Электризация конвективных облаков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.12 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЛАВНАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ИМ. Л.И.ВОЕЙКОВА ■

НА. ПРАВАХ РУКОПИСИ

МИХАЙЛОВСКИЙ ЮРИП ПАВЛОВИЧ

УДК 551.594.21:551.509.616

ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКОВ (ПОЛЕВЫЕ САМОЛЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)

Специальность! 01.0-4.12- геофизика

АВТОРЕФЕРАТ •ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

ЛЕНИНГРАД 1990

Работа выполнена в Главной геофизической обсерваторий шЛ. И. Воейкова

Научнее руководители: доктор физико-математических

наук, профессор И.М.Имянитов|

доктор технических наук,

профессор

В;Д.Степаненко

Официальные оппоненты:

доктор географических наук,

профессор

А.Х.Филиппов

кандидат физико-математических

наук, доцент

Б.М.Воробьев

Ведущая организация:

Центральная аэрологическая обсерватория

часов

Защита состоитоя " /2 " ТУ; |< о 5*рл 1990 г на заседании специализированного совета Д 024.06.01 при Глав-, ной геофизической обсерватории им^А.И^Воейкова по адресу: 194018, Ленинград, ул.Карбышева, И

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГГО А.И.Воейкова

имени

Ученый секретарь специализированного совета и

доктор географических наук /¿циЪти-с._ Н.-В.Кобышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований электризации конвективных облаков (ЭКО) обусловлена как теоретическими интересами физики я метеорологии, так и практической значимостью для различных отраслей народного хозяйства. В частности, возрастает интерес к роли электрических сил в процессах в облаке, их влия:шо на динамику и осадкообразование,- Простейте оценки, сделанные на основании реально измеренных в облаках размеров и зарядов частиц и напряженностей электрического поля (Е) показывают, что электрические силы, действующие на заряженные частицы, становятся сравнимы с гравитационны;,с! уке на ранних стадиях ЗКО, до появления разрядов молний. Понятен такие механизм влияния электрических сил на процессы столкновения частиц. й'.М.Пмянитов считал, что учет электрических сил на уровне микропроцессоров даст эффект, эквивалентный увеличению водности в облаках до фантастических величин (до 1000 г/м3!).

Из практических приложений исследований ЭКО наиболее широко распространены вопроси прогноза и диагноза электрической опасности облаков для нужд авиации, космонавтики, связи, горнодобывающей промышленности, энергетики и других отраслей;. Причем, как совершенно справедливо отмечал тот же И.М.Имянитов, значимость этих исследований вое возрастает, т.к. зависимость человека от природы с развитием науки и техники не только не уменьшается, но а все время увеличивается, т.к. увеличиваются масштабы потерь от неправильного или неточного прогнозирования и диагнозирования явлений; К примеру, увеличение скоростей, размеров и всепогодности самолетов привели к тому, что они чаше поражаются молниями в облаках, которые не классифицируются как грозовые. Более того, самолеты провоцируют молнию на себя,которая монет оказаться единственной! А последствия поражения молний современного самолета, с его скоростям, размерами, насыщенностью электронными системами могут оказаться самыми трагическими.

С другой стороны, повышается интерес к ЭКО как к генератору глобального электрического поля Земли,которое, с одной стороны, является биологическим фактором, значение которого пока до конца не исследовано, а с другой стороны, может использовать-^ ся в качестве индекса глобального и локального загрязнения атмосферы. В этом свете предс'^.еляется актуальным исследование

чувствительности механизма ЭКО к антропогенным, в том числе и аварийным загрязнениям атмосферы.

Экспериментальные полевые исследования ЭКО представляются приоритетными, т.к. именно они ставят задачи и являются критериями правильности теоретических и лабораторных исследований.'

Из сказанного следует актуальность и практическая значимость проведения полевых исследовашШ механизма ЭКО и разработки эмпирической нестационарной модели ЭКО.

