close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...пути снижения рисков разрушительного воздействия ураганов

код для вставкиСкачать
62
Ðèñê ïðèðîäíûé
Проблемы анализа риска, том 5, 2008, № 1
Ðèñê ïðèðîäíûé
Natural Risk
ÓÄÊ
Ïðîáëåìû
àíàëèçàðèñêîâ
ðèñêà, ðàçðóøèòåëüíîãî
òîì 5, 2008, ¹ 1 Issues
of Risk óðàãàíîâ
Analysis, Vol.
5, 2008, Â.Ä.
No. 1Ïóäîâ
Âîçìîæíûå
ïóòè ñíèæåíèÿ
âîçäåéñòâèÿ
(òàéôóíîâ)
Âîçìîæíûå ïóòè ñíèæåíèÿ ðèñêîâ
ðàçðóøèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ
óðàãàíîâ (òàéôóíîâ)
Â.Ä. Ïóäîâ
НПО «Тайфун», г. Обнинск
Àííîòàöèÿ
Статья посвящена методам активных воздействий (АВ) на
тропические ураганы (тайфуны). Дается краткое ретроспективное описание проводимых в СССР и США работ по этому
направлению. Даны физические основы возможных АВ на
ураганы. Описаны новые методы АВ для снижения рисков
разрушительного воздействия ураганов, в частности создание искусственного апвеллинга за счет энергии волн.
Ключевые слова: ураган, тайфун, верхний слой океана, энтальпия, испарение, турбулентное вовлечение, апвеллинг, брызги, электромагнитные
поля, силы, электрический заряд, плотность, вихрь, спиральность, физические основы, метод
Ñîäåðæàíèå
Введение
1. История и состояние вопроса
2. Физические основы методов активного воздействия на тропические ураганы (тайфуны)
3. Возможные пути реализации активного воздействия на ураганы (тайфуны)
Заключение
Литература
Ââåäåíèå
Пути снижения рисков от разрушительных природных катастроф априори предполагают не только достоверный прогноз
тех или иных опасных природных явлений
(ОПЯ), своевременное предупреждение и
эвакуацию населения, но и поиск искусственных методов активного воздействия
(АВ) на опасные природные явления с це-
лью сохранения жизни людей и минимизации материального ущерба. Эта проблема
становится все более и более актуальной в
связи со все возрастающим количеством
мощных ураганов (тайфунов), торнадо,
землетрясений, цунами и других ОПЯ.
На сегодняшний день достигнут определенный прогресс в прогнозе траекторий и
интенсивности тропических циклонов
ISSN 1812-5220
Ó Проблемы анализа риска, 2008
Natural Risk
63
Issues of Risk Analysis, Vol. 5, 2008, No. 1
Possible Ways to Mitigate the
Devastating Impact of Hurricanes
(Typhoons)
V.D. Pudov
SPA “Typhoon”, Obninsk
Abstract
The paper describes several methods for control of tropical
hurricane (typhoon) intensity. A short retrospective overview is
given of relevant efforts made in the USSR and the USA. The
author describes hurricane modification methods aimed to
reduce or prevent the destructive impacts of hurricanes,
specifically by creating an artificial upwelling driven by the
energy of waves.
Key words: hurricane, typhoon, ocean upper layer, enthalpy, evaporation,
turbulent involving, upwelling, spindrift, electromagnetic fields, forces, electric
charge, density, vortex, spiral, physics, method
(ТС). Так, например, официальная прогностическая модель США (OFCL), которая используется в практике прогноза, дает следующие ошибки в определении координат
центра ТС: при прогнозе на 24 часа — 75 километров; при прогнозе на 48 часов —
145 км; при прогнозе на 72 часа — 280 км и,
наконец, при прогнозе на 96 часов —
520 км. С учетом масштабов самого урагана
эти ошибки вполне приемлемы для принятия мер безопасности населения в том или
ином прибрежном районе. Но вот с прогнозом интенсивности дела обстоят несколько
хуже. Ошибка прогноза на 24 часа усредненной максимальной скорости ветра в урагане
составляет 7—8 м/сек; на 48 часов —
9—10 м/сек. Казалось бы, цифры вполне
приемлемы. Но нужно помнить, что разрушения, которые несет ураган, пропорцио-
нальны кубу скорости ветра. После американской трагедии 29 августа 2005 г. проблема АВ на тропические циклоны в США еще
более обострилась. Тогда, по официальным
данным, ураган «Катрина» унес жизни 1407
человек и практически уничтожил Новый
Орлеан, нанеся материальный ущерб более
100 миллиардов долларов (по подсчетам ведущей в мире компании по оценке страховых рисков Risk Management Solutions [1]).
