Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Пространственно-временное распределение грозовой активности на юге Европейской части России

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временное распределение грозовой активности на юге Европейской части России"

На правах рукописи

КЕРЕФОВА ЗАЛИНА МУЗАРИНОВНА

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГРОЗОВОЙ АКТИВНОСТИ НА ЮГЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005559769 Мг "М £

Нальчик - 2015

005559769

Работа выполнена в ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом стихийных явлений ФГБУ ВГИ

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор кафедры Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией субатомной и вычислительной физики ФГБОУ ВПО

Ведущая организация:

ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет».

Защита состоится «10» апреля 2015 г. в 13 часов на заседании Диссертационного совета Д327. 001. 01 при федеральном государственном бюджетном учреждении «Высокогорный геофизический институт» Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина 2, электронная почта: vgikbr@yandex.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» и на сайте www.vgistikhiya.ru.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, направлять ученому секретарю совета.

Автореферат разослан « 20 » февраля 2015 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Аджиев Анатолий Хабасович

Щукин Георгий Георгиевич

КБ ГУ

Хоконов Азамат Хазрет-Алиевич

кандидат географических наук, доцент

Н.В. Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

С вопросами молниезащиты и мониторингом пространственного распределения молниевых разрядов приходится сталкиваться специалистам многих отраслей, таких как энергетика, связь, строительство, авиация, космическая промышленность, сельское и лесное хозяйство. Результатом повреждений могут быть нарушения нормального функционирования производства, и в отдельных случаях поражения молнией приводят к трагическим последствиям.

Таким образом, правильная организация молниезащитных мероприятий и своевременное обнаружение местоположения опасного явления во многих случаях позволяет избежать ущерба или существенно снизить его.

Для повышения надежности молниезащиты очень важно иметь информацию об общих характеристиках гроз и среднестатистических параметрах молниевых разрядов различных типов для конкретных географических районов, а также надежные, удобные и оперативные методы получения этой информации в связи с развитием техники, освоением новых горных территорий.

В этой связи представляются актуальными проведение сравнительного анализа пространственно-временного распределения грозовой активности на различных территориях по данным метеостанций и инструментальных наблюдений;

анализа временных рядов между различными характеристиками грозовой активности на различных территориях Северного Кавказа; разработка способа косвенной оценки числа дней с грозой на юге Европейской части России, основанная на взаимосвязи между площадью территории и числом регистрируемых гроз в течение года.

Несмотря на сокращение количества метеостанций, их достаточно плотная сеть сосредоточена на Европейской территории России. Только на Северном Кавказе их количество составляет около 700 метеостанций. Повышение эффективности обнаружения распознавания гроз возможно с помощью грозопеленгационных систем, работа которых основана на регистрации источников электромагнитных полей.

Важной актуальной проблемой также является сопоставление данных визуально-слуховых и грозопеленгационных наблюдений. В достигнутых за последнее время результатах по созданию Российской грозопеленгационной сети, ряд проблем метеорологического плана остаются еще не решенными. В частности, требуется создание нормативных и методических документов по формированию и передаче грозо-разрядной информации грозопеленгационных систем потребителям.

Предлагаемая работа посвящена адекватному описанию и интерпретации грозопеленгационных данных грозорегистратора ЬБЗООО и характеристик грозовой активности на Северном Кавказе.

Результаты работы могут быть использованы:

- при решении задач прикладной климатологии;

- в различных моделях долгосрочного прогноза климата ;

- в численных моделях облачных процессов.

Цель работы: исследование и адекватная интерпретация грозовой активности на юге Европейской части России на основе данных грозопеленгационной сети ЬБ8000.

Выделены следующие задачи исследования:

1 Создание базы многолетних данных о грозах (количество дней с грозой, продолжительность каждого грозового дня) по наблюдениям различных метеостанций (более 50), расположенных на Северном Кавказе и по регистрациям грозопеленгационной сети Ь88000 ФГБУ «ВГИ».