Состояние вопроса в начале работы над диссертацией исчерпывающим образом характеризовалось в монографии Мучника "Физика грозы", в которой было представлено 14 возможных теорий электризации конвективных облаков. Надежных экспериментальных данных для сокращения количества гипотез было недостаточно и до настоящего времени однозначного ответа на вопрос, как, в результате каких процессов электризуется облако, не существует. Экспериментальные данные плохо связаны, зачастую противоречат друг другу« Недостаточное внимание уделяется тому факту, что электризация есть сугубо нестационарный процесс; В подтверждение этих тезисов можно сослаться на обзорный доклад Вильямса на 8 Международной конференции по АЭ 1938 года и новый справочник "Облака и облачная атмосфера", 1989, под редакцией Ма-зина, Имякитова, Хргиана. Недостаточное понимание механизма ЭКО и отсутствие эмпирической нестационарной модели (ЭНМ) ЭКО приводит к широкому спектру способов воздействий на ЭКО и значительным трудностям в выделении эффекта воздействий.

В настоящее время наиболее обоснованными представляются две основных конкурирующих гипотезы о механизме мкроэлектриза-ццц - электризация осадками и "конвективный" механизм. Спектр механизмов микроэлектризации значительно шире! Наиболее крупные классы - механизмы, основанные на заряжении частиц за счет ио-. нов, и различные контактные механизмы электризации (КМЭ).В КГ.1Э недостаточно ясны роль и значение ледяной фазы;

Цель работы. Исходя из потребностей теории и практики и состояния вопроса, ее можно сформулировать как исследование механизма организованной электризации конвективных облаков с помощью самолетных полевых экспериментальных исследований и построение эмпирической нестационарной модели ЭКО. Под организованной электризацией понимается совокупность процессов микро-и макроэлект-

ризации, которая позволяет считать облако генератором тока объемного заряда^

Основные задачи. решение которых обеспечивает достижение поставленной цели, формулируются следующим образом:

1. Исследование динамики ЭКО в естественном цикле развития и ее связей с осадкообразованием и другими процессами в облаке.

2. Исследование ЭКО, используя воздействия как инструмент исследования.

Необходимым условием решения этих основных задач являе^

ся:

3. Разработка методов и методик исследования (базовая гипотеза, методика контроля основных параметров.методика использования воздействий как инструмента исследования и др.).

Разработка и совершенствование средств исследования (разработка автоматизированной системы сбора и обработки информации, исследование погрешностей измерений Е с помощью самолетов и разработка методик повышения точности измерений)2

Научная новизна. На основании самолетных ггу-м'л-гд исследований ЭКО построены фрагменты эмпирической нестационарной модели ЭКО для предгрозовой стадии гроз и облаков, электризация которых доходит до стадии грозы. Исследованы:

- условия начала организованной ЭКО;

- эволюция электрической структуры КО в процессе его развития;

- связи электризации и осадкообразования^

Разработаны методики и проведены исследования ЭКО с помощью воздействий грубодисперснши порошками (тальк, корунд, бариевое стекло), имитирующими осадки, и льдообразующим реагентом 3 )г позволяющим регулировать количество и размеры ледяных частиц.

Проведен сравнительный анализ результатов полевых самолетных Исследований естественного цикла и результатов воздействий на ЭКО с точки зрения базовой и основной конкурирующей гипотез ЭКО и показана предпочтительность базовой-ыеханизм ЭКО за счет

контактов с решающей ролью ледяной фазы.

Новые результаты получены такяе при разработке средств и методик исследований - разработка и исследование программ параметризации, методика повышения точности измерений Е с помощью самолетов, автоматизированная система обработки данных.

Научная и практическая ценность работы. Диссертационная работа выполнялась как часть плановых НИР, проводимых отделом атмосферного электричества в 1980-1990 г.г. Полученные результаты - эмпирическая нестационарная модель ЭКО является тестом для проверки адекватности теоретических и лабораторных исследований реальным облакам. Они могут слукить основой для разработки методов прогноза и диагноза электрического состояния КО .в предгрозовой стадии и методов воздействия на электрическое соотояние облаков.

Самостоятельную научную и практическую ценность имеют разработанные программа параметризации, методика повышения точности измерений Е с помощью самолета и автоматизированная система обработки, которые могут использоваться отдельно в исследованиях физики облаков и атмосферы, экологии и других.

