CC BY
9
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
«Наука. Инновации. Технологии», № 1, 2018
удк 551.509.616 Ватиашвили М.Р. [Vatiashvili M.R.]
метод прерывания града на защищаемых территориях региона центрального кавказа
The method of hail breaking on the protected areas of the Central Caucasus region
Исследуются градоопасные и градовые облака, развивающиеся в естественных условиях и подвергшиеся активному воздействию частицами кристаллизующего реагента йодистого серебра на защищаемых территориях военизированных служб исследуемого региона. Выявлено, что причиной выпадения катастрофического града на защищаемой территории является их несвоевременная и недостаточная обработка противоградовыми изделиями. Разработан объективный метод прерывания града на защищаемых территориях, основанный на оценках оптимальных норм расхода и скорострельности изделий в этих облаках. В 2003-2007 гг. метод прошел экспериментальную проверку на материалах защищаемой территории Ставропольской военизированной службы по активному воздействию на градовые процессы и другие геофизические процессы. Он был успешно внедрен в оперативную работу этой службы. Средняя физическая эффективность противоградовой защиты составила 95,7%. Разработанный метод может быть рекомендован различным странам мира при планировании и проведении научно-исследовательских и опытно-производственных работ по воздействию на градовые процессы.
The article gives the research of hail-hazardous and hail clouds naturally developing and actively affected by the crystal reagent particles of argentum iodide on the protected areas of militarized services of the analysis region. It was revealed that disastrous hailing on the protected area is caused by their ill-timed and insufficient treatment with anti-hail stuffs. The objective method of hail breaking on the protected areas based on estimating optimal application and firing rates in these clouds has been worked out. From 2003 to 2007 the method was being experimentally checked on the stuffs of the protected area of Stavropol militarized service on active hail influencing and other geophysical processes. It was successfully implemented into operational activities of this service. The average physical efficiency of anti-hail protection was estimated at 95.7%. This method can be recommended to different countries when planning and carrying out scientific, experimental and production activities on influencing hailing.
Ключевые слова: градовые облака, противоградовые ракеты и снаряды, прерывание града, частицы кристаллизующего реагента. Key words: hail clouds, anti-hail missiles and rockets, hail breaking, crystal reagent particles.
ВВЕДЕНИЕ
Производственные работы по защите сельскохозяйственных (с/х) культур от градобитий в регионе Центрального Кавказа проводятся с 1967 года. В южной части исследуемого региона расположены защищаемые
территории (ЗТ) военизированных служб (ВС) республики Грузия, охватывающие районы Восточной Грузии (Кахети), а в северной его части - ЗТ ВС Росгидромета Российской Федерации (РФ), охватывающие районы Краснодарского и Ставропольского краев, Кабардино-Балкарской и Карачаево-Черкесской республик и Республики Северная Осетия - Алания [1, 11].
В основу активных воздействий (АВ) на градовые процессы положены методы конкуренции (МК) и ускорения процесса осадкообразования (УПО) в объемах зон роста града (РГ) и будущего градообразования (БГ) объектов воздействия (ОВ) 1-4-й категорий [1, 14]. ОВ 1-2-й категорий относятся к градо-опасным, а ОВ 3-4-й - градовым облакам.
В Республике Грузия и РФ площади ЗТ соответственно достигают 900 тыс. и 2 млн 461 тыс. га [1, 11]; повторяемости ОВ 3-4-й категорий, зарождающихся на ЗТ - 40% и 69%, а вторгшиеся из прилегающих территорий (ПТ) на ЗТ - 60% и 31% от общего числа взятых случаев [5, 8-11]; физическая эффективность противоградовой защиты (ПГЗ) - 75-85% [5, 11] и 80-98 % [1, 8-11]. Несмотря на достигнутые успехи, на ЗТ ВС исследуемого региона все еще отмечаются случаи пропуска катастрофического града с ущербом с/х культур. Они обусловлены несовершенством действующих МК и УПО, не учитывающих ряд важных факторов, отрицательно влияющих на их физическую и экономическую эффективности. Анализ многолетних материалов по воздействию на градовые процессы показал, что методы конкуренции и УПО в состоянии предотвратить и частично прервать выпадение града на ЗТ и на ее подступах если:
— на пунктах воздействия (ПВ) пусковые установки (ПУ), оснащенные противоградовыми изделиями (ПГИ), установлены на ЗТ и вдоль ее границ, а радиусы действия этих изделий достигают объемов зон РГ и БГ ОВ 3-4-й категорий;
— в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий отмечается не-дозасев оптимальным количеством норм расхода ПГИ (и,), снаряженных частицами кристаллизующего реагента (ЧКР) Agi с начальными концентрациями n* = 1010 - 1011 м-3.
ПГИ включает в себя противоградовые снаряды (ПГС) и противоградовые ракеты (ПГР).
