Портативный комплекс на основе БПЛА для введения гигроскопических частиц с целью увеличения осадков при тушении лесных пожаров

С.Р. Амирова; А.И. Маркин; Michtchenko Alexandre; Т.В. Тулайкова

doi:10.18127/j19998465-202104-07

Портативный комплекс на основе БПЛА для введения гигроскопических частиц с целью увеличения осадков при тушении лесных пожаров

С.Р. Амирова¹, А.И. Маркин², Michtchenko Alexandre³, Т.В. Тулайкова⁴

научная статья УДК 504.75 Страницы: 50-59 doi.org/10.18127/j19998465-202104-07

^1,4 Московский физико-технический институт (г. Долгопрудный, Московская обл., Россия)
³ Instituto Politécnico Nacional, SEPI-ESIME-Zacatenco, Av. IPN S/N, Ed.5, 3-r piso, Ciudad de México, C.P. 07738, México

Ключевые слова: Активные воздействия на облака атмосфера осадки пожары БПЛА

Аннотация

Постановка проблемы. Приведенные в статье идеи и расчеты относятся к области метеорологии и климатологии, а также к средствам для тушения лесных пожаров. Предлагается использовать беспилотный летательный аппарат (БПЛА), совмещенный с портативным прибором для дозированного ввода гигроскопических реагентов с целью стимулирования осадков в атмосфере. Портативный комплекс (прибор и БПЛА) отличается мобильностью и возможностью его применения в труднодоступных лесных массивах, поскольку БПЛА прост в использовании и не требует больших аэродромов с протяженной взлетнопосадочной полосой и другого специального авиаоборудования, необходимого для работы большой авиации. Также следует отметить, что масса необходимых химических реагентов многократно превосходит массу воды в виде осадков из облаков согласно разработанным и имеющимся сегодня технологиям активных воздействий.

Цель. Рассчитать ключевые параметры для использования БПЛА в работах при тушении лесных пожаров с применением метода активного воздействия гигроскопическими реагентами на облака с целью получения или усиления осадков.

Результаты. Приведены алгоритм расчета ключевых параметров и примеры применения портативного комплекса на основе БПЛА при тушении лесных пожаров. Рассчитаны масса порошков-реагентов и оптимальная скорость распыления в облаке и массы порошков-реагентов посредством специального прибора. Выявлены преимущества использования БПЛА.

Практическая значимость. Предложенный портативный комплекс на основе БПЛА можно более широко использовать при тушении лесных пожаров.

Поступила: 12.05.2021
Одобрена: 21.05.2021
Принята: 25.05.2021

Для цитирования

Амирова С.Р., Маркин А.И., Michtchenko Alexandre, Тулайкова Т.В. Портативный комплекс на основе БПЛА для введения гигроскопических частиц с целью увеличения осадков при тушении лесных пожаров // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 4. С. 50−59. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998465-202104-07

