Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Теоретические и экспериментальные исследования активного воздействия на градовые процессы и создание автоматизированной технологии обнаружения и предотвращения града

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Теоретические и экспериментальные исследования активного воздействия на градовые процессы и создание автоматизированной технологии обнаружения и предотвращения града"

На правах рукописи

Абшаев Али Магометович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРАДОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБНАРУЖЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГРАДА

Специальность 25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

12 ФЕ8 2015

005558958

Нальчик-2015

005558958

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Высокогорный геофизический институт» (ФГБУ «ВГИ») Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение

«Научно-производственное объединение «Тайфун» (ФГБУ «НПО «Тайфун»), г. Обнинск

Защита состоится 8 мая 2015 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д.327.001.01 при ФГБУ «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», г. Нальчик и на сайте www.vgistikhiya.ru

Автореферат разослан 4 февраля 2015 г.

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор Жекамухов Мусаби Касови^

Официальные оппоненты:

Щукин Георгий Георгиевич,

доктор физико-математических наук, профессор, Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург, главный научный сотрудник

Колосков Борис Павлович,

доктор физико-математических наук

ФГБУ «Центральная Аэрологическая Обсерватория»,

г. Долгопрудный, ведущий научный сотрудник

Ким Николай Сергеевич,

доктор физико-математических наук, AHO «Агентство атмосферных технологий» Росгидромета, г. Москва, главный специалист

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, доцент

Н.В. Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования: Во многих странах Европы, Азии, Африки, Северной и Южной Америки, Океании, расположенных между 30 - 55° северной широты и 20 - 45° южной широты, градобития ежегодно уничтожают от 3 до 18% сельскохозяйственной продукции. Они также наносят большой ущерб флоре, фауне, стеклам и крышам построек, выводят из строя ливневую канализацию, линий электроснабжения, телефонной связи и другие коммуникации. В случаях выпадения крупного града (размером 5 15 см) погибают домашние и дикие птицы, животные, приходят в негодность кузова легковых автомобилей.

Мировые потери сельхозпродукции от градобитий составляют более 11 миллиардов долларов США в год, в том числе в США - 2,5 миллиардов, в Российской Федерации (РФ) - около 740 млн долларов. Однако эти данные учитывают только прямые потери агропромышленной продукции без учета ее стоимости после переработки, затрат на восстановление поврежденных градом многолетних зеленых насаждений и ущерба, наносимого флоре, фауне, строениям, автомобилям и различным коммуникациям.

В Российской Федерации наибольшей градоопасностью отличаются Северный Кавказ, где от градобитий ежегодно погибает около 140 тысяч га посевов, садов и виноградников. Катастрофические градобития и сопровождающие их обильные ливневые дожди, шквальные ветры и смерчи помимо гибели зеленых насаждений приводят к наводнениям, паводкам, селевым потокам и эрозии почвы.

Это определяет высокую актуальность проблемы развития научных и практических работ по защите от опасных явлений. Нарастающее потепление климата привело к увеличению частоты опасных явлений в Российской Федерации и на всех континентах, что существенно повышает актуальность проблемы. Мониторинг и защита от опасных явлений становятся составной частью программы устойчивого развития экономики и обеспечения безопасности населения. Наиболее актуальными и приоритетными в этом плане являются проблемы развития физических основ и создания современных эффективных методов и технических средств обнаружения и предотвращения града.

Состояние проблемы: В настоящее время в десятках стран мира осуществляются крупномасштабные научные и производственные проекты модификации погоды с целью защиты от градобитий, искусственного увеличения осадков, улучшения погодных условий над мегаполисами и рассеяния облаков и туманов. Согласно регистрам Всемирной метеорологической организации (ВМО) и другим источникам, защита от града осуществлялась в 48 странах мира, в которых проводится более 65 проектов подавления града на площади около 87,6 миллионов га.

Эти технологии основаны на засеве облаков аэрозолем кристаллизующих или гигроскопических реагентов с помощью авиационных, ракетных, артиллерийских и наземных генераторов аэрозоля необходимой дисперсности. Их научной основой является изменение естественного хода микрофизических и динамических процессов в облаках за счет реализации их фазовой, коллоидальной и конвективной неустойчивости.

Анализ состояния научных и практических работ показывает, что к настоящему времени достигнут определенный прогресс в развитии технологий противоградовой защиты (ПГЗ) и накоплен многолетний опыт их широкомасштабного применения. Вместе с тем, отмечаются серьезные пробелы в научном обосновании физических принципов воздействия на облачные процессы, оптимизации применяемых технологий и обеспечении их воспроизводимости в разных физико-географических условиях. Отсутствуют цельные представления о механизме взаимодействия различных реагентов с облачной средой. Мало изучены такие крайне важные вопросы управления облачными процессами как:

- кинетика формирования кристаллизующего и гигроскопического аэрозоля при ракетном, артиллерийском и других способах засева облаков;

- закономерности распространения и взаимодействия искусственного аэрозоля с облачной средой;

- особенности трансформации термодинамических и микрофизических характеристик облаков в результате засева;

- дозировка различных реагентов в зависимости от характеристик облаков (скорости восходящих потоков, турбулентности, водности).

Поэтому применяемые в разных странах технологии ПГЗ серьезно отличаются по научным концепциям, критериям засева, техническим средствам и схемам засева, расходу реагента, методам оценки эффективности и их эффективность варьирует от 20 до 96 %.

В связи с этим дальнейший прогресс в этой области требует дальнейшего развития физических основ воздействия на градовые процессы, а также повышения качества реализации научных концепций управления облачными процессами, включая:

- повышение надежности и оперативности идентификации объектов воздействия (ОВ) на основе разработки новых методов, критериев, алгоритмов и программ их идентификации;

- создание новых технических средств засева облаков, обеспечивающих оперативный засев всего требуемого облачного объема в требуемой дозировке, в том числе и в случае наиболее мощных и крупномасштабных ОВ;

- создание программно-технического комплекса управления операциями по воздействию на облачные процессы, обеспечивающего наглядное отображение структуры ОВ (с выделением областей локализации града, ливневых дождей, грозовой активности, смерчей и шквалов), повышение оперативности и точности выделения объемов засева (с учетом структуры и стадии развития ОВ), выработки, передачи, исполнения и документирования команд на засев облаков.

Цель работы: Создание автоматизированной технологии противоградовой защиты, основанной на теоретическом моделировании засева мощных конвективных облаков кристаллизующими реагентами, их турбулентной диффузии и взаимодействия с облачной средой, оптимизации дозировки, места и времени засева, а также на разработке методов, алгоритмов и программно-технических средств обнаружения и предотвращения града, обеспечивающих автоматизацию управления и документирования противоградовых операций.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведены теоретические исследования цепи физических процессов, сопровождающих ракетный и артиллерийский засев кристаллизующими реагентами мощных конвективных облаков, какими являются фидерные облака, питающие зрелые градовые облака, засеваемые на практике противоградовой защиты (ПГЗ), включая:

- кинетику формирования кристаллизующих частиц;

- кинетику образования ледяных кристаллов и их дальнейшего роста;

- закономерностей турбулентной диффузии и распространения искусственного аэрозоля в фидерных облаках зрелых градовых облаков, применительно к технологии ПГЗ;

- закономерностей трансформации термодинамических и микрофизических характеристик конвективных облаков в результате засева кристаллизующими реагентами.

2. На основе полученных закономерностей турбулентной диффузии и взаимодействия кристаллизующих реагентов с облачной средой разработаны рекомендации по оптимизации технологии ПГЗ в части дозировки реагента. Проведено сравнение рекомендуемых и реальных норм расхода противоградовых изделий (ПГИ).

3. На базе обширных радиолокационных исследований облаков разработаны новые критерии, алгоритмы и программы радиолокационного обнаружения града распознавания категорий ОВ, и новые схемы засева градовых облаков.

4. Создан и внедрен в практику ПГЗ и штормооповещения радиолокационный программно-технический комплекс управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ».

5. Разработаны алгоритмы и программы сопряжения радиолокационной, спутниковой, грозопеленгационной и наземной информации с получением композитных карт.

6. Разработан новый автоматический метод калибровки (определения метеопотенциала) метеорологических радиолокаторов (МРЛ) по плотности потока солнечного радиоизлучения.

7. Разработана, испытана и внедрена в практику противоградовых работ автоматизированная ракетная противоградовая установка «Элия-2» с беспроводным дистанционным управлением.

8. Разработан программно-технический комплекс «АСУ-Элия», обеспечивающий автоматизированное управление сетью удаленных ракетных установок, контроль их состояния, наведение по азимуту и углу возвышения, пуск серии ракет, документирование даты, времени и координат пуска и т.д.

9. Создан и апробирован действующий образец автоматизированной ракетной системы ПГЗ «АСУ-Град», позволяющий реализовать малолюдную технологию ПГЗ (без постоянного персонала на ракетных пунктах), повысить эффективность и снизить себестоимость ПГЗ.

10. Разработаны руководящие документы (РД) по применению разработанных методов и технических средств ПГЗ.

Научная новизна:

1. Впервые исследована цепь первичных физических процессов, сопровождающих ракетный и артиллерийский засев конвективных облаков, включая:

- процессы формирования облака взрывных газов при артиллерийском засеве и перегретой струи реактивных газов при ракетном засеве, их догорания и расширения;

- кинетику формирования кристаллизующего аэрозоля после диспергирования реагента;

- кинетику формирования ледяных кристаллов на кристаллизующих частицах.

2. Впервые изучена эволюция термодинамических и микрофизических параметров фидерных конвективных облаков после их засева кристаллизующим реагентом с помощью реальных противоградовых снарядов «Эльбрус-4» и ракет типа «Алазань-6» «Алазань-9» «Алан-2» и «Ас».

3. На основе новой трех стадийной схемы турбулентной диффузии исследованы закономерности распространения и эволюции во времени полей концентрации искусственного аэрозоля в конвективных облаках в случаях их засева одним и серией ПГИ разного типа при различной частоте их внесения во времени и пространстве.

3. Впервые реализованы новые радиолокационные критерии обнаружения града и распознавания ОВ, с автоматическим измерением их двумерных и трехмерных параметров и тенденции развития.

4. Впервые предложен и реализован метод абсолютной калибровки МРЛ и ДМРЛ по плотности потока солнечного радиоизлучения и опорным данным солнечной обсерватории;

5. Разработаны новые наукоемкие программно-технические комплексы:

- автоматизированный комплекс управления противоградовыми операциями, обрабатывающий данные некогерентных и когерентных, одноволновых, двухволновых и поляризационных МРЛ отечественного и зарубежного производства (шифр «АСУ-МРЛ»);

■ - автоматизированная ракетная установка с беспроводным дистанционным управлением и датчиками метеоусловий (шифр «ПУ Элия-2»);

- автоматизированный комплекс управления сетью удаленных ракетных установок (шифр «АСУ-Элия»);

- автоматизированная система противоградовой защиты (шифр «АСУ-Град») на базе перечисленных технических средств и методов.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Полученные в работе результаты теоретического исследования первичных процессов, сопровождающих ракетный и артиллерийский засев конвективных облаков, дают новые знания, улучшают понимание физических процессов, происходящих при искусственном воздействии на облака, и способствуют дальнейшему развитию физических принципов воздействия на них.

2. Полученные закономерности диффузии и взаимодействия кристаллизующих реагентов с облачной средой при артиллерийском и ракетном засеве позволили разработать важные для практики ПГЗ рекомендации:

- по оптимизации дозировки кристаллизующего реагента при воздействии на градовые процессы с учетом их параметров (турбулентность, водность, скорость восходящих потоков);

- уточнению требований к снаряжению и льдообразующей эффективности ПГИ.

3. Внедрение автоматизированного метода ПГЗ (в составе новых методов, критериев, алгоритмов и программных средств идентификации ОВ, усовершенствованных схем их засева, оптимизированных норм расхода средств воздействия и формализованных противоградовых операций) обеспечило повышение эффективности ПГЗ, а также надежности оповещения об опасных явлениях (ОЯ) в практике штормооповещения и метеообеспечения авиации.

4. Аппаратно-программный комплекс «АСУ-МРЛ», обеспечивающий обработку информации двухволновых, доплеровских и поляризационных МРЛ и сопряжение их информации с данными метеорологических спутников и грозопеленгационной сети:

- в плане научной значимости представляет собой мощный инструмент для исследования облаков и осадков и создания банка данных о них;

- в практическом плане обеспечивает управление противоградовыми операциями и передачу пакетов информации в сеть штормооповещения и метеообеспечения авиации.

5. Автоматизированная ракетная установка ПУ «Элия-2» впервые на практике ПГЗ решила задачу контроля и документирования координат и времени пуска ПГИ.

6. Действующий образец автоматизированной системы ПГЗ «АСУ-Град», включая составные компоненты (ПТК «АСУ-МРЛ», ПУ «Элия-2», ПТК «АСУ-Элия») может служить основой технической модернизации системы ПГЗ, обеспечивающей реализацию малолюдной (роботизированной) технологии и снижение себестоимости ПГЗ до 30 - 40 %.

Практическое использование (внедрение) результатов работы:

В противоградовых службах Российской Федерации и стран СНГ, а также на сети штормооповещения внедрены следующие результаты, полученные в диссертации:

- новые радиолокационные критерии идентификации градовых облаков, категорий ОВ, крупного града, смерчей и шквалов;

- программно-технический комплекс «АСУ-МРЛ»;

- автоматизированная ракетная установка ПУ «Элия-2»;

- ПТК «АСУ-Элия» управления сетью удаленных ПУ «Элия-2».

Результаты диссертации положены в основу или являются составной частью пяти новых руководящих документов, регламентирующих организацию и проведение ПГЗ:

- РД 52.37.731-2010. Организация и проведение противоградовой защиты;

- РД 52.37.601-2012. Наставление по ракетно-артиллерийскому обеспечению АВ на метеорологические и другие геофизические процессы;

- РД 52.37.710-2012. Порядок применения модернизированного противоградового комплекса «Алазань» для АВ на метеорологические и другие геофизические процессы;

- Руководство по организации и проведению противоградовых работ;

- РД 52.37...2014. Порядок применения для АВ на метеорологические и другие геофизические процессы противоградового комплекса «Ас».

Акты внедрения новых методов, новых программно-технических комплексов и РД по их применению представлены в приложении к диссертации.

Методы исследования:

- теоретическое моделирование ракетного и артиллерийского засева мощных конвективных облаков, какими являются фидерные облака, засеваемые при проведении ПГЗ;

- теоретическое моделирование турбулентной диффузии и распространения льдообразующего аэрозоля в фидерных конвективных облаках;

- методы решения обратных задач теории рассеяния с целью разработки автоматизированных критериев идентификации градовых облаков и категорий ОВ;

- методы автоматизации технологических операций получения, обработки, передачи и хранения радиолокационной, грозопеленгационной, спутниковой и наземной информации;

- натурные автоматизированные радиолокационные исследования эволюции макро- и микроструктурных характеристик засеянных и незасеянных градовых облаков;

- методы совместной обработки радиолокационных, грозопеленгационных, спутниковых и наземных данных с применением программно-технических средств собственной разработки;

- методы статистического анализа, сопоставления и сверки экспериментальных данных различных источников.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретического исследования артиллерийского и ракетного засева фидерных облаков мощных градовых процессов, включая:

- закономерности диспергирования кристаллизующего реагента методом взрыва;

- закономерности формирования первичных ядер конденсации, конденсационного роста и броуновской коагуляции первичных частиц кристаллизующего аэрозоля при артиллерийском методе диспергирования реагента;

- закономерности диффузии и переноса аэрозоля в облачных объемах;

- закономерности эволюции термодинамических и микрофизических параметров в объемах засева кристаллизующим аэрозолем;

- рекомендации по дозировке кристаллизующего реагента и схемы засева градовых облаков с учетом их типов и стадии развития.

