Разгоняют облака последствия польза и вред 2016 2017
Очень часто непогода вмешивается в наши планы, заставляя проводить выходные, сидя в квартире. Но что делать, если намечается большой праздник с участием огромного количества жителей мегаполиса? Тут на помощь приходит разгон облаков, который осуществляют власти для создания благоприятной погоды. Что же представляет собой эта процедура и как она влияет на окружающую среду?
Первые попытки разгона облаков
Впервые облака начали разгонять еще в 1970-х годах в Советском Союзе с помощью специальных реактивных самолетов Ту-16 «Циклон». В 1990 году специалисты Госкомгидромета разработали целую методику, позволяющую создавать благоприятные погодные условия.
В 1995 году во время празднования 50-й годовщины Победы методика была опробована на Красной площади. Результаты оправдали все ожидания. С тех пор разгон облаков стали использовать во время значимых событий. В 1998 году удалось создать хорошую погоду на Всемирных юношеских играх. Не обошлось без участия новой методики и празднование 850-летия Москвы.
В настоящее время российская служба, занимающаяся разгоном облаков, считается одной из лучших во всем мире. Она продолжает работать и развиваться.
Принцип разгона облаков
У метеорологов процесс разгона облаков называется «засеиванием». Он подразумевает распыление специального реагента, на ядрах которого концентрируется влага, находящаяся в атмосфере. После этого осадки достигают критической массы и выпадают на землю. Делается это на участках, предшествующих территории города. Таким образом, дождь проходит раньше.
Такая технология разгона облаков позволяет обеспечить хорошую погоду в радиусе от 50 до 150 км от центра проводимого торжества, что положительно сказывается на праздновании и настроении людей.
Какие реагенты используются при разгоне облаков
Хорошую погоду устанавливают с помощью йодистого серебра, сухого льда, кристаллов парения жидкого азота и других веществ. Выбор компонента зависит от вида облаков.
Сухой лед распыляют на слоистые формы облачного слоя, находящегося снизу. Данный реагент представляет собой гранулы углекислоты. Их длина – всего 2 см, а диаметр – около 1,5 см. Сухой лед распыляют с самолета с большой высоты. Когда углекислота попадает на облако, происходит кристаллизация содержащейся в нем влаги. После этого туча рассеивается.
Жидким азотом борются со слоисто-дождевой облачной массой. Реагент также рассеивается над облаками, приводя к их охлаждению. Йодистое серебро используется против мощных дождевых облаков.
Разгон облаков цементом, гипсом или тальком позволяет избежать появления кучевых облаков, находящихся высоко над поверхностью земли. Рассеивая порошок этих веществ, удается добиться утяжеления потоков восходящего воздуха, что препятствует образованию тучи.
Техника для разгона облаков
Операции по установлению хорошей погоды осуществляются с использованием специальной техники. В нашей стране разгон облаков проводят на транспортных самолетах Ил-18, Ан-12 и Ан-26, которые имеют необходимое оснащение.
Грузовые отсеки имеют системы, позволяющие распылять жидкий азот. Некоторые самолеты оборудованы устройствами для стрельбы патронами с соединениями серебра. Такие пушки устанавливаются в хвостовой части.
Управляют техникой пилоты, прошедшие специальное обучение. Они осуществляют полеты на высоте 7-8 тыс. метров, где температуры воздуха не поднимается выше -40 °C. Чтобы избежать отравления азотом, летчики весь полет находятся в защитных костюмах и кислородных масках.
Как разгоняют облака
Перед тем как приступить к разгону облачных масс, специалисты метеорологической станции исследуют атмосферу. За несколько дней перед торжественным событием воздушной разведкой уточняется обстановка, после чего начинается сама операция по установлению хорошей погоды.
Зачастую самолеты с реагентами взлетают с военного аэродрома, находящегося в Московской области. Поднявшись на достаточную высоту, они распыляют на облака частицы препарата, которые концентрируют возле себя влагу. Это приводит к тому, что над районом распыления сразу же выпадают обильные осадки. К тому времени, как тучи оказываются над столицей, запас влаги заканчивается.
