мельничук Ю.В., Колосков Б.П., Данелян Б.Г., Рябова Р.Ю. Проведение работ по искусственному увеличению осадков из слоистообразных облаков. // Методические указания: РД 52.11.646-2003. - С-П.: Гидрометеоиздат, 2003. - 39 с.

53. Kornneev V.P., V.N.Stasenko, Koloskov В., Beryulev G., Danelian D., Ortigao J.: Field studies of the possibility of precipitation enhancement by cloud seeding over the Portugal territory / Proc. of the Eighth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Casablanca, Morocco. - April 2003. - P. 51-54.

54. Results of Works on Precipitation Enhancement in the Central Part of Iran in 1999-2001 / Koloskov В., Beryulev G., Danelyan В., Samussenko E., Chernikov A. et al. // Proc. of the Eighth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Casablanca, Morocco. - April 2003. - P.71-74.

55. Results of Cloud Seeding Operations to modify weather conditions over cities / Kornneev V.P., Petrov V.V., Diadyuchenko V.N., Stasenko V.N., Koloskov B.P., Beryulev G.P., Chernikov A.A. // Proc. of the Eighth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Casablanca, Morocco. - April 2003. - P. 227-230.

56. Chernikov A. and Koloskov B. Scientific requirements and results of precipitation enhancement experiments in semi-arid regions including the Middle East // Regional Seminar on Cloud Physics and Weather Modification. - Damascus, 2003. - P. 111-117.

57. Randomized Convective Cold Cloud Seeding Experiment in Extended Areas in Cuba (EXPAREX) / Martinez Daniel, Carlos A.Perez, Koloskov, B.P., Korneev V.P., Petrov V.V. et al. // Proc. of the Ninth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Antalia, Turkey. - October 2007.

58. Novo Sadiel, Daniel Martinez, Carlos A. Pérez, Boris Koloskov, Felix Gamboa. Radar tracking method for cloud seeding experimental units over Cuba // Proc. of the 9th WMO Scientific Conference on Weather Modification, Antalia, Turkey- October 2007.

59. Beryulev G.P., Danelyan B.G., Koloskov, B.P., Semsar Yazdi A.A., N. Pahlavanhosseiny. Results of precipitation enhancement operations in the Central part of Iran: 2004-2007 // Proc. of the Ninth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Antalia, Turkey. - October 2007.

60. Koloskov, B.P., Korneev V.P., Petrov V.V., Beryulev G.P., Danelyan B.G., Chernikov A.A., Shchukin G.G. Cloud seeding operations to modify weather conditions over cities: 2003-2006 // Proc. of the Ninth WMO Scientific Conference on Weather Modification, Antalia, Turkey. - October 2007.

61. Колосков Б.П., В.П. Корнеев, B.B. Петров, Г.П. Берюлев, Б.Г. Данелян. Метеозащита мегаполисов: концепция, технические средства и результаты // Вопросы физики облаков (сборник статей памяти С.М.Шметера).- Москва, 2008-С. 174-200.

62. Колосков Б.П. Статистическая оценка результатов оперативных работ по увеличению осадков на больших территориях с использованием метода исторической регрессии // Метеорология и гидрология. - 2010. - №4. - С. 53-62.

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Колосков, Борис Павлович

Введение.

Глава 1. Концепции искусственной модификации облаков и осадков с помощью активных воздействий.

1.1. Физические основы воздействий на облака.

1.1.1. Искусственная модификация переохлажденных облаков с использованием фазовой неустойчивости.

1.1.2. Активные воздействия на облака с использованием конвективной неустойчивости атмосферы.

1.1.3. Искусственная модификация теплых облаков.

1.2. Технические средства и реагенты для активных воздействий на облака.

1.2.1. Самолеты-метеолаборатории и самолеты воздействия.

1.2.2. Реагенты для засева облаков.

1.2.3. Технические средства для засева облаков.

Выводы к Главе

Глава 2. Использование радиолокации в работах по активным воздействиям.

2.1. Обнаружение переохлажденных капельных зон в облаках по неоднородностям поля ветра в пограничном слое атмосферы

2.1.1. Основы радиолокационного метода обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах.

2.1.2. Исследование связи областей повышенных НПВ в пограничном слое атмосферы с наличием жидкокапельной • фазы в переохлажденной части облаков.

2.1.3. Радиолокационный метод обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах

2.1.4. Использование радиолокационного метода обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках в работах по ИРО

2.2. Использование радиолокационных данных об осадках для планирования и оценки результатов экспериментов по ИРО

2.2.1. Метод статистической оценки количества ЭЕ в рандомизированных экспериментах.

2.2.2. Оценка продолжительности работ по засеву облаков с использованием радиолокационной информации об осадках

2.2.3. Использование сверхкраткосрочного прогноза полей осадков для оценки результатов засева облаков.

Выводы к Главе

Глава 3. Планирование, выполнение и результаты рандомизированного эксперимента по засеву конвективных тропических облаков.

3.1. Описание технических средств и информационно-измерительной системы эксперимента.

3.2. Оценка облачных ресурсов на Камагуэйском метеополигоне.

3.3. Характеристики облаков и осадков в районе КМП по данным радиолокационных и радиометрических наблюдений.

3.3.1. Результаты исследований радиолокационных характеристик конвективных облаков и осадков на КМП.

3.3.2. Результаты радиолокационно-радиометрического зондирования конвективных облаков на КМП.

3.4. Эволюция характеристик конвективных облаков на КМП при их естественном развитии и при засеве льдообразующим реагентом.

3.5. Оценка результатов рандомизированного эксперимента.

Выводы к Главе

Глава 4. Оценка эффективности активных воздействий.

4.1. Методы оценки результатов работ по искусственному регулированию осадков.

4.2. Метод исторической регрессии и его модификация для статистической оценки оперативных проектов.

Выводы к Главе 4.

Глава 5. Оценка результатов оперативных проектов по искусственному увеличению осадков на больших территориях.

5.1. Российско-сирийский проект по ИУО на территории САР

5.2. Российско-иранский проект по ИУО в Центральной части

Ирана.

5.3. Опытно-производственные работы по ИУО в Якутии.

5.4. Эксперимент по ИУО в Португалии.

Выводы к Главе 5.

Глава 6. Метеозащита мегаполисов методами активных воздействий.

6.1. Концепция метеозщиты мегаполисов.

6.1.1. Рассеяние слоистообразной облачности.

6.1.2. Инициирование преждевременного выпадения осадков.

6.1.3. Метод «перезасева» облачности.

6.1.4. Метод динамического разрушения конвективных облаков

6.2. Техническое обеспечение работ по метеозащите.

6.3. Планирование и организация работ по метеозащите мегаполисов.

6.4. Результаты работ по метеозащите мегаполисов.

6.4.1. Описание метода оценки результатов работ по метеозащите мегаполисов.

6.4.2. Результаты работ по метеозащите крупных городов.

Выводы к Главе 6.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Планирование и физико-статистическая оценка эффективности искусственного регулирования осадков методами активных воздействий"

Актуальность работы Проблема управления погодой с целью уменьшения негативных последствий изменения климата, ущерба от стихийных бедствий, таких как засуха, катастрофические ливни и градобития, туманы, наводнения, сход снежных лавин, а также уменьшения ущерба от техногенных катастроф, таких как аварии на АЭС, химических и других опасных производствах, является одной из важнейших задач современной науки и практической жизни. В связи с этим исключительную актуальность приобретает разработка и совершенствование методов и технических средств активных воздействий (АВ) с целью искусственного регулирования- осадков (ИРО), предотвращения выпадения града, рассеяния туманов и облаков и т.д.

Поскольку прямые воздействия, на макро- и мезомасштабные атмосферные процессы в настоящее время практически неосуществимы' в силу необходимости применения громадных энергетических затрат, превосходящих существующие человеческие возможности, реально возможным на практике способом АВ в настоящее время является искусственная модификация облаков, осадков и туманов. Возможность такой модификации базируется на использовании существующей в атмосфере неустойчивости при развитии процессов облако-, осадко- и туманообразования, что позволяет изменять ход этих процессов при сравнительно небольших затратах энергии. При этом принципиальная возможность и целесообразность модификации облаков и осадков вытекает из того факта, что лишь часть (от 10 до 90%) водосодержания облаков при естественных процессах реализуется в виде осадков.

В последние годы во многих странах мира все острее становится проблема дефицита пресной воды. Так на 13-м Всемирном метеорологическом конгрессе отмечено, что к 2025 г. две трети населения Земли будут испытывать недостаток в пресной воде. Это связано с целым рядом факторов, среди которых основными являются тенденция потепления климата, рост населения Земли, а также интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства.

В результате выполненных как в<нашей стране, так и за рубежом многолетних' теоретических и экспериментальных исследований в области АВ на* атмосферные процессы достигнуты серьезные практические результаты в области ИРО. Созданы экологически безопасные средства воздействий на различные формы облачности и на их основе разработаны самолетные и наземные технологии увеличения-летних и зимних осадков, а также управления развитием осадкообразующих облачных систем с целью локального увеличения или уменьшения атмосферных осадков.

Активные воздействия на различные формы облачности и туманы, в интересах тех или иных отраслей экономики находят в последние десятилетия все более широкое распространение. Это, в первую очередь, многочисленные опытные и опытно-производственные проекты по искусственному увеличению осадков (ИУО) для нужд гидроэнергетики, сельского и лесного хозяйства, коммунальных служб, выполняющиеся в различных странах мира; защита от града; рассеяние туманов г в аэропортах'и на автодорогах; борьба с лесными пожарами. Это также задача предотвращения- или уменьшения количества летних ливневых и зимних обложных осадков: Последнее имеет большое практическое значение для коммунальных служб крупных городов, затрачивающих огромные средства на очистку городской территории от снега, его вывозку и утилизацию. В последние годы работы по предотвращению ocaдкoвvИли по < их значительному уменьшению приобрели актуальность для создания^ благоприятных погодных условий при проведении" массовых общественно-политических, культурных и спортивных мероприятий, а также для других нужд.

В настоящее время в мире насчитывается несколько десятков^ научно-исследовательских и оперативных проектов по ИУО, проводимых в различных странах мира - в США, Австралии, ЮАР, Китае, Марокко, Сирии, Саудовской Аравии, Мексике, Иране, на Кубе и др. странах.

Несмотря на достигнутые за более чем 60-летнюю историю АВ результаты, многие вопросы в проблеме искусственного регулирования осадков до конца не изучены и остаются нерешенными. Среди проблем по ИРО можно выделить: недостатки планирования работ (выбор и классификация объектов воздействий, выбор экспериментальных единиц, контроль воздействий, отсутствие оценок пригодности территории для проведения экспериментов по ИУО и их длительности); несовершенство методов оценки эффективности АВ при выполнении оперативных работ на больших территориях; отсутствие во многих проектах прямых физических свидетельств того, что обнаруженные при статистическом анализе изменения количества осадков были получены в результате засева облаков.

Цель работы заключалась в теоретической и экспериментальной разработке новых методических подходов при планировании, проведении и физико-статистической оценке эффективности исследовательских и оперативных работ по искусственному регулированию осадков методами активных воздействий. Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1) Разработка радиолокационного метода обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках, дающих осадки, по информации о неоднородностях поля ветра (НПВ) в пограничном слое атмосферы.