Личный вклад автора. Все экспериментальные исследования, обработка и анализ данных проводились под руководством и при

непосредственном участии автора." Методическое и техническое обеспечение экспериментов в части усоверпенствования или разработки нового также осуществлялось автором самостоятельно или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Результата работы докладывались на П, Ш, Л Всесоюзных симпозиумах по Атмосферному электричеству(Ленинград, 1982; Тарту, 1986; Нальчик, 1990), Городской (Ленинград, 1984) и Всесоюзной (Тарту, 1985) конференциях по электро-метриа, секциях Научных советов по численному моделированию (Ленинград, 1985, 1989) и активным воздействиям (Нальчик,1989; Ленинград, 1990), конференции молодых специалистов ЕГО (Ленинград, 1981) и цауадшх семинарах ГГО;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, включая тезисы докладов. Перечень публикций приведен в конце автореферата^

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Ее общий объем составляет 222 стр., включая 8 таблиц, 55 рисунков и 213 литературных ссылок.

Основные положения. выносимые на защиту:

1. Эмпирическая нестационарная модель (фрагменты) электризации КО.

2. Методика использования воздействий грубодисперсным?! порошками и льдообразующим реагентом как инструмента для исследования ЗКО и результата этого исследования.

3; Алгоритм, программа и результаты исследований програм-ш параметризации электрического состояния облаков по измерениям Е .

4. Методика повышения точности измерения Е с помощью современных самолетов-метеолабораторий.

5. Автоматизированная система сбора и обработки информации (программное обеспечение). •

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, ее научная и практическая значимость^ На основании краткого обсувдения состояния вопроса формулируется цель работы и основные задачи, решением которых эта цель достигается.

В первой главе проведен аналитический обзор методов,средств и результатов исследований электризации конвективных облаков(ЭКО) при их естественном развитии и при воздействиях. Целью обзора было построение на основе литературных данных эмпирической нестационарной модели ЭКО, выявление "узких мест" модели и выбор средств и методов для исследования этих "узких мест".' -В качеотве объекта исследования были выбраны облака на предгрозовой стадия и облака, электризация которых не доходит до появления молний. Исследование таких облаков представляет собой самостоятельный научный и практический интерес (провоцирование самолетом или другим аппаратом молний в негрозовых облаках) и менее технически и организационно сложно, чем исследование гроз. При анализе были выбраны отдельные «лаяболее важные и наименее проработан-

ные фрагменты модели. Ими явились: условия начала организованной электризации; эволюция электрической структуры КО в процессе его развития и связи параметров, характеризующих электризацию и осадкообразование. Рассмотрены соотношения теоретических, лабораторных и полевых исследований ЭКО и показана приоритетность последних.

Проведен анализ существующих способов воздействия на электризацию КО (ВЭКО) и результатов теоретических, лабораторных и полевых экспериментов по исследованию эффективности различных способов ВЭКО. Рассмотрены способы выделения эффекта ВЭКО на фоне естественной изменчивости.

На основании обзора сформулированы и уточнены задачи работы.-

Вторая глава диссертации посвящена разработке методики исследования ЭКО с помощью самолетов-метеолабораторий.' В первом разделе главы на основании аналитического обзора формулируется базовая гипотеза (БГ) ЭКО. Согласно ЕГ, основной вклад в ЭКО вносит электризация при столкновении крупных и мелких ледяных частиц.: Ток, заряжающий облако, можно оценить как:

^з о'^л'пли + С ' , где - количество крупных ледяных частиц, Я-ли - количество мелких ледяных частиц, 7) -диаметр крупных ледяных чаотиц, с - 0.5 т 2 в зависимости от I) Сравшиая выражение для с формулой, определяющей

отражаемость 1 ~ , можно заметить, что БГЭКО предпола-

гает наличие тесной, близкой к линейной связи между и отражаемостью переохлажденной части облака, что указывает на возможные пути доказательства правомочности БГЭКО.

о

Рассмотрен вопрос о выборе и методике, контрля параметров, характеризующих основные процессы в облаке. На основании обзора показано, что ЁГ вне облака достаточно адекватно характеризует ЭКО в целом, т.е. процесс организованной электризации^ В то же время для борьбы с недостатками, присущими Е как параметру ЭКО, основным из которых является зависимость ЁГ от взаимного расположения облака и траектории полета, было предлог жеко попользовать в качестве параметра ЭКО пространственную трехмерную структуру точечных зарядов (ПТСТЗ) без ограничений какой-либо симметрии и ее дипольные моменты; Разработаны алгоритм и программа на языке РЬ -1 , параметризующие измеренный вектор 2 ПТСТЗ; Минимизировался функционал

m —. a — 2

KW m

где El - вектор напряженности электрического поля, измеренный о п\ точках траектории самолета;. ^ - точечный источник (заред, диполь или источник тока), расположенный в узле с координатами X f , У^ , 2j ; Sij - напряженность электрического поля, создаваемая j - и источником в I -й точке траектории; А[ , Bj - весовые коэффициенты при эначешот EL и tyj Для минимизации F использовался метод сопряжен-

ных градиентов.'