Эта трагедия дала импульс развитию новых
физических идей по АВ с целью понижения
интенсивности ураганов и/или изменения
их траекторий. Ниже представлен небольшой экскурс в историю развития активных
воздействий на ТС, а также рассматриваются некоторые новые идеи по воздействию
на тропические ураганы как пути снижения
рисков от их разрушительного воздействия.
ISSN 1812-5220
Ó Issues of Risk Analysis, 2008
64
Ðèñê ïðèðîäíûé
1. Èñòîðèÿ è ñîñòîÿíèå âîïðîñà
В 80-е годы прошлого столетия как в
США, так и в СССР шли достаточно интенсивные работы по исследованию возможностей управления тропическими циклонами (ураганами, тайфунами). Подходы были
различными, но цели обеих стран были одинаковыми — достичь превосходства
в управлении тропическими циклонами
(ТЦ).
ТЦ зарождаются над перегретым океаном с большими значениями энтальпии его
верхнего слоя (ВСО), при температуре воды
не ниже 26—27 °С. При этом, если плотность энтальпии ВСО ниже 108 Дж/м2 на
площадях более 3·104 км2, то в такой акватории ураганы не зарождаются [2]. Если же
эта акватория c низкими значениями энтальпии лежит на пути уже зародившегося
урагана, то он либо изменит траекторию,
или сделает петлю, как, например, тайфун
«Вирджиния», который «топтался» в течение 75 часов на границе резкого понижения
энтальпии ВСО [3], или ускорит свое движение, пересекая ее, понизив при этом свою
интенсивность. Физика здесь простая. Поскольку источником энергии для урагана
является водяной пар, то в акваториях с
низкой температурой воды поток водяного
пара в атмосферу сокращается. Отсюда очевидны, по крайней мере, два возможных
метода воздействия на ТЦ — сокращение
поступления водяного пара от океана в атмосферу путем экранировки испарения
либо путем понижения температуры поверхности океана. Есть третий путь воздействия. Но он предполагает не подавление урагана, а его зарождение и интенсификацию.
Это увеличение поступления водяного пара
в верхние слои атмосферы до уровня его
конденсации путем усиления конвекции в
пограничном слое атмосферы над тропическим океаном. Эти три пути и прорабатывались в СССР.
Первый — уменьшение испарения поверхности океана с целью снижения интенсив-
Â.Ä. Ïóäîâ
ности урагана и/или изменения его траектории. Предполагалось делать это с помощью
применения поверхностно-активных веществ — депрессоров испарения. Для этих
целей был использован депрессор испарения
на основе высших жирных спиртов, так называемый кармидол. Был проведен целый
ряд как лабораторных, так и натурных апробирований этого депрессора испарения. Испытания проводились в гидролотке физического факультета МГУ [4], в штормовом бассейне Морского гидрофизического института (пос. Кацивели, Крым) [5], на озере Ладога, а также были проведены испытания в
тропической зоне Тихого океана.
Второй — создание искусственного апвеллинга с целью понижения температуры
поверхности и энтальпии верхнего слоя
океана. Эксперименты проводились нами
на Бездон-озере (Калужская область).
Подъем холодных вод из-под слоя скачка
температуры создавался с использованием
«воздушного лифта», проще говоря, путем
создания мощного потока пузырьков воздуха с глубины. Пузырьки воздуха, поднимаясь к поверхности, вовлекали холодную
воду в вертикальный подъем. Это экологически чистый и даже полезный для биоты
водоема (аэрация) метод.