Нормы расхода количества ПГР «Алазань-6» в объемах зон БГ ОВ 1-4-й категорий в методе УПО рассчитываются с помощью уравнения, приведенного в [1]. Согласно этому уравнению рассчитанные значения продолжительности воздействий (А?В), связанные в неявном виде с кратностью засева ОВ 1-й категории, при однократном засеве могут достичь 9 мин, ОВ 2-й категории при двукратном засеве - 15 мин, ОВ 3-й категории при трехкратном засеве - 34 мин, ОВ 4-й категории при четырехкратном засеве - 43 мин [6, 8, 9]. Эти значения существенно превышают значения продолжительности:
— процесса градообразования (Л?Г) в пространственно-фиксированном объеме градовых очагов, развивающихся в естественных условиях и изменяющихся от 4 до 24 мин, в среднем составляя 10-12 мин [12];
— времени проявления эффекта воздействия (Л?Э), полученные для различных технологий засева и достигавшие для ОВ 1-й категории 3-5 мин., ОВ 2-й категории 6-9 мин, ОВ 3-й категории 13-19 мин, ОВ 4-й категории 20-25 мин. [2].
Такое распределение значений Л?В относительно значений Л?Г и Л?Э, как правило, приводит к недозасеву ЧКР, диспергируемыми с помощью ПГИ в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий и ущербу с/х культур от градобитий на ЗТ. Условием недозасева является следующее неравенство:
МВ>МТ>М3. (1)
Целью представленной работы является разработка объективного метода предотвращения и прерывания града на ЗТ скорострельностью (ППГС) ПГР и/или ЧКР в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й (скорострельность - отношение оптимальных норм расхода ПГИ и/или ЧКР в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий за промежуток времени Л?В, не превышающего значения ЛХГ и ЛtЭ, полученных экспериментальным путем [2, 12]).
1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Материалами исследования послужили радиолокационные наблюдения за параметрами ОВ 1-4-й категорий, развивающихся в мае-сентябре 1974-2007 гг. на ЗТ ВС региона Центрального Кавказа в естественных условиях и при проведении ПГЗ. К ним относятся [1-9]:
— радиолокационные параметры ОВ 3-4-й категорий, включающих в себя: мощности (AH45, км), площади (AS45, км2) и объемы (AF45, км3) переохлажденной части крупнокапельной фракции, ограниченные изоповерхностями радиолокационной отражаемости Z = 45 dBZ;
— параметры воздействия ОВ 1-4-й категорий, включающих в себя продолжительности времени воздействий (Д?В, мин), процесса градообразования в пространственно-фиксированном объеме градового облака (Д?Г, мин), проявления эффекта воздействия (Д?Э, мин) и количество израсходованных ПГС «Эльбрус-4» и ПГР типа «Алазань» (n, шт.), снаряженных ЧКР Agi (n*, м-3);
— комплексные параметры, включающих в себя расход ПГС и ПГР в единице объема (и,/ АК45, шт./км3), за единицу времени (скорострельность - I = и,/ А?В, шт./мин), в единице объема за единицу времени (интенсивность воздействия - =
П/ АГ45 * А?В , шт./(км3 *мин).
В оценках физической эффективности противоградовой защиты (ПГЗ) привлекались непараметрические статистические методы, не требующие знаний вида распределения анализируемых параметров [13]. В табл. 2: ОТ и ОЭ, 2Т и ХЭ - табличные и экспериментальные значения D-критерия Колмогорова- Смирнова и критерий серии Вальда - Вольфовица; знак « + » указывает на существенность расхождения между распределениями повторяемостей и между средними значениями радиолокационных параметров, параметров воздействия и комплексных параметров в опытах с положительным и отрицательным эффектами воздействий (соответственно ПЭВ и ОЭВ) если, при уровне значимости а = 0,05 значения _ОТ = 0,19 < БЭ = 0,23 и 2т=-1,96 > = -5,6).
Опыт считался положительным, если после внесения в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий оптимального количества ПГИ и /или ЧКР с концентрациями 1010 - 1011 м-3 отмечалось прерывание града на ЗТ и выполнялось следующее неравенство [6].
, (2)
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В основу разработанного объективного метода ППГС ПГИ и/или ЧКР в объемах зон БГ ОВ 1-4-й категорий положены следующие физические представления. При 1-4-х кратных засевах ОВ 1-4-й категорий ПГР и/или ЧКР, определяемыми экспериментальным путем и приводящими к положительным результатам в ПГЗ, значения А?В [6, 8, 9] должны быть не более значений А?Г и соответствующих значений А?Э [2] при различных технологиях засева и технических средств воздействия, удовлетворяющих неравенству (2).
Предложенный объективный метод предотвращения и прерывания града на ЗТ не имеет аналога. Решение поставленной задачи является актуальным.
2.1. Физические принципы ПГЗ и ИРО
Они основаны на концепциях [11]: — преждевременного разрушения облаков нисходящими потоками, инициированными реактивными струями самоле-
тов и ПГР, продуктами взрыва ПГС «Эльбрус-4» и сбросом с вершин облачности грубодисперсных аэрозолей; — искусственного регулирования процесса осадкообразования при микрофизическом и динамическом засевах ЧКР объемов зон формирования осадков (ЗФО) конвективных ячеек.
