Технологии активных воздействий на погоду, разработанные ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория»

1. Введение

В середине прошлого века в Центральной аэрологической обсерватории были развернуты исследования по изучению возможности активных воздействий на процессы облако- и осадкообразования. Целью этих работ являлась разработка эффективных методов снижения ущерба для населения и народного хозяйства от неблагоприятных погодных явлений. Сотрудниками ЦАО был внесен значительный вклад в разработку технологии защиты ценных сельскохозяйственных культур от градобитий, которая была внедрена в практику во многих регионах бывшего СССР.

В последние годы исследования ЦАО в области активных воздействий на гидрометеорологические процессы сконцентрировались на двух основных задачах - искусственное регулирование атмосферных осадков и искусственное рассеяние переохлажденных туманов, по которым обсерватория является ведущим научным учреждением страны. Одновременно в ЦАО интенсивно развивалось направление исследований, связанное с разработкой эффективных и экологически безопасных реагентов для воздействий на переохлажденные облака и туманы и созданием технических средств для их доставки и диспергирования в объекты воздействия. В результате многолетних теоретических и экспериментальных исследований Центральной аэрологической обсерваторией были разработаны эффективные технологии искусственного воздействия на переохлажденные облака и туманы, позволяющие успешно предотвращать неблагоприятное влияние на экономику таких опасных явлений погоды как дефицит или избыток атмосферных осадков, туманов в аэропортах и на автодорогах и т.п.

2. Искусственное регулирование осадков

2.1 Искусственное увеличение осадков

Серьезные практические результаты достигнуты, в частности, в области искусственного регулирования атмосферных осадков. К настоящему времени ЦАО располагает передовой, наиболее эффективной в мировой практике технологией искусственного увеличения осадков на больших территориях в интересах сельского хозяйства, энергетики, коммунального хозяйства и т.д. Технология базируется на результатах многолетних исследований в различных регионах России и других государств СНГ, а также в тропических регионах и в районах полупустынь. Технология обеспечивает увеличение осадков до 100 % из отдельных облаков и до 20-30 % их сезонного слоя на больших территориях.

Высокая эффективность воздействия, в отличие от большинства применяемых в мире технологий, обеспечивается строгой селекцией облаков для засева по определенным критериям, обоснованным выбором схем и норм засева для конкретных погодных условий и параметров облачности, а также применением пиротехнических составов с самой высокой льдообразующей активностью среди существующих в мире средств. Количественная оценка увеличения осадков с применением этой технологии была подтверждена результатами многолетних научных экспериментов (в Молдове, в Среднем Поволжье, в Узбекистане, на Кубе), спланированных и выполненных с учетом рекомендаций Всемирной Метеорологической Организации и отличающихся высоким уровнем значимости полученных результатов.

Опытно-производственные работы в нашей стране были начаты в 1986 году на территории Ставропольского Края по договорам с Агропромышленным комитетом, и продолжались в 1987 – 1989 гг. В 1990 и 1991 гг. были проведены подобные работы на территориях Новосибирской и Северо-Казахстанской областях по договорам с местными Агропромышленными комитетами. В 1995 г. были начаты авиационные работы по увеличению осадков на территории Республики Саха Якутия. Работы были проведены в два этапа с 1995 по 1997 гг. по договорам с Экономической Зоной Развития «Заречье», а с 2003 по 2005 гг. по договорам с Министерством сельского хозяйства Республики Саха Якутия.

В этот же период была разработана и принята правительством программа широкомасштабных летных работ по увеличению осадков в горных районах Средней Азии, которая должна была обеспечить увеличение ежегодного стока Амударьи и Сырдарьи в Аральское море на 10-15 кубокилометров, что серьезно повлияло бы на его судьбу. Была начата частичная реализация проекта, подтвердившая заложенные в него расчеты.

В период с 1991 по 1997 гг. был выполнен совместный российско-сирийский проект по увеличению осадков на территории Сирийской Арабской Республики. В ходе проекта была подтверждена высокая экономическая эффективность искусственного увеличения осадков. Так, по независимой оценке сирийских специалистов, обусловленное дополнительными осадками, увеличение урожая только одной сельскохозяйственной культуры (пшеницы) в среднем ежегодно в 10-20 раз превышало по своей стоимости годовые расходы сирийской стороны на проведение проекта.

Другой международный проект по увеличению осадков был выполнен в Исламской Республике Иран в период с 1999 по 2007 гг. по договору с Министерством энергетики и водных ресурсов Ирана. В настоящее время работы выполняются силами иранских специалистов при научно-методическом руководстве ЦАО.

В настоящее время, исходя из намеченной Правительством РФ программы повышения производительности агропромышленного комплекса страны, представляется вполне целесообразным и своевременным возобновить на новом организационном и научно-техническом уровне производственные работы по борьбе с влиянием засух.

Созданный в России самолет-лаборатория нового поколения (Як-42Д «Росгидромет») и развернутая современная сеть доплеровских радиолокаторов позволяют выполнить работы по регулированию осадков на больших площадях на высоком и надежном уровне.

Самолет-лаборатория оснащен самым современным научным оборудованием для исследования широкого спектра микрофизических и термодинамических характеристик облаков и техническими средствами воздействий на облачные системы. Радиолокационная сеть позволяет получать полную информацию по развитию облаков и осадков.