Третье направление — теоретические исследования по искусственному прогреву
тропической атмосферы за счет поглощения радиации мелкодисперсной угольной
пылью (сажей) с целью образования интенсивной конвекции в пограничном слое атмосферы и, таким образом, создания условий для зарождения и/или усиления ТЦ [6].
Впервые идею использования сажи для
управления ураганом выдвинул американский ученый Вильям Грэй в рамках программы «Stormfury».
В рамках программы «Stormfury» (США)
эксперименты проводились по уменьшению интенсивности урагана и/или изменению его траектории путем засева облачных
башен ураганов различными типами реагентов. Предполагалось, что асимметрич-
Âîçìîæíûå ïóòè ñíèæåíèÿ ðèñêîâ ðàçðóøèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ óðàãàíîâ (òàéôóíîâ)
ный засев облачной стены «глаза» урагана
йодистым серебром позволит изменить его
траекторию, а симметричный засев —
уменьшить его интенсивность. В некоторых
экспериментах на реальные ураганы удавалось уменьшить максимальную скорость
ветра даже на 30 %, но, к сожалению, это замедление было весьма кратковременным,
не более 3—4 часов. Результаты этих работ
были представлены в некоторых отчетах.
Как говорится в отчете военно-воздушных сил США за 1996 г, по прогнозу научных исследований удержать лидерство ВВС
США в мире, включая космическое пространство, в следующем столетии, т.е. в
этом столетии, смогут благодаря новым
технологиям активного воздействия на погоду. Отмечается, что положительные результаты США будут иметь к 2025 году [7].
«Существующие технологии, которые будут применяться в следующие 30 лет, предложат любому, кто имеет необходимые ресурсы, возможность воздействовать на существующие модели погоды, по крайней
мере в локальном масштабе, — говорится в
отчете. Активные воздействия на погоду
могут предложить доминирующее место на
поле сражения, о чем даже не думали раньше. К 2025 году такая возможность вполне
реальна». Американские военные говорят,
что «искусственные грозы могут обеспечить доминирующее место на поле сражения до такой степени, о которой даже не
могли мечтать» [8].
Пока военные говорят об интенсификации погодных явлений, некоторые ученые
разрабатывают важные подходы к их подавлению. Одним из факторов, который
стимулирует эти разработки, является увеличение плотности населения Земли. В этом
случае усиливается не только необходимость поставлять воду в засушливые районы, но также растет ущерб, наносимый
опасными явлениями погоды. Например,
лишь за один 1998 год катастрофы, связанные с ОЯП, вызвали материальные потери в
92 млрд долларов США и выселение из сво-
65
их домов более 300 млн человек. Тропические ураганы (тайфуны) до сих пор остаются одними из главных опасных явлений
природы. Например, стандартный тропический циклон обладает энергией 10 000 одномегатонных водородных бомб. Поэтому
проблема воздействия на столь мощные образования является весьма проблематичной.
Бернард Эстлунд (Bernard Estlund) —
бывший руководитель проекта в Комиссии
по атомной энергии США — предлагает
«силой ответить на силу». В 80-е годы прошлого столетия, работая при Министерстве
обороны США, он исследовал возможности
создания противоракетного щита как части
стратегической программы СОИ. Его план
заключался в нагревании атмосферы высотой до 70 км системой микроволновых нагревательных элементов, которые создавали бы разрушительный для крылатых ракет
щит [8].
В 1998 году Европейское космическое
агентство (ЕКА) поручило Эстлунду изучить потенциальные возможности использования спутников, работающих на солнечной энергии в качестве орбитальных электростанций, для передачи солнечной энергии на Землю путем микроволнового излучения. Он разработал план использования
такого солнечного спутника для проведения АВ. В частности, для изменения траектории торнадо, для уменьшения интенсивности ураганов, а также для сдвига полярных струйных течений с целью предотвращения ливневых осадков, вызывающих наводнения. Эстлунд считает, что основная
трудность будет заключаться не в микроволновой и спутниковой технологии, а в метеорологии, — это мнение было подтверждено исследованиями ВВС США, в которых
такие выводы предполагают наличие определенных успехов в теории хаоса.
