авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Анализ и прогноз пространственно-временного распределения опасных метеорологических процессов на юге европейской части россии и разработка мероприятий по снижен

-- [ Страница 4 ] --

В работе также проведен анализ измерений времени ф нарастания волны тока при разрядах облако-земля. По результатам измерений с помощью грозорегистратора LS 8000 значения ф меняются от 1 до нескольких десятков мкс (50 мкс). Среднее значение ф для Юга Европейской части России составило 8 мкс. В зависимости от знака разряда молнии значения ф меняются. Измеренные нами значения длительности фронта нарастания волны тока, лежат в пределах границ вариаций, определенных Бергером методом прямого осциллографирования. Среднее значение ф положительных молний составляет 13,3 мкс, а отрицательных – 11,6 мкс.

Для исследования зависимости тока молнии от высоты местности результаты инструментальных наблюдений были разделены на две группы:

- первая группа – данные измерений над местностью с высотой от уровня моря до 2000 м над уровнем моря.

- вторая группа – данные измерений над местностью с высотой от 2000 до 5500 м над уровнем моря;

Как показал анализ этих данных, с увеличением высоты местности над уровнем моря значение Iм уменьшается. Это связано с тем, что грозо-разрядная деятельность, как правило, связана с развитием конвекции и образованием кучево-дождевых облаков. Между облаком и подстилающей поверхностью происходит интенсивный влагообмен, на который рельеф местности оказывает значительное влияние.

Наибольшие токи молний регистрируются в степной зоне. Среднее значение амплитуды в степной зоне составляет 23 кА, а в горной части – 14 кА, т.е. с высотой местности токи молнии уменьшаются. Эту особенность необходимо учитывать для разработки рекомендаций по грозозащите конкретных высоковольтных линий, зданий и других сооружений в указанных районах.

В разделе 4.3 приведены результаты влияния анализа солнечной активности на грозовую деятельность на Северном Кавказе. В качестве меры степени солнечной активности в данной работе использованы условные числа Вольфа, пропорциональные сумме общего числа пятен (f) и удесятеренного числа их групп (g):

W=k(f+10g), (21)

где k–коэффициент пропорциональности; W-число Вольфа в момент времени t.

Грозовая активность над регионом характеризуется числом дней с грозой в год и их общей продолжительностью. В работе исследовано влияние изменения солнечной активности на характеристики грозовой активности: число дней с грозой в год и общая продолжительность гроз. При этом были использованы данные 12 метеостанций, расположенных на территории, а также многолетние данные инструментальных наблюдений за молниями активно-пассивными радиотехническими средствами Высокогорного геофизического института.

Временные ряды числа Вольфа и числа дней с грозой за период 1920-2010 гг. для данных метеостанций в городах Кисловодск и Минеральные Воды представлены на рис. 8 - 9.

Корреляционный анализ данных показывает, что между грозовой и солнечной активностью существует тесная взаимосвязь. Так как между среднегодовой продолжительностью гроз Т и числом дней с грозой в год N

 Количество дней с грозой (N1) и число Вольфа (W) за 1920-2010 гг. по данным метеостанции-72

Рис. 8. Количество дней с грозой (N1) и число Вольфа (W) за 1920-2010 гг. по данным метеостанции Кисловодск

 Количество дней с грозой (N2) и число Вольфа (W) за 1920-2010 гг. по данным метеостанции-73

Рис. 9. Количество дней с грозой (N2) и число Вольфа (W) за 1920-2010 гг. по данным метеостанции Минеральные Воды

существует линейная прямая зависимость, аналогичные выводы о связи с солнечной активностью можно сделать и для Т.

По нашим расчетам с высокой точностью связь между W и N для приведенных станций можно представить следующим образом:

- для ГМС «Кисловодск» коэффициент корреляции составляет 0,85;

- для ГМС «Минеральные воды» коэффициент корреляции составляет 0,7.

Примерно такие же числа получаются и для данных других метеостанций.

Метеостанция Кисловодск находится на высоте около 1000 м над уровнем моря, метеостанция Минеральные Воды на высоте 350 м над уровнем моря.

Как показали исследования, наблюдается достаточно сильная связь между метеопараметрами, характеризующими электрическую активность атмосферы, и солнечной активностью. Коэффициент корреляции между N и W в среднем равен 0,8. Метеостанции, расположенные на достаточно близком расстоянии (например, Минеральные Воды и Кисловодск), но на различных высотах над уровнем моря фиксируют различные значения грозовой активности, а коэффициент между отмеченными параметрами повышается с повышением высоты (0,7 и 0,85 для отмеченных пунктов соответственно). При этом с увеличением высоты грозовая активность, продолжительность гроз возрастают.

В разделе 4.4 приводятся результаты исследований взаимосвязи процессов образования града в облаках и формирования их электрической структуры. На основе анализа механизмов электризации частиц в облаках показано, что разделение электрических зарядов преимущественно является следствием фазовых переходов воды в облаках. При этом основную роль в разделении электрических зарядов в облаках играют такие процессы как замерзание переохлажденных капель, столкновение кристалликов льда с замершими каплями и градовыми частицами.

Были также проведены исследования зависимости грозовой активности градовых облаков от характеристик града.

На основе анализа данных радиолокационных измерений параметров градовых облаков и их грозовой активности нами получено выражение, описывающее связь между средним диаметром градин (D,см) и числом молниевых разрядов (N, разр.мин-1):

N=аD+в. (22)

Параметры а и в – в этом выражении найдены методом наименьших квадратов и равны:

а = 12 разр.·мин-1·см-1 в = 5 разр.· мин-1;

Как показали исследования, процесс градообразования в конвективном облаке начинается позже, чем грозовая активность. Она продолжается и после прекращения индикации града в облаке. Это показывает, что процесс градообразования в облаке занимает значительно меньше времени, чем грозовая деятельность. При этом косвенным подтверждением, что данное грозовое облако становится градоопасным, является:

1. наличие грозовых разрядов с интенсивностью до 5 разрядов в минуту.

2. интенсивность молниевых разрядов больше 10 в минуту.

Пятая глава посвящена анализу пространственно-временной динамики грозовой активности на Юге Европейской территории России, и ее прогнозу на последующие годы.

Раздел 5.1 раскрывает некоторые аспекты использования определенных на основе данных грозорегистратора LS 8000 значений: тока молнии и времени нарастания волны тока молнии до максимальных. Для решения задач молниезащиты рекомендованы следующие их средние значения:

- Для положительных разрядов молнии (более 2688 случаев) на землю самый слабый импульс тока составил 10 кА, самый большой ток 311 кА. Мода равна 10 кА, среднее значение тока соответствует 22,9 кА.

- Для отрицательных наземных разрядов молнии самый слабый импульс измеренной силы тока составил 4 кА, самый большой 210 кА. Среднее значение 16,8 кА.

Приводятся расчеты поражаемости различных наземных объектов при выявленных характеристиках грозовой деятельности на Северном Кавказе.

Важной характеристикой грозовой деятельности является количество разрядов молний n на 1 км2 за один год. Этот параметр также очень важен для решения задач молниезащиты наземных объектов. Для изучения его пространственного распределения нами использованы многолетние данные метеостанций Северного Кавказа о числе дней с грозой N. Затем, используя принятое соотношение между n и N в виде

, (23)

нами была построена карта грозопоражаемости территории (рис. 10).

Можно заметить, что наибольшая удельная поражаемость молниями (5 разр/год·км2) имеет место в районе г. Сочи вдоль Черноморского побережья, наименьшая на Северо-востоке региона (до 2 разр/год·км2).

В разделе 5.2 приведены результаты анализа случаев возникновения различных чрезвычайных ситуаций (ЧС), связанных с грозовыми процессами. По результатам 20 - летнего материала построена карта рисков ЧС при грозах.

Оказалось, что наибольшие ЧС при грозах чаще всего возникает вдоль Кавказского хребта и они, как правило, связаны с авариями на линиях электроснабжения.

Раздел 5.3 посвящен анализу и прогнозу грозовой активности по данным многолетних наблюдений на 74 метеостанциях с рядами наблюдений от 30 (Назрань, Грозный и др.) до 80 лет (Кисловодск, Минеральные Воды, Дивное и др.).

В результате таких исследований удалось установить, что:

1. На фоне снижения средней по территории Юга Европейской части России грозовой активности расположение основных ее очагов сохраняется.

2. Понижение продолжительности гроз и числа дней наблюдается в равниной части рассматриваемой территории.

3. В юго-западной части рассматриваемых территорий наблюдается заметный рост грозовой активности.

Несомненный интерес представляет анализ изменений грозовой активности на рассматриваемой территории по годам и в течение одного года. Анализ многолетних данных показывает, что наибольшая грозовая активность на рассматриваемой территории наблюдается в период с третьей декады июня до второй декады июля. Минимальное количество гроз наблюдается в осенне-зимний период (2 - 3 дня с грозой). При этом с увеличением числа дней с грозой N увеличивается продолжительность гроз Т. Найдено корреляционное выражение связывающее указанные характеристики в виде:

, (24)

где а и b эмпирические коэффициенты. Найдены их значения для различных районов. В качестве осредненных значений предложены а=1,5 час день-1 и b=1,2.