2. Новые радиолокационные критерии, алгоритмы и программы автоматической идентификации градовых облаков, крупного града и категорий ОВ.

3. Программно-технический комплекс «АСУ-МРЛ», обеспечивающий управление МРЛ, обработку радиолокационной информации, ее сопряжение с данными наземных, спутниковых и грозопеленгационных наблюдений, автоматизацию управления противоградовыми операциями, автоматическую подготовку, кодирование в коды РМ-94 ВиРЯ и РМ-12 РАООВ и передачу пакетов информации в сеть штормооповещения, метеообеспечения авиации, а также проведение научных исследований облачных процессов.

4. Автоматизированная ракетная установка «Элия-2» с дистанционным беспроводным управлением, обеспечивающая высокую оперативность и точность засева градовых облаков, документирование даты, времени и координат пуска ПГИ.

5. Основные положения автоматизированной технологии ПГЗ, включая порядок обзора пространства, обработки и представления радиолокационной информации, обнаружения градовых облаков, критерии распознавания ОВ, схемы их засева и

дозировку реагента, порядок локализации объема засева, выработки, передачи и исполнения команд на ракетный засев.

6. Действующий образец автоматизированной системы ПГЗ «АСУ-Град», включая составные компоненты (ПТК «АСУ-МРЛ», ПУ «Элия-2», ПТК «АСУ-Элия»), который может служить основой технической модернизации системы.

Личный вклад автора:

Исследование артиллерийского и ракетного засева градовых облаков и взаимодействия кристаллизующего аэрозоля с облачной средой проведено совместно с научным консультантом М.К. Жекамуховым. Исследование распространения аэрозоля в мощных конвективных облаках выполнено совместно с Я.А. Садыховым.

Постановка задачи и численная реализация этих моделей, расчеты и анализ результатов выполнены автором. Рекомендации по оптимизации дозировки кристаллизующих реагентов для существующей ракетной технологии, а также основные положения автоматизированного метода ПГЗ разработаны автором диссертации.

Новые радиолокационные критерии идентификации градовых облаков, крупного града, смерчей, шквалов и категорий ОВ разработаны совместно с A.M. Малкаровой, а алгоритмы и программы автоматизации их применения разработаны автором.

Алгоритмы работы и программное обеспечение новых технических средств (ПТК «АСУ-МРЛ», ПУ «Элия-2», ПТК «АСУ-Элия» и «АСУ-Град») разработаны лично автором, а аппаратная часть - с коллегами, указанными в совместных публикациях и патентах.

В процессе автоматизации противоградовых операций и операций по штормооповещению автором разработаны новые методы автоматической фильтрации аномального радиоэха, автоматической сверки радиолокационных и наземных данных о явлениях погоды, краткосрочного протоза перемещения опасных явлений, сопряжения радиолокационных, спутниковых, грозопеленгационных и наземных данных, а также ряд других новшеств.

Автор лично участвовал в организации серийного производства, внедрении и авторском сопровождении эксплуатации разработанных методов и программно-технических комплексов.

Апробация работы: ,

Основные результаты диссертации были доложены на следующих конференциях:

- Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы (Нальчик, 2001);

- Северо-Кавказской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива 2001» (Нальчик, 2001);

- Конференции молодых ученых Кабардино-Балкарского научного центра РАН (Нальчик, 2002);

- 8-й Международной научной конференции по модификации погоды ВМО (Касабланка, Марокко, 2003);

- II Всероссийской конференции «Современные проблемы пиротехники» (Сергиев Посад, 2003);

- 6-ом Международном совещании экспертов ВМО по физике, химии облаков и модификации погоды (Нальчик, 2003);

- Ill Всероссийской конференции «Современные проблемы пиротехники» (Сергиев Посад, 2004);

- Международной научно-технической и методической конференции «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2004);

- Ill Европейской конференции по опасным штормам (Леон, Испания, 2004);

- Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометпроцессы посвященной 70-летию Эльбрусской Высокогорной комплексной экспедиции АН СССР (Нальчик, 2005);

- 9-й Международной научной конференции по модификации погоды ВМО (Анталия, Турция, 2007);

- Научно-практической конференции, посвященной 40-летию производственных работ по защите сельскохозяйственных культур от градобитий (г. Нальчик, 2007);

- 10-й Международной научной конференции по модификации погоды ВМОШали Индонезия, 2011);

- XXVII симпозиуме по радиолокационному зондированию природных сред (Санкт-Петербург, 2011);

- Шестой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (Таганрог, 2011);

- Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидромет (Нальчик, 2011)

- II Всероссийской конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды» (Санкт-Петербург, 2012);

- VII Всероссийской конференции по атмосферному электричеству (Санкт-Петербург, 2012);

- XXVIII Всероссийском симпозиуме «Радиолокационное исследование природных сред» (Санкт-Петербург, 2013);

- Международной научной конференции с элементами научной школы «Инновационные методы и средства исследований в области физики атмосферы, гидрометеорологии, экологии и изменения климата» (Ставрополь, 2013);

- VII Всероссийском метеорологическом съезде (Санкт-Петербург, 2014);

- Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометпроцессы, посвященной 80-летию Эльбрусской Высокогорной комплексной экспедиции АН СССР (Нальчик, 2014);

- Международной конференции, посвященной 50-летию противоградовых работ в Молдавии, (Кишинев, 2014)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 116 научных работ, в том числе 22 в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК, 67 в трудах Международных и Всероссийских конференций, симпозиумов и совещаний, получено 9 патентов на изобретения, опубликовано и внедрено 5 руководящих документов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, содержит 300 страниц, 92 рисунка 25 таблиц.

Содержание диссертации:

Во введении обоснована актуальность работы, определена научная проблема, сформулированы цели и задачи работы, оценены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, сведения об апробации работы, публикациях и структуре диссертации.

В первой главе приведен краткий анализ состояния проблемы ПГЗ, включая физические основы воздействия на облачные процессы, научные концепции предотвращения града, достоинства и недостатки существующих методов ПГЗ. Выявлены пробелы, дискуссионные вопросы и проблемы, которые необходимо решить в целях дальнейшего развития физических принципов воздействия на градовые процессы, методов и критериев обнаружения градовых и градоопасных облаков, критериев принятия решения о проведении АВ, развития алгоритмов и программно-технических средств ПГЗ. Проведен аналитический обзор проблемы моделирования распространения и взаимодействия реагентов с облачной средой.

На основе анализа состояния проблемы получены исходные данные для теоретического исследования диффузии и взаимодействия реагентов с облачной

средой, описаны наиболее приемлемые концептуальные модели градовых облаков, концепции засева, место и высота засева. Выполнена постановка задачи, заключающаяся в исследовании последствий засева градовых облаков с помощью точечных и линейных источников кристаллизующего аэрозоля, оптимизации засева градовых облаков и созданию автоматизированных методов и технических средств обнаружения, распознавания и предотвращения града.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию первичных процессов, сопровождающих артиллерийский и ракетный засев конвективных облаков, формированию облака кристаллизующего аэрозоля и его микрофизического взаимодействия с облачной средой.

При артиллерийском засеве градовых облаков происходит взрыв снаряда и диспергирование кристаллизующего реагента, содержащегося в заряде взрывчатых веществ (ВВ); формирование высокотемпературного облака взрывных газов (ОВГ); догорание ОВГ и увеличение его объема за счет турбулентной диффузии; формирование облака кристаллизующих частиц; формирование ледяных кристаллов; взаимодействие ледяных кристаллов с облачной средой, их последующий рост, агрегацию, обзернение и превращение в снежную крупу.

При взрыве снаряда образуется ОВГ радиусом Л„ = (VI200 - V1500)/о = (11-12)/0, где !0 - эквивалентный радиус заряда ВВ. От ОВГ отделяется сферическая ударная волна, затухающая с расстоянием по закону, предложенному М.А. Садовским:

где Дрф - давление на фронте ударной волны; О и От- - удельная теплота взрывного превращения используемого ВВ и тротила, соответственно; Я - расстояние от центра взрыва.

С учетом значений О и плотности ВВ найдено, что температура взрыва достигает Т = 3000 - 3200 К, а ширина фронта Ах и скачок температуры в ударной волне Д Г связаны с избыточным давлением Др.

Р. - Ра Др ' А,с„ '

где Л - длина пробега молекул; р0 - атмосферное давление; р, - давление на фронте ударной волны; р0 - плотность невозмущенного воздуха; ср - теплоемкость при постоянном давлении.

При Др ~ р0, имеем Дх» Х~ 105 см, а скачок температуры в ударной волне ДГ= 50 °С. При прохождении фронта ударной волны возможно разрушение капель, для которых выполняется условие &рф**2а/г. Радиус разрушающихся капель можно найти из выражения:

74 + 2,74 + О,{3)

Л1 Л Л г к '

где а-поверхностное натяжение воды; щ-вес заряда ВВ в кг, г- радиус капель.

Оценки показали, что при взрыве снаряда «Эльбрус-4» в мощных конвективных облаках крупные облачные капли будут разрушаться на расстояниях Я = 10 - 15 м от центра взрыва.

При ракетной засеве происходит истечение перегретой струи реактивных газов (СРГ), их догорание и увеличение сечения струи, а также другие процессы, сопровождающие артиллерийский засев. Температура СРГ в момент выхода из сопла и последующего догорания, например у ракеты «Ас», составляет около 2100 К. При догорании СРГ происходит возгонка кристаллизующего реагента до молекулярного

состояния. Дальнейшее многократное расширение СРГ сопровождается конденсацией Agi на подложках из продуктов горения и формированием кристаллизующего аэрозоля.

На основе исследования кинетики формирования кристаллизующего аэрозоля при допущении монодисперсности коллоидной системы, сферичности частиц и равновероятности столкновений между частицами разного размера установлено, что при взрыве снаряда создаются давления, которые в зависимости от типа ВВ могут достигать значения 2-4 ГПа (рл = 4pV3Bg, где V3B - удельная энергия взрыва; р -плотность взрывчатого вещества; g - ускорение свободного падения). Если кристаллизующий реагент впрессован в ВВ в виде брикета, то в начальной стадии разлета продуктов детонации происходит практически мгновенная разгрузка вещества брикета, сопровождающаяся диспергированием вещества на мельчайшие частицы радиусом г = 0,001 - 0,1 мкм. Время разлета продуктов взрыва и образования ОВГ при начальной скорости разлета продуктов детонации и = 4000 м/с и массе заряда ВВ, равного 3 кг, составляет 0,01 с. Если содержание йодистого серебра в одном противоградовом снаряде составляет, например, 150 г, то в ОВГ образуется концентрация частиц около п0 = 1018 м"3; расстояние между частицами = 1 мкм. В ОВГ формируется коллоидно-дисперсная система, в которой взрывные газы образуют дисперсионную среду, а мельчайшие частицы реагента - дисперсную фазу. Огромная удельная поверхность дисперсной фазы создает избыток поверхностной энергии, и, в результате, в такой системе стимулируются процессы коагуляции частиц, приводящие к уменьшению суммарной поверхности раздела фаз.

Исследование кинетики коагуляции на основе теории Смолуховского показало, что в однородной (монодисперсной) коллоидной системе выход кристаллизующих частиц V 3/7

равен 2-ini ~ (где л, - концентрация агрегата, состоящего из / первоначальных

частиц; tj- динамический коэффициент вязкости дисперсионной среды; к - постоянная Больцмана) и не зависит от начальной концентрации и размеров частиц Agi. В результате коагуляции частиц под действием молекулярных сил за время t < 0,1 сек в ОВГ формируется полидисперсная коллоидная система, в которой общее число частиц реагента при т> 10 г не зависит от массы реагента в снаряде, а зависит лишь от веса ВВ и температуры возгонки реагента. Чем больше ВВ содержится в снаряде, тем больше объем ОВГ, общее количество и концентрация частиц реагента. Размеры частиц увеличиваются с увеличением массы реагента и температуры возгонки реагента, и уменьшаются с увеличением массы ВВ.

Например, снаряд «Эльбрус-4» калибра 100 мм, содержащий 82,5 г Agi в льдообразующем составе взрывного действия массой 1,61 кг, обеспечивает общий выход 3-Ю15 частиц реагента с максимальным размером = 0,1 мкм. Снаряд китайского производства калибра 37 мм, содержащий 1 г Agi в виде брикета внутри ВВ массой 0,11 кг, обеспечивает выход 2-Ю14 частиц с размером наибольших из них 0,058 мкм. Многие из этих частиц слишком малы и льдообразующую активность проявляют при температуре f « -10 °С и больших пересыщениях водяного пара. Поэтому выход частиц, проявляющих льдообразующую активность при f = -10 °С, у снаряда «Эльбрус-4» достигает 4-Ю14, а у снаряда китайского производства = Ю10 частиц. Т.е. снаряд «Эльбрус-4» с массой заряда ВВ и реагента в 15 и 80 раз больше, обеспечивает выход активных частиц в 4-104 раз больше, чем снаряд калибра 37 мм. Следовательно, для повышения льдообразующей эффективности артиллерийского засева целесообразно использовать крупнокалиберные снаряды, имеющие достаточно большую массу реагента.

В полидисперсной коллоидной системе коагуляция мелких частиц реагента происходит быстрее, чем крупных. В десятки раз выше также вероятность столкновения несферических частиц (палочки, пластинки). Возможными механизмами ускорения процесса коагуляции являются турбулентная коагуляция, коагуляция частиц

в результате седиментации и действия электрических зарядов частиц. Однако при размерах коллоидных частиц порядка 0,01 мкм и менее первые два механизма коагуляции не играют сколь либо ощутимой роли.

Действие электрических зарядов моделировалось путем представления ОВГ в качестве ионизированного газа, состоящего из смеси электронов, однократно заряженных положительных ионов и нейтральных молекул. Из уравнения ионизации Саха с учетом того, что газ приближенно можно считать нейтральным, получено, что п</п0 =л_/л0 =2,7-ю-8 (где л+, П- и п„ обозначают плотность положительных ионов, электронов и нейтральных молекул, соответственно), т.е. раскаленный газ обладает некоторой электропроводностью. Однако из уравнения проводимости Эйнштейна при равенстве числа положительно и отрицательно заряженных частиц получено, что при Т= 3000 К проводимость равна сг=1,5Ю~3Ом"1м"1 = 1,5-Ю"3 с, а время релаксации при этом равно г = 1/(4жа) = 53 с. Таким образом, за время протекания интенсивного процесса коагуляции частиц реагента в ОВГ, составляющего порядка 0,1 с, первоначальные заряды частиц практически не меняются за счет конечной проводимости среды и можно считать, что заряды д частиц сохраняются. Согласно же теории Фукса, при наличии одноименных зарядов на частицах реагента потенциальная энергия отталкивания вызывает замедление процесса коагуляции, выражаемое множителем:

где а - радиус частицы; к - постоянная Больцмана; и - заряды взаимодействующих частиц.