2. Исследования сезонных вариаций грозовой активности;

3. Сравнительный анализ пространственно-временного распределения грозовой активности на различных территориях по данным метеостанций и инструментальных наблюдений грозопеленгационной сетью;

4. Анализ временных рядов грозовой активности, исследование взаимосвязи между различными характеристиками грозовой активности на различных территориях Северного Кавказа;

5. Сравнительный анализ данных инструментальных и визуально-слуховых наблюдений на примере территории Краснодарского края и Ростовской области;

6. Разработка способа косвенной оценки числа дней с грозой на юге Европейской части России, основанная на взаимосвязи между площадью территории и вероятностью регистрации гроз в течение года;

7. Поиск аналитических выражений, связывающих площади территорий и широты местности со среднегодовыми значениями продолжительности гроз и числа дней с грозой.

Объектом исследования является климатические характеристики грозовой активности на Северном Кавказе. Предмет исследования: пространственно-временное

распределение грозовой активности (числа дней с грозой и продолжительности гроз) по данным сети метеостанций и грозопеленгационной системы Ь88000.

Научная новизна полученных результатов:

1. Впервые предложен метод использования данных грозорегистрационной сети Ь8 8000 для определения климатических характеристик гроз на юге Европейской части России.

2. Впервые для Северного Кавказа получены эмпирические уравнения, связывающие значения площади территории со среднегодовыми значениями числа дней с грозой, основанные на инструментальных наблюдениях грозопеленгационной сетью Ь88000.

3. Выполнен сравнительный анализ данных инструментальных и визуально-слуховых наблюдений на примере некоторых регионов Северного Кавказа.

4. Уточнены статистические распределения и сезонные вариации грозовой активности на территории Северного Кавказа.

5. Впервые для территории Северного Кавказа получены аналитические выражения, связывающие число дней с грозой в год, площадь территории и широту местности.

6. Получено комплексное представление о сезонной и пространственной изменчивости грозовых разрядов на территории Северного Кавказа.

Практическая значимость основных результатов:

1. Полученные эмпирические выражения о связи различных характеристик гроз, а также статистические характеристики грозовой активности представляют практический интерес и могут быть использованы для проведения молниезащитных мероприятий и климатических оценок для территории Северного Кавказа.

2. Полученные в работе данные используются в организациях: Северо-Кавказская военизированная служба по активному воздействию на гидрометеорологические процессы (СКВС), Главное Управление Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий стихийных бедствий по Кабардино-Балкарской Республике (ГУ МЧС России по КБР).

Работа над диссертацией была поддержана Министерством образования и науки РФ грантом «Разработка методики прогноза развития опасных явлений в атмосфере на

Северном Кавказе по электрическим характеристикам», Соглашение № 14.132.21.1385 от 21 сентября 2012 г. в объеме 500 тыс. руб.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Собранные многолетние данные о грозах (количество дней с грозой, продолжительность каждого грозового дня) по наблюдениям различных метеостанций (более 50), расположенных на Северном Кавказе и по регистрациям грозопеленгационной сети ЬБ8000 ФГБУ «ВГИ».

2. Результаты сравнительного анализа пространственно-временного распределения грозовой активности на различных территориях по данным метеостанций и инструментальных наблюдений.

3. Анализ временных рядов грозовой активности, исследование взаимосвязи между различными характеристиками грозовой активности на различных территориях Северного Кавказа.

4. Выявление эффективности мониторинга грозовой активности инструментальными и визуально-слуховыми наблюдениями на примере территории Краснодарского края и Ростовской области.

5. Способ косвенной оценки числа дней с грозой на юге Европейской части России, основанный на взаимосвязи между площадью территории и вероятностью регистрации гроз в течение года.

6. Аналитические выражения, связывающие площади

территорий со среднегодовыми значениями числа дней с грозой.