Разгон облаков, установление хорошей погоды приносит ощутимую пользу жителям столицы. Пока на практике эта технология применяется только в России. Занимается проведением операции Росгидромет, согласовывая все действия с властями.
Эффективность разгона облаков
Выше было сказано, что разгонять облака начали еще при советской власти. Тогда такая методика широко использовалась в сельскохозяйственных нуждах. Но оказалось, что она может послужить и на пользу обществу. Стоит только вспомнить Олимпийские игры, прошедшие в Москве в 1980 году. Именно благодаря вмешательству специалистов удалось избежать непогоды.
Несколько лет назад москвичи смогли вновь убедиться в эффективности разгона облаков на праздновании Дня города. Метеорологам удалось вывести столицу из-под мощного удара циклона и снизить интенсивность осадков в 3 раза. Специалисты Гидромета рассказали, что справиться с мощной облачностью практически невозможно. Однако синоптикам вместе с пилотами удалось это сделать.
Разгон облаков над Москвой уже никого не удивляет. Нередко хорошая погода во время парада в честь Дня Победы устанавливается благодаря действиям метеорологов. Жителей столицы такая ситуация радует, но есть люди, которые задаются вопросом о том, чем может грозить такое вмешательство в атмосферу. Что же говорят по этому поводу специалисты Гидромета?
Последствия разгона облаков
Метеорологи считают, что разговоры о вреде разгона облаков не имеют под собой никаких оснований. Специалисты, занимающиеся мониторингом окружающей среды, заявляют, что реагенты, которые распыляют над облаками, экологически чистые, они не могут нанести вреда атмосфере.
Мигмар Пинигин, являющийся руководителем лаборатории НИИ, утверждает, что жидкий азот не представляет опасности как для здоровья человека, так и для окружающей среды. То же самое касается и гранулированной углекислоты. И азот, и углекислый газ содержатся в атмосфере в больших количествах.
Распыление порошка цемента также не грозит никакими последствиями. В разгоне облаков используется минимальная доля вещества, которая не способна загрязнить земную поверхность.
Метеорологи уверяют, что реагент находится в атмосфере менее суток. После того как он попадает в облачную массу, осадки полностью вымывают его.
Противники разгона облаков
Несмотря на заверения метеорологов, что реагенты абсолютно безопасны, существуют и противники такой методики. Экологи из «Экозащиты» заявляют о том, что принудительное установление хорошей погоды приводит к обильным проливным дождям, которые начинаются после разгона облаков.
Экологи считают, что власти должны прекратить вмешиваться в законы природы, иначе это может привести к непредсказуемым последствиям. По их словам, пока рано делать выводы, чем чреваты действия по разгону облаков, но они однозначно не принесут ничего хорошего.
Метеорологи успокаивают, что негативные последствия разгона облаков являются всего лишь предположениями. Чтобы делать такие заявления, нужно провести тщательные измерения концентрации аэрозоля в атмосфере и установить его тип. Пока этого не сделано, утверждения экологов можно считать голословными.
Несомненно, разгон облаков положительно влияет на проведение масштабных мероприятий под открытым небом. Однако радуются этому только жители столицы. Население близлежащих территорий вынуждено брать удар стихии на себя. Споры о пользе и вреде технологии установления хорошей погоды продолжаются по сей день, но пока ученые не пришли к какому-либо обоснованному выводу.
— Вы исследуете физику облаков, в том числе изучаете воздействие на них, чтобы получать осадки. Какое применение у вашей работы?
— Получение осадков из облаков актуально не только у нас, но и во всем мире. Вызванные искусственным путем осадки могут помочь бороться с засухами, пополнять водохранилища, тушить лесные пожары. Сюда же относятся работы по разгону облаков. В Москве этим занимается одно из подразделений Росгидромета. Они используют наши наработки и предотвращают дождь над Красной площадью, «выливают» воду из облаков на окраине Москвы.
