Диссертация (1149454), страница 21
Текст из файла (страница 21)
На рисунке 4.35 представлены графики количества дней с зимним туманом иколичество часов с туманом за 2009-2013 годы. Максимум дней с туманом (56 д.) наблюдался в2009 г. , минимум (45 д.) в 2012 г. Распределение количества дней с туманом по годам имеетнесколько иной ход. Минимум часов (602 час) наблюдался в 2012 г., максимум (821 час) в 2013г. Количество часов с туманом по месяцам в каждом году наблюдений представлено в таблице4.9. Из таблицы 4.9 видно, что максимальное количество часов с туманом приходится надекабрь и февраль месяцы.131Рисунок 4.32.
Вариации электрического поля (вверху) и спектр вариаций электрическогополя (внизу)15.03.2011 г. в отсутствии тумана.Рисунок 4.33. Вариации электрического поля (вверху) и спектр вариаций электрическогополя (внизу) 13.02.2011 г. во время тумана.132Рисунок 4.34. Вариации электрического поля в двух разнесенных на 56 км пунктах24.12.2010 г.: в пункте, в котором наблюдается зимний туман (а) и в пункте, в котором зимнийтуман не наблюдается (б).Таблица 4.8. Статистические характеристики напряженности атмосферного электрическогополя во время тумана и без тумана по измерениям в Якутске.Без тумана (рис.4.32)Во время тумана (рис.4.33)Дата15.03.201113.02.2011время00-23UT00-23UTКоличество отсчетов8636886396Максимальное значение247В/м74В/м85 В/м46 В/мСреднее126,822 В/м59,6395 В/мМедиана122 В/м60 В/мМода166 В/м60 В/мСтандартное отклонение26,38543,23872Среднеквадратичное129,53859,7274696,19110,4893напряженности поляМинимальное значениенапряженности полязначениеВариации133По результатам измерений электрического поля атмосферы установлено, что числочасов в год с зимними туманами в г.
Якутске за 2009-2013 гг. в среднем составляет 741 час вгод. Число дней с туманом за тот же период в среднем 50 в год. В г. Якутске с 90-х годов понастоящее время число дней с туманом и количество часов с туманом держится примерно наодном уровне.Tемпература воздуха, при которой появляется зимний туман, возросла с –42°С (в 1990 г. [226])до – 32°С (2009-2013 гг.).Таблица 4.9. Суммарное число часов с туманом по месяцам в 2009-2013 гг.Ноябрь,Декабрь,Январь,Февраль,Март,Сумма,часчасчасчасчасчас20093015824032707552010188276204144078820113215227627907392012992551551203602201301135381691821Рисунок 4.35.
Количество дней с зимним туманом (a) и часов с зимним туманом (б) понаблюдениям в Якутске.1344.2.4 Напряженность атмосферного электрического поля во время метелейПри дроблении и разъединении снежинок в снеговетровом потоке происходит метелеваяэлектризация снега. Максимальные заряды метелевых частиц, отнесённые к их массе, равны 0,2нКл/мг. Напряжённость электрического поля, вызванного метелями, может достигать 6—10кВ/м и даже более [158].
Большие градиенты электрического потенциала возникают присильном ветре, низких температурах и сухом снеге.В Якутске наблюдается в среднем 7 дней с метелью. Однако интенсивные метели вЯкутске бывают крайне редко – раз в 3-5 лет. Вариации напряженности электрического поля вовремя метели 11.10.2011 в Якутске показаны на рисунке 4.36. Наблюдается хорошее совпадениемаксимума скорости ветра и сильных вариаций напряженности электрического поля.Напряженность поля достигала значений +12 кВ/м и –16 кВ/м. Максимальные значенияскорости ветра были равны 10-11 м/с.На севере Якутии в Тикси, число дней с интенсивной метелью значительно больше,поскольку значительно больше и число дней со снежным покровом, и число дней с выпадениемснега, и число дней с сильными ветрами.
Совпадая, эти три условия определяют большое числодней с метелью. Среди них - значительное число дней с интенсивной метелью.Для наблюдения пургового электричества во время метелей в Тикси, используетсяэлектростатический флюксметр, установленный на крыше здания нейтронного монитора.(71,60° N; 128,90° E ) Диапазон измерений флюксметра +/-100 кВ/м. Используются данные ссекундным разрешением. Наблюдения в Тикси ведутся сравнительно недавно, с лета 2013 года.Метеорологические параметры атмосферы регистрировались ультразвуковой метеостанциейАМК-04 производства ИМКЭС (г. Томск).
Используются данные с минутным разрешением.Нарисунке.4.37представленывариациинапряженностиполяиосновныхметеорологических параметров атмосферы для экстремальной метели 02.02.2014 в Тикси иззарегистрированных нами метелей в зимний сезон 2013-2014 гг. В приведенном примеренапряженность электрического поля превзошла величину –90 кВ/м.