Из (4) следует, что когда заряды частиц ничтожно малы или quC|гз —> 0, то №3 = 1, т.е. относительно малые заряды частиц не оказывают влияния на броуновскую коагуляцию. При циОгз» 2акТ множитель \Л/3 = 0, т.е. наличие достаточно больших одноименных зарядов на частицах исключает возможность броуновской коагуляции. В общем случае 0 < \М3<1. Это означает, что столкновение и слияние частиц зависит от соотношения между кинетической энергией броуновского движения частиц и потенциальной энергией их отталкивания. Слипаются лишь те частицы, кинетическая энергия которых превосходит максимальную электростатическую энергию их взаимного отталкивания. В случае, когда кТ» ЯиЦ2з /2а, скорость сближения частиц недостаточна, чтобы преодолеть силу взаимного отталкивания частиц. В случае кТ»д^г,/2а сила электростатического отталкивания слишком мала, чтобы заметно препятствовать сближению броуновских частиц. В случае, когда частицы имеют противоположные заряды получено, что электростатическая коагуляция существенно превалирует над броуновской коагуляцией. Если же броуновские частицы имеют смешанные заряды, то расчет процесса коагуляции в коллоидной системе существенно усложняется, так как нет каких-либо надежных данных о зарядах частиц реагента в облаке взрывных газов.

Рассмотрена кинетика формирования облака искусственных ледяных частиц в поднимающихся с восходящим потоком облаке взрывных газов и струи реактивных газов, содержащих кристаллизующий реагент. Подъем сопровождается перемешиванием с окружающим воздухом под действием турбулентной диффузии.

На основе уравнения теплового баланса после ряда преобразований получены выражения для оценки радиуса сферического облака кристаллизующих частиц в случае артиллерийского засева Яка и радиуса криволинейного цилиндра в случае ракетного засева Я*р, при которых происходит выравнивание температуры в облака кристаллизующих частиц и окружающей облачной среды:

(4)

R«a ~ К)а

C„P<A,

ц

J

(5)

Lq

где Roa и Я0р - начальные радиусы ОВГ и СРГ; ср - теплоемкость взрывных газов при постоянном давлении; fe и вор - начальные температуры внутри облака кристаллизующих частиц в °С при обоих вариантах засева; L - удельная теплота испарения воды; q - абсолютная водность облака (г/см3); р0 - плотность смеси продуктов взрыва снаряда или реактивных газов с воздухом.

Полагая р0 = ре (где рв - плотность воздуха), водность облака q = (1 + 3) г/м3, температуру догорания ОВГ воа = 2500 °С, температуру догорания СРГ вор = 2100 °С, получим Дка = 10 R0a, Rkp = 25 Rop. Время, в течение которого облако кристаллизующих частиц достигает радиусов RKa и R,„, определяется в виде

. _ Rí ~ Rl, _ Rl> ~ R0p

6 DT ' 4 DT • (6)

где Dt- коэффициент турбулентной диффузии.

Из этих оценок следует, что выравнивание температур ОВГ при артиллерийском засеве и СРГ при ракетном засеве с температурой окружающей облачной среды происходит, когда радиус ОВГ достигает 10 + 15 м, а радиус СРГ достигнет 1,5 + 2 м.

С увеличением водности облака радиус области локализации кристаллизующих частиц и время его формирования уменьшаются. При водности облака 0,1 < q < 5 г/м3, значения RKa меньше, чем расстояние до центра взрыва, на котором происходит разрушение крупных облачных капель. Поэтому все крупные облачные капли, которые вовлекаются в ОВГ, разрушаются и быстро испаряются. Расчеты показали, что время формирования облака кристаллизующих частиц для артиллерийского и ракетного засева существенно зависит от коэффициента турбулентной диффузии DT. С увеличением DT время f, уменьшается. При q = 1 г/м3 и DT ■= 50 + 100 м2/с, отмечающихся в мощных конвективных облаках, время испарения облачных капель в ОВГ не превышает доли секунды.

Исследовано взаимодействие кристаллизующих частиц с облачными каплями и между собой на основе процесс броуновской коагуляции кристаллизующих частиц друг с другом, их вымывания крупными облачными каплями и гравитационной коагуляции. Показано, что эти процессы не играют заметной роли в стадии расширения ОВГ и СРГ, когда R0 < R < Як. Концентрация кристаллизующих частиц п в стадии формирования облака кристаллизующих частиц в основном изменяется за счет увеличения объемов ОВГ и СРГ и может быть рассчитана в случаях артиллерийского и ракетного засевов по формулам:

'С = "I (Я0„ / ЯУ. пкр = п0р {R()P / RKp )2, (7)

* *

где п0а и пйр - начальные концентрации кристаллизующего аэрозоля в ОВГ и СРГ.

В результате исследовании кинетики формирования и взаимодействия ледяных кристаллов с облачной средой и анализа различных механизмов образования ледяных кристаллов (сублимация водяного пара на кристаллизующей частице, иммерсионный механизм, контактная нуклеация, механизм «конденсация-замерзание») принято, что превалирующую роль играет механизм «конденсация-замерзание», при котором на поверхности кристаллизующих частиц за счет конденсации водяного пара образуется микропленка воды, которая замерзает при достижении некоторой критической толщины.

С учетом этого построена математическая модель взаимодействия ледяных кристаллов с облачной средой. На основе уравнений баланса тепла, влаги и числа кристаллизующих частиц, формирующихся в объеме засева, после ряда выкладок

получена замкнутые системы кинетических уравнении для исследования эволюции термодинамических и микрофизических параметров облака в результате ракетного и артиллерийского засева:

М,

dR,

dS

3>.

R.

28 y.wR,

2л

2 DT

Djp.c,

-RpnrpDL(p-Sp)+

2 nR„ DTP.c,

= _L(a,f +Mz))+dPM_A;tPk x

dR„ R„ R. ИЛ dR„

„2 drp , 2 <4 /

Л Г„--h r,„-[ft

p dR„ * dR X

drp _ «,o(l+ /?«/*)

ip

3 R„ 6D,

■ryxENV^+n'J

P _

2DTptrp

x

1+-

2<r

/1 +

pDI?

XRT2

1 + -

2tT

PtRJrp

rpd{

1 + J3Re

dn,

dR„

2DrAV

2 n¥ R„

" Rp IDT

(12)

S.-P'

1 + -

2a'

n^rlA-exp

28,8

/ 1 +

pDL'2

ART2

1 + -

2a

(8)

(9)

(10)

(11)

Tn-T

2 DT

-a KEntpNVr

dn

kP _

dR„

2DT

tPrlA'exP

28,8

Г0-Г

2Д

-a nEnkpNVr

(13)

где индексы при символах означают: а - артиллерийский засев, р - ракетный засев; Sa и Sp - плотность водяного пара; ва и вр - температуры ОВГ и СРГ; г, г* - радиусы облачных капель и кристаллов; п, пк и пк - концентрации облачных капель, обводненных и ледяных кристаллов; p(R) и р'(Я) - насыщающие плотности водяного пара над поверхностью воды и льда.

Приведенная система уравнений позволяет рассчитать изменение во времени температуры среды, плотности водяного пара, радиуса капель и искусственных кристаллов, а также их концентрации в объеме распространения кристаллизующего реагента при артиллерийском и ракетном засеве конвективных облаков. Тип и мощность моделируемого облака задаются посредством начального распределения указанных величин по всей высоте облака.

На основе численного решения систем уравнений (8) - (13) проведено исследование взаимодействия кристаллизующих реагентов с облачной средой. Рассчитаны значения термодинамических и микрофизических параметров мощных конвективных облаков в стадии Си Cong и изучены закономерности их трансформации во времени в результате ракетного и артиллерийского засева. Основные параметры «засеваемого» мощного фидерного облака варьировали в следующих пределах:

- коэффициент турбулентной диффузии: 50 < Dt< 300 м2/с;

- скорость восходящих потоков: 1 < W< 15 м/с;

- капельная водность облака: 1,0 < qa < 4,0 г/м3;

- температура на уровне засева: -6 < Т< -9 °С;

- высота и горизонтальная протяженность мощного конвективного облака: 7 км;

- начальная концентрация вносимых в облако кристаллизующих частиц в расчетах варьировалась от 108 до 5-Ю11 м'3 (реальные противоградовые ракеты «Алазань-6», «Алан» и «Ас» создают Ю10 < лк0< 6,6-10Ш м3).

Результаты численного моделирования показали, что ракетный и артиллерийский засев кристаллизующими реагентами на высоте изотермы -6 °С приводит к серьезным изменениям облачной микрофизики (особенно в течение первых 5 мин после засева).

В зависимости от исходных параметров засеваемого облака (07, И/, q0) и начальной концентрации кристаллизующих частиц пк0 получены следующие закономерности эволюции основных микрофизических параметров облачной среды (см. примеры на рисунках 1 - 3):

Температура в ОВГ в уменьшается по мере его подъема, но это компенсируется выделением теплоты конденсации и кристаллизации. В результате этого, наблюдается подъем ОВГ практически по облачной адиабате независимо от турбулентности (рисунок 1а).

Плотность водяного пара Э в объеме засева со временем уменьшается (рисунок 16 и 2а) за счет конденсации на искусственных кристаллах и мало зависит от коэффициента турбулентной диффузии От.

Радиус облачных капель г быстро уменьшается в течение первых 1 - 2 мин после засева, особенно при малой турбулентности, вследствие их испарения и перегонки водяного пара на растущие кристаллы, а через 3-5 мин после засева начинает медленно восстанавливаться до начальных размеров за счет вовлечения пара из окружающей облачной среды (рисунок 1е и 2е).

Концентрация искусственных кристаллов пк существенно зависит от интенсивности турбулентного перемешивания, уменьшаясь в десятки раз по мере увеличения значения Ог от 50 до 300 м2/с (рисунок 1д). Время формирования большинства ледяных кристаллов на частицах реагента составляет в среднем 5 - 10 с, что согласуется с экспериментальными данными, полученными при испытаниях реагентов. Скорость кристаллообразования и концентрация ледяных кристаллов зависит от начального пересыщения водяного пара в объеме засева.

Размер ледяных кристаллов гк увеличивается за счет конденсации и уже через 2 мин после засева их эквивалентный диаметр достигает 60 мкм (рисунок 1г). Влияние турбулентности на рост ледяных кристаллов является не существенным (рисунок 1г), а вероятность их гравитационной коагуляции друг с другом и облачными каплями составляет 20 - 50 %.

-25 -20 ' -15 -10 -5

-

- -

\\ А-«

пга ■Эльб рус-4'

N

/

,' /

- -

1 —- —

--

—

о. А

50

ии 300 -

, мин

6 -10 -15 -20 Тв.'

Рисунок 1. Временной ход параметров облака после ракетного (сплошные кривые) и артиллерийского засева (пунктирные кривые) при различной турбулентности:

а) температура в(°С)\

б) плотность водяного пара 3 (г/м3);

в) радиус облачных капель г (мкм);

г) радиус кристаллов льда гк (мкм); <Э) концентрация кристаллов п'к (м 3);

е) капельная водность (г/м3);

ж) ледность облака д2 (г/м3);

з) сумма водности, ледности и плотности водяного пара (г/м3).

Капельная водность облака

д< в первую минуту после засева быстро убывает (особенно при малой турбулентности) за счет перегонки пара на кристаллы и расширения объема засева при его подъеме с восходящим потоком. При

2 г-и *

От = 50 м2/с капельная водность через 1 - 3 минуты после засева падает на 0,3 г/м3. Через 3 мин после засева она частично восстанавливается за счет вовлечения пара и капель из окружающей среды и уменьшения влияния перегонки пара на кристаллы по мере снижения их концентрации (рисунок 1 е).

Общая водность облака, включающая капли, кристаллы и водяной пар, не зависит от турбулентности и в течение 5 мин после засева уменьшается от 4,5 до 2,5 г/м3, так как приток водяного пара уменьшается с высотой (рисунок 1з). На этот результат сильно влияет содержание водяного пара, понижающееся по мере подъема и расширения объема засева.

Ледность объема засева <72 резко увеличивается в течение 1 - 2 мин после засева до 0,2 - 0,8 г/м3 и потом медленно спадает по мере расширения ОВГ и разбавления концентрации кристаллов за счет турбулентной диффузии (рисунок 1 ж). Суммарное содержание воды, льда и водяного пара уменьшается по мере подъема и увеличения объема засева (рисунок 1з).

Большое влияние на ход микрофизических процессов в объеме засева оказывает турбулентность (рисунок 1), способствующая расширению объема засева, уменьшению концентрации кристаллизующих частиц и вовлечению более холодного воздуха из окружающей среды. Чем выше турбулентность, тем быстрее уменьшается концентрация кристаллизующих частиц и тем меньше амплитуда изменений всех микрофизических характеристик облачной среды.

Влияние скорости восходящего потока И/ на микрофизику засеянных облаков продемонстрировано на рисунке 2. При больших значениях IV облако кристаллизующих частиц быстрее поднимается и охлаждается. Активней происходит уменьшение плотности водяного пара б: примерно на 0,25 г/м3 при \А/= 1 м/с, и 2,2 г/м3 при IV = 15 м/с (рисунок 2а). При IV = 1 м/с через 5 мин после засева в 10 раз больше, чем при № = 15 м/с. Пересыщение водяного пара относительно льда резко повышается за 10 - 30 сек после засева до 0,14 г/м3 (рисунок 26). При \Л/= 1 - 5 м/с через 30 сек прирост пересыщения становится более плавным, а при IV = 10 — 15 м/с через 1,5-2 мин отмечается уменьшение пересыщения. Скорость восходящего потока слабо влияет на рост облачных капель и ледяных кристаллов, а также на содержание воды в каплях и кристаллах (рисунок Зе).

о

0.2

^ 0.1

) ------

о

2.1

--

-1

-10 ----15

>

2 3 I, мин

300 Р. м

Рисунок 2. Эволюция облачных параметров по мере увеличения радиуса струи ракетных газов Я (м) в объемах ракетного засева при различных значениях IV.

Чем ниже температура на уровне засева, тем

больше начальное пересыщение водяного пара относительно воды и льда и скорость его поглощения. При понижении температуры облачные капли испаряются и обеспечивают рост кристаллов в соответствии с механизмом Бержерона-Финдайзена, ускоряется формирование ледяных кристаллов на частицах кристаллизующего реагента. Однако через 4 - 6 минут после засева влияние начальной температуры на уровне засева, варьируемой в расчетах от -3 до -9 °С, на микрофизику облака постепенно ослабевает.