А мы занимаемся разработкой методов, приборов, средств воздействия и самих реагентов. Например, мы разработали специальный гигроскопический реагент для получения дополнительных осадков из облаков.
— А из чего вообще делают такие реагенты и чем ваша разработка от них отличается?
— Раньше и за рубежом, и у нас применялись пиротехнические составы, которые дают дым из гигроскопических частиц. Эффект воздействия на облако есть, но небольшой. Недостаток пиросостава в том, что он выдает очень мелкие пирочастицы. Так вот на частицах пиросостава капельки образуются очень мелкие — они слабо помогают образованию капель в дождевом облаке.
Мы разработали более совершенный реагент. Он не требует поджига, это не пиросостав, а специальный солевой порошок. Самое главное, что в нашем составе есть частицы соли разного размера и есть определенная пропорция этого распределения: в нашем соляном порошке есть и крупные соляные частицы, и мелкие. Такая микроструктура соляного порошка позволяет оказывать на облако более эффективное воздействие.
В любой пиросостав добавляют гигроскопические вещества — хлорид калия, хлорид натрия, или обычную поваренную соль. Соль очень быстро накапливает на себя влагу. На пиротехническом составе вырастают мелкие капли, а на нашем более крупные — в этом и есть выгодное отличие нашей разработки.
Частички гигроскопического вещества вносятся в основание облака. Если облако начинается на высоте 1 км и распространяется до 5-6 км, то нужно эти солевые частички вводить в основание облака, потому что… как образуется облако? Образуются воздушные потоки, которые всасывают влагу из воздуха. И вместе с этими воздушными потоками соляные частички вносятся в облако и поднимаются вверх. За это время они растут. Капли, которые выросли на солевых частицах, более крупные, чем те, которые выросли в облаке без них. Таким образом, с реагентом дождевые капли образуются раньше. На определенном этапе воздушный поток останавливается и капли падают вниз. Пока они летят вверх, это еще не дождевые капли, а когда они падают вниз, они по дороге захватывают другие капли — это называется процесс коагуляции. Воздействие гигроскопическими частицами стимулирует коагуляцию, то есть процессы коагуляции начинаются раньше, чем в обычном облаке. За счет этого капли более крупные и начинают расти раньше, пока облако еще развивается. Поэтому количество дождевых капель увеличивается.
— А как реагент вводят в облако?
— Пиросоставы обычно вносят самолетным методом: на крыле подвешивают специальные шашки или батареи. Самолет летит под облаком, включается поджиг, шашки горят, и дым поднимается в облако.
Для введения солевого порошка в облако мы разработали два способа и оба уже опробовали — это введение с помощью ракет и с самолета. Для самолета есть специальная установка с распылением. А ракетный метод такой. Есть противоградовая служба России, они используют ракеты для воздействия на градовые облака. Нам пришлось сделать другие ракеты, но установки для их запуска мы использовали их. В ракету помещается около 2 кг порошка, она выстреливает, подлетает под облако, ее разрывает взрывом, и вещество всасывается в облако.
— Вы сказали про противоградовую службу. Никогда о ней не слышала. Как она работает?
— Давайте сначала разберемся, почему возникает град. Чтобы пошел дождь, нужно, чтобы образовалась капелька, а образуется она на гигроскопических частицах. Таких частиц в атмосфере полно — это пыль, аэрозоль и так далее. Капельки образовались, потом образовался дождь.