Эмпирическим моделированием на ЭВМ алгоритм и программа были исследованы на точность и устойчивость счета. Осадкообразование характеризуется радиолокационной отражаемостью выие (£ об) и нижe(Zoc) уровня конденсации, измеряемой с помощью бортового метеорологического локатора (БМР), и параметрами, рассчитываемыми на ее основе. Термодинамика облака характеризуется высотой верхней границы облака Нвг « температурой на верхней граница ТВг , толщиной облака дН и его переохлажденной части •, диаметром облака J) , скоростью роста верхней границы Vjr .визуальным состоянием вершины (BGB), характеризующим степень кристаллизации вершит.

Методика исследований ЭКО с помощью воздействий порошками талька, корунда, бариевою стекла основана на базовой гипотезе и лабораторных экспериментах в камере туманов ИГАН Груз.&Тг. Реальные осадки моделируются порошками. Для обеспечения выделения эффекта на фоне естественной изменчивости ЭКО эксперименты проводились о облаками, вероятность организованной электризации которых при естественном развитии (ЕР) мала (ТБГ> минус Ю°С);

Методика использования воздействий Jcl для исследования ЭКО базируется на существующих представлениях о возможности альтернативных воздействий A(j 3 на размеры крупных ледяных частиц. Эти представления широко используются в методиках воздействий на осадки и град и подтверждены, в частности, Воробьевым БЛ. на численной модели КО ЛП.Ш. Основываясь на этих пред- . ставлениях и базовой гипотезе, постулируется возможность вызывания как усиления (ускорения) (Б7), так и ослабления (замедления) (ВО) ЭКО в зависимости от количества вводимого реагента. При НУ обеспечивается концентрация ядер кристаллизации порядка Ю2 + Ю3 м""3, при ВО - порядка Ю4 * Ю5 м-3, э 20 +

50 раз больше.

Исследования осуществлялись при последовательных пролетах над облаком, преимущественно над центром вершины с превышением 10 + 500 м. В каздом эксперименте стремились исследовать весь цикл жизни облака, с зарокдения ( Си. гл^ * Си. сопу )через максимальное развитие до стадии диссипации с контролем перечисленных выше параметров. Эксперименты проводились рандомизиро-ванно, т.е. случайным образом выбиралась цель - "В порошками", или ЕР, или ВТ,или ВО;

В третьей главе приведено описание комплекса аппаратуры самолега-метеолаборатории (САШК Представлено описание разработанного банка данных, включавшего в себя программы архивации данных и работы с архивом и программы обработки (печать в табличном виде, вывод на графопостроитель, статистическая обработка,программы параметризации, расчет тока проводимости).

Проведено исследование погрешностей измерения напряженности электрического поля с помощью комплекта приборов, установленных на Ci.II. Показано, что основной вклад в погрешности при полетах вне облаков дают неточности определения, т.н. "коэффициентов формы" К ' и собственный заряд самолета Ч сил ". Разработаны и представлены методики снижения погрешностей. Методика уточнения коэффициентов формы вытекает из уравнения Ет = КЕЕ<1 | где: Е^ - значение Е в месте установки I -го датчика, К - матрица коэффициентов .формы, £.Е<г = ( Е* , Е^ ,

Е2 ,.([СИл).Задавая специальные режимы полета, для которых известны соотношения между компонентами Ет и ЕЕа (полеты в известном электрическом поле, с заданным углом крена ила тангенса) , можно уточнить компоненты К Разработанная методика была испытана с помощью эмпирическаго моделирования на ЭВМ. Для уточнения К использовалась также описанная выше программа параметризации, в которой функционал р =Е [(А¡/(К-Е1)-2 0,} йГ; ^ )]" ) минимизировался относительно К ' и (} ^ . ' Ддя снижения ошибок, обусловленных Ц смл , был использован метод активной компенсации (} сил с помощью йысоковольт- • ных оотрий. Проведены исследования зависимости 0 смл от высоты полета, режима работы двигателя и режима работы компенсатора ^

Результата методик внедрены на всех Ci.l1, использованных в исследованиях, и позволили снизить погрешность измерений Е

более чем в IOO раз.