Повышение турбулентности в объеме засева снижает влияние засева на ход микрофизических процессов, и эффекты засева

исчезают тем быстрее, чем больше коэффициент турбулентной диффузии, т.е. облако «забывает» засев тем быстрее, чем больше турбулентность. В связи с этим в случаях мощных градовых процессов необходимо проводить повторные засевы с интервалом во времени не более 3-4 мин.

Начальная концентрация кристаллизующих частиц пк0, вносимых в мощно-кучевые облака, играет решающую роль. При малых ее значениях (пк0 < 108 м~3) изменения размера облачных капель, капельной водности и ледности незначительны из-за быстрого уменьшения их концентрации за счет турбулентной диффузии. Повышение начальной концентрации от Ю10 до 5 1011 м"3 приводит к интенсивному испарению облачных капель и быстрому уменьшению капельной водности уже через 1 мин после засева. В течение первых 20 - 30 сек после засева радиус капель резко уменьшается, особенно при пк0 2: 5-Ю10 м~3, и затем постепенно восстанавливается за счет вовлечения пара из окружающей облачной среды и уменьшения влияния кристаллов по мере снижения их концентрации до 106 м'3. При очень высокой начальной концентрации кристаллов их конденсационный рост ослабевает за счет конкуренции за облачную влагу. Возникает эффект перезасева, но быстрое уменьшение концентрации ЛОЯ за счет турбулентной диффузии через 30 сек после засева этот эффект исчезает.

Рисунок 3. Зависимость облачных параметров от начальной концентрации кристаллизующего аэрозоля Пи (м 3) через 1, 3 и 5 мин после ракетного засева: а) радиус облачных капель (г, мкм); б) радиус ледяных кристаллов (пг, мкм); в) капельная водность облака (д, г/м3).

Радиус облачных капель существенно зависит от начальной концентрации кристаллизующих частиц, уменьшаясь с увеличением начальной концентрации пко от Ю10до 5 10" м'3. Капельная водность облака начинает заметно уменьшаться при начальных концентрациях искусственных кристаллизующих частиц пк0 > 5-1010 м"3. Высокие начальные концентрации кристаллизующих частиц обеспечивают также трансформацию микроструктуры в более значительных облачных объемах.

Таким образом, засев кристаллизующим аэрозолем с начальной концентрацией порядка 5-Ю10 - 1011 м"3 приводит к существенной трансформации облачной микрофизики (плотности водяного пара, размера облачных капель, капельной водности, ледности) в течение первых 3-4 мин после засева, приводит к формированию и быстрому росту ледяных кристаллов до размеров 60 - 80 мкм, когда начинается их коагуляционный рост, увеличению ледности за счет обеднения капельной водности облака и т.д.

Влияние засева на микрофизические и термодинамические характеристики фидерных облаков, засеваемых для предотвращения града, тем выше, чем выше начальная концентрация активных льдообразующих ядер (ЛОЯ): - при пко — Ю10 м"3 начинается проявление эффекта;

мин V

-5 мин |

б )

— —

1°910пАО. м"3

Э10 м"3 (

- при пм > 1 -1011 м"3 отмечается значительное повышение эффекта;

- при пю ^ 3-1011 м"3 следует ожидать резкое повышение эффекта. Подтверждением этого вывода теории является то, что среднегодовой расход ПГИ

на защиту 100 тыс. га с переходом от применения ПГИ «Облако» и «Алазань-2» на применение ПГИ «Алазань-6», имеющей повышенный выход ЛОЯ, расход ПГИ сократился вдвое. В Болгарии и Молдавии после замены ПГИ «Алазань-«2М» на «Алазань-«2МБ» и «Лоза», имеющей выход ЛОЯ в 8 раз больше, расход ПГИ сократился в четыре раза (см. рисунок 4). ^ 1800

Я Я - 2 ® 09 а а — 9 ^

Рисунок 4. Временной ход среднегодового расхода ПГИ на защиту 100 тысяч га: а) в ВС Росгидромета; б) в Молдавии.

Значения начальной концентрации активных ЛОЯ, создаваемых разными ПГИ, представлены в таблице 1, из которой следует, что применяемая в настоящее время изделие «Алазань-6» обеспечивает пко= 4,2-Ю10 м"3. Это вдвое больше, чем у ранее применявшихся изделий «Алазань-2М», но значительно меньше, чем у артиллерийского снаряда «Эльбрус-4». Новое ПГИ «Апазань-9» может повысить начальную концентрацию ЛОЯ почти в 2 раза по сравнению с «Алазань-6». Более приемлемую начальную концентрацию ЛОЯ (1,5 1011 м"3) может обеспечить новое малогабаритное изделие «Ас», хотя очевидна целесообразность дальнейшего повышения ее льдообразующей эффективности.

Таблица 1. Выход активных ЛОЯ из ПГИ различных типов и начальная

Наименование Длина Диаметр Начальный Выход Начальная

ПГИ пути трубы объем активных концентрация

засева, м засева,м засева м3 ЛОЯ, шт. ЛОЯ, м 3

Эльбрус-4 в точке = 25 660 4-1014 = 6,0-Ю11

Алазань-2М 6000 = 5 = 1,2-105 3,0 х 101Ь 2,5-Ю10

Апазань-б 8000 = 5 = 1,6-105 6,7-Ю15 4,2 Ю10

Алазань-9 7000 = 4 = 8,8-104 6,6-Ю15 7,5-Ю10

Алан-2 12000 = 4 = 1,5-105 1,0-Ю16 6,7-Ю10

Ас 10000 ~ 4 = 1,3 105 2,0-Ю16 1,5-10"

Сравнительный анализ результатов ракетного и артиллерийского засева дает основание полагать, что при одинаковой начальной концентрации кристаллизующих частиц Пи эффекты засева сравнимы. Но при артиллерийском засеве это наблюдается в объеме шара диаметром около 0,5 км, а при ракетном засеве в гораздо большем объеме, представляющем для ракет «Алан» и «Ас» трубу диаметром 0,5 км и длиной около 10 км.

Проведено исследование дальнейшего роста ледяных кристаллов, возникших после ракетного и артиллерийского засева, за счет агрегации и обзернения облачными каплями. Проанализировано влияние электрических сил на агрегацию искусственных ледяных кристаллов. Из данных лабораторных и экспериментальных исследований

следует, что агрегация ледяных кристаллов размером 10-50 мкм может усиливаться под действием электрических полей. Концентрация кристаллов при этом должна быть не менее 5 см3, а напряженность поля не менее 5-Ю4 В/м. Однако в фидерных облаках зрелых градовых облаков, в которые на практике ПГЗ вносится кристаллизующий реагент, напряженность электрических полей не превышает сотен В/м, чего явно недостаточно для реализации указанного механизма агрегации кристаллов. Поэтому влиянием электрического поля в дальнейшем пренебрегается.

Создана модель агрегации ледяных кристаллов под действием гравитационных сил, могущих привести к столкновению кристаллов из-за разности скоростей их гравитационного осаждения, а также модель обзернения ледяных кристаллов переохлажденными облачными каплями, столкновение между которыми происходит вследствие их броуновской и гравитационной коагуляции.

При численной реализации этих моделей установлено, что при концентрации ледяных кристаллов более 107 - 108 м3 происходит агрегация (сращивание) кристаллов под действием гравитационных и аэродинамических сил. Максимальная эффективность агрегации отмечается при температуре (-12 ± 3) °С, при которой отмечается максимум скорости роста и смерзания кристаллов за счет конденсации водяного пара. Эффективность агрегации повышается по мере увеличения концентрации и, следовательно, вероятности столкновения кристаллов. Смерзание кристаллов требует некоторого времени их контакта, поэтому чаще агрегируют кристаллы близких размеров с близкой скоростью опускания. Интенсивная агрегация начинается через 2-3 минуты после ввода кристаллов в переохлажденный туман, и в течение нескольких минут формируются агрегаты размером около 1 мм и более.

Пористость и продуваемость агрегатов кристаллов обеспечивает эффективный захват облачных капель, их примерзание и быстрое формирование снежной крупы. Эти процессы обуславливают один из основных механизмов образования зародышей града при естественном развитии градовых облаков, а по данным лабораторного моделирования (Жихарев и Кондратенко, Pruppacher и Rasmussen, 1999, Connolly и др., 2011) и натурных исследований (Heymsfield и Westbrook, 2010, Hobbs, 1965, English и Kochtubaida, 1984) они имеют решающее значение для осадкообразования в засеянных облаках.

По модели агрегации и обзернения искусственных кристаллов получено, что в объеме засева ледность облака, составленная агрегатами кристаллов и снежной крупой увеличивается со временем, а жидкокапельная водность убывает и через 7 мин становится близкой к нулю. Это свидетельствует о том, что массированный засев стимулирует формирование высокой концентрации кристаллов, неминуемо ведущей к агрегации кристаллов с последующим обзернением облачными каплями и превращением в снежную крупу. При этом концентрация ледяных кристаллов в объеме засева быстро сокращается за счет агрегации и турбулентной диффузии, ледность облака продолжает увеличиваться за счет формирования и роста снежной крупы, а жидкокапельная водность сокращается по мере ее захвата агрегатами кристаллов.

Этот процесс может привести к ускорению осадкообразования, если он происходит в области слабых восходящих потоков, когда льдообразующий аэрозоль и ледяные кристаллы могут длительное время (порядка нескольких мин) находится в областях зарождения осадков, не выбрасываясь мощными восходящими потоками в вершину и наковальню облака.

Исходя из изложенного, дозировка реагента (кратность и частота засева, количество реагента, расходуемого для разового засева) при воздействии на градовые процессы должна устанавливаться с учетом водности облака, коэффициента турбулентной диффузии и скорости восходящих потоков. Для повышения эффективности воздействия на мощные и быстротечные градовые процессы с повышенной водностью и турбулентностью необходимо ПГИ вносить чаще во времени и пространстве, либо повысить их льдообразующую эффективность (что экономически более выгодно).

В главе 3 рассматриваются закономерности турбулентной диффузии искусственного аэрозоля в мощных фидерных облаках, питающих зрелое градовое облако, применительно к технологии предотвращения града. Разработана теоретическая модель распространения аэрозоля в них, базирующаяся на параметризации коэффициента турбулентной диффузии в облаках и трехстадийного описания диффузионного процесса. При этом влияние термической и влажностной стратификации на вертикальный турбулентный режим предложено учитывать посредством модифицированного числа Ричардсона. Для турбулентных потоков б, согласно классической теории турбулентности (/(-теории) и гипотезе Фика-Буссинеска, принято градиентное предположение:

М 0 Х1

где К,/- тензор коэффициентов турбулентной диффузии (/, у = 1,2, 3).

Поместив начало координат в точку выброса аэрозоля, и направив ось ОХ вдоль средней скорости движения среды, ось ОТ - вертикально вверх, и предполагая, что главные оси тензора Ку совпадают с осями координат, а также однородность и изотропность среды в горизонтальной плоскости, получено уравнение для распространения аэрозоля в виде:

Эп ( Эл дп _Эя | 4 д , . д , „ Э . —+ сс\ и— + + и>— \ + Р\ —(ип)+—(уп)+—(юп) т дх ду дг) ^одг ду дг

Эи 1

+ (14)

где Д// г+^-у - горизонтальный оператор Лапласа; и и V- скорости движения

Г

дх2+ду2

среды в горизонтальном направлении вдоль осей ОХ и ОУ соответственно; а и р -модельные параметры (0<«;/?<1,а+/?=1), позволяющие представлять адвекцию в различных формах: консервативной (а = 0, /? = 1), неконсервативной (а = 1, >3= 0),

симметризованной (а = /} = 0,5); = —и'п - турбулентные потоки аэрозоля, вызванные турбулентными пульсациями полей концентрации и скоростей; $> = \лг для монодисперсного и мелкодисперсного аэрозоля, м = м — для полидисперсного грубодисперсного аэрозоля; IV - скорость движения среды в вертикальном направлении; У? - средняя скорость седиментации аэрозоля. Уравнение (14)

дополняется начальным условием вида п|(=0 = Щ( х,у,г ) и условиями поглощения на фанице.

Гипотеза Фика-Буссинеска не приемлема при малых временах диффузии (порядка лагранжева масштаба времени т^ и расстояниях от источника аэрозоля г < /¡_ (меньше и порядка лагранжева пространственного масштаба турбулентных движений /¿). При I < П диффузия аэрозоля определяется вихрями, масштаб которых порядка или меньше расстояния между ними. Со временем вклад высокочастотных пульсаций уменьшается, и включаются вихри более крупных масштабов, пока характерный масштаб неоднородностей градиента средней концентрации аэрозоля не превысит лагранжев пространственный масштаб турбулентных движений. При больших временах диффузии ? » т!_ процесс диффузионного рассеяния аэрозольного облака будет определяться, в основном, низкочастотными вихрями, обладающими максимальной энергией.

Поэтому в диссертации предложена трехстадийная модель диффузии аэрозоля с определением функционального вида коэффициентов турбулентной диффузии в уравнении (14) на каждой стадии. Времена перехода от первой стадии ко второй и от второй к третьей ^ найдены в виде:

а) для горизонтальной турбулентной диффузии:

45 с + 100 c, для слоистых облаков,

14 с -¡- 33 с, для Си Cong, (15)

7 с + 18 с, дляСЬ,

160 с -ь 400 с, для слоистых облаков, 48 с-150 с, для Си Cong, (16)

75 с -5-113 с, дляСЬ,

3 C'f "V3 С'е 6) для вертикальной турбулентной диффузии: tz1 = tx,

- f45c + 900c дляСисопе,

- VЗСС г ' lllcH-2063с дляСЬ, ( '

г.,

для СЬ,

где <5"02 - средний квадрат начальных расстояний между аэрозольными частицами, определяющийся начальными размерами аэрозольного облака; С'~ 0,3 - константа из закона «2/3» Колмогорова; е - скорость диссипации кинетической энергии турбулентности.

Численное моделирование распространения аэрозоля кристаллизующего реагента, вносимого в Си Cong с помощью противоградовых снарядов «Эльбрус-4» и ракет разных типов осуществлялось с учетом реальных траекторий внесения реагента ракетами «Алан-2» и «Алазань-6», которые аппроксимированы выражениями (H(t) = -0,057>f(t) + OjaBX(t) + 1,466) и H(t) = -0,072X(tf + 1,273X(t) - 0,924), где H и X(t)4(upaK(t) ■ f\ - высота и горизонтальная дальность положения ракеты на траектории полета в км; UpaK - горизонтальная скорость полета ракеты, зависящая от времени; t - время от момента пуска ракеты. Расчетная область Q аппроксимирована системой эйлеровых сеток Oh с увеличивающимся, по мере роста аэрозольного облака, шагом h. Тестирование численных схем путем сравнения их результатов с данными аналитического решения и гауссовой модели для мгновенного точечного источника (снаряда «Эльбрус-4») показало их удовлетворительное согласие.

Расчеты процесса трехстадийной турбулентной диффузии и пространственного распределения концентрации аэрозоля, вносимого ракетами и артиллерийскими снарядами, проводились для Си Cong с параметризованной динамикой (заданной структурой турбулентности и скорости восходящих потоков, в которой максимумы Dt =100 м /с и W = 5 м/с отмечаются в центре облака и убывают к периферии, основанию и вершине облака).