Апробация полученных результатов

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях:

1. III Российская конференция по молниезащите, г.С.Петербург, 2012.

2. VII Всероссийская конференция по атмосферному электричеству, г.С.-Петербург, 24-28 апреля 2012.

3. Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly, 2013. с/о WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF, Fliielastrasse 11, 7208 Davos, Switzerland.

4. На конференции молодых ученых, посвященной дню рождения выдающегося ученого, первого директора ФГБУ «ВГИ» Г. К. Сулаквелидзе, ФГБУ «ВГИ», 2013г.

5. На Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле» в 2012 и в 2013 гг. г. Новый Афон, Абхазия.

6. На всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Природные процессы, геодинамика, сейсмотектоника», 2010 г.

7. На международной научной конференции с элементами научной школы «Инновационные методы и средства исследований в области физики атмосферы, гидрометеорологии, экологии и изменения климата», 2013 г. Ставрополь.

8. На семинарах ФГБУ «ВГИ» и ФГБОУ ВПО «КБГУ».

Публикации по теме диссертации:

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, 6 из которых - в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ: «Известия вузов. Северо-Кавказский регион», «Доклады адыгской международной академии наук», «Известия КБГУ», Научный и общественно-теоретический журнал «Научная мысль Кавказа».

Соответствие диссертации Паспорту научной специальности

Отраженные в диссертации научные положения соответствуют п.п. 5 и 8 области исследования специальности 25.00.30 - «Метеорология, климатология, агрометеорология»:

- опасные и особо опасные явления погоды: тропические циклоны, тромбы (торнадо), засухи, наводнения;

облака, аэрозоли, осадки; спутниковые и радиолокационные исследования.

Личный вклад соискателя Личный вклад соискателя заключается в постановке совместно с научным руководителем рассмотренных в работе задач. Лично автором создана база данных и самостоятельно осуществлена математическая обработка собранных данных. Проведено сравнение метеоданных с данными инструментальных наблюдений. Соавторы научных публикаций участвовали в проведении экспериментальных исследований динамики грозовых явлений на Северном Кавказе. Автор постоянно пользовался поддержкой и консультациями

профессора А.Х. Аджиева. Основные выводы и положения диссертационной работы сформулированы лично автором.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованной литературы. Объем работы составляет 128 страниц, в том числе 23 рисунка и 22 таблиц. Список цитированной литературы включает 167 наименований.

и

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены положения, выносимые на защиту, раскрыта новизна научной работы и приведены данные о публикациях и об апробации работы.

В первой главе приведен обзор экспериментальных и теоретических работ, посвященных грозовой активности. В этом разделе значительное внимание уделено грозовым явлениям на Северном Кавказе, характеристикам параметра молнии, условиям развития грозовых явлений, механизму электризации и методам регистрации молниевых разрядов. Рассматривается один го возможных подходов получения климатических характеристик о грозах на основе инструментальных наблюдений с использованием грозопеленгационной сети Ь88000. Важной задачей являлось установление связи между инструментальными наблюдениями и наблюдениями с метеостанций.

Приведенный в главе обзор показал, что во многих развитых странах мира мониторинг гроз занимает одну из важнейших позиций при проектировании инженерных сооружений и обеспечении безопасности от поражения разрядами молний.

Во второй главе приводится статистический анализ числа дней с грозой, полученный с использованием грозорегистратора Ь88000 и с помощью метеостанций

Краснодарского края (около 30); количество дней с грозой в зависимости от площади территории; продолжительность гроз по метеоданным и инструментальным данным.

Статистический анализ полученных данных включал поиск следующих характеристик: среднее значение числа дней с грозой, среднеквадратичное отклонение, дисперсия, мода, асимметрия, эксцесс, минимальное и максимальное значения.

Используя общеизвестные формулы статистического анализа и таблицу 1, по метеоданным и данными полученными, инструментальным путем на территории Краснодарского края за 4 года, был проведен статистический анализ и получены рисунки 1 и 2.

Таблица 1 - Данные по грозорегистратору и по метеостанциям по разделенным участкам Краснодарского края за 2009-2012 гг.