2) Разработка методики оценки количества экспериментальных единиц (ЭЕ), необходимого для выявления эффекта воздействий, и исследование возможности использования радиолокационной информации о количестве осадков за короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза для сокращения длительности рандомизированных экспериментов по искусственному увеличению осадков.

3) Планирование и проведение рандомизированного эксперимента с целью исследования возможности модификации тропических переохлажденных конвективных облаков путем их динамического засева кристаллизующими реагентами.

4) Разработка метода статистической оценки эффективности^ оперативных работ по ИУО на больших территориях и статистическая* оценка результатов оперативных проектов с использованием разработанного метода.

5) Планирование, проведение и физико-статистическая, оценка эффективности опытно-экспериментальных работ по ПРО с целью метеозащиты мегаполисов.

Научная новизна работы

Впервые обнаружена, исследована и экспериментально подтверждена связь зон- переохлажденных капель в облаках, дающих осадки, с зонами повышенных НПВ в пограничном слое атмосферы. Разработан- и прошел экспериментальную проверку радиолокационный метод, обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных^ системах, дающих осадки.

Впервые получены экспериментальные данные о размерах, пространственном * распределении и времени жизни зон НИВ и связанных с ними областей интенсивных вертикальных движений в слоистообразных облачных системах.

Разработана методика оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов, и показана перспективность использования радиолокационной информации о количестве осадков,за* короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза для сокращения длительности экспериментов по ИУО;

Базируясь на полученных на Камагуэйском метеополигоне' (КМП) (Куба) экспериментальных данных о микрофизических, динамических, радиолокационных и СВЧ-радиометрических характеристиках облачности и осадков выработаны критерии пригодности тропических конвективных облаков для засева с целью получения дополнительных осадков, оценены облачные ресурсы на КМП, исследована эволюция радиолокационных характеристик конвективных облаков на КМП при их естественном развитии и при засеве льдообразующим реагентом и в результате проведения рандомизированного эксперимента доказана возможность модификации тропических конвективных облаков путем их динамического засева.

Разработан- «метод плавающего; контроля» (МПК) для; статистической оценки результатов оперативных, проектов по ИУО на больших территориях- С использованием: разработанного метода получены статистические: оценки результатов: оперативных работ по ИУО в Республике: Саха» (Якутия); в Сирийской Арабской Республике (САР)- в Исламской Республике Иран и Португалии.

Впервые получены физико-статистические оценки; результатов« более чем 40 крупномасштабных работ по созданию благоприятных^ погодных условищ выполненных с 1995 г. в различных регионах'России.и ближнегозарубежья:'

Практическая значимость работы

Разработанный', в, рамках настоящей: диссертационной работы радиолокационный! метод- обнаружения; переохлажденных капельных зон в> , облаках успешно использовался при выполнении; комплексных, самолетных; и радиолокационных исследований* облачности в Международном эксперименте • ПУО в Испании в 1980-1981 гг. На основании полученных, данных, выполнена оценка возможного увеличения количества, осадков: на полигоне ПУО; Метод позволяет обнаруживать в слоистообразных и: конвективных облаках,,дающих осадки, соответственно, 80 и 95% переохлажденных капельных, зон« т.е: областей, потенциально: пригодных для засева льдообразуюгцими реагентами, на значительных территориях порядка:. 30 тыс. км2 практически; в темпе: получения: радиолокационной' информации, что способствует повышению* эффективности планирования- и выполнения как: исследовательских, так, и оперативных работ по ИРО.

Полученные в. работе экспериментальные данные о структуре вертикальных движений в слоистообразных облаках, о средних значениях водностей в наиболее активных областях облачных систем, относительной площади, занятой такими областями, распределении по размерам и времени их жизни могут быть использованы для' проверки и уточнения существующих представлений о процессах осадкообразования и развития облачных систем, а также при численном моделировании в качестве исходной или контрольной информации.

Разработанный метод плавающего контроля может использоваться для оценки эффективности воздействий в исследовательских и коммерческих проектах. В настоящее время метод применяется для статистической оценки результатов оперативных работ по ИУО в Сирии и Иране.

Статистическое моделирование с использованием предложенной в диссертации методики оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий, и радиолокационной информации об осадках позволяет выбрать ЭЕ и оценить длительность рандомизированных экспериментов по ИУО.

Результаты исследований, выполненных на Камагуэйском метеополигоне, используются, в настоящее время при проведении оперативных работ по засеву облаков с целью ИУО на территории Кубы.

Разработанные при непосредственном участии автора информационно-1 измерительная система и< методы физико-статистической оценки используются при проведении работ по метеозащите мегаполисов методами АВ.

Результаты исследований • внедрены в нормативную руководящую документацию, регламентирующую проведение работ по • ИРО самолетными методами.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований связи областей повышенных НИВ в осадках в пограничном слое атмосферы с наличием переохлажденных капельных зон над ними, и экспериментальные данные о размерах, пространственном распределении и времени жизни зон НИВ и связанных с ними? областей» интенсивных вертикальных движений в протяженных слоистообразных облачных системах.

2. Радиолокационный' метод обнаружения; переохлажденных капельных; зон в облаках и облачных системах, дающих осадки,, по НОВ в пограничном слое атмосферы и результаты его использования для оценки пригодности территорий для работ по ИУО.

31 Метод плавающего контроля« и; полученные с использованием, метода статистические оценки результатов оперативных работ по ИУО на: больших территориях в различных географических районах мира.

4. Методика оценки количества ЭЕ, необходимого для? выявления: эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов; и результаты статистического моделирования; с целью: оценки: длительности: эксперимента при использовании" радиолокационной информации ,о количестве: осадков?, за; короткие интервалы времени и их сверхкраткосрочного прогноза;

5; Результаты комплексного рандомизированного эксперимента но АВ на; переохлажденные конвективные облака тропической зоны;

6: Результаты?, опытно-экспериментальных работ по ИРО с целью улз^шения пошдных условий'В! мегаполисах методами; активных воздействий;. *

Личнышвклад автора

Использованный в диссертации экспериментальный материал получен при непосредственном участии автора или под его руководством в ходе многочисленных экспериментов; и опытно-производственных работ, выполненных как у нас: в стране, так и за рубежом (Испания, Куба, Сирия-Иран, Португалия; Казахстан).

В результате анализа и обобщения полученных данных автором: с помощью разработанного МПК получены статистические оценки результатов оперативных проектов по ИУОна большихплощадях;

- с использованием предложенной в диссертации* методики получены оценки количества ЭЕ, необходимого для выявления эффекта воздействий по радиолокационной информации об осадках;

- определены критерии пригодности облаков для засева, оценены облачные ресурсы и доказана возможность модификации тропических переохлажденных конвективных облаков на Камагуэйском метеорологическом полигоне (Куба) путем их динамического засева кристаллизующими реагентами;

- получены физико-статистические оценки результатов работ по метеозащите мегаполисов;

- совместно с Ю.В. Мельничуком разработан радиолокационный метод оперативного обнаружения переохлажденных капельных зон в облаках и облачных системах на больших территориях;

- совместно с О.И. Шипиловым и Ю.В. Мельничуком разработаны методика оценки количества ЭЕ при проведении рандомизированных экспериментов по ИУО и основанный на методе исторической регрессии «метод плавающего' контроля».

Апробация работы:

Основные результаты диссертации были представлены на 16-й Международной конференции по радиолокационной метеорологии (Хьюстон, 1975 г.); на 4, 5, 6 и 7-м Всесоюзных совещаниях по радиометеорологии (Москва, 1975 г., Кишинев, 1978 г., Таллин, 1982 г., Суздаль, 1986 г.); на III, IV, VI, VII, и VIII Международных конференциях по активным воздействиям на метеорологические процессы (Клермон-Ферран, 1980 г., Гонолулу, 1985 г., Пестум, 1994 г., Чианг Мей, 1999 г., Касабланка, 2003 г., Анталия, 2007 г.); на 9 и 11-й Международных конференциях по физике облаков и осадков (Таллин, 1984 г., Монреаль, 1994 г.); на IV и V Международных симпозиумах по тропической метеорологии (Гавана, 1987 г., Обнинск, 1991 г.); на Международных совещаниях по Международному Проекту увеличения осадков (ПУО) (Монреаль, 1980 г., Москва, 1981 г.); на совещаниях группы экспертов ИК ВМО по активным воздействиям (Женева, 1982 г.); на рабочей группе КАН по физике облаков и активным воздействиям (Женева, 1983 г.); на

Всесоюзных конференциях по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Киев, 1987 г., Нальчик, 1991 г.); на Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Нальчик, 2001 г.); на Всесоюзных семинарах «Технические средства для государственной системы наблюдений и контроля природной среды» (Обнинск, 1981 г., Обнинск, 1983 г.); на III Всесоюзном семинаре-совещании «Планирование и оценка эффективности работ по искусственному увеличению осадков» (Тбилиси, 1986 г.); на III Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии (Суздаль, 1990 г.); на Юбилейной конференции «Состояние и перспективы развития технологии и технических средств воздействия на гидрометеорологические процессы» (Чебоксары, 1999 г.); на Первом Арабском агрометеорологическом семинаре (Дамаск, 1982 г.); на семинарах ВМО по проблеме увеличения осадков в странах Средиземноморского региона, Юго-Восточной Европы и Среднего Востока (Бари, 1996 г., Монселиче, 1999 г.); на Научно-практическом семинаре «Состояние и перспективы работ по воздействию на гидрометеорологические процессы в интересах развития производства в Республике Узбекистан» (Ташкент, 2000 г.); на Первой Национальной конференции Малайзии по активным воздействиям (Куала Лумпур, 2002 г.); на Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах - участниках СНГ (Санкт-Петербург, 2002 г.); на Региональном международном семинаре ВМО по физике облаков и активных воздействий (Дамаск, 2003 г.); на Научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий (Нальчик, 2007 г.); на Научной конференции институтов Росгидромета «Теоретические и экспериментальные исследования конвективных облаков» (Санкт-Петербург, 2008 г.); на VI Всероссийском метеорологическом съезде (Санкт-Петербург, 2009 г.).

Основные! результаты диссертации? опубликованы, в 88 работах. В диссертацию» включены, результаты^ которые были получены; лично автором: или при его непосредственном участии. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка: используемой литературы (356 отечественных и зарубежных наименований) и Приложений. Объем рукописи составляет 312 страниц, включая» 15 рисунков, 39 таблиц, список литературы, и 5 Приложений, содержащих' Акты, и Справки, о внедрении результатов диссертационнойфаботы.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Колосков, Борис Павлович

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, можно сформулировать в виде следующих выводов:

1. Впервые обнаружена и экспериментально исследована связь переохлажденных капельных зон в облаках, дающих осадки, с неоднородностями поля ветра в пограничном слое атмосферы, и на основании этой связи разработан и прошел экспериментальную проверку новый радиолокационный метод обнаружения капельных зон в облаках и облачных системах.