Работы целесообразно проводить путем активных воздействий на осадкообразующие облака в районах производства наиболее ценных зерновых и других сельскохозяйственных культур.

2.2 Искусственное уменьшение осадков

Другим важным направлением в области искусственного регулирования атмосферных осадков является воздействие на осадкообразующие облачные системы, направленное на локальное уменьшение атмосферных осадков или на их полное прекращение.

Методика такого воздействия, также разработанная в Центральной аэрологической обсерватории, была успешно испытана в мае-декабре 1986 г. в зоне Чернобыльской АЭС, где была поставлена задача максимально снизить вероятность смыва осадками в речную сеть продуктов радиоактивного загрязнения. Площадь, прилегающая к АЭС, включая 30-ти километровую зону, над, которой проводились работы, составляла порядка 5000 кв. км. В работах участвовали семь самолетов – Ан-12 (2 единицы), Ил-18, Ан-30 (2 единицы), Як-40 и Ту-16.

В результате проведенных воздействий было практически исключено выпадение ливневых осадков в 30-километровой зоне вокруг ЧАЭС в летний период и на 15-20 % уменьшено количество зимних осадков в этой зоне.

Успешные воздействия на облака с целью их рассеяния и предотвращения выпадения осадков из них выполняются, начиная с в 80-ых годов по настоящее время над Москвой для улучшения погодных условий в дни массовых праздничных мероприятий (последние работы этого рода были проведены 9 сентября 2018 г.). В их числе были и отдельные опыты воздействий на облачные системы мощных атмосферных фронтов, однако в целом вопрос о возможности уменьшения осадкогенерирующей способности фронтальных облачных систем требует дальнейшего изучения.

3. Искусственное рассеяние туманов

В ЦАО разработана эффективная технология рассеяния переохлажденных туманов для обеспечения полетов гражданской авиации, основанная на использовании генераторов с жидким азотом. Несмотря на существенный прогресс в разработках автоматизированных средств захода самолетов на посадку, применение методов искусственного рассеяния переохлажденных туманов продолжает оставаться актуальным.

Выполненные в Кишиневе и Минеральных Водах в 1988-92 гг. эксперименты по воздействиям на туманы позволили разработать систему для рассеяния туманов в аэропортах и провести ее успешную опытную эксплуатацию в аэропортах Алма-Ата и Шереметьево. Благодаря операциям по рассеянию туманов в двух аэропортах было обеспечено свыше 2500 взлетов и посадок самолётов. В 1997-2001 гг. азотная технология ЦАО успешно использовалась в работах ЦАО по рассеянию туманов в аэропортах и на автотрассах Северной Италии.

Для практического использования разработанной в ЦАО системы рассеяния переохлажденных туманов требуется только ее адаптация к конкретному объекту.

Предложения

На базе разработанных технологий активного воздействия на облака и туманы может быть организована система метеорологической защиты такого крупного объекта, каким является город Москва. В качестве основных задач этой системы можно предусмотреть:

• увеличение количества осадков на площади водосбора рек и водохранилищ Московской зоны, питающих водопроводную сеть города;
• уменьшение объемов выпадающих на площади города снежных осадков с целью снижения затрат на очистку улиц от снега и повышения эффективности использования транспортных средств города. Масштабы реального снижения объема снежных осадков при существующем уровне технологии - до 20-30 %;
• создание благоприятных метеорологических условий (рассеяние облаков, уменьшение и прекращение осадков) в дни проведения в городе Москва массовых общественно-политических и культурных мероприятий (Технологию можно применить и для других городов Мегаполисов).
• рассеяние туманов в аэропортах г. Москва и на основных транспортных магистралях по мере их оборудования соответствующими системами (Технологию можно применить и для других аэропортов и транспортных развязок).

Для сельского хозяйства РФ предлагается:

• развертывание работ по увеличению атмосферных осадков в районах основного агропроизводства с целью снижения негативных последствий засух. Соотношение затраты/выгоды по нашим расчетам и зарубежным данным составляет при этом от 1:3 до 1:5 и лучше.

Нормативная база

Все работы по активным воздействиям выполняются в соответствии с разработанными нормативными документами.

• РД 52.11.639-2002 «Методические указания. Методика оценки эффективности льдообразующих реагентов и пиротехнических составов в лабораторных условиях».
• РД 52.11.637-2002 «Методические указания. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами».
• РД 52.11.646-2003 «Методические указания. Проведение работ по искусственному увеличению осадков из слоистообразных облаков».
• РД 52.11.677-2006 «Методические указания. Проведение работ по искусственному регулированию погодных условий в мегаполисах».
• РД 52.11.678-2006 «Методические указания. Проведение работ по искусственному подавлению развития конвективных облаков самолетными средствами воздействия».
• РД 52.11.679 – 2006 « Методические указания. Комплексная оценка возможных вредных уровней воздействия на окружающую среду при работах по активным воздействиям на гидрометеорологические и геофизические процессы».
• РД 52.11.332-1993 «Методика выполнения радиолокационных наблюдений с помощью комплекса АКСОПРИ»

Лицензии

Для выполнения работ ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория» выдана лицензия.