Площади (19) Ч-ло яясгрпо годам

2009 2010 2011 2012

Гроз. Мет. Гроз. Мет. Гроз. Мет. Гроз. Мет.

Должанская+Ейск 13 19 2 26 5 20 34 14

Староминская 27 32 6 30 16 33 34 27

Кущевская 30 26 10 37 40 33 47 34

Приморско-Ахтарск 33 26 20 28 9 19 28 17

Каневская 36 35 31 30 21 23 38 27

Павловская+Тихорецк 56 28 30 30 52 43 54 40

Белая Глина 52 22 29 25 46 34 54 37

Темрюк 42 27 22 26 23 16 25 15

Славянск-на-Кубани 40 36 40 32 29 29 45 37

Тимаш.+Коре+Усть-Л. 61 41 61 37 52 39 61 49

Кропоткин 84 25 51 27 54 30 60 34

Анапа 47 26 25 27 7 18 23 20

Крымск+Новороссийс к+Геленджик 84 33 49 34 50 26 55 31

Краснодар+Белоречеи ск+Горячий Ключ 74 39 58 43 57 33 67 48

Лабинск+Армавир 65 41 54 47 56 38 71 54

Джубга+Горн.+Туапсе 108 56 77 46 80 38 86 48

Псебай 99 50 68 70 84 66 84 77

Отрадная 79 28 56 40 59 27 72 50

Сочи+Красная Поляна 122 50 86 53 77 50 94 58

По осям отложены года и значения для каждой

статистическои характеристики. 70

-Средн. знач. ■СКВО Асимметрия ■Эксцесс

-Объем оыборки •Средн. знач. Дисперсия -Мод о

2009 2010 2011 2012

Рисунок 1 - Статистический анализ инструментальных данных грозовой активности на территории Краснодарского края по 19 площадям за 2009-2012 гг.

30 20 10 0

■Средн. знач. •СКВО

Асимметрии •Эксцесс

2009 2010 2011 2012

Обьем выборки •Средн. знач. Дисперсия ■Мода

2009 2010 2011 2012

Рисунок 2 - Статистический анализ метеоданных грозовой активности Краснодарского края по 19 площадям

за 2009-2012 гг. Согласно приведенным расчетам, среднее число дней с грозой по инструментальным данным по годам 2009, 2010, 2011 и 2012 составили 61, 41, 43 и 54 соответственно. Асимметрия анализируемых данных умеренная (-0,4<А<0,4).

Сравнения средних значений числа дней с грозой в году приведенных в таблицах 2 и 3 показывают, что данные инструментальных наблюдений превышают аналогичные данные метеостанций. Так, средние значения инструментальных измерений числа грозовых дней в году по годам 2009, 2010, 2011 и 2012 превышают аналогичные данные метеостанций на 27, 5, 11 и 16 дней. При этом, среднеквадратичные отклонения (дисперсия) по инструментальным данным примерно в 2,5 раза больше, чем по данным метеостанций. Отмеченное показывает, что инструментальное определение климатических характеристик гроз значительно эффективнее, чем визуально-слуховой метод.

В работе выполнялся поиск выражений, связывающие число дней с грозой Т с площадью Б для территории Краснодарского края на основе визуально-слуховых наблюдений и грозопеленгационных регистраций.

Вывод формулы для данных, полученных с помощью грозорегистратора и метеостанций, требует выполнения регрессионного анализа. Регрессионный анализ проводился для среднегодового числа дней с грозой за 4 года и площадью территории.

Получено аналитическое выражение, связывающее число дней с грозой с площадью территории в виде:

Выражение (1) связывает площадь территории с числом

^=0,011 в

Тмет=0,008 Б

(1) (2)

дней с грозой по данным грозорегистратора; выражение (2) -связь между числом дней с грозой, полученным при визуально-слуховых наблюдениях и площадью территории.

Из выражений (1) и (2) следует:

Тгр—1,375 Тмет (3)

Отсюда следует, что система ЬББООО регистрирует большее число дней с грозой, чем метеостанции.