2. Результаты исследований и полевых испытаний показали, что радиолокационный метод позволяет обнаруживать в слоистообразных и конвективных облаках, дающих осадки, соответственно, 80 и 95% -переохлажденных капельных зон, т.е. областей, потенциально пригодных для засева льдообразующими реагентами, на значительных территориях порядка 30ч тыс. км практически в темпе получения радиолокационной информации, что способствует повышению эффективности планирования и выполнения как исследовательских, так и оперативных работ по искусственному регулированию осадков.

3. В результате комплексных радиолокационных и самолетных исследований получены экспериментальные данные о размерах, пространственном распределении и времени жизни* зон неоднородностей поля ветра и характеристики связанных с ними наиболее «активных» областей облачных систем, включающие: средние значения водности в областях с переохлаждёнными каплями; относительные площади, занятые такими областями на всей площади облачной системы; распределения областей по размерам и времена их жизни. Полученные данные могут быть использованы для проверки и уточнения существующих представлений о процессах осадкообразования и развития облачных систем, а также при численном моделировании в качестве исходной или контрольной информации.

4. Использование оценок водозапаса зон облаков с переохлажденными каплями, обнаруживаемыми с помощью предложенного в диссертации метода, позволило провести оценку пригодности полигона, международного Проекта увеличения осадков в Испании для проведения работ по ИУО: Выполненные оценки показали, что: 1) для протяженных облачных систем возможное увеличение количества осадков составляет 8%; 2) для конвективных облаков -34%; 3) в целом за сезон возможное увеличение количества осадков составляет 17%. Таким образом, на примере полигона ПУО в Испании показано, что использование разработанного метода обнаружения капельных зон в- облаках и облачных системах позволяет значительно повысить достоверность и надежность оценки потенциально возможного увеличения количества осадков на площади полигона и его пригодности для проведения работ по искусственному увеличению осадков методами активных воздействий.

5. В результате анализа радиолокационной информации о слоях осадков и статистического моделирования с использованием предложенной в. диссертации методики оценки количества экспериментальных единиц, необходимого для выявления эффекта воздействий при проведении рандомизированных экспериментов, показано, что использование радиолокационной информации о полях осадков на больших площадях, отличающейся более высоким пространственным и временным разрешением по сравнению с осадкомерной сетью, позволяет получить исходные данные, на основании которых могут быть существенно улучшены планирование и оценка результатов экспериментов по активным воздействиям с целью регулирования осадков.

6. Анализ матриц коэффициентов взаимной корреляции слоев осадков за различные интервалы времени показал, что во всех синоптических ситуациях отчетливо проявляется анизотропия пространственной корреляции осадков: вдоль направления переноса корреляция существенно выше, чем в перпендикулярном направлении. Этот факт следует учитывать при размещении контрольного полигона в экспериментах по регулированию осадков. Наилучшие результаты должно давать применение «плавающего» контрольного полигона, располагаемого на наветренной стороне от мишени.

7. Сравнение статистических характеристик полей слоев осадков за различные интервалы времени указывает на целесообразность перехода к более коротким экспериментальным при оценке результатов засева облаков. Так использование ЭЕ длительностью в 1 час вместо традиционных 12-часовых позволяет сократить общую продолжительность эксперимента по регулированию осадков в 2 - 8 раз.

8. В ряде ситуаций (осадки из внутримассовых конвективных облаков) использование данных контрольного полигона даже при его оптимальном размещении не всегда дает выигрыш в уменьшении продолжительности эксперимента.

9. Использование сверхкраткосрочного (на 1-2 часа) прогноза полей осадков, характеризующегося более высокой корреляцией прогностических радиолокационных и фактических слоев осадков по сравнению с корреляцией осадков на опытной и контрольной площадках, позволяет в 1,5-5 раз сократить число ЭЕ по сравнению с использованием 1-часовой ЭЕ даже при оптимальном расположении опытной и контрольной площадок. При использовании 12-часовой ЭЕ прогноз позволяет сократить продолжительность эксперимента от 2 до 13 раз по сравнению с методом контрольных площадок.

10. Полученные соотношения для определения необходимого количества экспериментальных единиц позволяют оценить продолжительность рандомизированных экспериментов и провести сравнение различных планов экспериментов и процедур получения априорной информации об осадках.

И. На основе метода исторической регрессии разработан «метод плавающего контроля» (МПК) для оценки эффективности воздействий в исследовательских и оперативных проектах по ИУО на большой территории, характеризующейся значительной пространственной неоднородностью осадков.

12. С помощью разработанного метода получены статистические оценки месячного и сезонного эффекта увеличения осадков в оперативных работах по ИУО в различных географических районах мира - в Республике Саха (Якутия), в Сирийской Арабской Республике, в Исламской Республике Иран и Португалии. Показано, что использование разработанной в ЦАО технологии активных воздействий на переохлажденные облака позволяет ежемесячно получать на значительных площадях (30 до 500 тыс. км ) в различных географических районах мира от 7 до 117% дополнительных осадков, т.е. ежемесячно получать от 40 до 1200 млн. тонн пресной воды в результате АВ на облака.

13. Оценки экономической эффективности работ по искусственному увеличению осадков на территориях Сирии, Ирана и Якутии показали, что себестоимость одной тонны воды, полученной в результате активных воздействий на осадкообразующие облачные системы, не превышает 0,003 доллара США.

14. На основе многолетних данных о количестве осадков и урожайности обычной и высокопродуктивной пшеницы, а также ячменя впервые определены регрессионные зависимости урожайности этих основных сельскохозяйственных культур Сирии от количества выпадающих за четыре зимних месяца осадков. С использованием полученных моделей "урожай-осадки" и в предположении, что рост осадков благодаря активным воздействиям на облака составит 10-15%, показано, что экономическая эффективность увеличения осадков, выпадающих в период с декабря по март, т.е. в наиболее благоприятные с точки зрения увеличения осадков месяцы, только за счет увеличения урожайности пшеницы составит около 8-12 млн. долл. США.

15. В настоящее время разработанный в диссертации «метод плавающего контроля» используется для статистической оценки результатов оперативных работ по ИУО в Сирии и Иране.

16. В результате выполненных на Камагуэйском метеополигоне (КМП), (Куба) исследований микрофизических, динамических, радиолокационных и

СВЧ-радиометрических характеристиках облачности и осадков с помощью созданной на КМП информационно-измерительной системы были:

- выработаны критерии пригодности тропических конвективных облаков для засева с целью получения дополнительных осадков;

- оценены облачные ресурсы на КМП;

- исследована эволюция радиолокационных характеристик конвективных облаков на КМП при их естественном развитии и при засеве льдообразующим реагентом;

- определено «временное окно», в течение которого облака на КМП удовлетворяют критериям пригодности для засева льдообразующими реагентами с целью искусственного увеличения осадков.

17. В результате проведения исследовательской и подтверждающих фаз рандомизированного эксперимента на КМП получены физико-статистические оценки эффективности засева облаков льдообразующими реагентами, доказывающие возможность модификации тропических конвективных облаков к путем их динамического засева. Так засев растущих конвективных ячеек с температурой на уровне верхней границы в диапазоне —10°С ^ -20°С сопровождается их большим вертикальным ростом, увеличением времени существования, площади радиоэхо осадков, их отражаемости и, как следствие этих изменений, увеличением на 115% осадков из засеянных одиночных облаков и на 65% из засеянных ячеек облачных кластеров по сравнению с незасеянными.

18. Результаты сравнения осредненных значений радиолокационных параметров облаков, исследованных на Кубе, в Поволжье, Техасе и Таиланде, показали, что при использовании оптимальной методики воздействий засев аэрозолями йодистого серебра близких по типу, мощности и степени переохлаждения облачных ячеек дает возможность получать достаточно сопоставимые количества дополнительных осадков. Показано, что заметное влияние на эффективность воздействий оказывают метеорологические условия, обуславливающие разное водосодержание атмосферы в периоды проведения опытов по засеву облаков.

19. Полученные в эксперименте результаты используются в оперативных работах по ИУО на территории Кубы.

20. Результаты физико-статистическиой оценки эффективности более чем 40 крупномасштабных опытно-экспериментальных работ по искусственному регулированию осадков с целью метеозащиты мегаполисов, выполненных с 1995 г. в различных регионах России и ближнего зарубежья, показывают, что при проведении работ по улучшению погоды в мегаполисах с участием в каждой из них от 6 до 12 самолетов в 38% случаев воздействия не проводились из-за отсутствия условий; в 25% случаев воздействия привели к разрушению осадкообразующих облаков и, тем самым, к полному предотвращению осадков на защищаемой территории; и в 37% случаев - к существенному (в 3-10 раз) уменьшению количества осадков на защищаемой территории по сравнению с осадками, выпавшими на контрольных территориях.

21. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности разработанных при непосредственном участии автора информационно-измерительной системы и методов физико-статистическиой оценки эффективности работ, которые могут выполняться с целью:

1) уменьшения негативных последствий от сильных дождей, приводящих к наводнениям, и снегопадов;

2) обеспечения безопасности функционирования наземного и воздушного транспорта;

3) создания благоприятных условий для жителей городов при проведении спортивных и праздничных мероприятий под открытым небом.

22. Приведенные в диссертации результаты исследований внедрены в нормативную руководящую документацию, регламентирующую проведение работ по искусственному регулированию осадков самолетными методами.

Благодарности

Автор искренне благодарен научному консультанту д.ф.-м.наук, профессору Щукину Г.Г. за интерес к работе и ценные советы при ее написании.

Автор выражает особую благодарность за многолетнее сотрудничество и постоянную научную поддержку зав. отдела радиометеорологии ЦАО Мельничуку Ю.В., а также благодарит сотрудников Центральной аэрологической обсерватории Берюлева Г.П., Данеляна Б.Г., Петрова В.В, Самусенко Е.А, Баззаева Т.В., Поздеева В.Н., Колдаева A.B., директора «Агентства атмосферных технологий» Корнеева В.П. и специалистов Института Метеорологии Кубы и Национальных Центров по искусственному увеличению осадков в Сирии и Иране за помощь в организации и проведении экспериментальных работ и обработке материалов наблюдений.

Заключение

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Колосков, Борис Павлович, Нальчик

1. Абшаев М.Т. Радиолокационно-радиометрические измерения интегральной водности кучево-дождевых облаков // Труды ВГИ. 1978. — Вып.44. - С.28-48.

2. Абшаев М.Т. Радиолокационно-радиометрический метод измерения интегральной водности кучево-дождевых облаков. // В кн.: Труды 5-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. — М.: Гидрометеоиздат, 1981.-С. 187-194.

3. Абшаев М.Т., Бурцев И.И., Федченко JI.M. Противоградовая защита в СССР. // Труды Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы Л.:Гидрометеоиздат,1990.- С.101-108.

4. Абшаев М.Т., Жакамихов Х.М. О вымывании облачной воды грубодисперсным аэрозолем // Тезисы докладов Всероссийской, конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2001. — С. 66-67.

5. Абшаев М.Т., Инюхин B.C. Метод и результаты многоволновых радиолокационных исследований осадков // Труды ВГИ. 1991. - Вып. 80. — С.40-44.