Микрофизический засев за счёт увеличения в ЗФО конвективных ячеек (КЯ) количества ПГР и/или концентрации ЧКР Agi от 5 • 103 до 5-104 м-3, способствует освоению в них нереализованной облачной влаги в естественных условиях. Это приводит к дополнительному увеличению радиолокационной отражаемости Zm и абсолютной водности qm, размеров облачных частиц и частиц осадков d, а также количества осадков Q на поверхности земли.
Динамический засев за счёт увеличения в ЗФО КЯ количества ПГР и/ или концентрации ЧКР Agi от 5 • 104 до 5 -106 м-3 и более, способствует: выделению скрытой теплоты кристаллизации при замерзании на них капель; дополнительному увеличению скорости восходящих потоков W, среднеквадра-тических пульсаций скорости ветра о, коэффициента турбулентной диффузии K; росту высоты их верхней границы НВ, мощности переохлажденной части ДНП, максимальной абсолютной водности qm и количества осадков на поверхности земли Q.
Микрофизический и динамический засевы сводятся к оценкам критериев и схем засева ОВ 1-4-й категорий оптимальных норм расхода количества ПГР и/или ЧКР Agi в объемах ОВ 1-4-й категорий.
2.2. Совершенствованный радиолокационный критерий засева ОВ 2-й категории
В основу действующих критериев засева ОВ 1-4-й категории положены значения радиолокационных параметров, характеризующих степень градоопасности в операциях по воздействию (табл. 1) [1]. Здесь: AHZm , (км) - высота появления первого радиоэха выше над уровнем изотермы 0 °С (Н0); Zm (15 dBZ) - максимальная радиолокационная отражаемость по диаметру рассеивающихся частиц в области отрицательных температур; ДН35 и ДН45 (км) - мощности переохлажденной части радиоэха ОВ 1-4-й категорий, ограниченные изокошурами радиолокационной отражаемости 35 и 45 dBZ [7].
Недостатком действующих критериев засева ОВ 1-4-й категории является то, что при выявлении развивающихся ОВ 2-й категорий, характеризующихся параметрами 35 < Zm < 55 dBZ и ДН35 > 2,5 км [1], не привлекается та-
Таблица 1. КРИТЕРИЙ ЗАСЕВА ОВ 1-4-й КАТЕГОРИИ
Параметры ОВ Категория ОВ
1т, 15 dBZ 15 < 1т < 35 15 < 1т < 35 1т < 55 1т < 65
днзб 1 < ДНгт < 4 дн35 > 2,5 дн45 > 3 дн45 > 4
кой информативный параметр, как превышение высоты максимальной радиолокационной отражаемости ЛН2т над уровнем изотермы 0 °С (Н0), однозначно характеризующий их фазовую структуру [7]:
^2я=н2м-Н0. (3)
Если по данным МРЛ в ОВ 2-й категорий параметр 2т фиксируется в их теплой части (ЛН2т < 0), то они являются неградоопасными, а в их переохлажденной его части (ЛН2т > 0), то они, при естественном развитии с высокой вероятностью могут перейти в ОВ 3-4-й категорий и подлежат немедленному воздействию [7-9]. Совершенствованный критерий засева ОВ 2-й категорий может существенно повлиять на уменьшение их количества, расхода ПГР и затрат на их приобретение.
Параметр ЛН2т дополнительно уточнялся в зависимости от высоты расположения изотермы 0 °С над уровнем моря (Н0). Воздействию подвергаются все объекты 2-й категории, если при Н0 < 2,5 км значение ЛН2т > 0 км, при Н0 = 2,5 ^ 3,5 км значение ЛН2т > 1 км и при Н0 > 3,5 км значение ЛН2т > 2 км.
Совершенствованный критерий засева ОВ 2-й категории в 20062007 гг. прошел апробацию на ЗТ ВС Ставропольского края [7]. За отмеченный период воздействию подверглись 258 ОВ 2-й категорий с ЛН2т > 0 и не подвергались воздействию 869 ОВ 2-й категорий со значениями параметра ЛН2т > 0. Если учесть, что на ЗТ ВС Ставропольского края на обработку одного ОВ 2-й категории в среднем расходовалось 8 ПГР «Алазань-6», то на обработку 869 ОВ с ЛН2т < 0 потребовалось бы 6952 ПГР. Так как стоимость одной ракеты составляла 8 тыс. руб. (по ценам 2006 и 2007 гг.), то в результате отсеивания случаев с ОВ ЛН2т > 0, было сэкономлено 55,6 млн руб.
Таким образом, экономическая эффективность ПГЗ дополнительно была увеличена на 55,6 млн руб. по сравнению со средней экономической эффективностью ПГЗ, достигающей в Ставропольском крае 360,1 млн рублей [7]. Совершенствованный критерий засева ОВ 2-й категории успешно внедрен в производственных в работах ПГЗ, проводимой на ЗТ ВС Ставропольского края.