На рисунке 3 представлена линия регрессии, связывающая количество дней с грозой Т с площадью территории 8.

площадь территории (5, кмЗ)

_#- Линия регрессии • Доверительные границы при 95% значимости

Рисунок 3 - Линия регрессии, связывающая количество дней с грозой Т с площадью территории Б. Обозначения: 1-линия регрессии; 2- доверительная граница при 90% значимости

Четко прослеживается зависимость количества дней с грозой от площади территории. С увеличением площади

территории увеличивается соответственно и количество дней с грозой на данной площади.

В третьей главе описан объект исследования, а также предмет исследования климатических характеристик о грозах число дней с грозой в течение года. Приводятся сравнения данных инструментальных и визуально-слуховых наблюдений на примере территорий Ростовской области и Краснодарского края.

Объектом исследования в диссертационной работе являются грозы на территории Северного Кавказа. Для этого использовалась грозопеленгационная сеть ФГБУ «ВГИ». Система является составной частью УСУ «Активно-пассивный комплекс геофизического мониторинга состояния атмосферы (АПКГМ ВГИ)»» <ЪПр//\у\у.скр.г£ги).

В таблице 2 приведены количество дней по месяцам в 2009-2012 гг., когда регистрировались грозы метеостанциями или грозопеленгационной сетью ЬББООО на территориях Ростовской области и Краснодарского края.

Отметим, что рассматриваемые территории характеризуют в целом общую картину территориального распределения грозовых явлений на Северном Кавказе.

Для проведения сравнительного анализа визуально-слуховых и инструментальных наблюдений за грозами данные по пунктам наблюдений метеостанций нами были пересчитаны в значения грозовых дней на заданной территории.

Таблица 2 - Сводная информация о количестве грозовых дней в Ростовской области и Краснодарском крае по данным метеостанций и грозорегистратора Ь58000._

Месяц Количество дней с грозой в месяц на территории Ростовской области

2009 2010 2011 2012

Мет. Гроз. Мет. Гроз. Мет. Гроз. Мет. Гроз.

Январь 0 0 1 0 0 0 0 5

Февраль 0 0 0 0 0 0 0 1

Март 1 2 0 0 0 0 0 4

Апрель 0 3 4 3 2 0 10 17

Май 14 13 26 21 15 16 20 26

Июнь 15 18 14 12 22 23 22 26

Июль 19 20 19 19 18 18 24 29

Август 16 17 9 10 13 10 6 24

Сентябрь 12 12 10 6 14 13 12 7

Октябрь 2 3 1 1 0 0 4 10

Ноябрь 0 1 2 0 0 0 2 5

Декабрь 0 0 0 0 0 0 0 6

ВСЕГО 79 89 86 72 84 80 100 160

Количество дней с грозой в месяц на тер ритории Краснодарского края

Январь 0 3 0 2 0 0 1 2

Февраль 3 5 0 5 2 0 0 1

Март 12 7 2 7 1 3 1 1

Апрель 8 5 8 11 4 8 16 14

Май 21 21 23 16 23 21 23 27

Июнь 22 28 25 25 28 27 20 22

Июль 29 27 25 25 25 28 22 21

Август 16 16 14 18 17 15 24 26

Сентябрь 18 20 15 15 14 14 7 8

Октябрь 5 11 11 7 10 13 7 9

Ноябрь 5 11 4 2 2 4 1 2

Декабрь 1 4 4 3 0 0 0 5

ВСЕГО 140 158 131 136 126 133 122 138

Согласно этим данным среднегодовое число дней с

грозой за рассматриваемый период по данным метеостанций и грозорегистратора составили по Краснодарскому краю 129 и 141 и по Ростовской области 87 и 100. Отличия грозовой активности в рассматриваемых областях обусловлены территориальными

19

особенностями. Как правило, на юге грозовая активность больше, чем на севере.