Рассмотрены источники ошибок Е при полетах в облаках и показано, что в этом случае вопроо существенно усложняет-^ ся в связи с возможным нарушением основных допущений - эквипо-тенциальности поверхности CI.UI и однородности внешнего поля.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных самолетных исследований электризации конвективных облаков в предгрозовой стадии и облаков, не доходящих в своем развитии до стадии грозы; Всего было исследовано 375 облаков в 1302 режимах. Из них: ЕР, соответственно, - 75 в 232; ВУ - 29 в 140; ВО - 16 в III; В тальком - 23 в 167; В корундом - 32 в 193; бариевым стеклом - 3 в 17,-

При исследовании ЕР ЭКО были построены следующие фрагменты нестационарной эмпирической модели ЭКО: начало процесса организованной электризации (ПОЭ); эволюция электрической структуры КО в процессе его развития; связи динамики ЭКО с осадкообразованием.

При исследовании начала ЭКО получены статистические характеристики всех контролируемых параметров, характеризующие условия начала ПОЭ. Для каждого параметра и их попарного сочетания выделены области отоутотвия ПОЭ, обязательного и вероятного наличия ПОЭ. Построено многофакторное уравнение регрессии с выбором существенных факторов ( Е = 0 или Е 1 )

Е =СШаН" + 0.004¿uS * 0.004-2ое + 0.022) +0.07ВСВ ♦

♦ 0.08ДН »0.08Нгг + 0.001ТВГ - 0.JS2 ^

(Для экономии места более подробно основные результаты раздела 4 будут приведены в заключительном разделе реферата).

Далее представлены результаты исследований эволюции электрической структуры КО в процессе развития. Полученные материалы подтверздают предположения Имянатова и Камадднной о том, что в процессе развития облака происходит изменение его электрической структуры, вызывающее изменение знака Е над облаком и тесно связанное о изменением радиолокационной структуры облака.'

Приведены также результаты исследований связи процессов

электризации и осадкообразования; Анализируются связи параметров как в цикле развития отдельных облаков, так и связи максимальных значений, достигаемых параметрами за весь цикл киз-ни облака.:

В разделе 4.2 представлены результаты экспериментов по исследованию ЭКО с помощью воздействий. Показано, что эксперименты по воздействию порошками талька, корунда и бариевого стекла приводят к изменению ЭКО, причем такие изменения ЭКО ■ при ЕР маловероятны ( Р < О.й5 ),-

Представленные результаты равдомизированных альтернативных экспериментов по воздействию на электричеокое состояние КО о помощью Лс^'З указывают на высокую достоверность наличия ожидаемого эффекта В. Эффективность оценивалась двумя различными способами - по изменению процесса электризации после В в сторону усиления или ослабления,в зависимости от типа В, и по изменению максимального значения Е2 , наблюдаемому за весь период жизни облака; В обоих случаях доверительная вероятность неслучайности различия выборок для ВУ и ВО более 0,95.

В разделе 4.3 проведен сравнительный анализ результатов воех экспериментов о точки зрения базовой и конкурирующей ги-пртез ЭКО, который показал, что полученные результаты не могут быть удовлетворительно объяснены в рада ах конвективной теории ЭКО и, наоборот, хорошо укладываются в рамки гипотезы об електризации облака осадками с решающей ролью ледяной фазы;

Разработаны и представлены две схемы развития ЭКО, иллю-отрирующие полученные экспериментальные результаты.