Они основаны на концепциях [11]:
— преждевременного разрушения облаков нисходящими потоками, инициированными реактивными струями самолетов и ПГР, продуктами взрыва ПГС «Эльбрус-4» и сбросом с вершин облачности грубодисперсных аэрозолей;
— искусственного регулирования процесса осадкообразования при микрофизическом и динамическом засевах ЧКР объемов зон формирования осадков (ЗФО) конвективных ячеек.
Микрофизический засев за счёт увеличения в ЗФО конвективных ячеек (КЯ) количества ПГР и/или концентрации ЧКР Agi от 5 • 103 до 5 • 104 м-3, способствует освоению в них нереализованной облачной влаги в естественных условиях. Это приводит к дополнительному увеличению радиолокационной отражаемости Zm и абсолютной водности qm, размеров облачных частиц и частиц осадков d, а также количества осадков Q на поверхности земли.
Динамический засев за счёт увеличения в ЗФО КЯ количества ПГР и/ или концентрации ЧКР Agi от 5 • 104 до 5 • 106 м-3 и более, способствует: выделению скрытой теплоты кристаллизации при замерзании на них капель; дополнительному увеличению скорости восходящих потоков W, среднеквадра-тических пульсаций скорости ветра о, коэффициента турбулентной диффузии K; росту высоты их верхней границы НВ, мощности переохлажденной части ДНП, максимальной абсолютной водности qm и количества осадков на поверхности земли Q.
Микрофизический и динамический засевы сводятся к оценкам критериев и схем засева ОВ 1-4-й категорий оптимальных норм расхода количества ПГР и/или ЧКР Agi в объемах ОВ 1-4-й категорий.
2.3. Совершенствованные схемы засева ОВ 1-4-й категорий
Засев ОВ 1-4-й категорий при любом типе градового процесса (ГП) осуществляется на уровне изотермы минус 6 ± 3 °С, соответствующей порогу льдообразующего действия используемого реагента [1]. В случаях высокого навеса радиоэха и высокого первого радиоэха засев осуществляется на уровне их нижней границы (рис. 1в и рис. 1г). В ОВ 1-й категорий области нависающего радиоэха внутри изоконтура 2т = 15 dBZ засеваются однократно (рис. 1а); ОВ 2-й категорий фронтальный и наветренный фланги нависающего радиоэха по всей площади навеса радиоэха - двукратно с интервалом 6 мин (рис. 1б); ОВ 3-й и 4-й категорий области будущего градообразования, располо-
женные на фронтальном и наветренном флангах нависающего радиоэха - трех и четырехкратно с интервалом 6 мин. (рис. 1в и рис. 1г). В случае усиления ОВ 3-й и 4-й категорий допускаются повторные засевы в каждом цикле обзора (через 3 мин) до получения положительного эффекта [1].
В предлагаемых совершенствованных схемах засева [6, 8, 9] ПГИ в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий производят не через обзор (рис. 1), а в каждом цикле обзора не однократно, а двукратно в ОВ 2-й категорий, трехкратно в ОВ 3-й категорий и четырехкратно в ОВ 4-й категорий [9]. В случае продолжения выпадения града на ЗТ засев ОВ 3-4-й категорий будет продолжаться с такой же интенсивностью до достижения положительных результатов воздействия.
а) Пример засева ОВ 1-й категории;
б) Пример засева ОВ 2-й категории;
в) Пример засева ОВ 3-й категории;
г) Пример засева ОВ 4-й категории.
Рис. 1.
Схемы засева ОВ 1-4-й категорий.
2.4. Оценка скорострельности ПГР и оптимальных норм расхода в ОВ
Оценка проводилась в результате сопоставления вероятностей появления опытов с ПЭВ и ОЭВ при различных значениях радиолокационных параметров, параметров воздействия и комплексных параметров (табл. 2). Вероятности ПЭВ и ОЭВ рассчитывались по столбцам, а распределения их повторяемости - по строкам. Анализ показал [6, 8, 9], что с увеличением:
— значений радиолокационных параметров (ЛН45, ЛГ45) и параметров воздействия (и,- , Л?Ф) отмечается уменьшение числа появления опытов с ПЭВ [6, 8], обусловленное недостаточной по количеству ракет (и,) и несвоевременной по времени (и,- , Л?Ф) обработке объемов зон БГ в ОВ 3-4-й категорий, приводящих к выпадению из них града с ущербом с/х продукции;
— значений комплексных параметров ^ = и1 /Л?Ф, Л = и1 /ЛК45, = и1 /(Л?ФК45) отмечается увлечение вероятности появления опытов с ПЭВ [3, 4, 6, 8], что свидетельствует о повышении физической и экономической эффективности ПГЗ.