На рисунке 5 представлены результаты расчетов полей концентрации кристаллизующего аэрозоля через 1, 3 и 5 мин после внесения серии точечных и линейных источников с расстоянием друг от друга около 1 км. Из них следует, что объемы распространения аэрозоля быстро увеличиваются. Особенно быстрая диффузия аэрозоля отмечается в центральной части Си Cong, где турбулентности и восходящие потоки максимальны. Уже через 1 мин после засева расстояние между объемами засева соседних источников сокращается от 1,0 км до 0,5 км. В дальнейшем объемы распространения аэрозоля быстро увеличиваются и через 3 мин сливаются объемы с концентрацией аэрозоля п > 105 м"3. Вертикальная протяженность объема распространения аэрозоля в центральной части облака через 1 мин составляет 0,7 км, через 3 мин более 2,5, а через 5 мин более 3,5 км.

Максимальная концентрация аэрозоля, равная в момент внесения л0 = Ю10- 10" м'3, в течение первой мин распространения уменьшается более чем в 102 раз, за 3 мин - более чем в 10 раз. Особенно быстрое уменьшение концентрации аэрозоля наблюдается в центральной части облака, где больше турбулентность и скорость восходящих потоков.

Концентрации аэрозоля более 107 м'3, необходимые для реализации физического принципа предотвращения града (за счет стимулирования осадков до начала

- 20% объема

i н ii ii н ii ii irr \шшт

>10° >101 S102 >103 >10* >105 >10в >107 >10® >108 >ю10 Рисунок 5. Вертикальные (а + в) и горизонтальные (г + е) сечения области распространения кристаллизующего аэрозоля в изолиниях концентрации частиц п (м3) через 1 (а, г), 3 (б, <Э) и 5 мин (в, е) после засева Си Cong ПГИ «Алазань-6».

В случае мощных и быстротечных градовых процессов, в которых отмечаются повышенная турбулентность и большие скорости восходящих потоков, происходит быстрое разбавление концентрации аэрозоля, что может являться причиной недостаточной эффективности воздействия на такие процессы. Поэтому для прерывания выпадения града из мощных градовых облаков на практике ПГЗ осуществляется многократный засев, приводящий к завышенному расходу ПГИ.

Для устранения этой проблемы в случае воздействия на сверхмощные и быстротечные градовые процессы рекомендуется осуществлять массированный засев, обеспечивающий создание начальной концентрации ЛОЯ не менее пк0> 1011 м"3. Это может быть достигнуто либо за счет повышения льдообразующей эффективности ПГИ, либо уменьшения дискретности засева во времени и в пространстве:

- сокращения интервала времени между повторными засевами до 3 мин;

- сокращения расстояния между точками и линиями засева до 0,5 км.

Эти выводы хорошо согласуются и дополняют выводы и рекомендации по оптимизации дозировки реагента, полученные в предыдущей главе на основе моделирования взаимодействия кристаллизующих реагентов с облачной средой. Испытания этих рекомендаций на практике ПГЗ в 2005 - 2014 гг. показали повышение эффективности воздействия на OB IV категории и сокращение расхода ракет на их засев. С учетом этого приведенные рекомендации были учтены в новом РД, регламентирующем организацию и проведение ПГЗ.

Четвертая глава посвящена разработке автоматизированной технологии ПГЗ, начиная с разработки и развития ее составных элементов. Приведены перечень противоградовых операций, входящих в состав предлагаемой автоматизированной технологии ПГЗ и требования к их реализации.

Представлена методика и общая характеристика материалов многолетних экспериментальных исследований, на основе которых осуществлялось развитие основных компонентов предлагаемой автоматизированной технологии ПГЗ.

На основе многолетних исследований в разных регионах разработаны и формализованы новые и усовершенствованы существующие радиолокационные методы и критерии обнаружения града, распознавания крупного, среднего и мелкого града одноволновым, двухволновым и поляризационным методами, которые реализованы в автоматизированной системе управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ»:

- Одноволновый метод распознавания градовых облаков по значениям максимальной радиолокационной отражаемости 2т (с1Вг) и толще слоя роста града ДН45 (км) и их произведению Получены зависимости вероятности выпадения

града Рн от значений ДН45 и Zm, а также произведения Д(рисунок 6), которая в аналитическом виде может быть представлена выражением Рн = 1,25(ДН45^т) - 145. Установлено, что в градовых облаках Д> 160, а при АИцЬ2т > 400 из них выпадает крупный град.

40 45 50 55 60 65 70 100 120 140 160 180 200 220 240 260

Рисунок 6. Вероятность выпадения града в зависимости от при разных значениях ДН45 (а) и произведения ДН452т (Ь).

- Метод оценки потенциальной градоопасности облаков по высоте зарождения (ДНПр, км) и скорости развития первого радиоэха конвективных облаков (сГНЛр/сЙ).

- Оперативный метод оценки градоопасности облаков:

а) По карте горизонтального сечения на высоте 3 км над уровнем изотермы 0 °С: Наличие на этой высоте изоэха указывает на градоопасность облака или его конвективной ячейки (КЯ), наличие контуров Л50 и - на градовое состояние, а наличие контуров и - на выпадение крупного града.

б) По картам верхней границы изолиний радиоэхо Д с решающими правилами:

- при ДН45 > 3 км облака и их КЯ считаются градоопасными,

- при АН50 и АНц > 3 км - градовыми, а при АН65 > 3 км - сверхмощными градовыми.

в) По карте двухуровневого сечения, на которой на фоне карты максимума отражаемости 5 км слоя выше изотермы -6 °С отображаются изолинии и вблизи поверхности земли. Облака и их КЯ, в которых выделяется контур 250, считаются градоопасными, а облака, в которых выделяются контуры 755 и - градовыми.

г) По карте приведенной водности переохлажденного слоя облака (слоя роста града): Области радиоэха с Aq-6 > 25 кг/м2 соответствуют зонам локализации града, а области с Д<7-6 > 60 кг/м2 - зонам крупного града.

Крюк радиоэха

Выступ радиоэха

м-116-663 ип-лхег

- Метод оценки градоопасности облаков по водосодержанию слоя роста града: Облака, в которых максимальное значение приведенной водности Ддт > 25 кг/м2, а также интегральное водосодержание ДМ45 > 5-105, АМ55 > 5-104 и ДМ65 > 102 тонн являются градовыми.

- Двухволновый метод обнаружения града и измерения размера града по значению радиолокационной отражаемости на двух длинах

, где 2з,2 и 2\

ю -

на двух длинах волн радиолокационная отражаемость облака на

< /_ш < -Ю с!В, где

о,5< zDR< 0,5 ав,

корреляции | рм | = 0,9-0,95,

где

(^шк =1.33 ■ 10 длине волны 3,2 и 10 см).

- Поляризационный метод обнаружения града по значениям:

а) линейного деполяризационного отношения -25

=101д(гн,/гнн);

б) линейной дифференциальной отражаемости

в) удельной дифференциальной фазы -1

КОР =[Фор(Я1)-Ф0р(Я2)]/2(Я2 -Я,);

г) коэффициента взаимной

где 2Нн и - значения отражаемостей в горизонтальной и вертикальной

поляризациях; - значение отраженного сигнала излученного в горизонтальной и принятого в вертикальной поляризациях; Фор - разность фаз между горизонтально и вертикально поляризованными сигналами; Я - дальность цели; угловые скобки означают осреднение по времени.

- Критерии распознавания крупного града:

а) Наличие навеса мощного радиоэха, накрывающего обширную область слабого радиоэха (рисунок 7а), свидетельствующего о наличии мощной струи восходящего потока и возможности длительного нахождения зародышей града в слое роста града.

б) Наличие крюка радиоэха (с высокими градиентами отражаемости в приземном слое), окаймляющего восходящий поток и свидетельствующего о наличии зоны конвергенции и вращении восходящего потока (рисунок 76).

,6). _ _ „

р__Рисунок 7.

'' 4 - Характерные

особенности структуры градового облака с крупным градом: а) навес мощного радиоэха; б) крюк и выступ радиоэха.

; X <4 7 -г ша)

1 &

5 Л А

■ Зя л.. Ц'о власть слабого радиоэха

в) Наличие радиального выступа (шипа) радиоэха с < 30 6ВТ за градовым очагом протяженностью от 10 до 30 км, наблюдающийся на средних высотах (рисунок 8). Этот выступ формируется за счет тройного рассеяния радиолокационного излучения: рассеяние вперед в градовом очаге - отражение от земли в направлении градового очага - рассеяние градовым очагом в направлении МРЛ (т.е. градовый очаг земля градовый очаг МРЛ).

Радиолокационные параметры Мелкий град, dmax < 1 см Средний град, 1 < dmax < 3 см Крупный град, dmax > 3 CM

Zm, dBZ 45 + 55 55 + 65 >65

ДН45, км 3 + 4 4 + 7 >6

AW55, км t +3 2,5 + 6 >5

АН65, км 0 1 +3 >2,5

ДН45- Zm 140 + 180 180 + 400 >400

ql,0, кг/м2 20 + 40 35 + 80 >70

qi, КГ/М2 15 + 35 30 + 70 > 60

Д/И45, тонн 104 + 3-105 210s + 2-106 > 10b

Д/И55, тонн 103+ 105 105+106 > 5-105

ДМ65, тонн 0 103 + 5-104 > 5-104

г10 - ^,2, dBZ 0 + 5 5+15 > 15

Zot, dB < 0 -0,5 + 2,0 0,5 + 2,3

LDr, dB -30 + -20 -25+ -15 -20+ -10

К0р, °/KM -1 + 1 0,7 + 0,95

0,9 + 0,95 < 0,95

г) Критериальные значения радиолокационных параметров (см. таблицу 2). Таблица 2. Радиолокационные критерии мелкого, среднего и крупного града

Рисунок 8. Выступ (шип) радиоэха мощного градового облака,

наблюдавшегося на Северном Кавказе 30.08.2008 г.

В дополнение к существующим предложены новые критерии распознавания категорий ОВ (таблица 3) по значениям приведенной (интегрированной по высоте (<?!„, кг/м2) и интегральной (интегрированной по объему) (Д/М25, Д/И35, ДМ45, ДМ5б) водности слоя роста града и тенденции их развития (d</"0 Щ и (dM25/dt и dM35/dt).

Критериальные значения параметров qll0, ДМ25, A/W35, Д/М45 и ДА45, характеризующие водосодержания переохлажденной части облака, в сочетании с параметрами, характеризующими тенденцию его развития (dql0/dt и dAM/dt), позволяют исключить засев многих ОВ, не представляющих реальной и потенциальной градовой опасности. Значительно может быть сокращено число засеваемых ОВ II категории, а также некоторая часть ОВ III категории, в которых образование града уже прекратилось, но выпадение града еще не закончилось.

Таблица 3. Новый комплекс критериев распознавания ОВ

Категори я ОВ Действовавшие критерии с коррекцией Новые критерии на основе двумерных и трехмерных параметров и учете тенденции развития облаков

1 0<AHzm<5 км 15< Zm< 45 <?!о - 0,5 ДМ25 > 1 о3 dq\ /dt > 0,2 dAM25 > 0

II ДН35 > 3 км Л, >45 <?!о - 8 ДМ35 >2-104 dqla /dt > 0,2 dAM35 > 0

III ДН45 > 3 км Zm> 55 ¿о > 20 ДМ45 > 2-Ю4 dql0/dt> 0,2 dAM35 > 0

IV ДН45 > 4 км Zm> 65 <?!о > 60 АМ55 >2 105 - -

Разработана программа автоматического распознавания ОВ по новому комплексу критериев, проведены его испытания, показаны преимущества в части сокращения числа засеваемых ОВ (особенно II категории) и осуществлено внедрение в практику ПГЗ в составе нового руководящего документа по воздействию на градовые процессы.

С учетом новых критериев уточнены формулировки ОВ различных категорий:

- ОВ I категории - новая потенциально-градоопасная КЯ с максимумом радиоэха в слое от 0 до 5 км над уровнем изотермы О °С, имеющая тенденцию

П 2

развития со скоростями прироста параметров dqm0 /dt> 0,2 кг/м мин, dAM25 > 0.

- ОВ II категории - градоопасная КЯ, имеющая тенденцию развития со скоростями прироста параметров d дЦ,0 /dt> 0,2 кг/м2мин, с?Д/И25 > 0.

- ОБ III категории - градовая КЯ, из которой по радиолокационным данным, выпадает град, и она не имеет тенденции диссипации.

- 06 IV категории - сверхмощная градовая КЯ, из которой по радиолокационным данным выпадает град катастрофической интенсивности, а ее параметры имеют тенденцию роста или сохранения во времени.

Рассмотрены недостатки ранее использованных и предложены усовершенствованные схемы засева мощных градовых облаков, предусматривающие расширение области засева на наветренном фланге области восходящих потоков (с целью раннего засева фидерных облаков) и сокращение области засева на их подветренном пассивном фланге (рисунок 9).

Одним из основных недостатков российской технологии ПГЗ является то, что засеваемые фидерные облака не обнаруживаются МРЛ, и их местоположение определяется косвенно (по структуре радиоэха). Для устранения этой проблемы разработана программа стыковки радиолокационной и спутниковой информации и получения синтезированной карты с отображением карты воздействия на фоне спутникового изображения облачности в целом и фидерных облаков в частности в инфракрасном диапазоне.

Предложены формализованные алгоритмы засева ОВ различных категорий с правосторонним и левосторонним развитием, а также рекомендации по дозировке средств воздействия на ОВ разных категорий.

Реализован усовершенствованный метод радиолокационного контроля физической эффективности засева с введением новых двумерных и трехмерных параметров более чувствительных к засеву кристаллизующими реагентами и использованием дифференцированных признаков, характерных для каждой категории ОВ.

На основе статистических анализа параметров засеянных ОВ различных категорий на практике ПГЗ установлены пределы их вариации. Показано, что реальный расход ПГИ несколько меньше рекомендуемых норм, рассчитанных на надежное предотвращение града, в то время как на практике ПГЗ не всегда удается предотвратить выпадение града вследствие неполной реализации требования

технологии АВ, из-за недостаточной скорострельности применяемых ракетных установок «ТКБ-040», нехватки ракет, запретных секторов и других причин.

„._. а> _^

Рисунок 9. Схема засева OB II! и IV категории: а) на вертикальном сечении ОВ; б) на двухуровневом сечении OB; VBn и V0B - векторы ведущего потока и перемещения ОВ; Анавеса - направление навеса радиоэха.

В заключение главы 4 сформулированы основные

положения предлагаемой автоматизированной ракетной технологии ПГЗ, реализованные в программно-техническом комплексе управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ».

В пятой главе представлена автоматизированная радиолокационная система

управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ», включая краткое описание принципов построения, алгоритмов и программных средств обработки радиолокационной информации в режимах «Отражаемость»,

«Скорость» и «Поляризация», импорта в «АСУ-МРЛ» данных сети грозопеленгаторов, спутниковой и наземной информации.