Если облако сильно вырастает вверх, а оно может достигать 12 км, то на высоте уже около 5 км будет от -6 до -10 градусов. Обычно вода замерзает при нуле градусов. Но из-за того, что капелька круглая, за счет поверхностного натяжения воды капля при нуле градусов не замерзнет. И в виде переохлажденной воды она может существовать только до -32 градусов. Достигнув -32 градусов, капля уже в любом случае замерзнет — происходит гомогенная кристаллизация. А при более высоких температурах она так и остается каплей. Чтобы капелька в атмосфере замерзла при меньших температурах, предположим при -5 или -6, нужно ядро кристаллизации. Но таких ядер кристаллизации в атмосфере нет в принципе. Градовые облака, которые образуются в атмосфере, появляются именно при -32 градуса и ниже. Очень малое число кристалликов может образоваться при -29, но при -32 замерзнут все. В естественных условиях ледяных частиц в облаке очень мало. Образовавшись при температуре около -32, они опускаются в облако и начинают притягивать к себе влагу, причем влага оседает на лед намного быстрее, чем на жидкую каплю. Сталкиваясь с мелкими, переохлажденными каплями, они нарастают, и образуются градины. Градина — это конгломерат на одном ядре, на которое намерзли другие переохлажденные капли. Когда градина падает в теплую часть облака, она захватывает теплые капельки и растет дальше. И образуются очень большие ледяные частицы. Они большие, потому что их мало.
Борьба с градом основывается на внесении как можно большего числа ядер кристаллизации, чтобы градин было много, но маленьких. Если они маленькие, вылетев из облака, они могут растаять и выпасть на землю дождем. Но даже если не растают, ущерб от такого мелкого града будет минимальный.
— Какие вещества могут быть ядрами кристаллизации?
— Есть такое вещество — йодистое серебро, его кристаллическая структура подобна структуре льда. Оно может служить ядрами кристаллизации. Его вносят в облако для предотвращения выпадения града. На этом и основана противоградовая служба России. Она существует уже 50 лет. Ущерб от града особенно в южных, сельскохозяйственных регионах — в Ставропольском и Краснодарском краях, на Северном Кавказе, может быть колоссальный. Там ведь виноградники, посевы.
— Если вернуться к Вашей работе и к получению осадков, например, для орошения полей, то какие облака для этого подходят?
— Конвективные, или кучево-дождевые, облака толщиной три километра и больше. Это облака, из которых выпадают дожди. Есть очень мощные облака, толщиной более шести километров, из которых почти вся влага выпадает осадками — дождем или градом. На них воздействуют разве что для предотвращения града, а получать из них дополнительные осадки не имеет смысла. Вся влага, что попала в облако, и без воздействия превратилась в дождь.
А в облаках меньшей мощности только около 20—30% влаги выпадает дождем. В них процессы коагуляции идут медленнее. Если внести в них реагент, то можно существенно увеличить этот процент, дополнительно получить 10—15 тысяч тонн воды из одного облака. Это несравнимо с цистернами или даже водопроводом.
— Разработанный вами реагент можно уже использовать для орошения полей или борьбы с лесными пожарами?
—В практику этот способ еще не вошел. Были только отдельные эксперименты. И дождь мы можем получать только в том случае, если есть подходящие облака.
Чтобы использовать для орошения, надо разрабатывать специальную инфраструктуру и технологии, потому что не будешь же бегать за отдельным облаком. Это надо делать на определенной территории, то есть организовать службу наблюдения. Если доставлять реагент в облако ракетами, то нужно ставить ракетные пункты. И в течение лета на этой территории подлавливать подходящие облака. Так же работает противоградовая служба. Они давно поняли, что отдельное облако никогда не поймаешь. Поэтому по всей территории Краснодарского и Ставропольского краев, на Северном Кавказе расставили ракетные пункты. И все время радиолокатор следит за обстановкой. Как только возникает опасность града, они обстреливают облака.
Для орошения нужно делать то же самое. Мы проводим эксперименты в Ставропольском крае, где уже есть инфраструктура: локаторы, ракетные пункты и так далее. Мы проводили эксперименты в 2016 году, но пока что только опробовали методику обстрела облаков. До практического применения не дошло.
Алиса Веселкова
Облака — это микрочастицы воды, которая испаряется с поверхности земли и водоемов. Частицы пара, конденсируясь в небе, образуют облака. Капли объединяются между собой и становятся все крупнее и тяжелее. В итоге, рано или поздно, эти капли вернутся на землю в виде дождя.