6. Аддерли И.И. Некоторые аспекты засева облаков в Австралии. // Труды VIII Всесоюзной конференции по физике облаков и активным воздействиям на погоду. Л.: 1970. — С. 494-498.

7. Айсин Д.Р., Гальперин С.М., Козлов В.Н., Щукин Г.Г. Активные воздействия на облака и осадки в Санкт-Петербурге во время проведения Саммита глав государств и правительств «Группы восьми». // Труды ГГО.-, -2007.-Вып. 556. С. 215-229.

8. Амаро Л., Морено А., Белинский О.Н., Беляев В.П., Зимин Б.И., Колосков^С

9. Батиста Л., Белинский О. Н., Беляев В.П., Данелян Б.Г., Зимин Б.И.,

10. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В., Попова Л. Облачные ресурсы для увеличения осадков на КМП. // Труды Всесоюзной конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, Киев, 1987 г.— Л.: Гидрометеоиздат, 1990. С. 84-89.

11. Батиста Л., Колосков Б.П., Перера А., Руденко Ю.И. Результаты исследований радиолокационных характеристик конвективных облаков и осадков на Камагуэйском полигоне. // Тр. ЦАО.- 1992.-Вып. 177 С.81-93.

12. Баханов В.П., Воронов Г.С. Новые теоретические и экспериментальные данные о рассеянии переохлажденных облаков и туманов. // Серия «Активные воздействия на атмосферные процессы»-Обнинск, Гидрометеоиздат, 1986. —7 с.

13. Белага М.Д., Костарев В.В. Методика и предварительные результаты измерения осадков по затуханию сигналов от фазомодулированныхотражателей. // В кн.: Труды 4-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. М.: Гидрометеоиздат, 1978. - С. 32-37.

14. Беляев В.П., Берюлев Г.П., Власюк М.П., Данелян Б.Г., Колосков Б.П., Корнеев В.П., Мельничук Ю.В., Черников A.A. Опыт активного воздействия на облака над Москвой 9 мая 1995 г. // Метеорология и гидрология. 1996. - № 5. - С. 71-82.

15. Беляев В.П., М. Вальдес, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, Д. Мартинес, В.В., Петров. Характеристики тропических конвективных облаков по данным исследований на Кубе. // Труды ЦАО. 1996. - Вып. 181. - С. 18-37.

16. Беляев В.П., Вальдес М., Мартинес Д., Петров В.В. и Потемкин В.Г. Результаты самолетных исследований термодинамических и микрофизических характеристик конвективных облаков в районе КМП. // Труды ЦАО. 1989. - Вып. 172. - С. 16-25.

17. Беляев В.П., Зонтов Л.Б., Петров В.В". Исследование эволюции термодинамических параметров конвективных облаков при воздействии грубодисперсными порошками. // Труды ЦАО. -1984. Вып.156 - С.23-32.

18. Беляев В.П., Зацепина Л.П1.,, Зонтов Л.Б., Петров В.В., Серегин Ю.А. Некоторые1 результаты опытов по разрушению многоячейковых конвективных облаков. // Труды ЦАО. 1987. - Вып. 164. - С. 3-10.

19. Беляев В.П., Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, В.В. Петров, Ю.А. Серегин, A.A. Черников. Исследования процессов осадкообразования в тропических конвективных облаках и оценка их пригодности для воздействия. // Труды ЦАО. 1996.-Вып. 181.-С. 3-17.

20. Беляев В.П., Б.Г. Данелян, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, Серегин, Ä.A. Влияние технологических и погодных условий проведения- опытов на эффективность воздействий. // Труды ЦАО. -1996. Вып. 181. - С. 38-51.

21. Беляев В.П., Зацепина Л.П., Зонтов Л.Б., Петров В:В., Серегиш Ю.А. Некоторые- результаты опытов по разрушению многоячейковых конвективных облаков. // Труды ЦАО. 1987. - Вып. 164. - С. 3-10.

22. Беляев В.П., Зонтов Л.Б., Петров В.В: Исследование эволюции термодинамических параметров конвективных облаков-при воздействии грубодисперсными порошками. // Труды ЦАО. 1984. - Вып.156.-С.23-32.

23. Беляев В.П., Петров. В.В., Мартинес Д., Перес К., Пуэнтес Г. Результаты самолетных исследований засеянных и контрольных облаков в опытах по искусственному воздействию на Кубе.//Тр. ЦАО-1992-Вып.177.-С.62-80.

24. Бержерон Т. Проблема искусственного регулирования осадков на земном шаре. Сб. «Физика образования осадков». -М.: ИИЛ, 1951.

25. Берюлев Г.П., В.П. Беляев, Б.Г. Данелян, Б.И. Зимин, Б.П. Колосков, А.А.Черников. Оценка эффективности воздействий и количествадополнительных осадков из конвективных облаков. // Метеорология и гидрология. 1995. - № 4. - С. 66-86.

26. Берюлев Г.П, В.П. Беляев, Б.Г. Данелян, Б.И. Колосков, A.A. Черников A.A. Основные результаты экспериментов по увеличению осадков из конвективных облаков на Кубе. // Труды ЦАО. —1996 Вып. 181- С.52-60.

27. Берюлев Г.П., Голубев B.C., Колосков» Б.П., Ливанова H.A., Толшина О.М., Урываев А.П. Радиолокационные измерения осадков и организация контрольных наземных наблюдений. // Труды ГГИ1 19801. - Вып.266. -С.50-63.

28. Берюлев Г.П., Данелян Б.Г., Невзоров А.Н. Исследование микрофизического строения холодных облаков над Сирией в марте — апреле 1991 г. // Метеорология и гидрология. 2004. - № 3. - С.51-61.

29. Берюлев Г.П., Зимин Б.И., Мельничук Ю.В., Колосков Б.П., Данелян.Б.Г., Рябова Р.Ю. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами. Методические указания: РД 52.11.637-2002. С-П.:Гидрометеоиздат, 2002. - 31 с.

30. Берюлев Г.П., Зимин Б.И., Мельничук Ю.В., Колосков Б.П., Данелян Б.Г., Рябова Р.Ю. Проведение работ но искусственному увеличению осадков из слоистообразных облаков. Методические указания: РД 52.11.646-2003. С-П.: Гидрометеоиздат, 2003. — 39 с.

31. Боровиков A.M., Гайворонский И.И., Зак Е.Г., Костарев В.В., Мазин И.П., Минервин В.Е., Хргиан А.Х., Шметер С.М. Физика облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. - 459 с.

32. Боровиков A.M., Костарев В.В., Мазин И.П., Смирнов В.И., Черников A.A. Радиолокационные измерения осадков. Л.: Гидрометеориздат, 1967.-139 с.

33. Боровиков A.M., Костарев В.В., Мазин И.П., Черников A.A. Связь величины радиолокационного сигнала, отраженного от облака, с параметрами облака. // Труды ЦАО; 1961. - Вып. 36. - С. 14-30.

34. Буйков М.В>. Численное моделирование облаков слоистых форм. Обзор. // Обнинск, 1978. 62 с.

35. Буйков М.В., Войт Ф.Я., Фурман А.И. Проведение и результаты экспериментальных работ по искусственному увеличению осадков в бассейне оз. Севан. // Труды УкрНИИ. 1986. - Вып. 212. - С. 56-62.

36. Вальдес М., Мартинес Д., Медведев Г.А., Руис А. Характеристика конвективных облаков и воздействия на них с самолета Ан-26. // Труды

37. Второго международного симпозиума, Гавана, 1982. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-С. 126-135.

38. Веремей Н.Е., Довгалюк Ю.А. Морозов В.Н. О параметризации микрофизических процессов в численных моделях грозовых облаков. // Метеорология и гидрология. 2006. - № 11.-С.5-18.

39. Владимиров С.А. Численное моделирование воздействия на процесс^ образования осадков в конвективных облаках с помощью засева гигроскопическими аэрозолями. // Метеорология и гидрология. 2005. — №1. - С. 58-69.

40. Владимиров С.А. Оценка возможности эффективного воздействия на осадкообразование при засеве конвективных облаков каплями растворов гигроскопических солей. // Метеорология и гидрология. 2006. - № 9. -С.21-28.

41. Востренков В.М., Ермаков В.В., Капитанов В.А., Мельничук Ю.В., Черников A.A. Бортовой радиолокатор для измерения скоростей вертикальных движений рассеивателей в облаках и осадках. // Труды ЦАО. 1978. - Вып. 135. - С. 14-23.

42. Вульфсон Н.И., Кондратова A.B. Воздействия на облака искусственнымивертикальными восходящими струями. // Метеорология и гидрология. -1968,-№9.-С. 22-27.

43. Вульфсон Н.И., Лактионов А.Г., Скацкий В.И. Исследования структуры кучевых облаков. //В кн.: Труды VIII Всесоюзной конференции по физике облаков и активным воздействиям. М.: Гидрометеоиздат, 1970 - С. 22-30.

44. Вульфсон Н.И., Левин Л.М. Физические предпосылки воздействия на конвективные облака нисходящими струями. // Труды ИПГ. 1970. - Вып. 12.-С. 5-16.

45. Вульфсон Н.И., Левин Л.М., Черенкова Е.Л. Разрушение развивающихся конвективных облаков искусственно созданными нисходящими струями. // Изв. АН СССР, ФАО. 1970. - Т.6. - №1. - С. 14-28.

46. Вульфсон Н.И., Черенкова Б.П. Воздействия на конвективные облака искусственно созданными нисходящими движениями. // Труды ИПГ. -1970.-Вып. 12.-С. 17-36.

47. Вульфсон Н.И., Левин Л.М., Черенкова Е.Л. Разрушение кучевых облаковнисходящими струями. // Труды VIII всесоюзной конференции по физике облаков и активным воздействиям. Л.'Гидрометеоиздат, 1970.-С. 197-207.

48. Гайворонский И.И. Об исследованиях, проведенных в Центральной аэрологической обсерватории в области искусственных воздействий насоблака и туманы. // Труды ЦАО. 1959. - Вып. 26. - С. 39-55.

49. Гайворонский И.И., Зацепина Л.П., Зимин Б.И. Результаты опытов воздействия на конвективные облака грубодисперсными порошками. // Труды ЦАО. 1976. - Вып. 104. - С. 49-63.

50. Гайворонский И.И., Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Серегин Ю.А. Применение порошкообразных реагентов для воздействия на грозовые облака. // Труды VIII всесоюзной конференции по физике облаков иактивным воздействиям. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. — С. 208-212.

51. Гайворонский И.И., Зацепина^ Л.ГГ., Серегин Ю.А. Результаты опытов воздействия, на конвективные облака. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1970. - Т.6. - Вып. 3. - С. 252-258.

52. Гайворонский И.И., Зимин Б.И. О структуре конвективных облаков , и процессах выпадения из осадков при воздействиях с помощью льдообразующих аэрозолей. // ТрудыЦАО. 1978. - Вып. 132. - С. 32-49.

53. Гайворонский И.И., Серегин Ю.А. Опыты рассеяния облаков на больших площадях. // Труды ЦАО. г 1962. Вып. 44. - С. 15-27.