Результаты оценки наиболее информативных параметров Л и V,-, взятых из [3, 4, 6, 8], представлены в табл. 2. С целью оценки скорострельности (I) и оптимальных норм расхода ПГР (и,) в объемах зон БГ ОВ 3-4-й категорий, полученных экспериментальным путем и приводящих к прерыванию града на ЗТ [3, 4, 6, 8], были привлечены соотношения, связывающие с вероятностью более 85% значения и1 со значениями У45 (Л = и1 /ЛК45 ~ 0,04) и значения V, со значениями Л У45 и ЛtФ (V,- = и1 /Л?Ф У45 ~ 0,04). Эти соотношения после некоторых преобразований приняли следующий вид:
И,.*0,4ЛГ45 (4)
л,./Дгф«0,04ДГ45 (4)
Таблица 2. ВЕРОЯТНОСТЬ В % (п) ПОЯВЛЕНИЯ ОПЫТОВ С ПЭВ И ОЭВ
В ОВ 3-4-й КАТЕГОРИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ИХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК (апрель-сентябрь 2003-2007 гг.)
Параметр Вероятность в % (л) появления опытов с ПЭВ и ОЭВ Оценка
1. п/ ЛМц, изд./км3 < 0,4 0,4-0,6 > 0,6 Всего от/оэ
ПЭВ 85,3 (180) 82,1(46) 80,6 (50) 84,0 (276) 0,19/0,23
ОЭВ 14,7 (31) 17,9 (10) 19,4 (12) 16,0 (53) «+»
Всего 100 (211) 100 (56) 100 (62) 100 (329) -
2. V, изд./(мин.км3) < 0,02 0,02-0,04 > 0,04 Всего от/оэ
ПЭВ 63,3 (62) 84,2 (48) 95,4 (166) 84,0 (276) 0,19/ 0,46
ОЭВ 36,7 (36) 15,8 (9) 4,6 (8) 16,0 (53) «+»
Всего 100 (98) 100 (57) 100 (174) 100 (329) -
Вероятность в % (л) появления опытов с ПЭВ и ОЭВ Оценка
1. Мин. Макс. Ср. а 1т/1э
0,01 10,0 0,19 0,40 - 1,96/-5,60
0,03 3,6 0,14 0,19 «+»
- - - - -
2. Мин. Макс. Ср. а 1т/1э
0,003 1,25 0,03 0,05 - 1,96/-12,3
0,001 0,3 0,01 0,01 «+»
- - - - -
2.5. Оценка эффективных технологий засева и технических средств АВ
С целью выявления наиболее эффективных технологий воздействия и технических средств активных воздействий, применяемых в ПГЗ ВС региона Центрального Кавказа, был проведен сопоставительный анализ вероятности появления опытов с ПЭВ и ОЭВ при различных значениях интенсивности воздействия V [4-6, 8, 9]. Результаты представлены в табл. 2. Из этой таблицы следует, что при переходе от мгновенных точечных источников ПГС к эффективным мгновенным линейным источникам ПГР и от концепций конкуренции и УПО к концепции ППГС ПГР в объемах зон РГ и БГ ОВ 3-4-й категорий [6, 8, 9], отмечается уменьшение значений V от 0,08 изд. «Эльбрус-4»/мин.-км3 (Северо-Кавказская ВС) до 0,04 изд. «Алазань-6»/мин.-км3 (Ставропольская ВС), а следовательно, увеличение физической экономической эффективности ПГЗ.
Физическая эффективность ПГЗ на ЗТ: Северо-Кавказской ВС достигает 70%, Краснодарской ВС - 93%, Грузинской ВС - 86% и Ставропольской ВС - 81%. Высокие значения физической эффективности ПГЗ на ЗТ Краснодарской и Грузинской ВС по сравнению с физической эффективностью Ставропольской ВС объясняются отсутствием в расчетах последней числа ОВ 2-й категорий, добавление которого к числу ОВ 3-4-й категории приведет к увеличению физической эффективности ПГЗ Ставропольской ВС до 95,7%.
Рассмотрим возможность подавления ОВ 4-й категории с объемом А¥45 = 500 км3 при различных технологиях засева и скорострельности I = N / А^ в объемах зон РГ и БГ. Результаты расчетов, проведенных с помощью уравнения (5) показали, что для ЗТ Северо-Кавказской ВС I достигает 40 изд. «Эльбрус-4»/мин., Краснодарской ВС - 30 изд. «Эльбрус-4»/мин., Грузинской ВС - 20 изд. «Алазань-5»/мин. и Ставропольской - 20 изд. «Алазань-6»/мин.
В 80-90-е годы ПВ Северо-Кавказской и Краснодарской ВС, работающие по технологий воздействий, основанных на концепциях конкуренции и УПО с применением ПГС «Эльбрус-4», практически, не в состоянии были обеспечить скорострельности 40 и 30 изд. «Эльбрус-4»/мин. за промежутки времени А?Г = 10.