Список источников

Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат. 1973.
Седунов Ю.С. Физика образования жидкокапельной фазы в атмосфере. Л.: Гидрметеоиздат. 1972.
Дрофа А.С. Исследование возможности стимулирования гигроскопическими частицами осадков из теплых конвективных облаков по результатам численного моделирования // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44(4). С. 435–449.
Беляев В.П., Берюлев Г.П., Власюк М.П., Данелян Б.Г., Колосков Б.П., Корнеев В.П., Мельничук Ю.В., Черников А.А. Опыт активных воздействий на облака над Москвой 9 мая 1995 г. // Метеорология и гидрология. 1996. № 5. С. 71–82.
Романов Н.П., Дрофа А.С., Ким Н.С., Савченко А.В., Яскевич Г.Ф. Об использовании слаборастворимых гигроскопических веществ для воздействия на теплые конвективные облака и туманы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. С. 80–91.
Тулайкова Т.В., Горюнов Б.Г., Коршунов А.И., Логинов М.Ю., Александрова Е.А., Ибрагимов Р.Р. Анализ методов охлаждения и очистки атмосферы за счет воздействия на облака с целью интенсификации осадков // Современные аспекты гуманитарных операций при чрезвычайных ситуациях и в вооруженных конфликтах: Труды XIV Междунар. конф., 20 мая 2009. Москва, МЧС Россия. ФГУ ВНИИ ГОЧС. С. 277–281.
Tulaikova T., Amirova S., Michtchenko A. Micro Physical Model for Glaciogenic Particles in Clouds for Precipitation Enhancement. American Journal of Environmental Protection. Special Issue: New Technologies and Geoengineering Approaches for Climate. 2016. V.5. № 3–1. P. 10–16.
Медников А.П. Акустическая коагуляция аэрозолей. Л.: Гидрометеоиздат. 1963.
Тулайкова Т.В., Мищенко А.В., Амирова С.Р. Акустические дожди. М.: Физматкнига. 2010. 143 с.
Патент RU 2510748. Пиротехнический аэрозоле образующий состав для воздействия на облака и туман / И.А. Абдуллин и др. 2012.
Патент RU 2295231. Способ активного воздействия на конвективные облака / А.А. Черников. 2005.
Daly Ch., Gibson W.P., Taylor G.H., Doggett M.K., Smith J. Observation bias in daily precipitation measurements at United States cooperative network stations. BAMS. 2007. V. 88. P. 899–912.
Bruintjes R.T. A review of cloud seeding experiments to enhance precipitation and some new prospects. BAMS. 1999. V. 80. P. 805–820.
Rauber R.M., Steven J. Rain in shallow cumulus over the ocean. BAMS. 2007. V. 88. P. 1912–1928.
Берюлев Г.П., Бурцев И.И., Винниченко Н.К., Иванов А.А., Корнеев В.П., Моргоев А.К., Серегин Ю.А., Хворостьянов В.И., Черников А.А., Юдов А.М. Об опыте по рассеянию слоистообразной облачности над Москвой 7 ноября 1986 г. // Труды Всесоюзной конф. по активным воздействиям. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. С. 394–401.
Paugam R et.al. Review of approaches to estimation fire injection height. Stmos. Chem. Phys. 2016. V.16. P. 907–925.
Патент RU 2295742. Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака / В.И. Дикарев и др. 2005.
Многоцелевой самолет – метеолаборатория ИЛ-18Д «Циклон». ВДНХ – Обнинск: Гидрометеоиздат. 1984.
NASA Airborne science program. Accessed October 27, 2020. https://airbornescience.nasa.gov/instrument/all?field_meas_tid= Cloud%20Liquid%20Water%20Content
Illingworth A.J. et al. The Earthcare: the next step forward in global measurements of cloud, aerosol, precipitation. BAMS. 2015. V. 96. P. 1311–1332. DOI:10.1175/BAMS-D-12-00227.1
Патент RU 2583851.Беспилотный мобильный комплекс / А.Ф. Мольков. 2011. 22. Патент RU 2558528. Беспилотный ударный комплекс / М.Б. Жуков и др. 2014.
Патент RU 2612754. Мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга / В.Б. Мошков. 2015.
Патент RU 2645249. Способ мониторинга окружающей седы и беспилотный аппарат для использования в данном способе / А.Ф. Дудкин. 2016.
Патент RU 2727315. Способ определения усредненных значений метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы / А.К. Байдуков и др. 2019.
Flossmann A.I., Manton M. J., Abshaev A., Bruintjes R., Murakami M., Prabhakaran Th., Yao Z. Review of Advances in Precipitation Enhancement Research. Bull. Atm. Met. Soc. 2019. P. 1465–1480. DOI: 10.1175/BAMS-D-18-0160.1
Искусственные дожди в Забайкалье вызывали с помощью йодистого серебра, распыляемого над облаками. Июль 2017. Информация доступна в интернете https://www.youtube.com/watch?v=fxpT4BiGw5s
Площадь всех пожаров в крае с марта составила 50% от показателей 2016 г. на конец сезона. 10 июля 2017. https://www.chita.ru/news/104061/

[1] Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат. 1973.

[2] Седунов Ю.С. Физика образования жидкокапельной фазы в атмосфере. Л.: Гидрметеоиздат. 1972.

[3] Дрофа А.С. Исследование возможности стимулирования гигроскопическими частицами осадков из теплых конвективных облаков по результатам численного моделирования // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44(4). С. 435–449.

[4] Беляев В.П., Берюлев Г.П., Власюк М.П., Данелян Б.Г., Колосков Б.П., Корнеев В.П., Мельничук Ю.В., Черников А.А. Опыт активных воздействий на облака над Москвой 9 мая 1995 г. // Метеорология и гидрология. 1996. № 5. С. 71–82.

[5] Романов Н.П., Дрофа А.С., Ким Н.С., Савченко А.В., Яскевич Г.Ф. Об использовании слаборастворимых гигроскопических веществ для воздействия на теплые конвективные облака и туманы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. С. 80–91.