54. Горелик А.Т., Калашников В.В., Князев Л.В. и др. Определение интегральной« водности дождевых осадков путем совместных радиотепловых и радиолокационных измерений. // Изв. АН СССР, ФАО. -1973. Т. 9. - №5. - С. 556-560.

55. Горелик А.Г., Калашников В.В"., Фролов Ю.А. Определение общего влагосодержания атмосферы по ее собственному радиоизлучению; // Труды ЦАОг- 1972. Вып. 103. - С. 3-20:

56. Грицькив и-др. Опыт засева облаков в центральном'районе европейской территорию Советского Союза с целью перераспределения- осадков. // Труды ИЭМ. 1968. - Вып. 3. - С. 3-25.

57. Губарчук В.Н. и др. Автоматизированный комплекс сбора, обработки и представления радиолокационной информации (АКСОПРИ). // В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 6-11.

58. Данелян Б.Г. Комплексный физико-статистический эксперимент по исследованию возможностей искусственного увеличения, осадков: Диссертация на соискание ученой степени к.ф-м.н. Долгопрудный, 2006.

59. Деннис А. Изменение погоды засевом облаков. М.: Мир; 1983. - 272 с.

60. Диневич В.А., Л.П.Зацепина, Л.Б.Зонтов, Серегин Ю.А. Результаты опытов воздействия на кучево-дождевые облака грубодисперсными порошками. // Труды ЦАО. 1980. - Вып. 142. - С. 12-24.

61. Диневич Л.А., Диневич С.Е., Леонов М.П., Серегин Ю.А., Берюлев Г.П.

62. Изменения осадков противоградовой защитой. Иерусалим, 1998. - 296 с.

63. Дмитриев В.К., Сидоряк JI.C., Струнин В.А., Шур Н.Г. Самолетный измеритель истинных значений скорости и температуры и их пульсаций. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 5 с.

64. Довгалюк Ю.А., Синькевич A.A., Сталевич Д.Д. и др. Эксперимент по предотвращению осадков в Ленинграде 7 ноября 1985 г. // Труды ГГО. — 1991.-Вып. 534.-С. 60-64.

65. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Том. 1. М.: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

66. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный! анализ. Том 2. М.: Финансы и статистика, 1987. - 352 с.

67. Дрофа A.C. Исследование возможности стимулирования гигроскопическими частицами осадков из теплых конвективных облаков по результатам численного моделирования // Изв. РАН, ФАО. 2008. -Т.44. - №4. — С. 435-449.

68. Дрофа A.C. Формирование микроструктуры облачной среды при введении гигроскопических частиц // Изв. РАН, ФАО 2006. -Т.42.-№3- С.355-366.

69. Жекамухов М.К., Абшаев М.Т. Моделирование ракетного засева конвективных облаков грубодисперсным аэрозолем. II Процессы конденсации и коагуляции в зоне засева облаков гигроскопическимичастицами. // Метеорология и гидрология. 2009. - №5. - С. 46-55.

70. Зайцев В.А., Ледохович A.A. Приборы для исследования туманов, облаков и измерения влажности. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 255 с.

71. Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Зонтов Л.Б., Петров В.В., Серегин Ю.А. Оценка эффективности воздействия грубодисперсными порошками на мощные конвективные облака. // Труды ЦАО. 1984. - Вып. 156. -С. 12-23.

72. Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Поздеев В.Н., Серегин Ю.А. Оценка влияния воздействий на эволюцию конвективных облаков в Поволжье по данным эксперимента 1989 г. // Труды ЦАО. 1992. - Вып. 177. - С. 19-43.

73. Зимин Б.И. Исследование процессов осадкообразования в конвективных, облаках (по зарубежным данным). Обзорная информация. // Обнинск, 1987.-Вып. 9.-47 с.

74. Зимин Б.И., Б.П. Колосков, Ю.А.Серегин, А.А.Черников. Об искусственном увеличении осадков из конвективных облаков в тропической зоне и в равнинных районах европейской части СССР. // Метеорология и гидрология. 1992. - № 3. - С. 54-61.

75. Иванников А.П. и др. Комплекс аппаратуры для оперативного исследования структуры и динамики развития метеорологических объектов. // В кн.: Труды 4-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. -М.: Гидрометеоиздат., 1978. С. 159-164.

76. Иванов A.A., Мельничук Ю.В., Моргоев А.К. Исследованиестатистических характеристик дивергенции поля ветра в кучево-дождевых облаках с помощью доплеровских радиолокаторов. // Труды ЦАО. 1982. -Вып. 148.-С. 70-80.

77. Иванов A.A., Мельничук Ю.В., Моргоев А.К. Радиолокационные исследования дивергенции поля ветра в конвективных облаках. // Изв. АН СССР, ФАО. 1983. - Т. 19. - №6. - С. 576-585.

78. Иванов A.A., Мельничук Ю.В., Черников A.A. Радиолокационные исследования движений в облаках и осадках. // В кн.: Труды 5-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. М.: Гидрометеоиздат, 1981.-С. 16-24.

79. Калашников В.В., Колдаев A.B., Мельничук Ю.В., Миронов А.Ф. Аппаратура и предварительные результаты самолетного СВЧ-радиометрического зондирования облаков. // Труды 6-го Всес. Совещания по радиометеорологии. Таллин, 1982. - С. 220-223.

80. Камалов Б.А. Результаты работ по увеличению осадков в Узбекистане. // Труды Ставропольского филиала ВГИ. 1993. - Вып. 1. — С. 66-70.

81. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 336 с.

82. Колдаев A.B. Определение водозапасов облаков, дающих осадки, радиофизическими методами: Диссертация на соискание ученой степени к.ф-м.н. Долгопрудный, МФТИ, 1983. - 133 с.

83. КолдаеВ' A.B., Щукин Г.Г. Исследование водозапасов' зимних облаков-методами-микроволновой радиометрии. // Труды ГГО. 2009. - Вып. 559. — С.210-236. '

84. Колосков Б.П. Обнаружение переохлажденных капельных зон в облаках по радиолокационным данным о неоднородностях поля ветра: Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических- наук. -Долгопрудный, 1985. — Г53'с.

85. Колосков* Б.П. Статистическая оценка результатов оперативных работ по увеличению осадков на больших территориях с использованием метода исторической регрессии.//Метеорология и гидрология;—2010.-№4.-С.53-62.

86. Колосков Б.П:,. Корнеев. В.П., Петров В.В., Берюлев Г.П:, Данелян Б;Г. Метеозащита мегаполисов: концепция, технические средства И'результаты. // Вопросы физики облаков (сборник статей памяти С.М.Шметера). -Москва, 2008. С. 174-200:

87. Колосков Б.П., Корнеев В.П., Петров В.В., Берюлев Г.П., Данелян B.F. Современная концепция метеозащиты мегаполисов- методами- активных воздействий. // Метеорология и гидрология. — 2010 (сдана в печать).

88. Колосков Б.П., Корнеев В.П., Петров В.В., Берюлев Г.П., Данелян Б.Г.

89. Щукин Г.Г. Оценка результатов работ по метеозащите крупных городов. // Метеорология и гидрология. — 2010 (сдана в печать).

90. Колосков Б.П. Мельничук Ю.В. Радиолокационный метод обнаружения областей с переохлажденной жидкокапельной влагой в облаках и облачных системах. // В кн.: Тезисы докладов 6-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. Таллин, 1982. - С. 52-53.

91. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В. Оценка результатов активных воздействий с целью регулирования осадков по цифровой радиолокационной информации. // В кн.: Труды VII Всесоюзного-совещания по радиометеорологии.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -С. 154-158.

92. Колосков Б.П., Мельничук Ю.В., Шипилов О.И. Использование радиолокационных данных об осадках для оценки результатов засева облаков. // Метеорология и гидрология. 1987. - №2. - С. 19-26.

93. Колосков Б.П., Моргоев А.К., Самусенко Е.А., М. А. Эскобар, X. Гонсалес,

94. О. Родригес, Л. Батиста. Выделение в поле облачности- ячеек в стадии роста по цифровой радиолокационной1 информации. // Тезисы докладов * Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 1991. — С. 81-82.

95. Колосков Б.П., Петров В.В., Беляев В.П., М. Вальдес, А. Руис, Г. Пуэнтес.

96. Особенности влияния засева на эволюцию континентальных облаков тропического происхождения. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 1991. - С. 85.

97. Корнеев В.П. Разработка и внедрение комплекса самолетных средств воздействия на облака для оперативно-производственных работ: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Долгопрудный, 2001. 139 с.

98. Корниенко Е.Е. Планирование экспериментов по воздействию на облака с целью искусственного.регулирования-осадков. // Обзор ВНИГМИ-МЦД. -Обнинск, 1979. Вып. 1. - 50 с.

99. Корниенко Е.Е. Результаты эксперимента по воздействию на' кучево-, дождевые облака с целью искусственного регулирования осадков. // Труды УкрНИИ. 1982. -Вып. 187. - С. 3-25.

100. Коротов^ А.И., Мягков А.Е., Руденко Ю.И., Шупяцкий? А.Б. Цифровая обработка данных метеорадиолокаторов. // В кн.: Труды VI Всесоюзного совещания по радиометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - С.65-68.

101. Костарев В.В'. О радиолокационном измерении водности*облаков. // Труды ЦАО. 1961. - Вып. 36. - С. 31-36:

102. Леонов М.П., Перелет Г.И. Активные воздействия на облака в холодное полугодие. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — 152 с.

103. Лесков Б.Н. Результаты воздействий на облака холодного периода года с целью увеличения осадков. //Труды УкрНИГМИ-1978. -Вып.163.-С.5-14.

104. Литвинов И.В. Перераспределение осадков при воздействии на облака хладореагентами. // Метеорология и гидрология. 1967. — № 9. - С. 48-51.

105. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака, строение и физика образования. JI.: Гидрометеоиздат, 1983. -297 с.

106. Мейсон Б. Дж. Физика облаков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 542 с.

107. Морозов В.Н. К оценке оптимальной электризации облачной среды. // Труды ГГО. 1984. - Вып. 484. - С. 75-83.

108. Невзоров А.Н. Самолетный измеритель водности облаков. // Труды ЦАО. -1983,-Вып. 147.-С. 19-26.

109. Невзоров А.Н., Толкачев В.К. Об интерпретации поточного измерителя водности облаков с подогревным термочувствительным датчиком. // Труды ГГО. 1974, - Вып. 309. - С. 106-113.

110. Невзоров А.Н., Шугаев В.Ф. Использование интегральных параметров при исследовании микроструктуры капельных облаков. // Труды ЦАО. 1972. -Вып. 101.-С. 32-47.

111. Никандров В. Я. Искусственные воздействия на облака и туманы. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - 191 с.

112. Никандров В.Я. О взаимодействии переохлажденных водяных капель с твердыми частицами. // Труды ГГО. 1956. - Вып. 57.

113. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 615 с.

114. Пастушков P.C. Численное моделирование взаимодействия конвективных облаков с окружающей атмосферой. // Труды ЦАО—1972. -Вып.108.-128 с.