Необходимыми условиями прерывания града на ЗТ являются:
— увеличение на ЗТ количества ПВ, а на каждом ПВ числа ПУ ТКБ-040 до 4 шт. и более, способствующих уменьшению запретных секторов и не простреливаемых площадок и увеличению расхода ПГР в объемах зон БГ ОВ 3-4-й категорий;
— обеспечение ПГР нового поколения повышенными дозами
ЧКР Agi, превышающие в 5-8 раз, таковые в ПГР «Ала-зань-6»;
— уменьшение в ОВ 3-4-й категорий значений А?В соответственно от 34 и 43 мин. до значений Atr, в среднем равных 10-12 мин. и наблюдаемых в пространственно-фиксированных объемах градовых очагов и до значений А?Э, равных, при различных технологиях засева ОВ 3-4-й категорий, соответственно 13-19 и 20-25 мин, за счет увеличения скорострельности и оптимальных норм расхода ПГР в объемах зон БГ.
таблица 3. вероятность появления опытов с пэв и оэв в зависимости ОТ ЗНАЧЕНИЙ V, технологии ЗАСЕВА И ТИПА ПГИ
Военизированная служба Годы ПГЗ, источник Технология воздействия Категория ОВ, ПУ, ПГИ
1. Северо-Кавказская 1974-1977 [3] Конкуренции 3-4-я; «КС-19; «Эльбрус-4».
2. Краснодарская 1983-1986 [4] УПО 2-4-я; КС-19; «Эльбрус-4».
3. Грузинская 1985-1987 [4] УПО 2-4-я; ТКБ-040; «Алазань-5».
4. Ставропольская 2004-2007 [6] ППГС 3-4-я; ТКБ-040; «Алазань-6».
Оценка опытов v = n / (VœAi»), изд./(мин.км3) Эффектив-
s 0,04 0,041-0,06 0,061-0,08 > 0,08 ПГЗ
1 ПЭВ ОЭВ 3,7 (1) 96,3 (26) 60 (8) 40 (6) 80 (8) 20 (2) 98 (59) 2 (1) 70 (76) 30 (35)
Всего 100 (27) 100 (14) 100 (10) 100 (60) 100 (111)
2 ПЭВ ОЭВ 85,3 (390) 14,7 (67) 93 (165) 7 (12) 97 (150) 3 (5) 100 (442) 93 (1147) 7 (84)
Всего 100 (457) 100 (177) 100 (155) 100 (442) 100 (1231)
3 ПЭВ ОЭВ 82,2 (134) 17,8 (29) 97 (61) 3 (2) - - 86 (195) 14 (31)
Всего 100 (163) 100 (63) - - 100 (226)
4 ПЭВ ОЭВ 71 (110) 29 (45) 97 (37) 30 (1) 89 (24) 11 (13) 96 (105) 4 (4) 81 (276) 19 (63)
Всего 100 (155) 100 (38) 100 (37) 100 (109) 100 (339)
2.6. Реализация метода предотвращения и прерывания града на ЗТ
Метод предусматривает распознавание ОВ 1-4-й категорий и оценку их: скорости и направления перемещения; критериев и схем засева площадей РГ и БГ, расположенных на фронтальном и наветренном флангах нависающего радиоэха; оптимальных норм расхода количества и скорострельности ПГР в объемах зон РГ и БГ по формулам (4) и (5). На основании полученных оценок принимается решение о проведении воздействия, которое осуществляется не с интервалом 6 мин, как это показано на рис. 1, а в каждом цикле обзора не однократно, а двукратно в ОВ 2-й категорий, трехкратно в ОВ 3-й категорий и четырехкратно в ОВ 4-й категорий [9].
ВЫВОДЫ
1. Анализируются физические принципы ПГЗ и ИРО, основанные на концепциях:
— преждевременного разрушения облаков нисходящими потоками, инициированными различными техническими средствами активных воздействий;
— искусственного регулирования процесса осадкообразования при микрофизическом и динамическом засевах ЧКР объемов ЗФО конвективных ячеек, которые сводятся к оценкам критериев и схем засева, а также к скорострельности и оптимальных норм расхода количества ПГР и/или ЧКР Agi в объемах ОВ 1-4-й категорий.
2. При увеличении значений:
— радиолокационных параметров и параметров воздействия ОВ 3-4-й категорий отмечается уменьшение вероятности появления опытов с ПЭВ, приводящее к несвоевременной и недостаточной обработке ОВ ПГР, а следовательно, к выпадению катастрофического града на ЗТ;
— комплексных параметров ОВ 3-4-й категорий отмечается увеличение вероятности появления опытов с ПЭВ, приводящих к повышению физической и экономической эффективности ПГЗ.
3. При переходе от ПГС к ПГР и от концепции конкуренции и УПО к концепции ППГС ПГР и/или ЧКР Agi в объемах зон ОВ 3-4-й категорий отмечается:
— уменьшение vt от 0,08 изд. «Эльбрус-4»/мин.-км3 до 0,04 изд. «Алазань-6»/мин.км3 и I от 40 изд. «Эльбрус-4»/мин. до 20 изд. «Алазань-6»/мин.;
— увеличение физической эффективности ПГЗ от 70% (ЗТ Северо-Кавказской ВС) до 95,7% (ЗТ Ставропольской ВС).