В заключение кратко описана проделанная автором работа и сформулированы основные результаты. полученные в диссертации)

I. На основании данных, полученных при самолетных дистанционных наследованиях динамики электризации конвективных облаков, в естественном цикле развития, разработана эмпирическая нестационарная модель ЭКО (ее фрагмента),1 а именно:

- подучены отатиотичеокие характеристики ряда параметров (¿Н~ , 1ау , 2 ос .1) |ВСВ , дн , Наг 1 ТВг ) • характеризующие условия качала ПОЭ. Для каждого из параметров и их попарного сочетания .выделены области отсут-

ствия, вероятной и обязательной электризации. Рассчитаны параметры линейных корреляционных связей каждого параметра с Е ( Е = 0 или Е--"! ) по отдельности и построено многофакторное уравнение регрессии с выбором существенных факторов. Показано, что ПОЭ отмечается только у тех облаков, в которых имеются условия для появления ледяных частиц ( Твг < _ Ю°С, 2 >0351 , ЛН" > 1,4 км),и наиболее значимыми параметрами для начала ПОЭ являются дН 2 „5 •=сс (см. ф-лу г );

- исследована эволюция электрических, радиолокационных и других контролируемых параметров в процессе развития облака и установлено-, что на начальном этапе электризации Е над облаком положительно-, т.е. совпадает с полем "хорошей погода" , и обратно по знаку полю, обычно наблюдаемому над грозовыми облаками. В процессе развития облака знак может измениться на обратный. На основании анализа полученных статистических связей Е с контролируемыми параметрами предложены гипотезы, объясняющие инверсию Е относительным перемещением зоны с отражаемостью 2 ' 35 352 и верхней границы облака при изменении динамики потоков

в облаке или сменой знака заряжения ледяных .кристаллов, при появлении в облаке частиц, растущих в режима "мокрого роста"';

- получены оценки линейных статистических связей Е над облаком и различными радиолокационными параметрами и критериями, как широко используемыми в настоящее время,так и вновь предлагаемыми. Установлено, что наиболее тесные связи наблюдаются между Е и интегралом отражаемости по переохлажденной часта облака с 2 ->з53$г , который,в овов очередь, определяется количеством и размерами крупных ледяных частиц;

2. Разработана методика использования воздействий как инструмента для исследования ЭКО. Проведенные эксперименты показали, что:

- при воздействиях на конвективные облака порошками было обнаружено появление Е над облаком в условиях-, в которых при естественном развитии подобных изменений не наблюда-

лось. Изменения [• совпадают по знаку (положительные для талька и корунда и отрицательные для бариевого стекла) с результатами аналогичных экспериментов в камере туманов ИГАНа и несколько меньше ожидаемых по значению. При воздействиях на облака, в которых было возможно появление ледяных частиц С Т вг -Ю), эффекты Е были существенно больше, ко ограниченное количество экспериментов не позволяет достоверно выделить их на фоне естественной изменчивости;

- яри воздействиях на конвективные облака льдообразующим реагентом с альтернативными целями (гипотеза "оптимальной концентрации ядер кристаллизации" — ускорение лоявлецня и увеличение количества крупных ледяных частиц -»- ускорение и усиление электризации, с одной стороны, и гипотеза "перазасе-ва" — конкуренция за влагу — замедление роста и уменьшение количества крупных ледяных частиц -«-подавление и ослабление электризации),' было обнаружено, что цели воздействия достигаются с высокой вероятностью.

3. Проведен сравнительный анализ результатов всех экспериментов с точки зрения базовой и основной конкурирующей гипотез о механизме ЭКО, который показал правомочность базовой гипотезы об электризацйи облака осадками с решающей ролью ледяной фазы, а именно: организованная электризация начинается только тогда, когда в облаке появляются (контроль по косвенным признакам) ледяные частицы; эволюция Е и максимальные значения Е тесно связаны с количеством, размерами и расположением крупных ледяных частиц (контроль по радиолокатору); воздействия порошками, имитирующими ледяные осадки, приводят к электризации облака; воздействия льдообразующим реагентом на количество и размеры крупных ледяных частиц с большой вероятностью приводят к ожидаемому изменению электризации.

4. Разработаны алгоритм и программа, параметризующие вектор Е , измеренный с помощью СШ, пространственной структурой точечных зарядов или источников тока без ограничения какой-либо симметрии и ее дипольным моментом. Проведено исследование точности и устойчивости алгоритма и программы от: структуры расположения зарядов или источников токов в облаке; случайных ошибок измерений Е ; систематических ошибок измере-

ния 1" , обусловленных зарядом самолета и неточностям определения "кээйфлц;;ептов формы"; количества и относительного расположения зарядов или источников токов и траектории самолета-лаборатории .