115. Петров В.В. Исследование эволюции поля горизонтального ветра в зоне вершин конвективных облаков, вызванной воздействием грубодисперсными порошками. // Труды ЦАО, 1986. - Вып. 162. С.49-57.

116. Петров B.B. Экспериментальные исследования термических и микрофизических характеристик тропических конвективных облаков: Диссертация на соискание ученой степени к.ф-м.н. Москва, 1997. - 175 с.

117. Плауде Н.О. К вопросу о механизме кристаллизации переохлажденного тумана аэрозолем йодистого серебра.//Труды ЦАО. 1962. - Вып. 44. -С.70-73.

118. Плауде П.О., Зотов Е.И., Вычужанина М.В., Данелян Б.Г., Монахова H.A. Аэрозольные исследования над территорией Сирии. // Метеорология и гидрология. 2004. - № 1.-С.25-33.

119. Половина И.П. Воздействия на внутримассовые облака слоистых форм. -Д.: Гидрометеоиздат, 1971.- 216 с.

120. Половина И.П. Рассеяние переохлажденных слоистообразных облаков и туманов. JL: Гидрометеоиздат, 1980. - 214 с.

121. Прихотько Г.Ф. Искусственные осадки из конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. — 176 с.

122. Проведение работ по искусственному подавлению развития конвективных облаков самолетными средствами воздействия. // Методические указания: РД 52.11.678-2006. М.: Метеоагентство Росгидромета, 2006. - 22 с.

123. Проведение работ по искусственному регулированию погодных условий в мегаполисах. // Методические указания: РД 52.11.677-2006. М.: Метеоагентство Росгидромета, 2006. - 32 с.

124. Роджерс P.P. Краткий курс физики облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -231 с.

125. Романов Н.П., Дрофа A.C., Ким Н.С., Савченко A.B. Об использовании слаборастворимых гигроскопических веществ для воздействия на теплые облака и туманы // Изв. РАН, ФАО. 2006. - Т.42. - №1. - С. 1-1.

126. Сванидзе Г.Г., Бериташвили Б.Ш., Мирианашвили H.H. К оценке возможности обнаружения по осадкомерным данным эффекта воздействия на облака с целью искусственного увеличения осадков в теплый период года. // Труды ЗакНИИ. 1981. - Вып. 73(79).

127. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир. - 1980. - 456 с.

128. Сергеев Б.Н. Численное моделирование атмосферного фронта с облачной системой и осадками. // Метеорология и гидрология. -1983. -№4 С.21-29.

129. Серегин Ю.А. Исследования по искусственным воздействиям на облака и туманы. // Труды ЦАО. 1981. - Вып. 153. - С. 30-45.

130. Скацкий В.И. Исследование водности кучевых облаков. // Труды ИЛУ. -1969. Вып.13. - 93 с.

131. Стасенко В.Н., Щукин Г.Г. Методология исследования электричества грозовых облаков и активных воздействий на них. // Труды НИЦ ДЗА. -2000. Вып. 2(548). - С. 24-33.

132. Степаненко В.Д. Способ определения средней водности облаков с помощью радиотеплолокационной и радиолокационной аппаратуры. // Инф. сборник НИО № 92. Изд. АВИКА им. А.Ф.Можайского, 1968.

133. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. — JI.: Гидрометеоиздат, 1973.-343 с.

134. Уланова Е.С., Забелин В.Н. Методы корреляционного и регрессионного анализа в агрометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 207 с.

135. Федоров Е.К. Активные воздействий на гидрометеорологические процессы. // Вестник АН СССР. 1962. - № 9. - С.73-78.

136. Хворостьянов В.И., Юдов A.M. Об увеличении и перераспределении осадков при засеве зимних фронтальных слоистообразных облаков. // Метеорология и гидрология. 1988. - № 7. - С. 39-50.

137. Химач М.А., Шишкин Н.С. Осадки из чисто водяных облаков в районе Ленинграда. // Труды ГГО. 1954. - Вып.47 (109).

138. Шипилов О.И. Применение статистических методов к . оценке эффективности работ по увеличению осадков. Обзорная информация, сер. «Метеорология». Гидрометеорология, 1983. - Вып.1. - 24 с.

139. Шипилов О.И. Статистический контроль результатов эксперимента по увеличению осадков. // В кн.: Эксперимент по увеличению осадков в бассейне оз. Севан. — М.: Гидрометеоиздат, 1985. -235 с.

140. Шишкин Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1964.— 401 с.

141. Шметер С.М. Термодинамика и физика конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-287 с.

142. Шметер С.М. Возмущения в полях метеовеличин. Вызываемые искусственной кристаллизацией облаков. // Метеорология и гидрология. -1991.- № 10-С. 37-42.

143. Шметер С.М., Корнеев В.П. Изменение режима осадков с подветренной стороны от зоны активных воздействий на облака. // Метеорология и гидрология. 2000. - № 2. - С. 35-46.

144. Экба Я.А., Свириденко А.С., Каплан Л.Г. Работы по искусственному увеличению осадков на Северном Кавказе. // Труды Ставропольского филиала ВГИ. 1993. -Вып. 1.-С. 3-8.

145. Abbas Ali. Rain enhancement project in Syrian, Arab Republic 1991-2002. // Regional Seminar on Cloud Physics and Weather Modification. Damascus,, 2003.-P. 123-127.

146. Aircraft instrumentation for cloud physics research and weather modification programmes. // WMO, 1977. Report No.7. - 77 p.

147. Atlas D. The estimation of cloud parameters by radar. // Journal of Meteorol., 1954. — Vol. ll.-No.14.

148. Battan L.J. and Kassander A.R. Summary of results of a randomized cloud seeding project in Arizona. // Proc. 5th Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. -1967.-Vol. V.-P. 29-33.

149. Bedritsky A.I. and Chernikov A.A. Cloud seeding to protect Moscow from rainon 9 May 1995. // WMO Bulletin, 1996. Vol. 45. -No.l. - P. 60-64.

150. Bergeron T. On the physics of clouds and precipitation. // Proc. Conf. Int. Union Geodesy and Geophysics, Lisbon, 1933. Part II. - P. 156-178.

151. Bergeron T. The problem of artificial control of rainfall on the globe. // Tellus. 1949. - Vol. 1.-P. 32.

152. Berioulev G.P., Koloskov B.P., Pozdeev V.N., Vlasiuk M.P., Korneev V.P.,f

153. Bigg E.K. An independent evaluation of a South African hygroscopic cloud seeding experiment 1991-1995.//Atmos. Res. 1997/-Vol. 43.-P. 111-127.

154. Bowen E. G. A new method of stimulating convective clouds to produce rain and hail. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1952. - 78. - P.37.

155. Bowen E.G. The effect of persistence in cloud seeding experiments. // J. Appl. Meteorol.- 1966.-Vol. 5.-P. 156-159.

156. Braham R.R. The water and energy budgets of the thunderstorm and their relation to thunderstorm development. // J. Meteorol. -1952. -Vol.9 -P.227-242.

157. Braham R.R. What is the role of ice in summer rainshowers? // J. Atm. Sci. -1964.-Vol. 21.-P. 640-645.

158. Braham R.R., Jr., Battan L.J., Byers H.R. In: Cloud and Weather Modification. Meteorol. Monogr. - Amer. Met. Soc., Boston, 1957. -No:l 1. - P: 47-85.

159. Brier G.W., Enger I. An analysis of the results of the 1951 cloud1 seeding operations in central. Arizona. // Bull. Amer. Meteor. Soc. — 1952. Vol. 33. — P.208-210.

160. Brillinger D.R., Jones L.V., Tukey J.W. Report of the Statistical Task,Force to the Weather Modification Advisory Board! // Washington, D.C., Dept. of Commerce. 1978. - 106 p.

161. Bruintjes R.T. A review of cloud seeding experiments, to enhance precipitation and some new prospects. // Bull'., Amer. Meteorol. Soc. 1999. - Vol.80. -No.5. -P.805-818. .

162. Changnon S.A. A review of methods to evaluate precipitation, modification in North America. // Proc. WMO/IMAP Sci: Conf. on' Weather Modification, Tashkent, 1973. Geneva, 1974*. P. 397-422.

163. Chapman D.G. Statistical aspects of weather and climate modification. // In: Weather modification, science and public policy in resource management. -1968. Seattle, Univ. of Washington. - P. 62-82.

164. Chappel C.F., Johnson F.L. Potential for snow augmentation in cold orographic clouds. //J. Appl. Meteorol. 1974. - Vol.13. - P. 374-382.

165. Chernikov A. and Koloskov B.: Scientific requirements and results of precipitation enhancement experiments in semi-arid regions including the Middle East. // Regional Seminar on Cloud Physics and Weather Modification. Damascus, 2003. - P. 111-117.

166. Ciccione M. and Pircher V. Preliminary assessment of very short rain from single radar data. // Proc. Nowcasting II Symposium, Norrchoping. - Sweden, 1984.-P. 241-246.

167. Collier C.G. Objective rainfall forecasting using data from the United1 Kiingdom weather radar network. // Proc. IAMAR Symposium, Hamburg, 1981.-P. 201-206.

168. Coons R.D., Jones E.L. and Gunn R. Third partial report on the artificial production of precipitation: orographic stratiform clouds. // Bull. Amer. Met. Soc. 1949. - Vol. 30. - P.255.

169. Cooper W.A., Lawson R.P. Physical interpretation of results from the HIPLEX-1 experiment. //J. Climate Appl. Meteorol. 1984.-Vol.23.-P.523-540.

170. Court A. Design for evaluation. //J. Weather Modif. -1981. -Vol. 13. P. 193.

171. Decker W.L. and Schickedanz P.T. The evaluation of rainfall records from a five year cloud seeding experiment in Missouri. // Proc. 5th Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. 1967. - Vol. V. - P. 55-63.

172. Dennis A.S. Cloud seeding to enhance summer rainfall in the Northern Plains. // Rep. 74-10, 1974. South Dakota School of Mines and Technology, - 160 p.

173. Dennis A.S., Koscielski A., Cain D.E., Hirsch J.H., Smith P.L. Analysis of radar observations of a randomized cloud seeding experiment. // J. Appl. Meteorol. -1975.-Vol. 14. — No.8. — P. 897-908.

174. Dennis A.S., Miller J.R., Cain D.E., Schwaller R.L. Evaluation,by Monte Carlo test of effects of cloud seeding on growing season rainfall in North Dakota. // J.

175. Appl. Meteorol. 1975. - Vol. 14. - No.8. - P. 959-969.

176. Dessens H.A. Project for a formation of cumulonimbus by artificial convection. Physics of precipitation. // Proc. Cloud Phys. Conf. Wood Hole, Massachusetts, 1959.

177. Eliot R. Seeding of West Coast winter storms. // J. Irig. Drain. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng. - March 1960.

178. Elliot R.D, Shaffer R., Court A., Hannaford J.F. Randomized cloud seeding in the San Juan Mountains, Colorado. // J. Appl. Meteorol. 1978. - Vol. 17. -P.1298-1318.

179. Findeisen W. Kolloid-meteorologischen Vorgange bei Niederschlagsbildung. // Meteorologiche Zeitschrift. 1937. - Vol.55. - P. 121-133.