4. Получены уравнения, связывающие с вероятностью более 85% значения скорострельности и оптимальных норм расхода ПГР с параметром ЛV45, измеренным в реальном масштабе времени с помощью «МРЛ-АСУ».
5. Разработанный объективный метод ППГС ПГИ и/или ЧКР в объемах зон РГ и БГ ОВ 1-4-й категорий в 2003-2007 гг. прошел экспериментальную проверку на независимом материале Ставропольской ВС и успешно внедрен в производственную практику ПГЗ этой службы. Физическая эффективность составила 95,7%, а экономическая эффективность - 323 млн руб. по ценам выше указанного периода года. Результаты испытания убедительно показали возможность прерывания катастрофического града на ЗТ.
Библиографический список
1. Абшаев М.Т. Активное воздействие на градовые процессы // Руководящий документ РД 52.37.596-98. М., 1998. 32 с.
2. Березкин В.В., Ватиашвили М.Р., Макитов В.С., Федченко Л.М. Оценка времени достижения эффекта воздействия на градовые процессы // Труды ВГИ. 1991. Вып. 80. С. 149-156.
3. Ватьян М.Р., Березкин В.В. К вопросу нормирования реагента при воздействии на градовые процессы // Труды ГГО. 1983. Вып. 469. С. 49-57.
4. Ватиашвили М.Р., Березкин В.В., Бахсолиани М.Г Исследование норм расхода реагента в градовых облаках различной интенсивности // Всесоюзная конференция по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Киев, 17-21 ноября, 1987. С. 177-181.
5. Ватиашвили М.Р, Бахсолиани М.Г, Газашвили А.Г., Георгишвили А.Г., Ка-панадзе Н.И., Микадзе Б.Ш., Саамишвили Н.Р Исследование градовых процессов в районах Восточной Грузии // Труды Всесоюзного семинара «Активные воздействия на градовые процессы и перспективы усовершенствования льдообразующих реагентов для практики активных воздействий». М.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 131-136.
6. Ватиашвили М.Р. О Совершенствовании методики засева градовых облаков // Доклады научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий. Нальчик, 10-12 октября 2007. С. 127-134.
7. Ватиашвили М.Р. Уточнение критериев засева объектов воздействия 2-й категории // Доклады научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий. Нальчик, 10-12 октября 2007. С. 314-320.
8. Ватиашвили М.Р. Итоговый отчет по теме 1.8.11. «Апробировать в оперативной практике новые технологические достижения по воздействию на градовые процессы» // Федеральная служба по гидрометеорологии и мо-
ниторингу окружающей среды (Росгидромет). «ГУ» Ставропольская военизированная служба по активному воздействию на метеорологические и другие геофизические процессы. Ставрополь. 2007. 108 с.
9. Ватиашвили М.Р, Джангуразов Х.Х., Кассиров В.П. Способ активных воздействий на градовые процессы // Патент РФ на изобретение №2321871, 2007.
10. Ватиашвили М.Р Прерывание града предварительным засевом облаков и облачных систем со стороны вторжения ОВ 3-4-й категорий // Циклы природы и общества. Материалы XIV Международной научной конференции. Ставрополь. 2008. С. 281-290.
11. Ватиашвили М.Р. Метод прерывания града на подступах защищаемой территории со стороны вторжения градовых облаков // Наука. Инновации. Технологии. 2016. № 4. С. 7-24.
12. Радиолокационные исследования процесса градообразования в кучево-дождевых облаках / Абшаев М.Т., Макитов В.С. и др. // Труды ВГИ. 1978. Вып. 39. С. 3-31.
13. Рунион Р. Справочник по непараметрической статистике: Современный подход / перевод с английского языка Демиденко Е.З. М.: Финансы и кредит, 1982. 198 с.
14. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 421 с.
References
1. Abshayev M.T. Aktivnoye vozdeystviye na gradovyye protsessy (Active influence on hail processes) // Rukovodyashchiy dokument RD. 52.37.596-98.M (Steering document Pfl.52.37.596-98.M). 1998. 32 p.
2. Berezkin V.V., Vatiashvili M.R., Makitov V.S., Fedchenko L.M. Otsenka vremeni dostizheniya effekta vozdeystviya na gradovyye protsessy (Estimating the time to achieve the effect of the impact on gradation processes) // Trudy VGI (Proceedings of the All-Union State University). 1991. Vol. 80. P. 149-156.
3. Vat'yan M.R., Berezkin V.V. K voprosu normirovaniya reagenta pri vozdey-stvii na gradovyye protsessy (To the problem of rationing of reagents when acting on hail processes) // Trudy GGO (Proceedings of the GGO). 1983. Vol. 469. P. 49-57.
