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 активного воздействия, 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 настоящее время 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 активному воздействию на облачные процессы требует развития экспериментальной базы, позволяющей контролировать изменения в облаке вследствие воздействий. Такая экспериментальная база создана в отделе физики облаков и активного воздействия ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова». Она включает камеры туманов разного объема, позволяющие изучать процессы после воздействий, происходящие как в отдельной капле, так и в достаточно большом объеме.

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. Ведутся разработки трехмерной нестационарной численной модели конвективного грозового облака.

Новым направлением в работах по активным воздействиям стало 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.

По результатам оценки экономической эффективности работ по искусственному увеличению осадков с применением российской технологии в Российской Федерации и за рубежом себестоимость одной тонны воды, полученной в результате активного воздействия на осадкообразующие облачные системы, не превышает 0,1 цента США, а соотношение между экономической выгодой и затратами на проведение работ составляет не менее 10:1, что позволяет рассматривать технологию искусственного увеличения осадков как важное средство для решения проблемы дефицита воды и борьбы с засухой.

Российская технология увеличения атмосферных осадков внедрена в Сирийской Арабской Республике и Исламской Республике Иран.

Результаты работ по искусственному увеличению осадков в Сирийском проекте

Результаты работ по искусственному увеличению осадков в Иране