180. Fletcher N.H. The physics of rainclouds. Cambridge Univ.Press, 1962 - 386p.

181. Flueck J.A. A statistical analysis of Project Whitetop's precipitation data. // Proc. Int. Conf. Weather Modification. Albany, N. Y., 1968. - P. 26-35.

182. Gabriel K.R. The Israeli artificial rainfall stimulation experiment. Statistical evaluation for the period 1961-1965. // Proc. of the Fifth Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. Univ. of Calif. Press, 1967. Vol. 5. - P. 91-113.

183. Gabriel K.R., Petrondas D. On using historical comparisons in evaluating cloud seeding operations. // J. Climate Appl. Meteorol; -1983. Vol. 22. - P. 626-636.

184. Gagin A., Neumann J. Rain stimulation and cloud physics in Israel. // Weather and Climate-Modification. W.N.Hess, Ed., 1974. - P. 454-494.

185. Gagin A., Neumann J. The second Israeli randomized cloud seeding experiment: Evaluation of the results. // J. Appl. Meteorol. 1981. - Vol.20. - P. 1301-1311.

186. Gagin A., Rosenfeld D., Lopez R.E. The relationship between height and precipitation characteristics of summer time convective cells in South Florida. // Journal Atm. Sci. 1985.-Vol. 42.-No.l. - P.84-94.

187. Gaivoronskii I.I., Seregin Ju.A., Zatsepina L.P., Zimin B.I. Modification experiments of thunderstorm clouds. // Proceedings of the International Conference of Cloud Physics. Toronto, 1968. - P. 815-819.

188. Gaivoronsky I.I., Seregin Yu.A., Zatsepina L.P., Zimin B.I., Vulfson N.I., Levin

189. M. Destruction of convective clouds by dynamic method. // Second WMO/JAMAP Conf. on Weather Modification. Boulder, Colorado, USA, 1976.-p. 413-420.

190. Gathmann L. Method of producing rain-fall. U.S. Patent Office. - Patent No.462795. — Nov. 10, 1891.

191. Grant L.O., Mielke Jr. Cloud seeding experiment at Climax, Colorado, 1960-65. // Proceedings of the Fifth Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability. University of California Press, 1967. - Vol.5. - P. 115-131.

192. Hall F. The Weather Bureau ACN Project. Meteor. Monog. - 1957: - Vol.2. -P. 24-46.

193. Hobbs P.V. Mesoscale structure in midlatitude frontal systems. // Proc. of Intern. Symp. Hamburg, 1981. - P. 29-36.

194. Hobbs P.V., Matejka T.J. Precipitation efficiencies and the potential for artificially modifying extratropical cyclones. // Third WMO Sci. Conf. on Weather Mod. Clermont-Ferrand, 1980. - Vol.1. - P. 9-15.

195. Hobbs P.V., Persson P.O. The mesoscale and microscale structure and organization of clouds and precipitation in midlatitude cyclones. Part V: The structure of narrow cold-frontal rainbands. // J. Atm. Sci. 1982. - Vol.39. -No.2.-P. 280-295.

196. Holroyd E.W., Juisto J.E. Snowfall from a heavily seeded. clouds // J. Appl. MeteoroL- 1971.-Vol. I0.-No.2.-P. 266-269.

197. Howell W.E. Comments "On using historical comparisons in evaluating cloud seeding operations" // J. Climate Appl. Meteorol. 1984. -Vol. 23. - P.850-852.

198. Howell W.E., Todd C.J. Strong responses of selected cloud classes across many seeding projects. // Proc. Fourth WMO Science Conference on Weather Modification. Honolulu, USA, 1985. - P. 669-674.

199. Hsu C.-F., Gabriel K.R., Changnon S.A. Statistical techniques and key issues for the evaluation of operational weather modification. // J. Weather Modification.1981. VoL13.-P. 195.

200. Hsu C.-F., Changnon S.A. Using historical data to evaluate two large-area operational seeding projects. // J. Weather Modification. -1984. -Vol. 16. P.40.

201. Hsu C.-F., Changnon S.A. On the evaluation of operational cloud seeding projects. // Water Resources Bull. 1983. Vol. 19. - P. 563.

202. Isaac G.A1. Summer cloud lifetime importance to static mode seeding. // Meteorol. Monographs. - 1986. -Vol. 21.-No.43.-P. 25-28.

203. Isaac G.A., Strapp J.W. and Schemenauer R.S. Summer cumulus cloud seeding experiments near Yellowknife and Thunder Bay, Canada. // J. Appl. Meteorol.1982.-Vol. 21.-No.9.-P. 126-1285.

204. Ivanov A.A., Koloskov B.P., Haikin M.N. The structure of intensive.turbulence and high depolarization zones in Cb according to radar data. // Proc. 16th Radar Met. Conf. Houston, Texas, 1975. - P. 69-72.

205. Jones B.F. Rain from non-freezing clouds.//Met. Mag. -1951.-Vol.80.-No.951.

206. Jurica G.M. et al. Summer convective precipitation on the Texas South Plains. // TDWR LP-1986. Texas Department of Water Resources, Austin. - 127 p.

207. Jurica G.M., Sero K.D., Microphysical properties of cumulus congestus clouds observed during Texas HIPLEX. // Proc. Fourth WMO Sci.Conf. on Weather Modification. Honolulu, USA, 1985. - P. 363-368.

208. Keyes C.G., Stover F.D., Lunsford J.V., Lentner M. Jemes Atmospheric Water Resources Research Project. // Final Rep., Bureau of Reclamation. New Mexico State University, 1974. - Vol.1. - 53 p.

209. Koloskov B.P., Chernikov A.A. Results of randomized experiments on tropicalconvective precipitation enhancement in Cuba (1983-1990); // Abstracts of National Conference on Weather; Modification. Petaling Jaya, Malaysia, 2002.

210. Koloskov B.P., Korneev V.P., Petrov V.V., Beryulev G.P., Danelyan B.G., Chernikov A.A., Shchukin G.G. Cloud seeding operations to modify weather conditions over cities: 2003-2006. // Ninth WMO Sci. Conf on Weather Mod., Turkey, 2007. WMP - No. 44.

211. Koloskov B., Massambani O., Lope M., Austin G. Report of joint USSR/CANADA/SPAIN work on the radar detection of areas of supercooled water. // Proc. PEP Report No;29i Geneva, 1983. - P. 49-58. r,

212. Koloskov B.P:, Melnichuk Yu.V., Sedunov Yu.S. Investigation of cloud systems at the; PEP site in Spain. // Proc. 9th International Cloud Physics Conference. -Tallin, 1984. VoL2; - P; 375-378.

213. Krause T.W., Bminjes R.T., VerlindeJ. Microphysical and radar observations of seeded and nonseeded continental cumulus clouds. // J. Clim; Appl. Meteorol. -1987. Vol. 26. - No.5. - P. 585-606.

214. Langmuir I. The production of rain by a chain-reaction in cumulus clouds at temperatures above freezing. // J. Meteorol. 1948. - Vol.5. - P.175.

215. Langmuir I. Studies of the effects produced by dry ice seeding of stratus clouds. // Final Report Project Cirrus.— Gen. Electr. Res. Lab., 1948; 135 p.

216. List R., Gabriel; K.R., Silverman B.A., Levin Z., Caracostas T. The rain enhancement experiment in Puglia, Italy: Statistical, evaluation. // J. Appl. Meteorol; — 1999; — Volt 38. — No;3. — P; 281-289.

217. Loewe F: Some forerunners of rainmaking by seeding of clouds. // Weather. — . 1953. Vol.8(2).-P. 35-37.

218. MacCready P.B;, Jr. Results of cloud seeding in central Arizona, winter 1951. // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1952. - Vol. 33;-P:48-52;

219. MacCready P.B., Jr., Scutt K.F. Cloud buoyancy, increase due to seeding. // Ju Appl. Meteorol. 1967. -Vol.6; -No. 1.- P. 207-210; ' " .

220. Mallows C.L. Some comments on Cp . // Technometrics. 1973. - Vol.15. — P.661-675. 1

221. Mather G.K., Terblanche D.E., Steffens F.E. and Fletcher L. Results of the South African cloud-seeding experiments using hygroscopic flares. // J. Appl.

222. Meteorol. 1997. - Vol.36. - P. 1433-1447.

223. McDonald J.E. The physics of cloud modification. // Advances in Geophysics. -N.Y.Academy Press, 1958. P. 223-303.

224. Melnichuk Yu.V. Rain enhancement in the Middle East. // Regional Seminar on Cloud Physics and Weather Modification. Damascus, 2003. - P. 119-121.

225. Melnichuk Yu. V., Koloskov B.P. The analysis of the radar data obtained during the SSP-3 and the evaluation of seedability of class A and C cloud systems. // Proc. PEP Report No.29. Geneva, 1983. - P. 29-48.

226. Mielke PiW., Berry K.J. HIPLEX-1: Statistical Evaluation. // J. Appl. Meteorol.- 1984. Vol. 23. -No.4. - P. 513-522.

227. Mielke P.W., Brier G.W., Grant L.O., Mulvey GJ.,Rosensweig. A statistical reanalysis of the replicated Climax I and IF wintertime orographic cloud seeding experiments. // J. Appl: Meteorol. -1981.- Vol.20. P. 643-660.

228. Mielke P.W., Grant L.O., Chappell C.F. An independent replication of Climax wintertime orographic cloud'seeding experiment. // J. Appl. Meteorol. — 1971. — Vol. 10.-P. 1198-1212.

229. Murty A.S.R. An overview of warm cloud modification research in India. // Proc. Fifth WMO Scientific Conf. on Weather Modification-and Applied Cloud Physics. -Beijing, China, 1989. -P: 521-524.

230. Neyman J. Experimentation with weather control. // J. Roy. Stat. Soc., Series A.- 1967. Vol. 130. - P. 285-295.

231. Neyman J., Scott E.L. Planning an experiment with cloud seeding. // Proc. of the Fifth Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. Univ. of Calif. Press, 1967. - Vol. 5.-P. 327-350.

232. Neyman J., Scott E., Smith J.A. Areal spread of the effect of cloud seeding ofthe Whitetop experiment. // Science. 1969. Vol. 163. - P. 1445-1449.

233. Nirel R., Rosenfeld D. Estimation of the effect of operational seeding on rain amounts in Israel. // VI WMO Conference on Weather Modification. — Italy, 1994.-Vol.2.-P. 573-577.

234. Novo Sadiel, Daniel Martinez, Carlos A. Perez, Boris Koloskov, Felix Gamboa. Radar tracking method for cloud seeding experimental units over Cuba. // Proc. of the Ninth WMO Scientific Conference on Weather Modification. Antalia, Turkey, October 2007.

235. Olsen A.R., Woodley W.L. The effect of natural rainfall variability and measurement errors in the detection of seeding effect. // J. Appl. Meteorol. -1975. Vol.14. -No.3.

236. Orville H.D. A review of dynamic mode seeding of summer cumuli. // Meteorol. Monographs. - 1986. - Vol. 21. -No.43. - P.43-62.

237. Orville H.D. A review of cloud modeling in weather modification. // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. - Vol. 77. -No.7. -P. 1535-1555.