Особо следует отметить тотфакт, что не наблюдается ожидаемых нейтронного монитора, на котором смонтированфлюксметр изменений напряженности поля от скорости ветра как во время метели в Якутске(рисунок. 4.37).135Рисунок 4.36. Вариации атмосферного электрического поля в период метели в Якутске26.09.2013 (a) и скорость ветра (б).Возможным объяснением может служить предположение, что напряженность поляопределяется электризацией, во время метели, всего здания.
В свою очередь электризацияздания происходит постепенно. Однако подобная гипотеза нуждается в тщательной проверке.Для этого необходимо установить второй флюксметр не на здании нейтронного монитора, а внекотором отдалении от него на открытой местности, чтобы исключить влияние электризациизданий и сооружений. Синхронные наблюдения во время метели с помощью двух приборовуточнят причину наблюдаемых сильных вариаций поля и их корреляцию с основнымиметеорологическими параметрами атмосферы.136Рисунок 4.37. Графики напряженности электрического поля и основных метеопараметроватмосферы во время метели в Тикси 02.02.2014. Напряженность поля (a); скорость ветра (б);направление ветра (в); полная энергия турбулентных движений воздуха (г); температуравоздуха (д); атмосферное давление (е); относительная влажность воздуха (ж).1374.3 Широтный ход напряженности атмосферного электрического поля по результатамэкспедиционных измеренийАнализ результатов измерений величины атмосферного электрического поля показывает[144, 323], что градиент потенциала несколько больше в умеренных широтах и убывает как кэкватору, так и к полюсам.
Попытки объяснить полярные минимумы обсуждаются в работе[103] и в основном сводятся к действию различного рода локальных факторов, а так жекосмических лучей, отклоняющихся магнитным полем земли к полюсам, что вызываетизменение суммарной проводимости столба атмосферы в полярных регионах.В данном разделе представлены результаты измерения напряженности атмосферногоэлектрического поля во время экспедиционных наблюдений на пассажирском судне «МеханикКулибин» по маршруту Якутск-Тикси-Якутск (с сопутствующими остановками в населенныхпунктах, рисунок 4.38). Непрерывные наблюдения проводились с 20 сентября по 29 сентября в2010 г.
Измерения электрического поля производились с помощью электростатическогофлюксметра производства НИРФИ с диапазоном измерения +/-50кВ/м. Также непрерывноосуществлялась синхронная запись географических координат и высоты над уровнем моря спомощью GPS-приемника Trimble. Аналоговый сигнал с электростатического флюксметраоцифровывался АЦП Е-154 L-Card и записывался на ноутбук. В работе используются данныеизмерений электрического поля с разрешением 1 секунда и данные GPS-приемника сразрешением 5 минут.Внешняя антенна GPS-приемника и флюксметр были установлены на верхней палубе, науровне капитанского мостика по правому борту судна – рисунок 4.38.
Для исключения влиянияосадков, флюксметр был установлен «пластинами вниз». Запись данных началась 20 сентябряпримерно в 12 часов (по UT) на широте 62º N и была окончена 29 сентября в 8 часов на широте65º N. На рисунке 4.39 показаны вариации секундных значений электрического поля по дням,отмечена широта местности.Следует отметить, что сильные вариации поля с 27 по 29 сентября обусловленылокальными причинами - прохождением дыма из трубы судна над флюксметром.
По-видимому,частички сажи в выхлопных газах дизель-генератора судна имеют большой положительныйзаряд, что и вызвало сильные положительные вариации поля. Во время всего периоданаблюдений направление дыма из трубы, в основном, определялось северным и северовосточным ветром, поэтому, когда теплоход двигался на север, дым сносило к корме, послесмены курса по направлению на юг (на обратном пути) направление дыма повернулось всторону носа судна. Флюксметр был установлен чуть впереди трубы.138Рисунок 4.38. Маршрут экспедиционных наблюдений электрического поля от Якутскадо Тикси (а). Пассажирское судно «Механик Кулибин» (б), электростатический флюксметр (в).Стрелкой указано место установки флюксметра (б).Поведение усредненных за 5 минут значений напряженности атмосферного электрическогополя в зависимости от географической широты местности представлено на рисунке 4.40.Использованы значения напряженности поля для периода 20-26 сентября.
Значениягеографической широты за указанный период менялись следующим образом 62N-72N-71N72N-65N. Не рассматривались значения поля 27-29 сентября - для исключения сильныхвариаций поля, связанных с выхлопными газами дизель–генератора судна. На графике видно,что с увеличением широты местности величина поля, имея некоторые выбросы, убывает иможет быть аппроксимирована линейной функцией с показателем наклона а = -0,7196.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