В приложении приведены Акты внедрения некоторых результатов работы, а также таблицы данных.

Основные результаты диссертационной работы.

  1. Исследованы закономерности изменения режимов атмосферных осадков и температуры воздуха в различные периоды времени и в различных климатических зонах Юга Европейской части России. Получено, что изменение режима атмосферных осадков отличается друг от друга в различных климатических зонах региона. Что касается среднегодового значения температуры воздуха, то на 80-летнем отрезке времени получено его увеличение примерно на 1,5°С.
  2. Исследованы закономерности изменения параметров, характеризующих электрическую активность атмосферы в различные периоды времени и в различных климатических зонах того же региона РФ. Получено, что грозовая деятельность отмечается ежегодно и для некоторых районов возможна практически круглогодично.
  3. Проведено исследование динамики пространственно-временного распределения катастрофических метеорологических явлений (градобития, засухи, шквальные ливни, паводки, сели) в различных климатических зонах Юга Европейской части РФ. Показано, что изменение температурного режима воздуха и режима атмосферных осадков вследствие потепления климата способствуют активации конвективных процессов, сопровождающихся грозами.
  4. Проведено исследование пространственного распределения грозовых процессов на Юге Европейской территории РФ в результате получено, что орография значительно влияет на их возникновения. Построены зависимости различных характеристик грозовой активности от высоты местности над уровнем моря и от солнечной активности.
  5. Установлена взаимосвязь между грозовой активностью облаков и их градоопасностью. Получено, что период выпадения града приходится на интервал времени наибольшей грозовой активности облаков. Появление градовых осадков приводит к увеличению грозовой деятельности в 2 - 2,5 раза. Установлено, что признаком перехода грозового облака в градовое можно считать интенсивность грозовых разрядов не менее 5 разрядов в минуту при наличии тенденции увеличения интенсивности молниевых разрядов с течением времени.
  6. Показано, что временной ход солнечной активности W, числа дней с грозой N и их годовой продолжительности достаточно синхронен и коэффициент корреляции между N и W в среднем равен 0,8;

Годы с минимальным числом дней с грозой характеризуются минимальной суммарной продолжительностью гроз, что соответствует минимуму солнечной активности. И, наоборот, годам с максимумом грозовых дней и продолжительности соответствуют годы максимумов солнечной активности.

  1. Построены модели прогнозирования временных рядов метеопараметров, характеризующих режим атмосферных осадков, температурный режим воздуха и электрическую активность атмосферы, учитывающие скрытые в этих рядах метеопараметров цикличности. Исследование моделей путем прогнозирования тестовых временных рядов показало, что они обладают достаточно высокой точностью и их можно эффективно использовать для прогнозирования динамики природно-климатических характеристик регионов.
  2. Проведен анализ спектральной структуры и фрактальных свойств временных рядов метеопараметров, характеризующих режим атмосферных осадков, температуры воздуха и электрической активности атмосферы.
  3. Осуществлен прогноз динамики атмосферных осадков, температуры воздуха и электрической активности атмосферы в различных климатических зонах.
  4. На основании построенной стохастической модели грозовой активности составлена прогнозирующая функция и вычислены прогнозные значения числа дней с грозой и средней продолжительности гроз до 2025 гг. Согласно полученных данных ожидается устойчивая тенденция роста числа дней с грозой (5% в год) в предгорной части Северного Кавказа.
  5. Построена зависимость урожайности сельскохозяйственных культур для условий предгорной зоны КБР от агрометеорологических факторов (количества осадков и средней температуры воздуха). Зависимость можно использовать для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур в задачах адаптации производства сельскохозяйственной продукции к изменению климата.
  6. В рамках линейного программирования построена детерминированная модель адаптации производства сельскохозяйственной продукции к изменению климата, которая сводится к оптимизации структуры посевных площадей.

Публикации по теме диссертации.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Аджиева А.А, Шаповалов А.В. Исследование взаимосвязей между метеорологическими факторами и урожайностью сельскохозяйственных культур // Внутривузовский сборник научных трудов «Известия Кабардино-Балкарского научного центра». – Нальчик. – 2003. – Вып. – С. 108-112.

2. Аджиева А.А. Математическое моделирование процессов в грозовом облаке // Обозрение прикладной и промышленной математики. – 2008. – Т.15, В.5. – С.844-845.