Сравнения визуально-слуховых и инструментальных регистраций гроз согласно приведенным среднегодовым значениям показали их расхождение на 15% и 16% в Краснодарском крае и в Ростовской области соответственно. Такое различие обусловлено следующими факторами: ограниченностью визуально-слухового метода регистрации гроз на метеостанциях;

- развитием грозовых процессов на ограниченных территориях;

высокой чувствительностью используемого грозорегистратора

Наибольшее число дней с грозой в году на Северном Кавказе имеет место на юге - до 70 и наименьшее на севере - 2530. Этот вывод подтверждается как данными метеостанций, так и измерениями грозопеленгационной сети, и свидетельствует о зависимости грозовой активности от широты местности. Поэтому не представляется возможным однозначный переход от грозовой активности в пункте наблюдений (метеостанции) к грозовой активности ограниченной (заданной) территории без учета широтного местоположения территории.

Используя данные о числе дней с грозой по регистрациям грозорегистратора ЬБ 8000 за 2009-2013 гг., нами выполнен анализ взаимосвязи между площадью и числом грозовых дней в году на заданной территории. Для этой цели

рассматриваемая территория была разбита на отдельные участки с площадью Б;. Основными требованиями при делении территории являлись:

а) обязательное нахождение на выделенной территории одной метеостанции; б) площадь участка не менее 100 км2.

Пример такого деления на территории Краснодарского края представлен на рисунке 4. Кружочками показан радиус действия каждой метеостанции (около 10 км).

Для каждого участка определялись площадь 5) и число дней с грозой по данным инструментальных регистраций и визуально-слуховых наблюдений на метеостанциях, находящихся на данном участке.

Рисунок 4 - Карта местоположения метеостанций по территории Краснодарского края.

Велся поиск выражения:

Т = ср(8,Ф), (4)

где, Т-число дней с грозой; 8- площадь рассматриваемой (ограниченной) территории; Ф- широта местности.

Проводился поиск таких выражений для различных районов Северного Кавказа, в частности, для Краснодарского края, Ростовской области и др. Для территории Ростовской области получено эмпирическое выражение, связывающее площадь территории 8 и число дней с грозой Т в виде:

= 2,22-70,67-0,П21^ (5)

или ^=-37,9+39,5^-8,9(^)2 (6)

В выражениях (5) и (6) не учитывается влияние широты местности Ф на значения 8 и Т. С учетом Ф нами получено выражение:

1 ёТ = 8,04 - 0,126Ф - ^/0,67 - 0,1121ё 5 (Г)

где Т - число дней с грозой в году; Ф - широта местности в градусах; 8 - площадь территории в км2.

Выражение (7) получено для расчета значений Т при изменениях Ф от 43 до 48 и 8 от 100 до 400 000 км2.

Сравнение результатов инструментальных измерений, осредненных за 4 года (2009-2013 гг.), с расчетами по формуле (7) показало их хорошее совпадение (от 70% до 95%).

Выражение (7) достаточно точно иллюстрирует широтную зависимость грозовой активности в год. Так, широта г. Сочи равна 43,6 , а Ростова на Дону 47,3 . Рассчитанные по

формуле (7) для территории в 100 км2 (территория мониторинга метеостанцией) значения числа дней с грозой равны 75 и 35. При этом значения эти и многолетние данные метеостанций г. Ростова на Дону достаточно близки (таблица 2).

На рисунке 5 представлено трехмерное изображение зависимости числа дней с грозой от широты местности и ограниченной площади.

Рисунок 5 - Зависимость числа дней с грозой от широты местности и ограниченной площади.

Видно, что убывание числа гроз от низких широт к высоким связанно с убыванием водности облаков с широтой вследствие убывания температуры.