Установлено: программа устойчиво восстанавливает дипольг: 1Шп момент распределения зарядов при любом размещении его внутри сетки; программа восстанавливает структуру зарядов, вносящих основной оклад в Е ; случайнее оаибки измерения несущественно влияыт на восстанавливаемой диполышй момент

!Г = 0,2 * 0,3 £"£ и не влияэт на устойчивость работы программы; систематические ошибки нзморегия Е , обусловленные ошибками определения коэффициентов формы и влиянием заряда самолота, приводят к большим ошибкам посстаноплешш момента и неустойчивой работе программы; .для минимизации функционала используется глет од сопряженных градиентов; программа написана на языке Р1-1 , оформлена в виде стандартной процедуры и включена в банк данных.

5. Разработана автоматизированная система сбора и обраоотки информации, получаемой во время самолетних экспериментов. Система базируется на бортовых магнитных накопителях К60-42 и "Гамма" и ЭВМ серии ЕС. Предусмотрено хранение информации на магнитных лентах и досках. Обрабатывающие программы включают программы распечатки, вывода данных на графопостроитель программы параметризации и вывода результатов параметризации на АЦПУ и графопостроитель, программа расчета тока проводимости.

6.- Исследованы источники погрешностей измерений с помощью самолетов-лабораторий. Исследованы возможности снижения погрешностей измерения Е , обусловленных влияние!., заряда самолета и погрешностями определения коэффициентов Форш, для полетов в условиях "чистой" атмосферы и в облаках. Разработаны методики компенсации заряда самолета с помощью активно-? го компенсатора и методика определения коэффициентов фовма для самолетов-лабораторий с помощью специальных радамог.шь летов: Разработангше методики были апробированы дри использовании самолетов АН-12 & 11530, Ш1-18 » 75431 и 'лШ-18

№ 75542.-

Основные результата диссертации опубликованы в следукшх

работах:

1. Михайловский Ю.П. Исследование связи процесса электризации И осадкообразования с помощью самолетов-метеолабораторий (СШ) AH-I2 "Циклон" // Ш Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству. Тарту, 26-31 октября 1986 г. Тезисы докладов; - 1986 - с.112.

2. Самолеты-лаборатории "Циклон" (СИЛ) - как средство исследования электризации облаков. Д).П.Михайловский, Н.К.Виша-ченко, Ю.А.Копылов, Сшркицкий - Ш Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству. Тезисы докладов. - 1936 - о.160.

3. Лихтер В.А., Михайловский Ю.П., Шульгин В.И. Исследование возможности использования активных компенсаторов разряда самолета для повышения точности измерения напряженности электрического поля на борту самолетов AH-I2 и ИЛ-18("Циклон"). // ТрДГО - 1988 - вып.514 - с.23-33.

4. Имянитов И.М., Михайловский Ю.П. Исследование механизма электризации облаков с помощью ооздействия на их электрическое состояние. //Ш Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству. Тезисы докладов. Тарту. - 1986 - с.115.

5.- Имянитов И.М., Михайловский Ю.П. Исследование механизма электризации облаков с помощью воздействий на их электрическое состояние. //Атмосферное электричество. Труды Ш Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. - Д.: Гидрометео-

■ издат, 1988. - с.143-146.

6i Имянитов И.Ы., Михайловский Ю.П. Об оценке эффективности ак- -тившх воздействий.//Тр.ГГО. -1984. - вып.474 - с.16-26.

7. Имянитов И.Ы., Михайловский Ю.П., Павлова Г.П. Результаты экспериментов по воздействию грубодиоперсными аэрозолями на электрическое состояние конвективных облаков. //Тр.ГГО. -1982.' - вып.484 - с.59-74.

8; Имянитов И.Ы., Михайловский Ю.П., Павлова Г.П. Результаты • экспериментов по воздействию грубодиоперсными аэрозолями на электрическое состояние конвективных облаков» //5кП Всесоюзного симпозиума по атмосферному электричеству. 1934. -с.99 - 102.

9. Евтеев Б.Ф., Михайловский Ю.Я. О точности измерений напря-еэккости электрического поля атмосферы с помощью современных самолетов-лабораторий (СМ). //ЗУ Всесоюзный симпозиум по атмосферному электричеству. Нальчик, 7-II-октября 1990 г.Тезисы