3. Аджиева А.А, Аджиев А.Х., Тумгоева Х.А. Влияние орографии на характеристики грозовой деятельности// Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. – 2008. – №2. – С.109-112.

4. Аджиева А.А, Аджиев А.Х., Тумгоева Х.А. Мониторинг грозовых явлений на Северном Кавказе// Известия КБНЦ РАН. – 2008. – №3 (23). – С. 104-110.

5. Аджиева А.А, Шаповалов А.В. Физико-статистическая характеристика гроз в Северно-Кавказском регионе по данным наблюдений и расчетов// Тезисы докладов научной конференции институтов Росгидромета, посвященной 50-летию Отдела физики облаков ГГО им. А.И.Воейкова. – М.: 2008. – С. 50-52.

6. Аджиева А.А, Аджиев А.Х., Чочаев Х.Х., Шаповалов В.А. Методика коррекции сигналов метеообъектов на дальностях свыше 100 км при радиолокационных наблюдениях // Доклады Адыгской (Черкесской) Международной Академии Наук. – Нальчик, 2008. – Т.12, №2. – С.86-93.

7. Аджиева А.А, Аджиев А.Х. Пространственные и временные вариации грозовой активности над Северным Кавказом // Метеорология и гидрология. – 2009. – №12. – С.25-31.

8. Аджиева А.А, Рогозина А.И., Шаповалов В.А., Чочаев Х.Х. Методы обнаружения и борьбы с опасными конвективными процессами на территории Северного Кавказа. – М.: Новые технологии. – 2009. – № 6. – С. 12-16.

9. Аджиева А.А, Разумова Н.В., Шагин С.И. Грозы и молнии на юге Европейской части России // Проблемы Региональной Экологии. – 2009. – №2. – С.217-220.

10. Аджиева А.А, Аджиев А.Х., Дорина А.Н. Определение параметров молниевых разрядов с использованием грозорегистратора LS 8000 // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Физика атмосферы. – 2010. – С.10-12.

11. Аджиева А.А, Шаповалов В.А., Машуков И.Х. Методы обработки и представления радиолокационной метеорологической информации на территории Северного Кавказа // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Физика атмосферы. – 2010. – С.12-17.

12. Аджиева А.А, Кунаева Ф.А. Корреляционный анализ солнечной активности и грозоразрядных процессов на Северном Кавказе // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. – 2010. – № 2. – С.5-10.

13. Аджиева А.А, Хоргуани Ф.А. Взаимосвязь солнечной и грозовой активности на Северном Кавказе // Известия Кабардино-Балкарского Научного Центра РАН. – 2010. – №4 (36). – С.80-87.

14. Аджиева А.А, Хоргуани Ф.А. Ритмические вариации грозовых процессов и солнечной активности // Доклады Адыгской (Черкесской) Международной Академии Наук. – Нальчик, 2010. – Т.12, № 1. – С.105-113.

15. Аджиева А.А., Аджиев А.Х., Думаева Л.В. Определение динамических характеристик токов молниевых разрядов. // Известия ВУЗов. – 2011. – № 6. – С.10-15.

16. Аджиева А.А., Тихова У.В. Математическая модель оптимизации структуры сельхозпроизводства на защищаемой от града территории // Обозрение прикладной и промышленной математики (XII Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике. Казань, 1 - 8 мая 2011 г.). – Москва, 2011. – Т., Вып.. – С. …

17. Аджиева А.А, Шаповалов В.А. Анализ временных рядов метеорологических параметров и их прогнозирование в мезорайоне. // Известия Кабардино-Балкарского Научного Центра РАН. – 2012. – № 1. –

Монографии:

  1. Аджиева А.А, Разумов В.В., и др. Опасные природные процессы юга европейской части России. Монография. Евразийский институт социально-природных исследований. – М.: Дизайн. Информация. Картография, 2007. – С.265-270.
  2. Аджиева А.А, Разумов В.В. и др. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций. Российская Федерация/ под общ. ред. С.К.Шойгу. – М.: Дизайн. Информация. Картография, 2010. – 696с.

Публикации в других изданиях:

20. Аджиева А.А, Ашабоков Б.А. Метод прогнозирования природных факторов при планировании сельскохозяйственных мероприятий (тезисы) // Внутривузовский сборник научных трудов. – Нальчик: КБГСХА, 1996. – С.24.

21. Аджиева А.А, Кокова Ф.М., Шаповалов А.В. Об одном подходе к анализу и прогнозу временных рядов // Международная конференция «Системные проблемы надежности математического моделирования и информационных технологий». – Москва-Сочи, 1998. – С…



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.