4. Vatiashvili M.R., Berezkin V.V., Bakhsoliani M.G. Issledovaniye norm raskhoda reagenta v gradovykh oblakakh razlichnoy intensivnosti (Investigation of the rates of reagent consumption in hail clouds of different intensity) // Vsesoyuznaya kon-ferentsiya po aktivnym vozdeystviyam na gidrometeorologicheskiye protsessy (All-Union Conference on Active Effects on Hydrometeorological Processes). Kiev, November 17-21, 1987. P. 177-181.
5. Vatiashvili M.R., Bakhsoliani M.G., Gazashvili A.G., Georgishvili A.G., Kapanadze N.I., Mikadze B.SH., Saamishvili N.R. Issledovaniye gradovykh protsessov v ray-onakh Vostochnoy Gruzii (Study of hail processes in the regions of Eastern Georgia) // Trudy Vsesoyuznogo seminara «Aktivnyye vozdeystviya na gradovyye protsessy i perspektivy usovershenstvovaniya l'doobrazuyushchikh reagentov dlya praktiki aktivnykh vozdeystviy» (Proceedings of the All-Union Seminar «Active Impacts on Hail Processes and Prospects for the Improvement of Ice-Forming Reagents for the Practice of Active Influences»). M.: Gidrometeoizdat, 1991. P. 131-136.
6. Vatiashvili M.R. O Sovershenstvovanii metodiki zaseva gradovykh oblakov (About the Perfection of the technique of seeding hail clouds) // Doklady nauchno-prak-ticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 40-letiyu nachala proizvodstvennykh rabot po zashchite sel'khozkul'tur ot gradobitiy (Reports of the scientific-practical conference devoted to the 40th anniversary of the beginning of the production work on the protection of crops from hailstones). Nal'chik, October 10-12, 2007. P. 127-134.
7. Vatiashvili M.R. Utochneniye kriteriyev zaseva ob"yektov vozdeystviya 2-y kate-gorii (Specification of the criteria for sowing impact objects of the 2nd category) // Doklady nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 40-letiyu nachala proizvodstvennykh rabot po zashchite sel'khozkul'tur ot gradobitiy (Reports of the scientific and practical conference devoted to the 40th anniversary of the beginning of the production work on the protection of crops from hailstones). Nal'chik, October 10-12, 2007. P. 314-320.
8. Vatiashvili M.R. Itogovyy otchet po teme 1.8.11. «Aprobirovat' v opera-tivnoy praktike novyye tekhnologicheskiye dostizheniya po vozdeystviyu na gradovyye protsessy» (Final report on the topic 1.8.11. «To test in technological practice new technological achievements in the impact on hail processes») // Federal'naya slu-zhba po gidrometeorologii i monitoringu okruzhayushchey sredy (Rosgidromet). «GU» Stavropol'skaya voyenizirovannaya sluzhba po aktivnomu vozdeystviyu na meteorologicheskiye i drugiye geofizicheskiye protsessy (Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring (Roshydromet). «GU» Stavropol militarized service for active impact on meteorological and other geophysical processes). Stavropol'. 2007. 108 p.
9. Vatiashvili M.R., Dzhangurazov KH.KH., Kassirov V.P. Sposob aktivnykh vozdey-stviy na gradovyye protsessy (The way of active influences on hail processes) // Patent RF na izobreteniye №2321871 (Patent of the Russian Federation for invention №2321871), 2007.
10. Vatiashvili M.R. Preryvaniye grada predvaritel'nym zasevom oblakov i oblach-nykh sistem so storony vtorzheniya OV 3-4-y kategoriy (Interruption of the hail by the preliminary seeding of clouds and cloud systems from the invasion of OM of the 3rd and 4th categories) // Tsikly prirody i obshchestva. Materialy XIV Me-zhdunarodnoy nauchnoy konferentsii (Cycles of nature and society. Materials of the XIV International Scientific Conference). Stavropol'. 2008. P. 281-290.
11. Vatiashvili M.R. Metod preryvaniya grada na podstupakh zashchishchayemoy territorii so storony vtorzheniya gradovykh oblakov (Method of interrupting hail on the approaches of the protected area from the invasion of hail clouds) // Nauka. Innovatsii. Tekhnologii (Science. Innovation. Technologies). 2016. № 4. P. 7-24.
12. Radiolokatsionnyye issledovaniya protsessa gradoobrazovaniya v kuchevo-do-zhdevykh oblakakh (Radar studies of the process of city formation in cumulonimbus clouds) / Abshayev M.T., Makitov V.S. et al. // Trudy VGI (Proceedings of the VGI). 1978. Vol. 39. P. 3-31.
13. Runion R. Spravochnik po neparametricheskoy statistike: Sovremennyy pod-khod (Handbook on Nonparametric Statistics: A Modern Approach) / perevod s angliyskogo yazyka Demidenko Ye.Z. (Translation from English Demidenko Ye.Z.). M.: Finansy i kredit, 1982. 198 p.
14. Sulakvelidze G.K. Livnevyye osadki i grad (Rainfall and hail). L.: Gidrometeoiz-dat, 1967. 421 p.