И, наконец, самым большим препятствием на пути АВ на природу может оказаться культура, а не наука. В докладе ВВС признается наличие противоречий в вопросе
66
Ðèñê ïðèðîäíûé
искусственного вмешательства в Природу.
Однако делается вывод, что выбора нет и
США должны действовать дальше. «Уроки
истории показывают, что реальные возможности АВ будут обязательно существовать, независимо от риска. Потенциальная
выгода и дешевая энергия являются привлекательными для тех, кто имеет ресурсы
для таких разработок. Мы не можем себе
позволить отказаться от АВ, поскольку технология разработана и может быть использована другими. Даже если мы не будем использовать АВ, будут другие» [7]. Такова
была позиция ВВС США в конце прошлого
столетия на проблему АВ.
2. Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ìåòîäîâ
àêòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ
íà òðîïè÷åñêèå óðàãàíû
(òàéôóíû)
Как уже говорилось выше, ТЦ зарождаются над перегретым океаном с большими
значениями энтальпии его верхнего слоя,
т.е. ТЦ — это естественный механизм понижения энтальпии перегретого верхнего
слоя океана (ВСО). При воздействии на океан ураган (тайфун) понижает температуру
воды посредством ряда механизмов.
Во-первых, путем непосредственного стока
тепла в атмосферу (прямого и латентного).
Во-вторых, путем турбулентного вовлечения холодных вод из-под слоя скачка температуры в верхние слои океана. В-третьих,
посредством апвеллинга1. При этом роль
этих трех механизмов в снижении энтальпии, как показали расчеты по данным следа
тайфуна «Мэйми» (8814), соотносится как
10:35:55 [9]. В 1990 г. в экспедиции «Тайфун» были получены уникальные результаты по взаимодействию тайфунов с океаном.
1
Â.Ä. Ïóäîâ
Одним из таких результатов был «след» тайфунов в поле солености ВСО [10]. Параметры «следа» позволили рассчитать по опреснению ВСО количество выпавших осадков
при прохождении того или иного тайфуна.
Оказалось, что перед углублением тайфуна
выпадает громадное количество осадков,
которое никогда ранее не получали ни экспериментально, ни при модельных расчетах. Оценки показывают, что если бы такое
количество воды в облачной системе тайфуна получалось только при конденсации водяного пара, то атмосфера должна была бы
нагреваться от энергии конденсации до
фантастических температур. Этого не происходит. Следовательно, вода поступает в
облачную систему урагана непосредственно
от океана в жидкой фазе. Известно, что турбулентные вихри при больших скоростях
ветра, когда происходит обрушение волн,
способны вовлекать жидкую фазу воды
(брызги) в облачные структуры. Но оценки
показывают также, что даже при заведомо
завышенных значениях коэффициентов
вертикального турбулентного обмена этот
механизм не способен доставить такое количество воды в облачные системы ТЦ. Вероятно, существует еще механизм вовлечения жидкой фазы воды в ТЦ.
Таким механизмом может быть электромагнитное взаимодействие между облачными структурами, поверхностью океана и
брызгами. Известно, что в облачных башнях вокруг «глаза» ТЦ плотность объемного
электрического заряда составляет от 10–9 до
10–4 Кл/м3 [11]. Электрические поля составляют величины порядка: вертикальное от
104 до 106 В/м, горизонтальное может достигать 104 В/м. Соответственно объемная
плотность электрических сил может составлять от 10–5 до 102 Н/м3, магнитных — порядка 10–5 Н/м3. Сравним их с другими си-
Апвеллинг — подъем вод из глубины водоема к поверхности. Апвеллинг вызывается расхождением морских течений, а у берегов — сгоном в сторону моря теплой прибрежной воды, на место которой поступает холодная вода с больших глубин. Глубинные воды содержат большое количество питательных веществ, способствующих развитию плавающих растений. Районы апвеллинга являются местами интенсивного лова
рыбы, питающейся плавающими растениями. Англ. Up — наверх + Well — хлынуть (прим. ред.).