Аппаратная часть «АСУ-МРЛ» состоит из программируемых цифровых блоков: блока управления и контроля параметров МРЛ (БУК), содержащей также плату первичной обработки радиолокационных сигналов, блока управления приводом антенны по азимуту и углу места (БУП), блоков датчиков углового положения антенны по азимуту и углу возвышения (БДА и БДУ). На базе современных средств связи и персональных компьютеров созданы автоматизированные рабочие места (АРМ) руководителя воздействия на градовые процессы, АРМ аэролога, АРМ синоптика АМСГ и т.д. В последней версии «АСУ-МРЛ» в состав аппаратуры включены блоки цифрового приемника и цифрового синхронизатора. Встраивание этой аппаратуры в радиолокатор «МРЛ-5» обеспечивает глубокую модернизацию, существенное повышение его метеопотенциала и надежности функционирования, а также повышение точности измерений параметров метеообъектов.

Программное обеспечения «АСУ-МРЛ» включает в себя:

- Микропрограммы процессоров блоков БУК, БУП, БДА и БДУ, обеспечивающие включение, выключение МРЛ, режимы его работы и первичную обработку радиолокационных сигналов, которые разрабатываются с учетом применяемого типа МРЛ и устанавливаются при инсталляции «АСУ-МРЛ» с помощью специального программатора.

=> Программа «Radar.exe» предназначена для идентификации МРЛ, управления и контроля его технических параметров и управления, установки режимов обзора,

градуировки, калибровки и автокалибровки, фильтрации «аномального радиоэха» и т.д. Программа «Radar.exe» содержит панель «Управление МРЛ», которая в свою очередь содержит кнопки «Старт», «Ручной», «Дежурство», «Стоп», «Журнал» и «Настройка», а также открывающуюся панель опций режимов наблюдений, приема и передачи информации.

=> Программа «Asumrl.exe» служит для формирования объемных файлов обзора с фильтрацией несинхронных помех и радиоэха местных предметов при нормальной и аномальной рефракции радиоволн, расчета радиолокационной отражаемости, распознавание вида осадков, формирования карт метеоинформации, измерение комплекса одномерных, двумерных и трехмерных параметров облаков, управление противоградовыми операциями, формирование и передача пакетов информации в сеть штормооповещения и метеообеспечения авиации, документирования и архивирование информации об облаках, осадках и противоградовых операциях.

=> Программа «MapEditor.exe» служит для подготовки карт местности, авиатрасс, позиций МРЛ, ракетных пунктов, метеостанций и других объектов, в виде цифровой карты, на фоне которой отображаются карты метеоинформации.

=> Программа «RocketEditor.exe» служит для конфигурирования ракетных пунктов (ввод их координат, запретных секторов стрельбы, количества и типа ракет, залпности, траекторных характеристик применяемых ракет).

=> Программа «BUFRDecoder.exe» служит для формирования и передачи в сеть штормооповещения сообщений в коде FM-94 BUFR, содержащих карту явлений погоды, карту верхней границы облачности, горизонтальные сечения на 11 уровнях высот и карты сумм осадков за 1, 3, 6,12 и 24 часа.

Программное обеспечение «АСУ-МРЛ» обеспечивает:

- дистанционное управление МРЛ с применением телефонных, радио и спутниковых каналов связи и обзор трехмерного пространства в режиме автоматического дежурства;

- аналого-цифровое преобразование, осреднение и ввод радиолокационных сигналов в персональный компьютер по 360 секторам азимута, 400 ячейкам дальности (с шагом 0,5 и 1,0 км), 18 или заданному оператором количеству углов возвышения;

- расчет отражаемости с коррекцией на ослабление в осадках;

- формирование и отображение различных карт метеоинформации;

- создание мультфильмов временной эволюции любой радиолокационной карты.

- измерение, отображение на дисплее и запись в формате html и построение графиков временного хода около 60 параметров облаков в выделенном объеме;

- измерение в точке курсора и отображение внизу главного окна координат азимута А0 и дальности R км; Zi0 и Z3,2 в dBZ; ql0, qfn_6; &Н45, АН55, АН65 в км.

- краткосрочный инерционный прогноз перемещения облачности.

- документирование и архивирование всей первичной и выходной информации.

Программное обеспечение «АСУ-МРЛ» реализует обработку информации

двухволновых («МРЛ-5» и «WSR-74» с Я; = 3,2 и Х2 = 10 см), доплеровских и поляризационных радиолокаторов («ДМРЛ-С» и «WMR-200» с Л3 = 5,3 см) и радиолокационного комплекса с антенной фазированной решеткой (ТРЛК «Сопка-2» с Ä4= 11 см). При работе с «ДМРЛ-С» и «Сопка-2» строятся: карты радиальной скорости в любом коническом, горизонтальном и вертикальном сечениях; вертикальный профиль ветра, рассчитанный методом VAD (Velocity-Azimuth-Display); карта поля вектора скорости ветра в горизонтальной плоскости по методу UWT; карты дифференциальной отражаемости ZDR, dB, коэффициента дифференциальной фазы К0р и коэффициента взаимной корреляции между горизонтально и вертикально ориентированными сигналами | pHv\) и карта линейного деполяризационного отношения Ldr, dB.

Подготовка «АСУ-МРЛ» к применению включает адаптацию к региональным условиям, реализацию нового метода автоматической калибровки МРЛ по Солнцу, опции по управлению противоградовыми операциями, выработке, кодированию в международные коды («FM-94 BUFR», «FM-12 RADOB») и передаче пакетов информации в сеть штормооповещения и метеообеспечения авиации, а также ввода и визуализации информации об опасных явлениях погоды в комплексах управления воздушным движением «Строка-Ц» и «Astérix».

В режиме управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ» обеспечивает:

- круглосуточные дежурные наблюдения и построение двухуровневого сечения облаков;

- измерение комплекса их параметров и распознавание категорий ОВ;

- локализацию объема засева и оптимальный выбор ракетных пунктов;

- дозировку ракет в режимах засева «массированный», «нормальный» и «экономичный»;

- выработку команд на ракетный засев с учетом упреждения на перемещение ОВ, типа и траекторных характеристик ПГИ и запретных секторов стрельбы;

- документирование материалов воздействия на градовые процессы, включая: фрагменты засева с отображением структуры ОВ, направления и скорости перемещения, границ площадки засева и траекторий ракет; таблиц стрельб, взаимодействия с органами авиации, таблицы и графиков эволюции параметров засеянных ОВ; карты размера и кинетической энергии града и ущерба от града для оценки эффективности АВ.

Это позволяет повысить оперативность и точность противоградовых операций, выполняемых в условиях острого дефицита времени.

В главе 6 рассмотрены результаты создания автоматизированного ракетного комплекса, включая малогабаритные ракеты нового поколения, автоматизированной ракетной установки «Элия-2» и систему управления сетью удаленных ракетных пунктов «АСУ-Элия».

В основу их создания положена концепция автоматизации противоградовых операций, повышение радиуса действия и льдообразующей эффективности пиротехнических составов и ПГИ в целом, уменьшение их габаритно-массовых характеристик, снижение себестоимости ПГИ, ракетных установок и системы ПГЗ в целом за счет сокращения расхода ракет, числа ракетных пунктов и численности персонала.

На основе сравнительного анализ характеристик применяемых на практике ракетных комплексов показано, что они не в полной мере обеспечивают реализацию физически принципов воздействия на градовые процессы. Изложены концепции, особенности построения и преимущества, вновь созданных с участием автора малогабаритных противоградовых ракет «Алазань-9» и «Ас» (рисунок Юз).

Для автоматизации противоградовых стрельб разработана и внедрена в серийное производство автоматизированная ракетная установка «Элия-2», которая работает в режимах дистанционного управления по командам «АСУ-Элия» и пульта дистанционного управления (ПДУ). В состав установки «Элия-2» (рисунок 10а) входят: сменный пакет направляющих, поставляемый в трех вариантах для пуска ПГИ разного калибра с ракетным и минометным стартом, станина, опора для крепления к фундаменту, поворотное устройство, система управления с контроллером, электромеханическими приводами (рисунок 10б) и абсолютными датчиками азимута и угла места и антеннами радиосвязи («дальней» с «АСУ-Элия» и «ближней» с ПДУ), ПДУ на основе миникомпьютера с радиомодемом «ближней связи» и система электропитания на базе аккумуляторов и солнечного зарядного устройства.

Система управления установки «Элия-2» обеспечивает:

- автоматическое наведение на Солнце (или другой репер) для проверки ориентирования и горизонтирования по команде «Навести»;

- контроль заряженности направляющих и аккумуляторной батареи и сообщения о готовности ПУ «Элия-2» к пуску ПГИ (в течение 0,1 с) по команде «Контроль готовности»;

- автоматическое наведение по команде «Зарядить» в безопасный азимут и угол заряжания 0°, а при включении питания после заряжания ракет - в безопасный азимут и угол возвышения 60°, в котором она находится в режиме ожидания дальнейших команд;

- автоматический прием команд, наведение по азимуту и углу возвышения с точностью 0,5 градуса и пуск серии ракет по команде «Старт»;

- считывание состояния ПУ (остаток ПГИ, угловое положение ПУ), формирование и вывод на печать таблицы стрельб. Расход ракет и их остаток на ПУ контролируется компьютерами «АСУ-МРЛ» и «АСУ-Элия».

Датчик |

утпа води. |_

| ЭЛЕКТРОПРИВОД УГЛА ВОЗВ.|

Блок управления

двигателей -*-

-*_

Блек управления двигателей

ЭЛЕКТРОПРИВОД АЗИМУТА | Датчик Г

Д I

Пусковые цепи ПАКЕТА НАПРАВЛЯЮЩИХ

■ ' <•-■-» 'I

1® «И«"

а

Рисунок 10. Автоматизированный ракетный противоградовый комплекс: а) автоматизированная ракетная установка «Элия-2»; 6) схема связи и управления ПУ; в) панель управления ПУ; г) ПГИ нового поколения «Ас», «Алан-3», «Алазань-9» и применяемые ПГИ «Апазань-6» в сопоставимых размерах.

Показано, что малогабаритные ПГИ «Алазнь-9» и «Ас» совместно с автоматизированной ракетной установкой «Элия-2» наиболее полно соответствуют изложенным в главе 4 требованиям по дозировке реагента и начальной концентрации кристаллизующего аэрозоля.

В целях автоматизации управления сетью удаленных ракетных установок «Элия-2» разработан ПТК «АСУ-Элия». В его состав входит управляющий компьютер, автоматизированные ракетные пусковые установки «Элия-2», размещенные на защищаемой территории в радиусе до 100 км, система радиосвязи и специальное программное обеспечение. Управляющий компьютер «АСУ-Элия» работает в составе локальной сети с компьютером «АСУ-МРЛ», который осуществляет обнаружение

градовых и градоопасных облаков, распознавание категорий ОВ и выработку команд на их засев. Эти команды с компьютера «АСУ-МРЛ» поступают в компьютер «АСУ-Элия», который обеспечивает контроль состояния и управление сетью удаленных ПУ «Элия-2», включая:

- автоматической связи и обмен информацией между «АСУ-Град » и ПУ «Элия-2»;

- визуализацию состояния каждой ПУ (до 36 шт.) на едином мониторе;

- обмен данными между КП и ПУ в последовательном режиме;

- оперативный прием команд на ракетный засев ОВ из «АСУ-МРЛ», их передачу на сеть управляемых ПУ «Элия-2»;

- дистанционное наведение ПУ «Элия-2» по угловым координатам и пуск серии ПГИ;

- документирование даты, времени и координат пусков ПГИ.

Седьмая глава посвящена разработке ПТК «АСУ-Град», который объединяет в единое целое описанные выше программно-технические средства и обеспечивает практическую реализацию малолюдной автоматизированной (роботизированной) технологии ПГЗ, построенной на основе предложенных в диссертации методов и алгоритмов обнаружения и предотвращения града.

В состав ПТК «АСУ-Град» (рисунок 11) входят следующие составные программно-технические средства:

- ПТК «АСУ-МРЛ», который выполняет функции ПТК «верхнего уровня» по управлению противоградовыми операциями, включая обнаружение и распознавание градовых и градоопасных облаков, принятие решения о проведении АВ, выработку команд на ракетный засев, контроль и документирование результатов АВ.

- ПТК «АСУ-Элия», который управляет сетью удаленных ПУ и выполняет функции ПТК «среднего уровня» по реализации обмена информацией между нижним и верхним уровнями системы, включая прием команд из «АСУ-МРЛ», установление связи и передачу команд на РП, контроль их исполнения и ввод сообщений в ПТК «верхнего уровня».

- Сеть автоматизированных ПУ «Элия-2» выполняет функции ПТК «нижнего уровня» по ракетному засеву ОВ по командам, поступающим из систем управления верхнего уровня.

- Система связи и обмена информацией между ПТК «АСУ-Град», «АСУ-Элия», «АСУ-МРЛ» и сетью удаленных ПУ «Элия-2».

ПТК «АСУ-Град» создан на базе Северо-Кавказской Военизированной Службы (ВС) по АВ на метеорологические процессы со следующим размещением составных частей:

- командный пункт (КП) с локальной сетью серверов «АСУ-МРЛ» и «АСУ-Элия» размещен в Ситуационном Центре Северо-Кавказской ВС в г. Нальчик;

- радиолокаторы МРЛ-5, оснащенные ПТК «АСУ-МРЛ», размещены на противоградовых полигонах в Кабардино-Балкарии и Северной Осетии. Они работают в автоматическом режиме без присутствия обслуживающего персонала. Управление режимами работы МРЛ-5 осуществляется с КП по УКВ радиомостам, имеющим скорость приема-передачи информации около 78 МБит/с;

- сеть из 29 ПУ «Элия-2» разбросана по территории Кабардино-Балкарии, Северной Осетии и Карачаево-Черкесии на удалениях до 80 км от МРЛ-5.

Координаты КП и ПУ (долгота, широта, высота над уровнем моря) определены с помощью GPS с точностью до 0,001 мин и введены в компьютеры «АСУ-МРЛ» и «АСУ-Элия».

Система связи ПТК «АСУ-Град» представляет собой собственную радиосеть УКВ связи, созданную на базе современных радиомодемов. Она включает три базовых радиомодема, установленных на мачтах высотой 30 м и 27 радиомодемов, встроенных в ПУ «Элия-2» и обеспечивает дистанционное беспроводное управление радиолокаторами и ПУ «Элия-2».

Рисунок 11. Схема автоматизированного комплекса ПГЗ «АСУ-Град».

Алгоритмы работы ПТК «АСУ-Град» предусматривают:

- выработку команд на засев градовых и градоопасных облаков в ПТК «АСУ-МРЛ»;

- ввод команд в ПТК «АСУ-Элия», который управляет наведением ПУ «Элия-2» по заданным азимутам и углам возвышения, пуск серии ПГИ;

- документирование даты, времени выполнения, азимута и углов пуска ракет.

Программное обеспечение ПТК «АСУ-Град» обеспечивает работу в режимах «Дежурство» и «Воздействие» и обеспечивает повышение оперативности выработки, передачи и контроля исполнения команд на засев градовых облаков, повышение темпа их засева градовых облаков, устранение субъективных ошибок персонала и оценку физической эффективности засева.