В России есть большая климатическая камера, которая принадлежит НПО «Тайфун». Камера представляет собой строение диаметром 15 м, высотой 18 м, предназначенное для моделирования и исследования процессов образования и эволюции облаков и туманов, а также других явлений. Создание облаков в этой камере не такой уж сложный процесс: сначала камеру обильно поливают водой из шланга, затем закачивают воздух. Давление в камере возрастает в полтора раза, а вместе с ним растет и температура. Как только воздух в камере насытился паром, открывают заслонки в камере, чтобы понизить давление. Следовательно, температура внутри резко снижается. В этот момент и образовываются облака.
Климатическая камера для создания и исследования облаков
В настоящее время нет способа создания облаков и дождя над теми областями Земли, где это необходимо. Так, например, облетевший в прошлом году ролик о создании NASA машины по генерированию облаков, оказался фейком. СМИ очень быстро выяснили, что на самом деле ролик является смонтированным видео двух различных испытаний ракетных двигателей в Космическом центре NASA в Миссисипи. В видео показаны огромные облака, которые производятся в процессе тестирования. Однако в действительности облака — это просто горячий пар. Испытания этих двигателей действительно могут вызвать дождь, так как после испытания пар поднимается вверх и охлаждается, конденсируясь в воду.
Кадр из ролика на YouTube
Теперь разберемся каким образом разгоняют облака. На самом деле, облака не разгоняют, а удаляют из них избыточную влагу. Чтобы действительно разогнать облака, понадобилась бы мощная установка, способная нагнетать очень много воздуха с огромной скоростью. Но такой установки нет даже в стадии проекта. Поэтому используют различные агенты, которые распыляют прямо в облака с помощью авиатехники. Принцип такого действия основывается на концентрации находящейся атмосферной влаги на микрочастицах распыленного агента, после чего осадки набирают критическую массу и вынужденно выпадают, не достигнув территории целевого города. Ниже приведён список этих агентов:
1. Специальный мелкодисперсный цемент. Нет, после него не идет цементный дождь, который превращает все в камень, словно взгляд медузы Горгоны. Концентрация его такова, что её достаточно для того, чтобы сорбировать излишнюю влагу в облаке, но осадки при таком способе визуально неотличимы от обычного дождя.
2. Йодид серебра. Ещё в 1946 году Бернард Воннегут открыл эффект действия йодида серебра в качестве центров кристаллизации воды, который был использован для создания установок искусственного рассеивания облаков. Вот что говорит нам Википедия о механизме действия йодистого серебра: «микроскопические частицы йодистого серебра захватываются переохлаждёнными каплями, превращаясь в кристаллы, которые становятся искусственными зародышами града. Искусственные зародыши града вступают в конкуренцию с естественными зародышами града за содержащуюся в облаке влагу и не дают возможности градинам вырасти до крупных размеров. В результате этого в облаке лавинообразно образуется громадное число мелких градин, которые при выпадении из облака успевают растаять в тёплой части атмосферы и достигают земли уже в виде дождя».
3. Двуокись углерода.
4. Жидкий азот.
Последние два газа при распылении реагируют с влагой и под действием низкой температуры образуют кристаллогидраты. Эти кристаллогидраты выпадают из облака и тают в более теплой части атмосферы, превращаясь в дождь. Жидкий азот является более экологичным агентом, так как представляет собой газ, который составляет 78% воздуха, которым мы дышим.
Для проведения «засеивания» облаков применяются специально оборудованные транспортные самолеты Ил-18, Ан-26 и Ан-12. В их грузовых отсеках установлены системы, предназначенные для распыления агентов. Вылет одного такого самолета обходится в несколько миллионов рублей. В зависимости от типа облаков, количества влаги в них, типа агента и площади покрытия, сумма стартует от 10 миллионов рублей. «Разгон» облаков перед парадом Победы обошелся в 95-98 миллионов рублей. Но вот эффект был не очень заметен, или, скорее, очень не заметен. То ли денег выделили мало, то ли метеорологи не предвидели другой циклон.
Ливень в Москве 9 мая 2019 года после разгона облаков