Интегральные обобщенные за 2009-2012 гг. данные

сезонных вариаций числа дней с грозой в месяц по данным визуально-слуховых и инструментальных регистрации представлены на рисунке 6. В целом, прослеживается хорошая корреляция в сезонных вариациях грозовой активности, полученная различными способами, хотя количество грозовых дней по инструментальным данным больше, чем по визуально-слуховым регистрациям. Разница достигает до 20%. 120

100

80

60

40

20

12 34 56789 10 11 12

И Инструментальные ■ Метеоданные Месяцы

данные

Рисунок 6 - Число дней с грозой по данным системы ЬБ8000 и данным метеостанций Краснодарского края за 2009-2012 годы.

Используя полученные инструментальные данные, построена карта распределения числа дней с грозой на территории Северного Кавказа - территории сбора грозоразрядной информации системой Ь8 8000.

24

Построенная карта климатических характеристик гроз, отражает географическое распределение этого опасного явления погоды. Созданная карта позволила выявить на территории районы с максимальной или минимальной повторяемостью гроз, (рисунок 7).

Условные обоотачсшш:

1 более 5 ркрЛгод км2

2 от 3 до 4 рир-'гол км2

3 от 2 до 3 разр/год км2

4 до 2 разр/год км2

Рисунок 7 - Грозопоражаемость 1 км2 территории Северного Кавказа разрядами молнии в год.

Поражаемость территории характеризуется значениями от 5 на Черноморском побережье до 2 на Северо-западе Северного Кавказа ударов молнии 1 км2 земной поверхности в год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Собрана база многолетних данных о грозах по наблюдениям различных метеостанций (более 50), расположенных на Северном Кавказе и по регистрациям грозопеленгационной сети ЬБ8000 ФГБУ «ВГИ». В течение исследуемого периода наблюдались: максимум грозовой активности (приходится на июнь), высокая повторяемость и связанных с ними опасных явлений погоды.

2. Получены результаты сравнительного анализа пространственно-временного распределения грозовой активности на различных территориях по данным метеостанций и инструментальным наблюдениям. Полученные результаты демонстрируют широкие возможности систем дистанционной грозопеленгации. Несмотря на имеющиеся погрешности, основной объем данных вполне пригоден для анализа и формирования выводов, которые могут быть использованы как для научных исследований, так и для решения практических задач.

3. Проведен анализ временных рядов грозовой активности, исследована взаимосвязь между различными характеристиками грозовой активности на различных территориях Северного Кавказа.

4. Определена эффективность мониторинга грозовой активности инструментальными и визуально-слуховыми наблюдениями на примере территории Краснодарского края и Ростовской области. Проведенный анализ показал, что данные инструментальных наблюдений превышают аналогичные данные метеостанций на 5-25 дней.Это связано с тем, что число

дней с грозой на наблюдаемой территории, зарегистрированное грозорегистратором, но не отмеченное, ни на одном из рассмотренных метеостанций, может быть объяснено прохождением грозового облака в пространстве между метеостанциями или кратковременной продолжительностью и непопаданием в сроки наблюдений.

5. Представлен способ косвенной оценки числа дней с грозой на юге Европейской части России, основанный на взаимосвязи между площадью территории и вероятностью регистрации гроз в течение года. Получено выражение позволяющее осуществлять переход от инструментальных данных о грозах к критериям визуально-слухового контроля гроз.

6. Выведены аналитические выражения, связывающие площади территорий со среднегодовыми значениями числа дней с грозой. Выявлена динамика изменений значений числа дней с грозой в году в зависимости от широты местности и от площади территории. Выявленную широтную зависимость можно объяснить широтным изменением среднесуточных значений температуры атмосферы.

Используя полученные инструментальные данные, построена карта распределения числа дней с грозой на территории Северного Кавказа - территории сбора грозоразрядной информации системой ЬБ 8000. Построенная карта климатических характеристик гроз, отражает географическое распределение этого опасного явления погоды. Созданная карта позволила выявить на территории районы с максимальной или минимальной повторяемостью гроз.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Аджиев А.Х. Многопунктная система

грозорегистрации на Северном Кавказе// Аджиев А.Х., Князева З.М.// Всероссийская научная конференция «Природные процессы, геодинамика, сейсмотектоника и современный вулканизм Северного Кавказа»//Приэльбрусье, 2010, С. 5-11.