Полевые испытания ПТК «АСУ-Град» подтвердили ее работоспособность и функционирование по заложенным в ней алгоритмам, включая обеспечение:

- обнаружение и распознавание градовых и градоопасных облаков;

- локализацию объема засева в зависимости от категории и структуры ОВ;

- выбор режима засева в зависимости от параметров ОВ;

- выработку команд на засев ОВ с учетом высоты засева (изотермы -6 °С), высоты ракетного пункта, траекторных характеристик применяемых ПГИ и запретных секторов;

- автоматической связи и обмен информацией между «АСУ-Град» и сетью ПУ «Элия-2»;

- оперативный контроль состояния всех управляемых ПУ «Элия-2»;

- оперативный ввод команд на ракетный засев ОВ из «АСУ-МРЛ» в «АСУ-Элия» и их передачу на сеть управляемых ПУ «Элия-2»;

ПГИ~ дистанционное наведение ПУ «Элия-2» по угловым координатам и пуск серии

- документирование даты, времени, координат и количества пусков ПГИ;

- документирование фрагментов засева и других материалов АВ

Анализ данных Военизированных противоградовых служб о физической и экономической эффективности предлагаемой автоматизированной технологии ПГЗ в разных регионах показал, что потери от града сокращены на 90% (в 10 раз) и более. Годовой экономический эффект ПГЗ, например, на Северном Кавказе достигает 2,5 млрд. рублей, окупаемость затрат варьирует от 5 до 16 раз в зависимости от ценности защищаемых сельхозкультур и градоопасности региона.

В заключение главы 7 изложены перспективы развития технологий ПГЗ за счет применения авиационных средств широкозахватного засева (бортового ракетного комплекса, сбрасываемых контейнеров с миниракетами), а также нового принципа воздействия, основанного на массированном засеве фидерных облаков готовыми центрами коагуляции.

ПТК "АСУ-Град"

ПТК "АСУ-МРЛ"

Обнаружение и распознавание ОВ, выработка и передача команд на их засев

{

ПТК "АСУ-Элия"

Управление сетью удаленных ракетных пунктов, передача, контроль исполнения команд

}

Ракетный пункт № 01

Прием и исполнение команд на засев ОВ

Ракетный пункт № 01

Прием и исполнение команд на засев Об

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе анализа и развития физических принципов, методов и технических средств ПГЗ, поставлена и решена крупная проблема создания автоматизированной технологии и технической системы ПГЗ, в рамках которой получены следующие основные результаты: щ

1. Впервые изучены первичные процессы диспергирования реагента в облаке взрывных газов и струе реактивных газов, формирования облака кристаллизующих частиц, кинетика формирования искусственных ледяных кристаллов и их взаимодеиствия с облачной средой:

- разработана схема расчета скорости образования кристаллизующих частиц критического (жизнеспособного) размера, которые зарождаются в основном в момент перехода продуктов детонации и горения в идеальный газ;

- выявлены особенности кинетики конденсации в дисперсных системах образующихся при внезапном переходе продуктов детонации ВВ и горения пиросостава, содержащих кристаллизующие реагенты, в идеальный газ и дальнейшем его расширении. Показано, что процессы конденсации паров реагента и формирование наноразмерных частиц протекают в течение времени порядка 10 8 - 107 сек а размеры частиц и их концентрации при завершении этих процессов составляют величины порядка 0,01 мкм и Ю21 м , соответственно.

- дано обобщение простой схемы броуновской коагуляции на дисперсные системы, образующиеся при расширении продуктов детонации ВВ и горения пиросостава с реагентом, введены величины, играющие роль времени и константы броуновской коагуляции в таких системах. Рассчитан выход искусственных льдообразующих кристаллов с одного грамма Agi и их радиусы в зависимости от температуры возгонки реагента и даны рекомендации по повышению льдообразующей эффективности противоградовых изделий.

2. На основе исследования сложной цепи физических процессов формирования кристаллизующего аэрозоля, вносимого при артиллерийском и ракетном засеве разработана теоретическая модель взаимодействия кристаллизующих частиц с облачной средой, включающая уравнения баланса тепла и влаги, кинетические уравнения для расчета размера и концентрации кристаллизующих частиц ледяных кристаллов и облачных капель, водности и ледности облака. Установлено что внесение кристаллизующих частиц с начальной концентрацией в струе ракетного засева порядка 10-10" м"3 приводит:

- к существенной трансформации термодинамических (температура, упругость водяного пара) и микрофизических параметров облачной среды (размер облачных капель и кристаллов, капельной водности и ледности);

- к формированию и быстрому росту ледяных кристаллов до размеров 60 - 80 мкм, когда начинается их агрегация и увеличению ледности за счет обеднения капельной водности облака;

- повышение начальной концентрации льдообразующих частиц от Ю10 до 101' м"3 приводит к нарастанию эффекта, а дальнейшее повышение концентрации до 3-1011 м3 - к резкому повышению эффективности засева, проявляемому в полном усвоении облачной влаги искусственными ледяными частицами в объемах засева. Показано что при водности и турбулентности, которые имеют место в засеваемых 'для предотвращения града фидерных облаках (питающих основное градовое облако) начальная концентрация льдообразующих ядер п0 > 1011 м'3 является ключевой к повышению эффективности предотвращению града;

- влияние засева на ход микрофизических процессов снижается с повышением турбулентности в облаке, и эффекты засева исчезают тем быстрее, чем больше коэффициент турбулентной диффузии. В связи с этим в случаях мощных градовых процессов рекомендуется проводить повторные засевы с интервалом не более 3-4 мин.

3. Разработана трехстадийная модель распространения искусственного аэрозоля в фидерных облаках с параметризованной по экспериментальным данным структурой

воздушных потоков и турбулентности. На основе численного моделирования их одиночного и серийного засева артиллерийскими снарядами и ракетами получены закономерности распространения аэрозольных частиц, и поля их концентрации через заданные промежутки времени, позволяющие оптимизировать дискретность засева облаков во времени и в пространстве.

Установлено, что засев мощно-кучевых облаков применяемыми типами ПГИ создает концентрации аэрозоля, необходимые для реализации физической концепции предотвращения града, в локальных объемах и в короткие промежутки времени (2 -2,5 мин). Высокая турбулентность и мощные восходящие потоки приводят к быстрому разбавлению концентрации аэрозоля, что, по-видимому, является причиной недостаточной эффективности воздействия на мощные и быстротечные градовые процессы.

4. Для повышения эффективности воздействия на мощные и быстротечные градовые процессы рекомендуется осуществлять более массированный засев, чем это было принято ранее. Для практической реализации такого засева предложены следующие два подхода:

4.1. Повысить начальную концентрацию активных льдообразующих частиц в объеме засева в 3 - 5 раз по сравнению с тем, что создают применяемые ПГИ, за счет повышения и количества и льдообразующей эффективности реагента в ПГИ.

4.2. Уменьшить дискретность засева во времени и в пространстве: интервал времени между повторными засевами до 3 мин; расстояние между трассами ракет до 0,5 км. Это требует увеличения расхода ПГИ на каждый разовый засев, но может обеспечить сокращение суммарного расхода за счет уменьшения кратности засева и более быстрого достижения желаемого эффекта.

Испытания этих рекомендаций на практике ПГЗ в 2005 - 2014 гт. показали повышение эффективности воздействия на мощные градовые облака и сокращение расхода ракет.

5. В результате обширных экспериментальных исследований градовых процессов проведена оптимизация противоградовых операций, включая новые критерии радиолокационного обнаружения града, новые критерии распознавания объектов воздействия, усовершенствованные схемы их засева и методы оценки физической эффективности, которые положены в научные основы предлагаемой автоматизированной технологии ПГЗ:

5.1. Предложены формализованные критерии распознавания крупного, среднего и мелкого града одноволновым, двухволновым и поляризационным методами, которые реализованы в автоматизированной системе управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ».

5.2. В дополнение к существующим критериям (по значениям одномерных параметров Хт и ДН45) разработаны новые критерии распознавания категорий объектов воздействия, по значениям двумерных и трехмерных параметров и тенденции их развития:

- максимальное значение приведенной водности переохлажденного слоя КЯ (</,"„) и скорость ее прироста во времени (с/</"0 /ей);

- интегральная водность переохлажденного слоя КЯ (ДМ25, ДОДзг, Д/И45 и ДМ55) и скорость ее прироста во времени [6М2ъ!сИ и ёМ^сК).

При этом параметры е/"10, ДДМ35, ДМ45 и ДМ55 характеризуют необходимость для зарождения и роста града повышенного водосодержания переохлажденного слоя облаков, а параметры с/</,"0/И/, (¡М^Ли бМ^сНтенденцию их развития.

5.3. С учетом новых критериев распознавания уточнены формулировки ОВ, подлежащих засеву с целью предотвращения града:

- ОБ I категории - новая потенциально-градоопасная КЯ с максимумом радиоэха в слое от 0 до 5 км над уровнем изотермы О °С, имеющая тенденцию развития со скоростями прироста параметров /сН >0,2 кг/м2мин, сСДЛ^б > 0.

- OB II категории - градоопасная КЯ, имеющая тенденцию развития со скоростями прироста параметров dql0/dt> 0,2 кг/м2мин, с/ДМЬб > 0.

- OB III категории - градовая КЯ, из которой по радиолокационным данным, выпадает град, а ее параметры имеют тенденцию роста или сохранения во времени.

- OS IV категории - сверхмощная градовая КЯ, из которой по радиолокационным данным выпадает град катастрофической интенсивности.

5.4. Разработана усовершенствованная схема засева мощных градовых облаков, предусматривающая расширение области засева мощных градовых облаков на наветренный фланг (в зону зарождения фидерных облаков) и сокращение на подветренном фланге.

5.5. По данным теоретического моделирования турбулентной диффузии и взаимодействия реагентов с облачной средой и статистических исследований реального расхода ПГИ на практике ПГЗ разработаны рекомендации по дозировке средств воздействия.

5.6. Для радиолокационного контроля физической эффективности засева введены более чувствительные к засеву новые параметры и дифференцированные признаки, характерные для каждой категории ОВ.

5.7. Сформулированы основные положения автоматизированной технологии ПГЗ, реализованные в автоматизированной системе «АСУ-Град».

6. Создана и внедрена в серийное производство и на практике ПГЗ новая автоматизированная радиолокационная система управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ», обеспечивающая:

- дистанционное управление МРЛ и автоматические наблюдения за развитием облаков и осадков с фильтрацией радиоэха местных предметов при нормальной и аномальной рефракции;

- автоматическую проверку ориентирования, горизонтирования и калибровку МРЛ (ДМРЛ) по солнцу, на основе впервые разработанного автором диссертации метода;

- получение, обработку, визуализацию и передачу радиолокационной информации, включая около 30 различных карт метеорологической информации, более 90 одномерных, двумерных и трехмерных параметров облачной системы в целом и ее отдельных КЯ;

- распознавание града, гроз, вида осадков, измерения количества осадков, обнаружение смерчей и шквалов;

- управление противоградовыми операциями с автоматизацией рутинных операций по измерению параметров и распознаванию категорий ОВ, выделению объема засева, оптимальный выбор ракетных пунктов, выбор режима засева (массированный^ нормальный, экономичный), выработку и документирование команд на ракетный засев ОВ; '

- сопряжение радиолокационной, грозопеленгационной, спутниковой и наземной информации и визуализацию композитных карт;

- документирование первичной радиолокационной информации и материалов воздействия на градовые процессы.

В отличие от аналогов «АСУ-МРЛ» обеспечивает обработку и визуализацию информации одновременно на двух длинах волн «МРЛ-5» и «WSR-74», а также обработку информации доплеровской и поляризационной информации «ДМРЛ-С», «WRM-200» и метеоканала ТРЛК «Сопка-2», созданного с участием автора диссертации.

Внедрение системы «АСУ-МРЛ» на практике ПГЗ в России, Македонии, Молдавии, Украине, Армении и Таджикистане обеспечило повышение оперативности и точности выполнения противоградовых операций, устранение ряда объективных и субъективных ошибок и повышение эффективности ПГЗ.

7. В «АСУ-МРЛ» реализованы автоматическая подготовка, кодирование в международные коды и передача пакетов информации в сеть штормооповещения в кодах FM-94 BUFR, FM-20 RADOB и на консоль авиадиспетчера в форматах «Строка-Ц», «Astérix» и «Метеосервер-ИРАМ». На этой основе автором вдвое расширена

Северо-Кавказская радиолокационная сеть штормооповещения и метеообеспечения авиации за счет подключения новых позиций (Волгоград, Ставрополь, Зеленокумск, Ардон, Куба-Таба и Красногвардейск в Крыму).

В системе штормооповещения и метеообеспечения авиации «АСУ-МРЛ» обеспечивает строгое выполнение действующих регламентов по объему, срокам и форматам передачи информации в режиме полной автоматизации процесса радиолокационных наблюдений, формирования пакетов информации, их кодирования и передачи потребителям. В отличие от других систем осуществляется автоматическая фильтрация ложных гроз и осадков, связанных с аномальной рефракцией радиоволн. Применение «АСУ-МРЛ» в аэропортах Волгограда, Еревана, Ставрополя, Белграда и в Зеленокумске показало, что надежность распознавания явлений погоды составляет в среднем около 94 %.

8. Для автоматизации противоградовых стрельб создана и внедрена в серийное производство автоматизированная противоградовая установка «Элия-2», обеспечивающая:

- высокий темп засева облаков с помощью любых ПГИ российского производства с динамическим и реактивным стартом, имеющих разные калибры;

- дистанционное беспроводное управление, автоматический прием и исполнение команд на пуск любой серии ПГИ;

- автоматическое документирование даты, времени, азимута, угла возвышения и количество пусков ПГИ каждого типа;

- автоматическое наведение на Солнце (Полярную звезду) для горизонтирования и ориентирования ПУ.

- с участием автора разработаны и испытаны новые малогабаритные противоградовые ракеты нового поколения «Алазань-9» и «Ас».

9. Впервые разработан программно-технический комплекс «АСУ-Элия», обеспечивающий: дистанционное беспроводное управление сетью удаленных ракетных установок «Элия-2»; контроль и документирование их углового положения, заряженности направляющих и аккумуляторов, а также качества связи; передачу команд, поступающих из АСУ-МРЛ»; управление наведением ПУ «Элия-2» по азимуту и углу возвышения; пуск серии ПГИ, документирование даты, времени и координат пусков.

10. Для реализации научно-методических основ автоматизированной технологии воздействия на градовые процессы на базе Северо-Кавказской ВС создан действующий образец ПТК программно-технического комплекса автоматизированной ракетной системы ПГЗ «АСУ-Град», который объединяет в единое целое все технические средства и обеспечивает практическую реализацию малолюдной автоматизированной (роботизированной) технологии ПГЗ, построенной на основе предложенных в диссертации методов и алгоритмов обнаружения и предотвращения града.

Апробация «АСУ-Град» на практике ПГЗ показала работоспособность в режимах автоматизации цикла операций по проведению дежурных наблюдений, обнаружения и распознавания ОВ, выработке, передаче и исполнении команд на ракетный засев ОВ, документирования радиолокационной информации и материалов воздействия на градовые процессы.

