Исследование и разработка методов мониторинга грозовой активности Якутии

Актуальность темы исследования. Грозы – это опасное природное
явление, приводящее к возникновению чрезвычайных ситуаций, в результате
которых гибнут люди, и наносится ущерб многим сферам человеческой
деятельности, таким как электроэнергетика и лесное хозяйство. Одна из основных
причин возникновения лесных пожаров в Якутии – это грозовые разряды.
Якутия относится к одному из наиболее пожароопасных регионов России.
Согласно данным Якутской авиационной базы охраны лесов количество лесных
пожаров, вызванных грозовой активностью составляет 14% в густонаселенной
части Якутии и 70% в малонаселенных районах.
Лесные пожары оказывают огромное влияние на окружающую среду.
Крупномасштабные лесные пожары наносят разрушительное воздействие на
природные и искусственные экосистемы, при этом в атмосферу выбрасывается
огромное количество продуктов горения, загрязняющих атмосферу и
способствующих глобальному изменению климата.
В связи с этим необходимо совершенствовать методы регистрации грозы и
методы выделения грозовых объектов с целью выявления закономерностей
эволюции грозовой активности и прогнозирования особенностей развития и
интенсивности грозовой деятельности.
Исходя из вышеизложенного, становится актуальной задача
усовершенствования методов мониторинга грозовой активности.
Степень научной проработанности темы. Вопросам совершенствования
радиотехнических методов мониторинга грозовой активности посвящены работы
как российских, так и зарубежных специалистов, таких как М. С. Александров, В.
Н. Стасенко, И. И. Кононов, А. Х. Аджиев, R. H. Holzworth, R. H. Dowden, M. L.
Hutchins и др.
Вопросам кластеризации грозовых разрядов уделяется большое внимание в
работах З. М. Бакленевой, В. П. Горбатенко, А. А. Аджиевой, В. И. Козлова. В
обзорной работе Е.А. Мареева показано, что большое значение имеет изучение
региональных особенностей статистики молний и совершенствование наземных
средств картирования гроз.
Область исследования. Работа выполнена в соответствии с пунктами 1, 4,
5 паспорта специальности 05.11.13 «Приборы и методы контроля природной
среды, веществ, материалов и изделий» (технические науки).
Объект исследования – грозовая активность отдельного региона.
Предмет исследования – пассивные радиотехнические методы
регистрации импульсного сигнала атмосферика, методы кластерного анализа
грозовых разрядов.
Цель диссертационной работы. Разработка методов мониторинга грозовой
активности Якутии.
Задачи исследования:
1. Разработать метод местоопределения грозового разряда, повышающий
точность определения его координат, на основе двухпунктовой системы
грозопеленгации.
2. Разработать метод построения модели грозового очага в виде кластера,
объединяющего грозовые разряды, и реализовать данный алгоритм в виде
программного комплекса.
3. Определить и оценить основные параметры различных грозовых
областей, интерпретируя натурный эксперимент для исследуемого региона на
основе разработанных методов.
4. Выявить новые закономерности, характеризующие грозовые очаги для
трех регионов Якутии.
Научная новизна работы:
1. Разработан новый метод местоопределения грозового разряда
отличающийся тем, что повышает точность определения координат грозового
разряда при использовании двухпунктовой системы грозорегистрации.
2. Разработан метод выделения грозового очага, в виде кластера
отличающийся тем, что позволяет классифицировать объекты, в случае
перекрывающихся грозовых областей.
3. Впервые установлено, что на территории Якутии форма грозовых
объектов является эллиптической и с увеличением эксцентриситета (вытянутости
грозового кластера) растет интенсивность грозы.
4. Впервые установлены закономерности, характеризующие грозовые
объекты различных регионов Якутии и позволяющие прогнозировать грозовую
активность для региональных систем экологического мониторинга гроз.
Практическая значимость заключается в том, что информация о грозовых
очагах и ячейках, полученная с помощью разработанных алгоритмов и методов,