2. Князева З.М., Грозопеленгация на Северном Кавказе// Материалы всероссийской научной конференции «Перспектива-2011», С. 205-208.

3.Аджиев А.Х. Расчет числа дней с грозой на ограниченной территории//Аджиев А.Х., Князева З.М.// II-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы военной геофизики и контроля состояния природной среды», С.-Петербург, 2012 г. С. 5.

4. Князева З.М., Оценка числа дней с грозой на основе инструментальных наблюдений с использованием грозорегистратора LS8000// Известия вузов Кабардино-Балкарского государственного университета, ТомЗ, №1, 2013, С. 10.

5. Аджиев А.Х. Грозопеленгация и грозозащита на ограниченной территории// Аджиев А.Х., Калов Р.Х., Князева З.М//Доклады Адыгской (Черкеской) Международной Академии Наук, том 14, №2, 2012 г., С. 124-130.

6.Князева З.М., Анализ данных, полученных с помощью инструментальных наблюдений на территории Северного Кавказа// Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Том 2, 2013 ISSN 03213005, С. 63-66.

7. Князева З.М., Исследование вариаций атмосферного электрического поля на разных уровнях у земли//Болдырев A.C.,

Кудринская Т.В. и др.// Научный и общественно-теоретический журнал "Научная мысль Кавказа", 2012, № 4. С. 95-98.

8. Аджиев, А.Х. The calculation of the number of the days with thunderstorm on the territory Rostov area./A.X. Аджиев, Князева 3.M., Куповых r.B.//Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly 2013, Air, Ice & Process Interactions, An IUGG (IAMAS & IACS) Event, July 812, 2013.

9. Аджиев A.X. Создание для Северного Кавказа карты поражаемости территории разрядами молнии и карты районирования по опасности возникновения чрезвычайных ситуаций при грозах//Аджиев А.Х., Князева З.М., Юрченко Н.В.// Журнал «Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН, 2013, №3. С. 38-44.

10. Князева З.М. Исследование грозовой активности на территории Краснодарского края за 2008-2012 гг.//Князева З.М., Думаева JI.B,// Конференция в честь 100-летия со дня рождения выдающегося ученого, первого директора ФГБУ «ВГИ» Г. К. Сулаквелидзе, 2013 г. С. 6.

11. Аджиев, А.Х. Анализ грозовой активности на территории Западного Кавказа по данным инструментальных регистрации и наблюдений на метеостанциях//А.Х. Аджиев, З.М. Князева, Л.В. Думаева //Журнал «Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН», 2013, №3(53). С.31-37.

12. Аджиев А.Х. Сравнительный анализ грозовой активности на территории Западного Кавказа по данным инструментальных регистрации и наблюдений на метеостанциях// Аджиев А.Х., Князева З.М., Гятов Р.А.// Международную научную конференцию с элементами научной школы «Инновационные методы и средства исследований в области физики атмосферы,

гидрометеорологии, экологии и изменения климата», Ставрополь, 2226 сентября, 2013 г. С. 98-102.

13. Князева З.М., Статистический анализ метеоданных, полученных на территории Краснодарского края.(тезис). Князева З.М., Гятов P.A. // XVIII Всероссийская школа-конференция молодых ученых «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы». Тезисы докладов, с. 16.

Личный вклад соискателя по перечисленным работам может быть охарактеризован следующим образом:

- работы 1,3,5,8,10,11 выполнены на паритетной основе;

- работы 2 ,4, 6 выполнены лично автором;

- в работах 7 ,9, 12, 13 экспериментальная часть выполнена совместно, анализ результатов принадлежит соискателю.

Сдано в набор 05.02. 2015. Подписано в печать 06.02. 2015. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Формат 60x84 'лб. Бумага писчая. Усл. п.л. 1,5. Тираж 100 экз.

Отпечатано ООО «Печатный двор»

360000, г. Нальчик, ул. Калюжного, 1