11. Для практического применения предложенных методов и программно-технических средств разработаны руководящие документы, регламентирующие порядок их применения:

- РД 52.37.731-2010. Организация и проведение противоградовой защиты;

- РД 52.37.710-2012. Порядок применения модернизированного противоградового комплекса «Алазань» для АВ на метеорологические и другие геофизические процессы;

- РД 52.37.601-2012. Наставление по ракетно-артиллерийскому обеспечению АВ на метеорологические и другие геофизические процессы;

- Руководство по организации и проведению противоградовых работ;

- РД 52.37...2014. Порядок применения для АВ на метеорологические и другие геофизические процессы малогабаритного противоградового комплекса «Ас».

12. Статистический анализ эффективности ПГЗ в Российской Федерации, Украине, Молдавии, Таджикистане и Македонии до и после внедрения предложенных методов, технических средств и автоматизированных систем показал повышение эффективности ПГЗ, сокращение расхода ПГИ на засев мощных градовых облаков.

Совокупность этих результатов позволяет считать, что решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

В изданиях, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Абшаев, A.M. О распространении искусственного аэрозоля в мощных конвективных облаках / А.М. Абшаев, М.Т. Абшаев, Я.А. Садыхов // Метеорология и гидрология. - 2003. - № 9. - С. 28-35.

2. Жакамихов, Х.М. Численное исследование рассеяния микрорадиоволн спектрами однородных и двухслойных частиц осадков / Х.М. Жакамихов, A.M. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2005. - № 11.- С. 26-32.

3. Абшаев, М.Т. Российская автоматизированная технология противоградовой защиты / М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, П.А. Несмеянов, А.М. Малкарова, В.Н. Емельянов // Журнал Экология и промышленность России. - 2007. - № 6. - С. 20-23.

4. Абшаев, A.M. Оповещения о паводках и селях ливневого происхождения радиолокационным методом / А.М. Абшаев, К.Б. Лиев // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказского региона. Спецвыпуск «Науки о Земле». - Ростов-на-Дону - 2007. - С.49-53.

5. Абшаев, М.Т. О водозапасах ливневых и градовых облаков / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, A.M. Малкарова, Ж.Ю. Мизиева // Известия высших учебных заведений СевероКавказского региона. - Вып. 2. - Ростов-на-Дону. - 2008. - С. 105-109.

6. Абшаев, М.Т. Радиолокационные исследования водосодержания кучеэо-дождевых облаков / М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, A.M. Малкарова, Ж.Ю. Мизиева // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2009.- Т.45 - № 6. - С. 1-7.

7. Жекамухов, М.К. Моделирование ракетного засева конвективных облаков грубодисперсным гигроскопическим аэрозолем. I. Конденсационный рост облачных капель на кристаллах соли / М.К. Жекамухов, AM. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2009,- № 4 - С. 54-64.

8. Жекамухов, М.К. Моделирование ракетного засева конвективных облаков грубодисперсным гигроскопическим аэрозолем. II Процессы конденсации и коагуляции в зоне засева облаков гигроскопическими частицами / М.К. Жекамухов, A.M. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2009. - № 5. - С. 46-55.

9. Абшаев, М.Т. Автоматизированная радиолокационная идентификация, измерение параметров и классификация конвективных ячеек для целей защиты от града и штормооповещения / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, A.M. Малкарова, М.В. Жарашуев // Метеорология и Гидрология. - 2010. - № 3 - С. 36-45.

10. Абшаев, A.M. О выборе диффузионных схем при численном моделировании распространения кристаллизующего аэрозоля в облачной среде / А.М. Абшаев, Я.А. Садыхов, A.M. Малкарова // Метеорология и гидрология. - 2011. - № 11. - С. 50-63.

11. Бурундуков, Г.С. Применение модели развития системы объект-ресурс для объяснения особенностей эволюции конвективного облака (конвективной ячейки) / Г.С. Бурундуков, Е.И. Потапов, И.А. Гараба, С.Д. Плюснин, Е.А. Засавицкий, М.Т. Абшаев, A.M. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2011.- № 2,- С. 88-95.

12. Жекамухов, М.К. Диспергирование кристаллизующих реагентов методом взрыва. I. Расширение продуктов детонации взрывчатых веществ и кинетика образования зародышевых капель критического размера / М.К. Жекамухов, AM. Абшаев // Метеорология и гидрология. -2012,-№7.-С. 28-36.

13. Жекамухов, М.К. Диспергирование кристаллизующих реагентов методом взрыва. II. Расчет конденсационного роста зародышевых капель и дальнейшего их укрупнения по упрощенной схеме броуновской коагуляции / М.К. Жекамухов, А.М. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2012. - № 8. - С. 36-45.

14. Жекамухов, М.К. Диспергирование кристаллизующих реагентов методом взрыва. III. Сложная схема броуновской коагуляции и формирование спектра льдообразующих частиц / М.К. Жекамухов, AM. Абшаев // Метеорология и гидрология. - 2012. - № 9. - С. 58-68.

В книгах Всемирной Метеорологической Организации (ВМО):

15. Abshaev, A.M. Optimization of hail clouds seeding by theoretical investigations of crystallizing agent dispersion and influence on cloud environment / A.M. Abshaev, M.T. Abshaev, Y.A. Sadihov // WMO meeting of experts on hail suppression in collaboration with Roshydromet -Nalchik. - Russia. - 2003. - P. 66-80.

16. Abshaev, A.M. Numerical modeling of crystallizing agent dispersion in convective clouds after rocket and artillery seeding / A.M. Abshaev, E.A. Sadihov // WMO meeting of experts on hail suppression in collaboration with Roshydromet. - Nalchik. - Russia. - 2003. - P. 125-127.

17. Abshaev, M.T. Development of rocket and artillery technology of hail suppression / M.T. Abshaev, A.M. Abshaev, G.K. Sulakvelidze, I.I. Burtsev, A.M. Malkarova // «Book of Achievements in Weather Modification». - UAE: Abu Dhabi. -2006. - P. 109-127.

Патенты на изобретения:

18. Патент № 2369088 С2 RU. МПК7 A01G 15/00, 2006.01. Автоматизированный способ защиты от градобитий / А.М. Абшаев, М.Т. Абшаев, A.M. Малкарова. - Заявка № 2008121898/12 от 30.05.08.-Опубл. 10.10.09. - Бюл. №28.

19. Патент № 2267914 C1 RU. МПК7 A01G 15/00, 2006.01. Автоматизированная противоградовая ракетная пусковая установка / Абшаев А.М., Абшаев М.Т., Кузнецов Б К. -Заявка № 2008109770/12 от 13.03.08. -Опубл. 27.10.09. - Бюл. № 30.

20. Патент № 2314675 C1 RU. МПК A01G 15/00, F42B 15/08. Авиационное устройство воздействия на облачные процессы / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, Б.К. Кузнецов, Д.В. Кратиров, Н.И. Михеев. - Заявка № от 29.08.2005. - Опубл. 20.01.2008.

21. Патент № 2395819 С2 RU. МПК7 G01S 13/95, 2006.01. Автоматизированная радиолокационная система штормооповещения и активных воздействий на облака / А.М. Абшаев, М.Т. Абшаев, М.В. Жарашуев, А.Ф. Котелевич, Н.В. Сирота. - Заявка № 2008111561/28 от 25.03.08. - Опубл. 27.07.10. - Бюл. № 21.

22. Пат. № 2402195 C1 RU. МПК7 A01G 15/00, 2006.01. Способ активных воздействий на градовые облака / М.Т. Абшаев, Х.Х. Байсиев, А.М. Абшаев, A.M. Малкарова, Х.М. Жакамихов. - Заявка № 2009121024/10 от 02.06.09. - Опубл. 27.10.10.

23. Патент № 2369087 C1 RU. МПК7 A01G 15/00. Способ вызывания осадков из облаков / М.Т. Абшаев, Х.Х. Байсиев, А.М. Абшаев. - Заявка № 2008102355/12 от 21.01.2008. - Опубл 10.10.2009.-Бюл. №28.

24. Пат. 2529253. С2 RU МПК7 В66 D5/10, F41, F3/04. Стопорное устройство направляющей ракетной пусковой установки / А.М. Абшаев, М.Т. Абшаев. - Заявка № 2012128185/11 от 03.07.2012.-Опубл. 10.01.2014. - Бюл. № 1.

Руководящие документы:

25. РД 52.37.710-2008. Порядок применения противоградового комплекса «Алазань» для активных воздействий на метеорологические и другие геофизические процессы / М.Т. Абшаев, Х.Х. Байсиев, А.М. Абшаев, C.J1. Алита. - Нальчик: Изд. «Эльбрус», 2008. - 57 с.

26. РД 52.37.731-2010. Организация и проведение противоградовой защиты / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, А.М. Малкарова, В.А. Пометельников - Нальчик: Изд. «Эльбрус». - 84 с.

27. РД 52.37.601-2012. Наставление по ракетно-артиллерийскому обеспечению АВ на метеорологические и другие геофизические процессы / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, A.M. Малкарова. - Нальчик: ООО «Печатный двор», 2012. -112 с.

28. РД 52.37.710-2012. Порядок применения модернизированного противоградового комплекса «Алазань» для АВ на метеорологические и другие геофизические процессы / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, Х.Х. Байсиев. - Нальчик: ООО «Печатный двор», 2012. - 100 с.

29. Руководство по организации и проведению противоградовых работ / А.М. Абшаев, М.Т. Абшаев, A.M. Малкарова, М.В. Барекова. - Нальчик: ООО «Печатный двор», 2014. -508 с.

В материалах международных конференций:

30. Abshaev, А.М. Crystallizing agent dispersion at rocket and artillery seeding of hailstorms // Proc. of 8lh Int. Sci. Conf. WMO on Weather Modification. - Casablanca. - 2003. - P. 357-360.

31. Abshaev, A.M. Theoretical model of influence on severe convective clouds by crystallizing agents // 3lh Europ. conf. on Severe Storms. - Leon, Spain. - 2004. - P. 72-76.

32. Abshaev, M.T. New advances in automation of antihail rocket technology / M.T. Abshaev, A.M. Abshaev, B.K. Kuznetsov, A.F. Kotelevich, Т.Н. Guzoev, H.H. Chochaev // Proc. of 10" WMO Sci. Conf. on Weather Modif. - Ball, Indonesia. - 2011. - P. 279-282.

33. Abshaev, M.T. Estimation of antihail projects efficiency considering the tendency of hail climatology change / M.T. Abshaev, AM. Abshaev, A.M. Malkarova // Proc. of 10lh WMO Sci. Conf. on Weather Modification. - Bali, Indonesia. - 2011. - P. 110-114.

34. .Abshaev, M.T. Automated meteorological radar system «ASU-MRL» / M.T. Abshaev, A.M. Abshaev, N.V. Sirota, A.F. Kotelevich. // International Scientific-Technical Conf. «Pressing problems in hydrometeorology and ecology» dedicated to the 601h anniversary of the institute of Hydrometeor. -Tbilisi. - 2013. - Vol. 119. - P. 136-141.

35.Абшаев, AM. Состояние и перспективы развития техники и технологии противоградовой защиты / A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев, A.M. Малкарова // Труды Межд. конф., поев. 50-летию противоград. работ в Молдавии. - Кишинев. - 2014. - С. 21-31.

36. Абшаев, AM. Метод калибровки МРЛ и ДМРЛ по радиоизлучению солнца / A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев // Труды Межд. конф., посвященной 50-летию противоградовых работ в Молдавии. - Кишинев. - 2014. - С. 168-175.

В трудах Всероссийских конференций и симпозиумов:

37. Абшаев, AM. Теоретическое моделирование распространения реагента в градовых облаках после ракетного и артиллерийского засева // Материалы II Всерос. конф. «Современные проблемы пиротехники». - Сергиев Посад. - 2003. - С. 78-84.

38. Абшаев, М.Т. Автоматизированная система обработки радиолокационная информации для целей штормооповещения и активного воздействия на облачные процессы / М.Т. Абшаев, А.М. Абшаев, А.Ф. Котелевич, Н.В. Сирота // Труды XXVII Всерос. симп. «Радиолокационное исследование природных сред». - СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского. - 2011. - С. 131-145.

39. Абшаев, AM. Радиолокационные исследования водосодержания облаков» / A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев, A.M. Малкарова // Труды XXVII Всерос. симп. «Радиолокационные исследования природных сред». - СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2011. - С.

40. Абшаев, AM. Возможности и ограничения радиолокационных метеорологических измерений / A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев // Труды II Всерос. конф. «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». - Том. I., - СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского. - 2012. - С. 276-288.

41. Абшаев, AM. Программа обработки информации различных МРЛ / A.M. Абшаев, М.Т. Абшаев // Труды XXVIII Всерос. симпозиума «Радиолокационное исследования природных сред». - СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2013. - С. 214-222.

42. Абшаев, М.Т. Автоматизированная система управления противоградовыми операциями «АСУ-МРЛ» / М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, АФ. Котелевич, Н.В. Сирота // Труды Всес. конф., поев. 40-летию работ по защите от града. - Нальчик: Печатный двор. - 2011. - С. 211 -225.

43. Абшаев, М.Т. Метеорологический канал трассового радиолокационного комплекса с электронным сканированием пространства / М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, A.M. Малкарова, С.М. Тезадов, Г.П. Бендерский, B.C. Ефремов, И.С. Вылегжанин, А.Г. Соловьев // Доклады Всерос. конф. по физике облаков и АВ на гидрометпроцессы. Нальчик. - 2011. С. 327-333.

44. Ефремов, B.C. Метеорологический канал трех координатного трассового радиолокационного комплекса двойного назначения «Сопка-2» / B.C. Ефремов, И.С. Вылегжанин, М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, A.M. Малкарова, С.М. Тезадов // Труды II Всерос. научной конф. «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды».-Том. l.-СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского. - 2012. - С. 381-386.

45. Абшаев, М.Т., Абшаев A.M., Жекамухов М.К. Моделирование ракетного засева градовых облаков / М.Т. Абшаев, AM. Абшаев, М.К. Жекамухов // Труды Всерос. конф., поев. 40-летию начала работ по защите от града. - Нальчик: Печатный двор. -2011. - С. 147-171.

46. Абшаев, AM. О численном моделировании распространения аэрозоля в облачной среде применительно к технологии АВ на градовые процессы / A.M. Абшаев, Я.А. Садыхов // Труды Молдавской противоградовой службы. - Кишинев. - 2004. - Вып. 6. - С. 119-145.

47. Жекамухов, М.К. Численное моделирование трансформации микрофизических параметров мощных конвективных облаков при АВ на градовые процессы / М.К. Жекамухов, A.M. Абшаев //Труды Молд. противогр. службы. - Кишинев. - 2004. - Вып. 4. - С. 145-187.

Лицензия ИД № 00003 от 27.08.99 г.

Подписано в печать 02.02.15. Формат 60x84 7«. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. леч. л. 2,0. Тираж 100 экз. Издательство М. и В. Котляровых (ООО «Полиграфсервис и

360000, г. Нальчик, ул. Кабардинская, 19 Тел./факс: (8662) 42-62-09 e-maii: glfci "