Проект по увеличению осадков в Иране
Рис.1 Территория проведения проекта
Проект по увеличению осадков в Иране был начат в 1999 году. Проект выполняется в рамках контракта с Министерством энергетики Ирана по увеличению осадков в провинции Йезд и окружающих районах, где проблема дефицита воды стоит особенно остро. С 1999 по 2007 год проект выполнялся С участием российских специалистов. С 2007 по настоящее Время выполняется иранской стороной под методическим Руководством ЦАО
Территория проекта
На рис.1 показана территория, на которой осуществляются операции по увеличению осадков в Иране. На начальном этапе (1999) работы по увеличению осадков проводились на площади 125 тысяч кв.км. Ежегодно площадь Работ увеличивалась и в 2000 г. составляла 280 тысяч кв.км., в 2001 г – 385 тысяч кв. км. В настоящее время работы ведутся на площади 635 тысяч кв.км.
Климатические условия в районе работ
Провинция Йезд является одним из наиболее засушливых районов в Иране. Средняя годовая сумма осадков в городе Йезд составляет всего 61,2 мм. При этом основное количество осадков – 82% годовой суммы выпадает с декабря по апрель. На рис. 2 приведено распределение среднемесячных слоев осадков (мм) в городе Йезд за период с1953 по 1998 гг. На рис. 3 приведена диаграмма, характеризующая межгодовую изменчивость четырехмесячного (январь-апрель) количества осадков в Йезде.
Рис.2 Среднемесячное количество осадков
Рис.3 Диаграмма межгодовой изменчивости
Из рисунка 3 видно, что к периоду принятия решения о проведении работ руководством провинции Йезд наблюдалось некоторое устойчивое уменьшение осадков примерно на 10 – 12%. Таким образом, предполагаемое увеличение осадков за счет активных воздействий на те же 10 - 12% для провинции Йезд имеет весьма актуальное значение.
Характеристики облаков
Проект в Иране не предусматривал проведения исследовательского и демонстрационного этапов. Поэтому работы с самого начала были направлены на получение дополнительных осадков. Поэтому исследования облачных параметров носили исключительно фрагментарный характер. Тем не менее удалось сформировать общее представление о характеристиках облачности в районе работ. На рис.4 представлен пример обзорного графика одного из полетов, на котором приведены данные измерений водности облаков, температуры и влажности. В период с ноября по апрель в районе провинции Йезд, являющемся по сути нагорной пустыней, наблюдаются в основном облака
Рис.4 Обзорный график полета
Рис.5 Максимальные значения
водности
Рис.6 Температура на уровне засева
слоистообразных форм, с внедренной конвекцией, имеющей особенно яркий характер в районах горных хребтов. В период марта-апреля несколько возрастает количество чисто конвективных облаков. Отмечено, что и водность облаков имеет сезонный хода и увеличивается от зимы к весне (рис.5). Это объясняется тем, что в слоистообразных облаках с наступлением весны учащаются облака внедренной конвекции, в связи с чем и растут значения водности. Значения максимальной жидкокапельной водности в основном колебалась от 0.2 до 0.4 г/м^3, однако в конвективных ячейках значения Водности доходили до 0,9 г/м^3. Высота нулевой изотермы зимой составляет от 2500 до 3000 м и увеличивается до 4000 м весной. Происходит и потепление облаков от зимы к весне, что видно на рис. 6.
Техническое оснащение проекта
В рамках проекта создана Информационно-измерительная система ИИС включающая сеть наземных радиолокационных комплексов АКСОПРИ-Э и самолеты метеолаборатории с бортовыми измерительно-вычислительными комплексами ИВК.
Наземные радиолокационные комплексы АКСОПРИ-Э
Рис.7 Наземный радиолокационный комплекс
В проекте по увеличению осадков в Иране к настоящему времени создана наземная радиолокационная сеть из трех автоматизированных радиолокационных комплексов АКСОПРИ-Э. На рис. 7 приведена фотография одного из комплексов. Радиусы действия каждого из комплексов показаны на рис.1 (окружности меньшего радиуса). Комплексы обеспечивают получение радиолокационной информации об облаках и осадках для северо-западной (провинция Исфахан), центральной (провинция Йезд) и юго-восточной (провинция Керман) частей территории проекта.
