Оценка изменений наземных характеристик града при проведении активного воздействия на градовые процессы

Abstract

Введение. Градовые процессы наносят значительный ущерб сельскому хозяйству, приводят к повреждению строений, к гибели животных и к человеческим жертвам. Для снижения отрицательного последствия градовых явлений проводятся работы по активным воздействиям на градовые процессы. В данной работе проведена оценка изменений наземных (спектральных и энергетических) характеристик града при проведении активного воздействия по данным наземной градомерной сети и радиозондирования атмосферы. Материалы и методы исследований. При исследовании наземных характеристик градобитий были использованы данные, полученные на градомерной сети во время проведения Комплексного градового эксперимента Высокогорного геофизического института (1983-1997 гг.), данные Северо-Кавказской военизированной службы по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (СК ВС) о градобитиях за период 2011-2012 гг., а также данные радиозондирования атмосферы. Используя метод кластерного анализа (статистическая программа SPSS) все процессы с активным воздействием (АВ) и без активного воздействия (всего 91 процесс) были разбиты от 2 до 5 кластеров для выявления максимального влияния параметров атмосферы на характеристики градовых процессов и дальнейшего выбора оптимального числа кластеров. Далее был проведен корреляционный анализ для выявления связи наземных характеристик града с параметрами атмосферы. Были построены уравнения множественной линейной регрессии взаимосвязи наземных характеристик града (средний диаметр, средняя поверхностная плотность кинетической энергии, средняя концентрация) с параметрами атмосферы. Полученные уравнения можно использовать для анализа изменений спектральных и энергетических характеристик градобитий при проведении активного воздействия. Результаты исследования и их обсуждение. Анализ данных о наземных характеристиках градовых процессов с АВ и без АВ показал, что выборки неравнозначны. В процессы с АВ, вероятнее всего, попали более мощные градовые процессы, поэтому для их корректного сравнения с процессами без АВ необходимо произвести деление на кластеры. Для проведения кластерного анализа использовались характеристики атмосферы, полученные по данным радиозондирования, произведенного в момент времени, ближайший ко времени выпадения града. Результаты кластерного анализа, подтвержденные Т-тестом, показали, что оптимальным является разделение на 2 кластера. Из характеристик параметров атмосферы в двух кластерах следует, что в 1-ый кластер вошли параметры атмосферы, приводящие к более мощным градовым процессам. Для исследования взаимосвязи между параметрами, характеризующими состояние атмосферы и наземными характеристиками града, были определены зависимые и независимые переменные. В процессах, отнесенных к 1-му кластеру и 2-му кластеру, были выбраны значимые корреляции наземных характеристик града с параметрами атмосферы при уровнях значимости Sig < 0,05 и близких к нему. Проведен множественный регрессионный анализ с использованием выбранных характеристик и построены регрессионные уравнения взаимосвязи наземных характеристик града с параметрами атмосферы для процессов 1-го и 2-го кластера. Полученные уравнения были использованы для анализа изменений спектральных и энергетических характеристик градобитий в результате активного воздействия. Выводы. Проведен анализ изменений спектральных и энергетических характеристик градобитий в результате активного воздействия с использованием полученных регрессионных уравнений связи наземных характеристик града с параметрами атмосферы. Анализ показал, что изменения наземных характеристик градовых осадков в результате АВ в процессах 1-го кластера, к которому относятся более мощные градовые процессы, не приводят к значимому изменению наземных характеристик града. Для процессов 2-го кластера (слабые процессы) активное воздействие приводит к уменьшению значений наземных характеристик градовых осадков