238. Orvill H.D.,Hubbard K.G. On the freezing of liquid water in cloud. // J. Appl. Meteorol. 1973,-Vol. 12.-P. 671-676.

239. PEP Design Document. WMO, Weather Modification Programme. - Report №9.-1978.-173 p.

240. PEP Report No.26. PEP Site Selection Phase 3, 1980 Field Season - Data Catalogue Weather Conditions and Cloud Structure. - Geneva, 1981.-76 pp.

241. PEP Report No.28. Preliminary Assessment Report of the Site Selection Phase-3 of the Precipitation Enhancement Project. Geneva, 1982. - 168 p.

242. PEP Report No.30. PEP Site Selection Phase 3. Supplementary Report on Analysis of Duero River Basin Data. - Geneva, 1984. - 35 pp.

243. Petrov V.V., Egorov O. G., Melnik A.M., Zakharov A.M., Skuratov S.N. Data transmission system "Land-Aircraft- Land". // Ninth WMO Sci. Conf. on Weather Mod. Turkey, 2007.

244. Petrov V., Martinez D. and Perez C. The microphysical and thermodynamic characteristics of tropical convective clouds by results of measurements on

245. Cuba. // Proc. of 14-th International Conf. on Clouds and Precipitation. -Bologna, Italy, 2004. P. 624 - 627.

246. Plan for Precipitation Enhancement Project. WMO, Weather Modification Programme. - Report № 3. - 1976. - 43 p.

247. Rangno A., Hobbs P. Ice concentration in maritime and continental cumuliform clouds. // Proc. 11th Conf. on Clouds and Precipitation. Montreal, 1992. -Vol.1. - P. 228-230.

248. Rasmussen R.M., Silverman B.A., Clark Т., Hall W.D. Evaluation of seeding techniques for tropical clouds using cloud models. // Proc. Fifth WMO Scientific Conf. on Weather Modification and Applied Cloud Physics. Beijing, China, 1989.-P. 209-212.

249. Romanov N.P. Experimental studies of poorly soluble powder-like substances effect on modeled warm cloud microstructure. // Proc. of the Ninth WMO

250. Scientific Conference on Weather Modification. Antalia, Turkey, 2007.t

251. Rosenfeld D., Woodley W.L. Effects of cloud seeding in West Texas: Additional results and new insights. // J. Appl. Meteorol. 1993. - Vol.32. -No. 12. - P. 1848-1866.

252. Rosenfeld D., Woodley W.L., Silverman В., Harizell C., Khantiyanan W., Sukarnjanaset W. and Sudhikoses P. New results and insights to dynamic cloud seeding. // VI WMO Sci. Conf. on Weather Modification. - Italy, 1994. -Vol.2. - No.22. - P. 401-404.

253. Rowland W.F., Smith G.L., Griffith D.A., Vowell J.R., Bailey D.L., Reinking R.F., Pease R, Lehrman D. Central Sierra Research Experiment. // Final Rep., Bureau of Reclamation. California, 1973. - Vols. 1-6. 978 p.

254. Ryan B.F., King W.D. A critical review of the Australian experience in cloud seeding.// Bull, of American Meteor. Soc. -1997. -Vol.78. No.2. - P. 239-254.

255. Schaefer VJ. The production of ice-crystals in a cloud of supercooled water droplets. // Science. 1946. - Vol. 104. - P. 457.

256. Segal Y., Khain A., Pinsky M. and Rosenfeld D. Effect of hygroscopic seeding on raindrop formation as seen from simulations using a 2000-bin spectral cloudparcel model. // Atmos. Res. 2004. - Vol. 72. - P. 3-34.

257. Shipilov O.I., Koloskov B.P., Abbas A. Statistical evaluation of cloud seeding operations in Syria (1991-1993). // Sixth WMO Scientific Conf. on, Weather Mod. Italy, 1994. - Vol. 2. - P. 341-345.

258. Siliceo E.P. A brief description of an experiment on artificial stimulation of rain in the Necaxa Watershed, Mexico. // Proc. 5th Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. 1967. - Vol. V. - P. 133-140.

259. Silverman B.A. Static mode seeding of summer cumuli. A review. // Meteorol. Monographs. 1986.-Vol. 21.-No.43.-P. 7-24.

260. Silverman B.A., Sukarnjanaset W. Results of the Thailand warm-cloud hygroscopic particle seeding experiment. // J. Appl, Meteorol. 2000. - Vol. 39. -P.1160-1175.

261. Silverman B.A. An independent statistical evaluation of the South African hygroscopic flare seeding experiment. // J. Appl. Meteorol. — 2000. Vol.39. -P.1373-1378.

262. Silverman B.A. A critical assessment of hygroscopic seeding of convective clouds for rainfall enhancement. // Bull. Amer. Meteor, Soc. 2003. - Vol. 84. -P.1219-1230.

263. Simpson J., Simpson R.H., Andrews D.A., Eaton M.A. Experimental cumulus dynamics. // Reviews of Geophysics. 1965. - No.3. - P. 387-431.

264. Simpson J., Brier J.M., Simpson R.H. Stormfuiy Cumulus Seeding Experiment 1965: Statistical analysis and main results. // J.Atmos. Sci. 1967. - Vol.24. -P.508-521.

265. Simpson J.,Woodley W.L.,Miller A.H.,Cotton G.F. Precipitation results of two randomized pyrotechnic cumulus seeding experiments. // J. Appl. Meteorol. -1971.-Vol.10.-No.3.-P. 526-544.

266. Smith E.J. Cloud seeding experiments in Australia. // Proc. 5th Berkeley Symp. Math. Statist. Probab., 1967. Vol. V. - P. 161-176. >

267. Smith E.J. Cloud seeding in Australia. Weather and Climate Modification. -W.D. Hess, Ed., Wiley & Sons, 1974. - 842 p.

268. Smith P.L., Cooper W.A., Lawson R.P; HIPLEX-1: Experimental design and response variables. // J. Climate Appl;.Meteor. -1984. Vol.23.-P. 497-512.

269. Squires P: The Pyramid Lake Pilot Project, 1970-1975. // Final Rep., Bureau of Reclamation- University of Nevada; 1977. - Vols. 1 and 2. - 476 pp.

270. Stauffer N.E. Cloud seeding the Utah experience. // Journal of weather modification. - 2001. - Vol.33. - P. 63-69.

271. Super A.B., Heimbach J.A., McPartland J.T., Mitchell V.L. Atmospheric Water Resources Management . Program. — Final Rep;, Bureau of Reclamation. -Montana State University, 1974: Part IE-191.pp.

272. Ulansky. S.L., Garstang V. The role of surface divergence and!vorticity in the life cycle of convcctive rainfall. Part I: Observation and analysis. // J. Atm. Sci. 1978. - Vol;35.- No.6. -P: 1047-1062:

273. Utah cloud seeding activities: water year 2009. — Utah division of water recourses, 2009.

274. Vardiman L., Moore J.A., Elliott R.D. Generalized seedability criteria for winter orographic clouds. // Proc. of 2nd WMO Sci. Conf. on Weather Modif. -Boulder, 1976.-P. 41-48.

275. Vardiman L. and Moore J.A. Generalized criteria for seeding winter orographic clouds. // J. Appl. Meteorol. 1978. - Vol. 17. - P. 1769-1777.

276. Veraart A.W. Meer zonneschijn in het neveling Noorden; meer regen in de Tropen. Seyffardt's Boek en Muziekhandel. - Amsterdam, 1931. - 193 p.

277. Vonnegut B. The nucleation of ice formation by silver iodide. // J. Appl. Phys. -1947.-Vol. 18. -No.7. P. 593-595.

278. Vonnegut B. Experiments with silver-iodide smokes in the natural atmosphere. // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1950. - Vol. 31. - P. 151.

279. Vulfson N.I., Levin L.M. Dynamic methods of convective cloud modification by means of artificial vertical jets. // Proc. of the WMO/IAMAP Sci. Conf. on Weather Mod. Tashkent, 1973. - No.399. - P. 255-263.

280. Wegener A. Thermodynamik der Atmosphere. Leipzig, 1911.-311 p.

281. Weinstein A.I., MacCredy P.B. An isolated cumulus cloud modification project. //J. Appl. Meteorol. 1969.- Vol. 8.-No.l2.-P. 936-947.

282. Wells J.M. and Wells M.A. Note on Project SCUD. // Proc. 5th Berkeley Symp. Math. Statist. Probab. 1967. - Vol. V. - P. 357-369.

283. Williams M.C., Rowland W.F., Srivastava J.N. On the choice of an experimental unit and block system for weather modification experiments. // Fourth Conf. on Weather Modification. AMS, USA, 1974.

284. Wilson J.W., Brandes E.A. Radar measurement of rainfall. A Summery. // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1979. - Vol. 60. - P. 1048-1058.

285. Woodley W.L., Barnston A., Flueck J.A., Biondini R. The Florida Area Cumulus Experiment's Second Phase (FACE-2). Part II: Replicated and Confirmatory Analyses. // J. Appl. Meteorol. 1983. - Vol. 22. - P. 1529-1540.

286. Woodley W.L., Jordan1 J., Barnston A., Simpson J., Biondini R., Fluek J. Rainfall results of the Florida Area Cumulus Experiment, 1970-76. // J. Appl.

287. Meteorol.- 1982.- Vol.21.-No.2.-P. 139-164.

288. Woodley W.L., Olsen A.R.,Herndon A., Wiggert V. Comparison of gage and radar methods of convective rain measurement. // J. Appl. Meteorol. — 1975. -Vol.14. No. 5.-P. 909-928.

289. Woodley W.L., Rosenfeld D., Silverman B.A. Results of on-top- glaciogenic cloud seeding in Thailand. Part I: The demonstration experiment. // J. Appl. Meteorol. 2003. - Vol. 42. - No.7. - P. 920-938.

290. Woodley W.L., Rosenfeld D., Silverman B.A. Results of on-top glaciogenic cloud seeding in Thailand. Part I: Exploratory analysis. // J. Appl. Meteorol. -2003.-Vol. 42.-No.7.-P. 939-951.

291. Woodley W.L., Solak M.E. Results of operational seeding over the watershed of San Angelo, Texas. // J. Weather Modification. 1990. Vol. 22. P. 30.

292. World Meteorological Organization. WMO statement on the status of weather modification. // Proc. of the 8th Scientific Conference on Weather Modification. Casablanca, Morocco, 2003. - WMO/TD - No. 1146.

293. Wycoff P.H. Evaluation of the state of the art. // In: Sewell, W.R.D. (ed.). Human dimensions of weather modification. University of Chicago, Dept. of Geografy, 1996. - Research Paper No. 105. - P. 27-39.

294. Young K.C. A numerical simulation of wintertime, orographic precipitation: Part II. Comparison of natural and Agl-seeding conditions. // J. Atm. Sci. -1974.-Vol.31.-P. 1749-1767.

295. Zimmerman V., Federer B. On Z-I relations in Spain (PEP). // Third WMO Sci. Conf. on Weather Mod. Clermont-Ferrand, 1980. - Vol.1. - P. 273-280.