67
Âîçìîæíûå ïóòè ñíèæåíèÿ ðèñêîâ ðàçðóøèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ óðàãàíîâ (òàéôóíîâ)
лами. Плотность силы градиента давления в
центральной части тайфуна с давлением в
центре 950 мб и радиусом максимальных
ветров 50 км составит в пограничном слое
0,1 Н/м3. Плотность центробежных сил в
том же тайфуне составит порядка 0,065
Н/м3. И, наконец, плотность силы Кориолиса на широте 20° равна 3,2·10–3 Н/м3. Видно,
что электромагнитные силы более чем сравнимы с гидродинамическими силами. Электромагнитное взаимодействие усиливает
интенсивность вовлечения брызг и испарение. В летящих в магнитном поле соленых
брызгах при развитии шторма индуцируется некоторое количество электричества.
Напряженность электрического поля разной полярности между облачной системой
формирующегося циклона и поверхностью
моря, как уже говорилось, может достигать
104—106 вольт/метр. Для относительно
мелких брызг электрические силы (пропорциональные количеству электричества в
брызгах и напряженности поля) в таком
поле весьма значительны и вполне соизмеримы с гравитационными силами. На рис. 1
представлены расчетные значения зависимости критического радиуса капель от напряженности электрического поля Е (В/м)
для нескольких значений заряда капель.
Для капель с радиусом меньше критического силы электрического взаимодействия
превышают гравитационные силы, и они
поднимаются в облачные системы. На рисунке это те капли, размеры которых лежат
ниже соответствующей кривой. Видно, что
за счет сил электрического взаимодействия
весьма крупные капли могут поступать в
облака. Под действием сил электрического
взаимодействия и атмосферного турбулентного захвата брызги вовлекаются в облачные системы и увеличивают водность облаков и, что весьма важно, их электрический
заряд.
Рис. 1. Зависимость критического радиуса
капель от напряженности электрического
поля Е (В/м) для трех значений заряда капель:
1—1 пК; 2—10 пК и 3 — 50 пК. (1 пК = 10–12 К)
В последние годы все большее внимание
исследователей привлекает влияние электромагнитных полей и их аномалий на интенсивность вихревых структур различного
масштаба в атмосфере, в том числе на интенсивность тропических циклонов и торнадо.
Тропические циклоны являются трехмерными мезомасштабными вихрями.
Структура таких вихрей характеризуется
величиной и числом ненулевых компонент
спиральности (S). Характерные величины
вертикальной (sz) и азимутальной (sϕ) компонент спиральности для осесимметричного урагана составляют
sz = Vz(rot V)r = 10–3 м/с2
для торнадо – 10 м/с2 и
–1
sϕ = Vϕ(rot V)ϕ = 10 м/с
2
для ТЦ, для торнадо — 10 м/с2, где V — вектор скорости потока; Vz и Vϕ — вертикальная и азимутальная составляющие скорости
соответственно [12]. Относительно сильные электромагнитные поля в спиральном
68
Ðèñê ïðèðîäíûé
поле урагана образуют гидромагнитное динамо2, движущая сила которого (FE) равна:
FE = α H – β rot H,
где: H — напряженность магнитного поля;
α = –1/3τ V ´ rot V, b = 1/3 τ V ´ V; τ — временной масштаб корреляции турбулентности [13]. Эта сила реализуется через ускорение заряженных частиц (капли, снежинки,
пыль и т. д.). Заряженные частицы под действием сил гидромагнитного динамо приобретают некоторые скорости движения,
векторы которых ориентированы по направлению вращения вихря. Несмотря на
то, что эти скорости ограничиваются сопротивлением воздуха и другими факторами, они могут достигать нескольких десятков метров в секунду. Благодаря этому заряженные частицы увлекают за собой нейтральный газ, что обеспечивает один из механизмов генерации и поддержания вращения вихря [14]. Возможно, игнорирование
эффекта увеличения скорости ветра за счет
действия электромагнитных сил до сих пор
не позволяет сколько-нибудь заметно улучшить прогноз интенсивности ТЦ.
Отсюда следует еще один возможный
метод активного воздействия на ураган с
целью снижения его интенсивности. Это
метод снижения напряженности электрического поля в облачной структуре урагана.