[6] Тулайкова Т.В., Горюнов Б.Г., Коршунов А.И., Логинов М.Ю., Александрова Е.А., Ибрагимов Р.Р. Анализ методов охлаждения и очистки атмосферы за счет воздействия на облака с целью интенсификации осадков // Современные аспекты гуманитарных операций при чрезвычайных ситуациях и в вооруженных конфликтах: Труды XIV Междунар. конф., 20 мая 2009. Москва, МЧС Россия. ФГУ ВНИИ ГОЧС. С. 277–281.

[7] Tulaikova T., Amirova S., Michtchenko A. Micro Physical Model for Glaciogenic Particles in Clouds for Precipitation Enhancement. American Journal of Environmental Protection. Special Issue: New Technologies and Geoengineering Approaches for Climate. 2016. V.5. № 3–1. P. 10–16.

[8] Медников А.П. Акустическая коагуляция аэрозолей. Л.: Гидрометеоиздат. 1963.

[9] Тулайкова Т.В., Мищенко А.В., Амирова С.Р. Акустические дожди. М.: Физматкнига. 2010. 143 с.

[10] Патент RU 2510748. Пиротехнический аэрозоле образующий состав для воздействия на облака и туман / И.А. Абдуллин и др. 2012.

[11] Патент RU 2295231. Способ активного воздействия на конвективные облака / А.А. Черников. 2005.

[12] Daly Ch., Gibson W.P., Taylor G.H., Doggett M.K., Smith J. Observation bias in daily precipitation measurements at United States cooperative network stations. BAMS. 2007. V. 88. P. 899–912.

[13] Bruintjes R.T. A review of cloud seeding experiments to enhance precipitation and some new prospects. BAMS. 1999. V. 80. P. 805–820.

[14] Rauber R.M., Steven J. Rain in shallow cumulus over the ocean. BAMS. 2007. V. 88. P. 1912–1928.

[15] Берюлев Г.П., Бурцев И.И., Винниченко Н.К., Иванов А.А., Корнеев В.П., Моргоев А.К., Серегин Ю.А., Хворостьянов В.И., Черников А.А., Юдов А.М. Об опыте по рассеянию слоистообразной облачности над Москвой 7 ноября 1986 г. // Труды Всесоюзной конф. по активным воздействиям. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. С. 394–401.

[16] Paugam R et.al. Review of approaches to estimation fire injection height. Stmos. Chem. Phys. 2016. V.16. P. 907–925.

[17] Патент RU 2295742. Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака / В.И. Дикарев и др. 2005.

[18] Многоцелевой самолет – метеолаборатория ИЛ-18Д «Циклон». ВДНХ – Обнинск: Гидрометеоиздат. 1984.

[19] NASA Airborne science program. Accessed October 27, 2020. https://airbornescience.nasa.gov/instrument/all?field_meas_tid= Cloud%20Liquid%20Water%20Content

[20] Illingworth A.J. et al. The Earthcare: the next step forward in global measurements of cloud, aerosol, precipitation. BAMS. 2015. V. 96. P. 1311–1332. DOI:10.1175/BAMS-D-12-00227.1

[21] Патент RU 2583851.Беспилотный мобильный комплекс / А.Ф. Мольков. 2011. 22. Патент RU 2558528. Беспилотный ударный комплекс / М.Б. Жуков и др. 2014.

[22] Патент RU 2612754. Мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга / В.Б. Мошков. 2015.

[23] Патент RU 2645249. Способ мониторинга окружающей седы и беспилотный аппарат для использования в данном способе / А.Ф. Дудкин. 2016.

[24] Патент RU 2727315. Способ определения усредненных значений метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы / А.К. Байдуков и др. 2019.

[25] Flossmann A.I., Manton M. J., Abshaev A., Bruintjes R., Murakami M., Prabhakaran Th., Yao Z. Review of Advances in Precipitation Enhancement Research. Bull. Atm. Met. Soc. 2019. P. 1465–1480. DOI: 10.1175/BAMS-D-18-0160.1

[26] Искусственные дожди в Забайкалье вызывали с помощью йодистого серебра, распыляемого над облаками. Июль 2017. Информация доступна в интернете https://www.youtube.com/watch?v=fxpT4BiGw5s

[27] Площадь всех пожаров в крае с марта составила 50% от показателей 2016 г. на конец сезона. 10 июля 2017. https://www.chita.ru/news/104061/

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи