8Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН № 3 (47) 2012
НАУКИ О ЗЕМЛЕ =
УДК 551.578.7
ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ГРАДОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПО РАДИОЛОКАЦИОННЫМ ДАННЫМ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГРЕССИОННЫХ УРАВНЕНИЙ СВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ГРАДА
М.И. ТЛИСОВ, Б.М. ХУЧУНАЕВ, А.А. ТАШИЛОВА, Н.В. ТЕУНОВА
ФГБУ Высокогорный геофизический институт 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2 E-mail: vgikbr@rambler.ru
В работе приводятся результаты оценки физической эффективности противоградовых работ, вычисленные на основе регрессионных уравнений связи характеристик града с параметрами атмосферы в градовые дни с использованием радиолокационных данных и данных радиозондирования атмосферы.
Ключевые слова: градовые процессы, градовые характеристики, параметры атмосферы, активные воздействия, статистический анализ, физическая эффективность.
Оценка результатов активных воздействий (АВ) на градовые процессы является сложной задачей. Сложность обусловлена пространственно-временной изменчивостью града, трудностью получения его характеристик с необходимой точностью. В данной работе приведены результаты оценки физической эффективности противоградовых работ Северо-Кавказской военизированной службы в 2011 г. Под физической эффективностью обычно понимается успешность активных воздействий, выраженная через изменения физических параметров града.
Физических параметров града много, поэтому для оценки физической эффективности выбирают один или два параметра, изменения которых вытекают из физического принципа используемого метода АВ. Выбранные таким образом параметры града называются показателями эффективности АВ (ПЭ) на градовые процессы.
Изменение показателей эффективности в результате воздействия определялось по формуле
ПЭ
АПЭ = (1 _ сАВ ) х100%, (1)
без АВ
где ПЭсАВ - среднеарифметическое значение показателя эффективности с АВ; ПЭбезАВ - среднеарифметическое значение показателя эффективности без АВ.
оценка физической эффективности активных воздействий на градовые процессы по радиолокационным данным с использованием регрессионных уравнений связи параметров атмосферы с характеристиками града
Значения ПЭ без ав для процессов, на которые проводились активные воздействия, неизвестны (недоступны для прямого измерения). Поэтому ПЭ без ав вычисляют косвенными методами.
В работах [1, 2] нами был предложен метод оценки показателя эффективности без АВ, который заключался в разбиении всех процессов на 3 класса путем кластерного анализа, в получении регрессионных уравнений связи характеристик града на земле с параметрами атмосферы в градовые дни и их использовании для определения ПЭ без ав. В качестве показателя эффективности была выбрана общая кинетическая энергия. Для вычисления ПЭ без ав выборка была разбита на 3 класса c использованием статистического пакета SPSS 10.0 [3]. Для каждого класса вычислялось значение общей кинетической энергии по нижеприведенным формулам.
I класс:
Eo6 =-E0 - EHp + E2TT, (2)
где Н — высота слоя потенциальной неустойчивости, км;
ТТ — индекс интегральных сумм Миллера, 0К; Е0 = 648 Дж; Е1 = 150; Е2 = 29,6 .
II класс:
Еоб = Е0 + Ертах — Е2 Ы2 + Е'ъ Ро, (3)
где Ртах — давление на уровне максимальной разности температур, мбар;
Д^ — вертикальный градиент температуры в слое Нк + 2 км + 2 км, град/100 м; Р0 — давление на уровне нулевой изотермы, мбар; Е0 = 4480 Дж; Е[ = 8,5 ; Е'2 = 3175,3 ; Е0 = 9,45 .
III класс:
500
Eo6 =-E0- Е'0'п + <Z q, (4)
0
где 0^ - минимальная псевдопотенциальная температура смоченного термометра на уровне Нр, 0К;
500
^ q - суммарная массовая доля воды в слое земли - 500 гПа, г/кг;
земля
E0 = 61,7 Дж; Ё[ = 0,18; E"2 = 8,3.
Параметры атмосферы определялись по данным радиозондов по общеизвестным формулам и методам. Даты градовых процессов, характеристики атмосферы в эти дни и результаты кластерного анализа представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Разбиение градовых процессов 2011 года на 3 класса с помощью кластерного анализа статистического пакета SPSS 10.0
¡Д| х|
Для определения показателя эффективности с активным воздействием использовались радиолокационные данные Урванского противоградового отряда СКВС.
оценка физическом эффективности активных воздействии на градовые процессы по радиолокационным данным с использованием регрессионных уравнений связи параметров атмосферы с характеристиками града
На рис. 1 в качестве примера приведены карты интенсивности осадков, по которым определялся размер выпавшего града для трех классов, их кинетическая энергия с АВ и площади выпадения Si, определяемые при помощи программы Motic Images Plus 2.0.
I класс
II класс
III класс
Рис. 1. Карты интенсивных осадков Пересчет общей кинетической энергии проводился по формуле
n
Еобщ = X S'E' . (5)
i=1
Используя формулы (2-4), находим общую кинетическую энергию без АВ по классам.
Получены следующие значения физической эффективности активных воздействий на 26 градовых процессов, которые имели место на территории проведения противоградо-вых работ Северо-Кавказской военизированной службы в 2011 году:
I класс Э1 = от 57% до 84%; II класс Э2 = до 99%; III класс Э3 = от 85% до 93%.
Вышеприведенные значения физической эффективности активных воздействий являются приблизительными, так как значения кинетической энергии выпадающего града, полученные по радиолокационным данным, не точны. Для более точного определения эффективности необходимы точные значения кинетической энергии града. Однако эти данные можно использовать для определения градовых процессов, на которые АВ более эффективны.
Анализ вышеприведенных данных показывает, что физическая эффективность АВ на более мощные градовые процессы (I класс) почти на 30% меньше, чем на более слабые процессы (II-III классы). Наибольшая эффективность АВ наблюдается при воздействии на градовые процессы, из которых град выпадает на большие площади с относительно небольшой поверхностной плотностью кинетической энергии (II класс процессов).
ЛИТЕРАТУРА
1. Хучунаев Б.М., Ташилова А.А., Тлисова И.М. Оценка результатов активных воздействий на градовые процессы / Материалы научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах - участниках СНГ. СПб, апрель 2002 г. С. 4 - 65.
2. Хучунаев Б.М., Ташилова А.А., Теунова Н.В. Оценка физической эффективности активных воздействий на градовые процессы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН, 2008. № 6. С. 169-175.
3. Бююль А., Цефель П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. СПб.: ДиаСофтЮП, 2002. С. 608.
ESTIMATION OF PHYSICAL EFFICIENCY OF CLOUD SEEDING ON HAILSTONE PROCESSES BASED ON RADAR-TRACKING DATA WITH USE OF REGRESSION EQUATIONS OF RELATIONSHIP OF AN ATMOSPHERIC PARAMETRES WITH HAILSTONE CHARACTERISTICS
M.I. TLISOV, B.M. KHUCHUNAEV, A.A. TASHILOVA, N.V. TEUNOVA
High-mountainous Geophysical Institute 360030, КБР, Nalchik, 2, Lenin's avenue E-mail: kbrvgi@rambler.ru
In the article the results of estimate of the physical efficiency of cloud seeding calculated on base of regression equations relationship of the hailstone characteristics and atmospheric parameters during hailstorm with using radiolocation data and atmospheric sounding data are demonstrated.
Key words: hailstone processes, hailstone characteristics, atmospheric parameters, cloud seeding, statistic analyses, physical efficiency.
Работа поступила 16. 05. 2012 г.