3. Âîçìîæíûå ïóòè ðåàëèçàöèè
àêòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ
íà óðàãàíû (òàéôóíû)
Эксперименты по снижению испарения
с помощью пленок поверхностно-активных
веществ до сих пор продолжаются в лаборатории взаимодействия атмосферы и океана
Массачусетского технологического института США [15]. Вместе с тем предложен новый метод понижения энтальпии ВСО путем создания искусственных штормов на
2
Â.Ä. Ïóäîâ
прогнозируемом пути следования мощного
урагана [16]. Искусственные шторма предлагается создавать с помощью большого
количества реактивных двигателей, сопла
которых направлены вверх и которые создадут мощную конвективную струю (некий аналог советского «метеотрона»). При
определенных атмосферных условиях и высокой температуре воды, вероятно, можно
создать шторм. Однако такое предложение
имеет ряд недостатков. Поскольку на дальней периферии урагана происходит опускание холодного сухого воздуха, то создать
искусственную конвекцию на его пути весьма затруднительно. Но даже если будет создан искусственный шторм, то, как было
показано выше, только около 10% снижения энтальпии ВСО при воздействии на
океан ТЦ приходится на тепло и влагообмен океана с атмосферой.
Поэтому все же наиболее эффективным
с точки зрения снижения энтальпии ВСО
следует признать апвеллинг (см. выше). Создание искусственного апвеллинга на пути
следования урагана может оказаться более
продуктивным. Первые идеи создания искусственного апвеллинга для борьбы с тайфунами появились в России еще в 80-х годах прошлого столетия. Один из вариантов
условно представлен на рис. 2. Он предполагает подъем холодных вод с глубины за
счет энергии волн на поверхности. Когда
труба находится под «подошвой» волны
между двумя гребнями, то под действием
гидростатических сил холодная вода поднимается в трубу на высоту, равную усредненной высоте волны. Когда же над трубой
проходит гребень волны, клапан закрывается и поступившая ранее холодная вода остается в трубе. За несколько таких циклов холодная глубинная вода поднимется к верхнему краю трубы и будет поступать в ВСО,
охлаждая его. Оценки показывают, что для
трубы диаметром 1 метр, при эффективной
Гидромагнитное динамо — механизм генерации магнитного поля течениями электропроводящих жидкостей или газов.
Âîçìîæíûå ïóòè ñíèæåíèÿ ðèñêîâ ðàçðóøèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ óðàãàíîâ (òàéôóíîâ)
высоте волны 3 м (0,7 от высоты между «подошвой» и гребнем волны), перепаде температур ΔТ = 8 °С при типичной стратификации плотности ВСО в тропиках (Δρ =
0,5 кг/м3) и периоде волн 15 сек, мощность
одной трубы составит 10 киловатт; для высоты волны 6 м уже — 21 кВт и для волн высотой 10 м — 35 кВт. Т.е. с ростом интенсивности шторма растет эффективность такого метода охлаждения ВСО. Это означает,
что при приближении урагана (тайфуна)
сеть таких устройств будет все более интенсивно снижать температуру поверхности
океана, т.е. понижать энергию, питающую
ураган.
Рис. 2. Условное изображение возможного
метода искусственного апвеллинга. T(z) –
профиль температуры воды в верхнем слое
океана; справа изображена труба с клапаном,
который открывается только вверх под
действием гидростатических сил
Идеи искусственного апвеллинга, правда, для использования в других целях, были
защищены авторскими свидетельствами в
России, и даже защищена диссертация [17].
Но, как это зачастую бывает, развитие идеи
создания искусственного апвеллинга получило в настоящее время в США, в том числе
для борьбы с ураганами. Фирма «Atmocean
69
Incorp.» создала специальные эластичные
трубы диаметром до 3 метров и длиной до
200 м [18]. К верхней части трубы прикреплен плавучий буй в форме бочки, на котором находятся система определения координат GPS и комплекс дистанционного радиоуправления. В нижней части трубы кроме груза имеется клапан, который открывается, когда «подошва» очередной волны
опускает трубу, и холодная вода поступает в
трубу. Когда труба поднимается на гребень
следующей волны, клапан закрывается. За
несколько периодов волн холодная вода с
глубины таким образом поднимается к поверхности трубы и выливается в поверхностные воды океана. По оценкам фирмы,
одна труба при типичной температурной
стратификации в Мексиканском заливе может понизить температуру верхнего 30-метрового слоя океана на 0,5 °С на площади
4 км2. Математическое моделирование показало, что такое понижение температуры
поверхности океана в полосе шириной
150 км вдоль всего побережья Мексиканского залива может понизить скорость ветра в урагане на 15 %. Поскольку разрушения, наносимые ураганом, пропорциональны кубу скорости ветра, то такой метод позволит сократить материальный ущерб на
40 %. Это не считая спасенные человеческие
жизни. На фотографии (рис. 3), взятом на
сайте фирмы, показан момент подготовки к
сбросу трубы за борт судна. После сброса
устройства за борт труба сама разворачивается и углубляется на расчетную глубину.
По оценкам специалистов фирмы «Atmocean», чтобы защитить, например, побережье США от мощных ураганов в Мексиканском заливе и/или восточное побережье
страны, необходимо создать искусственный
апвеллинг в полосе шириной 150 километров вдоль всего побережья. По их оценкам
только для защиты Мексиканского побережья США потребуется порядка 1,6 миллиона таких труб, что обойдется в пять миллиардов долларов.
70
Ðèñê ïðèðîäíûé
Рис. 3. Подготовка к сбросу трубы за борт
судна (http://atmocean.com/upwelling.htm)
Этот метод позволяет не только снизить
энергию приходящего урагана, но дает много следующих дополнительных и весьма
важных эффектов.
Первое. Очищение поверхности океана
от пленок поверхностно-активных веществ
(ПАВ) и увеличение поглощения океаном
углекислого газа (понижение температуры
воды увеличивает растворимость газов). По
модельным расчетам океан в полосе шириной в 150 км вдоль южного и восточного
побережья США будет дополнительно поглощать из атмосферы около 2 миллионов
тонн углерода в год. Это весьма мощный и
современный метод сдерживания роста
«парникового» эффекта.
Второе. Подъем богатой минералами и
другими питательными веществами холодной воды с глубины порядка 200 метров
увеличит биологическую продуктивность
поверхностных вод океана. По расчетам
одна труба при типичном 3-метровом волнении увеличит фитопланктон в слое перемешивания более чем на 12 тонн/год, и это,
как следствие, приведет к 120-килограммовому увеличению биомассы рыбы. Но вернемся к ураганам.
Другим методом снижения интенсивности урагана, как следует из вышеизложенного, может быть метод снижения напряженности электрического поля в его облач-
Â.Ä. Ïóäîâ
ных башнях, окружающих «глаз» урагана.
Этого можно достичь путем создания условий для грозовых разрядов на ранних стадиях формирования электрического поля.
Одним из таких методов может быть
направление лазерного излучения в зону
мощных грозовых облаков, что приведет к
интенсивному разряду внутри облачного
электричества. Другим методом может
быть вбрасывание в облачные структуры
урагана электропроводящих веществ (металлические или металлизированные ленты, опилки и т.п.). Наиболее простым, дешевым и экологически чистым методом
снижения напряженности электрических
полей в урагане может явиться вбрасывание
электропроводящей жидкости — морской
воды с повышенной соленостью. Сброс
большой массы морской воды дополнительно будет способствовать подавлению восходящих потоков в облачных башнях урагана, что тоже снизит его интенсивность.
Çàêëþ÷åíèå
Хотя проблема тропических циклонов не
очень актуальна для России, тем не менее на
Приморье, Сахалин и Курильские острова
достаточно часто выходят те или иные тайфуны из Филиппинского моря. Конечно,
все они находятся в стадии затухания и, как
правило, не очень опасны для населения
прибрежных районов. Более того, например, для Владивостока зачастую они просто
необходимы, чтобы пополнить запасы пресной воды. Но бывают ситуации, когда желательно было бы уменьшить интенсивность тропического циклона еще на подходе к побережью. Большие скорости ветра,
обилие осадков зачастую приводят к большим экономическим потерям. Поэтому метод подавления интенсивности тропического циклона путем снижения электрических полей в нем может дать желаемый результат.
Методы искусственного апвеллинга, насколько известно автору, применяются в
Âîçìîæíûå ïóòè ñíèæåíèÿ ðèñêîâ ðàçðóøèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ óðàãàíîâ (òàéôóíîâ)
некоторых морях и водоемах России с
целью повышения биологической продуктивности. Тем не менее, необходимо подчеркнуть следующее. Простой и относительно дешевый метод искусственного апвеллинга с использованием энергии волн может быть применен не только для повышения продуктивности той или иной акватории океана, но и найти применение для очистки поверхности океана от поверхностно-активных веществ и таким образом способствовать абсорбции углекислого газа из
атмосферы. Это один из перспективных методов борьбы с «парниковым» эффектом.
Ëèòåðàòóðà
1. Самедова Е. «Катрин» пострашнее, чем
11 сентября // Независимая газета, 6 августа
2005 г.
2. Пудов В.Д. Межгодовая изменчивость количества тропических циклонов в северо-западной части Тихого океана // Морской гидрофизический журнал. Издательство «Наукова думка», 1989, № 2, с. 57—60.
3. Пудов В.Д. Мезоструктура полей температуры и скорости течений бароклинного слоя
океана в следе тайфуна «Вирджиния» // Океанология, 1980, т. 20, вып. 1, с. 19—27.
4. Пудов В.Д., Петриченко С.А. Методика исследований влияния поверхностно-активных веществ на шероховатость водной поверхности // Тр. ИЭМ, 1986, № 11 (132),
с. 34—39.
5. Архаров А.В., Петриченко С.А., Пудов В.Д.
О влиянии поверхностно-активных веществ на ветровое волнение // Океанология,
1982, т. 22, вып. 2, с. 192—196.
6. Ингель Л.Х. Воздействия на атмосферные
процессы посредством поглощения солнечной энергии распыленной в воздухе мелкодисперсной угольной пылью (сажей) / В сб.:
Тр. Всесоюзной конференции «Активные
воздействия на гидрометеорологические
процессы». Киев, ноябрь 1987 г. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990, с. 444—450.
71
7. House T. J., Near J. B., Shields W. B., Celentano
R. J., Husband D. M., Mercer A. E., Pugh J. E.,
August 1996: Weather as a force multiplier: owning the weather in 2025. A Research Paper Presented To Air Force 2025.
8. Standage T., January Activate cloud shield!
Starting now, lightning strikes — on demand.
Journal “Wired”, 2000, pp. 212—216.
9. Пудов В.Д., Королев В.С. Реакция Южно-Китайского моря на воздействие тропического
циклона // Метеорология и гидрология,
1990, № 6, с. 68—74.
10. Пудов В.Д., Петриченко С.А. След тайфуна в
поле солености верхнего слоя океана // Известия АН. Физика атмосферы и океана,
2000, т. 36, № 5, с. 700—706.
11. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии.
Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат,
1984, 751 с.
12. Чижелски Р. Параметризация турбулентности в потоках со спиральностью // Известия
РАН. Физика атмосферы и океана, 1999, т.
35, № 2. с. 174—188.
13. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988, 424 с.
14. Артеха С.Ф., Ерохин Н.С. О связи крупномасштабных вихревых атмосферных процессов с электромагнитными явлениями //
Электромагнитные явления, 2005, т. 5,
№ 1(14), с. 3—20.
15. http://www.mit.edu/afs/athena/org/h/hurricanelab
16. Alamaro, M., Michele, J., Pudov, V., «A Preliminary Assessment of Inducing Anthropogenic
Tropical Cyclones Using Compressible Free
Jets and the Potential for Hurricane Mitigation,» Journal of Weather Modification, 2006,
Vol. 38, рр. 82—96.
17. Пшеничный Б.П. Экологические проблемы
искусственного подъема глубинных вод
океана и пути рационального освоения их
ресурсов: автореферат докторской диссертации по специальности 03.00.16 и 03.00.18.,
2005.
18. http://atmocean.com/upwelling.htm
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа