Искусственное увеличение осадков и борьба с засухой
Дефицит пресной воды во многих районах земного шара с недостаточным естественным увлажнением становится ощутимым тормозом для развития сельскохозяйственного производства и других отраслей народного хозяйства. В целях пополнения водных ресурсов во многих странах мира реализуются различные проекты, среди которых все более важное значение приобретают методы активного воздействия на атмосферные процессы с целью искусственного увеличения атмосферных осадков. В силу исключительной практической значимости именно этой проблеме отдан наивысший приоритет Всемирной Метеорологической Организации.
Экспериментальные проекты, выполненные за прошедшие годы в СССР (России), США, Австралии, Израиле, Китае, Испании, Сирии, Иране, на Кубе, в Монголии и др., убедительно продемонстрировали возможность получения в результате искусственных воздействий на облака ощутимого прироста атмосферных осадков, что может повлиять на продуктивность сельскохозяйственного производства, улучшение режима водопользования и другие отрасли экономики.
В результате многолетних исследований и экспериментов научно-исследовательскими институтами Росгидромета разработаны эффективные методы и технологии искусственного увеличения осадков (ИУО) из различных форм облаков и технические средства необходимые для их реализации, использование которых позволяет увеличивать на площади работ сезонный слой осадков на 15-30%.
К началу 90-х годов в СССР по договорам с агропромышленными комплексами ежегодно выполнялись производственные работы по смягчению воздействий засух путем увеличения осадков в районах с дефицитом влаги в вегетационный период. При этом в работах участвовало одновременно до 5 — 6 самолетов-метеолабораторий и самолетов активных воздействий, а площади районов работ в разных частях страны (юг Западной Сибири, Северный Кавказ, Казахстан, Поволжье, Крым, Якутия и др.) достигали 20-25 млн. га.
В в области работ по искусственному регулированию осадков усилиями ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория» и АНО «Агентство «АТТЕХ» достигнут существенный прогресс:
- усовершенствованы методы засева облаков и оценки их эффективности;
- создана современная бортовая система изме¬рения комплекса параметров облаков, окружающей атмосферы и летно-навигационных характеристик;
- создана система связи и управления самолетами с отображением траектории полета самолета и трасс засева на фоне облачности;
- совместно с ОАО «ФНПЦ „НИИПХ“» (г. Сергиев Посад) и ОАО «ЧПО им. В.И. Чапаева» (г. Чебоксары) разработаны более эффективные кристаллизующие ре-агенты «СК-1» и «СК-1-10» с порогом кристаллизующего действия −3 0С, и на их основе созданы новые средства засева облаков: пиропатроны, бортовые (типа «САГ-26») и наземные генераторы (типа «НАГ-05», «НАГ-07» и «НАГ-11»), а также устройства для сброса гранул твердой углекислоты и распыления жидкого азота «ГМЧЛ-А»;
- освоено применение новых самолетов типа М-101Т «Гжель» и «Су-30»;
- ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория» совместно с ОАО «ЭМЗ им. В.М. Мясищева» завершено создание многоцелевого самолета-метеолаборатории на базе самолета «Як-42», оснащенного современными аппаратно-программными бортовыми комплексами для измерения широкого спектра характеристик атмосферы и облаков и техническими средствами засева облаков высокой производительности. Активное участие в оборудовании самолета принимало ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова».
Одной из важнейших задач работ по активным воздействиям на облака является задача контроля и оценки результатов экспериментов. Проведенный специалистами ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова» анализ выполненных экспериментов по воздействиям на облака в нашей стране, а также за рубежом (в Индии и Саудовской Аравии) убедительно показал их высокую эффективность. В результате воздействий меняются основные характеристики облака, такие как вертикальные потоки, водность, напряженность электрического поля, радиолокационные характеристики. Знание закономерностей изменения этих характеристик позволяет целенаправленно проводить воздействия с целью достижения требуемого эффекта.
Оценка эффективности работ по активным воздействиям на облачные процессы требует развития экспериментальной базы, позволяющей контролировать изменения в облаке вследствие воздействий.
Совместными усилиями институтов Росгидромета (ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова», ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория», ФГБУ «Высокогорный геофизический институт», ФГБУ «Научно-производственное объединение «Тайфун») разработана численная нестационарная трехмерная модель осадкообразующего конвективного облака, позволяющая выполнять прогноз образования и развития конвективных облаков и связанных с ними осадков, оптимизировать технологию активных воздействий на облака с целью искусственного усиления осадков и выполнять оценку эффективности воздействий.
Так же одним из направлений в работах по активным воздействиям является применение данных спутникового зондирования для анализа изменений в облаках, происходящих в результате воздействий. В качестве иллюстрации ниже представлено изображение верхней части двух мощных кучево-дождевых облаков после воздействий, полученное со спутника Метеосат. Первый рисунок представляет изображение облака в видимом диапазоне спектра, а второй — восстановленное трехмерное изображение верхней части облака. По вертикальной оси отложена температура, по горизонтальным осям — расстояние в километрах.
Российская технология увеличения атмосферных осадков внедрена в Сирийской Арабской Республике и Исламской Республике Иран.
Результаты работ по искусственному увеличению осадков в Сирийском проекте
Сезон | Фактические осадки, км3 | Прогноз осадков, км3 | Эффект воздействий, км3 | Эффект воздействий, % |
1991-1992 | 33,9 | 29,1 | 4,8 | 17 |
1992-1993 | 28,8 | 24,7 | 4,1 | 17 |
1993-1994 | 30,2 | 27,1 | 3,2 | 12 |
1994-1995 | 14,1 | 13,2 | 0,9 | 7 |
1995-1996 | 36,6 | 34,0 | 2,6 | 8 |
1996-1997 | 37,8 | 35,2 | 2,6 | 8 |
1997-1998 | 33,7 | 32,1 | 1,6 | 5 |
1998-1999 | 24,0 | 21,9 | 2,1 | 10 |
1999-2000 | 25,0 | 21,8 | 3,2 | 15 |
Результаты работ по искусственному увеличению осадков в Иране
Сезон | Фактические осадки, км3 | Прогноз осадков, км3 | Эффект воздействий, км3 | Эффект воздействий, % |
1999 | 8,3 | 6,5 | 1,9 | 29 |
2000 | 2,5 | 1,8 | 0,7 | 40 |
2001 | 9,1 | 7,4 | 1,7 | 22 |
2006-2007 | 40,2 | 35,3 | 4,8 | 14 |