Рис.8 Радиолокационная карта распределения верхней границы облаков (а) и интенсивности осадков (б)
Автоматизированной наземный радиолокационный комплекс предоставляет информацию об: интенсивности осадков, выпадающих в зоне обзора, сумме осадков за любой период суток, высоте верхней границы облачности, явлениях погоды, горизонтальные сечения облачности и осадков на 8-ми различных уровнях над уровнем моря, векторе перемещения облаков и осадков. На рис.8 (а,б) приведены распределения радиоэхо верней границы облаков (рис.8 а) и интенсивности осадков (рис.8 б). На рис.9(а,б) карта суммарных осадков рис.9(а) и карта явлений рис.9(б)
Самолеты метеолаборатории и бортовой измерительно-вычислительный комплекс
Рис.10 Самолет метеолаборатория Ан-30
Работы по засеву облаков в проекте по увеличению осадков в Иране начались с использованием российских самолетов-лабораторий, созданных на базе самолетов Ан-30. На рис.10 приведена фотография такого варианта летающей лаборатории. Самолеты были оборудованы техническими средствами для проведения засева облаков и аппаратурой для измерения параметров атмосферы и облаков, необходимых для принятия решений о воздействиях. Засев облаков производился отстрелом пиротехнических изделий с йодистым серебром ПВ-26 из систем АСО-2И (см рис.11) и диспергированием жидкого азота Генераторами мелкодисперсных частиц льда ГМЧЛ-А (рис.12)
Рис.11 Система «Веер» и балки АСО-2И
Рис.12 ГМЧЛ-А
Воздействия на облака с применением российских самолетов проводились в течение трех сезонов (1999-2001). В период с 2001 по 2004 гг. Иранская сторона приобрела два самолета Ан-26, закупила оборудование, необходимое для проведение работ по засеву облаков и совместно с российской стороной переоборудовала самолеты Ан-26 в самолеты метеолаборатории. На рис.13 приведены фотографии иранских самолетов метеолабораторий Ан-26(SAK) и Ан-26(SAJ) и аппаратурных стендов с их оборудованием
Рис. 13 Иранские самолеты-метеолаборатории и их приборные комплексы
На иранские самолеты установлен ИВК, в состав которых входят : измеритель полной и жидкокапельной водности облаков; измеритель влажности воздуха- самолетный конденсационный гигрометр (СКГ);датчик температуры наружного воздуха П-104; доплеровский измеритель скорости и сноса (ДИСС-013); система воздушных сигналов(СВС-72-1);радиовысотомер (РВ-18Ж); спутниковая навигационная система GPS «GARMIN-195». Данные с измерительных приборов и навигационного оборудования поступают на персональный компьютер, обрабатываются в режиме реального времени и представляются на мониторе ПК. Связь с наземным командным пунктом осуществляется по УКВ радиоканалу с помощью радиостанции «БАКЛАН-5». Питание всего специального оборудования производится с помощью дополнительных источников на 27 В постоянного тока и 115 В 400 Гц. Для воздействия на облака установлены контейнеры типа «ВЕЕР» с балками АСО-2И для отстрела ПВ-26 и азотный генератор мелкодисперсных частиц льда (ГМЧЛ-А).
Оценка эффективности и результаты работ
Оценка эффекта воздействия является одним из наиболее трудных вопросов в подобного рода проектах в в основном по следующим причинам: огромные территории, на которых приходится оценивать результаты воздействий на облака; значительная пространственная изменчивость выпадающих осадков, усугубленная сложным горным рельефом; невозможность использования рандомизированных подходов к оценке в силу специфики коммерческих контрактов.
Для оценки эффекта воздействий в Проекте используется метод исторической регрессии, модифицированный применительно к статистической оценке результатов оперативных проектов по ИУО на больших территориях. Суть разработанного в ЦАО «метода плавающего контроля» (МПК), заключается в использовании в качестве контрольных станций не фиксированного набора метеостанций, а переменного или «плавающего». В качестве контрольных выбираются станции, которые в течение анализируемого периода работ (обычно при проведении оперативных проектов в качестве такого берется месяц) не испытали воздействия засева облаков. При этом территория работ делится на зоны («субмишени») с целью повышения точности прогнозирования осадков на площади мишени по регрессионному соотношению за счет увеличения корреляции между осадками контрольных станций и мишени.
В МПК осадки V(j), выпавшие в зоне (субмишени) с номером m
в месяце с номером k в j-том году,
"прогнозируются" по линейному уравнению регрессии вида:
Vm(k)(j) = Σai(k) vi(k)( j) + c(k),
где vi(k)( j) - количество осадков,
выпавших на опорной станции с номером i за тот же период. Коэффициенты a,
b и c определяются методом наименьших квадратов
по данным 26-летнего опорного периода. Для измерения
количество осадков используются 150 осадкомеров, расположенных на территории работ (рис. 14 а),
разделенной с использованием кластерного метода на 7 «субмишеней» (рис. 14б).
Выбор набора контрольных станций в уравнении регрессии для обеспечения точного прогноза количества осадков на территории субмишени выполняется с использованием скорректированного коэффициента детерминации, максимум которого обеспечивает минимальность несмещенной оценки дисперсии случайной ошибки уравнения регрессии, и следовательно, наилучшее качество прогнозирования осадков по выбранному уравнению.
После завершения процедуры определения оптимального уравнения регрессии эффект от проведения активных воздействий с целью ИУО на субмишени m в месяце с номером k, выраженный в виде объема дополнительных осадков ∆V, определяется как разность между фактически выпавшими на ней осадками и их оценкой по оптимальному уравнению регрессии.
Рис. 14 Расположение осадкомерных станций (а) и «Субмишени» на территории Проекта (б)
Результаты статистической оценки эффективности оперативного засева облаков на территории Проекта, полученные с использованием МПК, приведены в таблице:
| Сезон год, месяц | Площадь кв.км. | Фактические осадки куб.км. | Прогноз осадков куб.км. | Эффект куб.км | Эффект % |
|---|---|---|---|---|---|
| 1999 (февраль-апрель) | 125.000 | 8.34 | 6.48 | 1.86 | 28.7 |
| 2000 (январь – апрель) | 280.000 | 2.46 | 1.75 | 0.71 | 40.3 |
| 2001 (январь – апрель) | 385.000 | 9.08 | 7.43 | 1.65 | 22.2 |
| 2006-2007 (нояб. –апр.) | 500.000 | 40.17 | 35.34 | 4.83 | 13.7 |
