Исследование связи атмосферно-электрических характеристик со степенью устойчивости атмосферы

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ............................................... 4
ГЛАВА I. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА .......................................... 8
1.1. Основные сведения об электрическом состоянии атмосферы ............................................
1.2. Суточные и годовые вариации электрического
поля............................................. II
1.3. О глобальных и локальных факторах ............ 16
1.4. Связь атмосферного электричества с метеорологией ....................................... 20
1.4.1. Электрическое поле и влажность ... 26
1.4.2. Связь электрического поля с аэрозольными частицами..................................28
1.4.3. Термодинамическая устойчивость и электрическое поле в пограничном слое атмосферы....................................... 35
1.4.4. Вертикальный профиль напряженности электрического поля в атмосфере и его типизация....................................... 45
Выводы................................................ 53
ГЛАВА П. ОБЗОР ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ
ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ...................................55
2.1. Исходные данные .................................
2.2. Условия устойчивости атмосферы. Выбор количественных параметров устойчивости . 58
2.3. Методика определения термодинамических параметров по данным радиозондирования............ 67
Выводы................................................70
3
стр.
ГЛАВА Ш. СВЯЗЬ ЭЛКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ С ИНТЕГРАЛЬНЫМ ПАРАМЕТРАМИ УСТОЙЧИВОСТИ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ ......................................................71
3.1. Вероятность появления различных типов профилей напряженности электрического поля в зависимости от величины параметра ............
3.2. Корреляция электрических характеристик с параметрами устойчивости пограничного слоя ... 77
3.3. Конвективный электрический ток в стратифицированном пограничном слое атмосферы .................... 85
3.4.Электрический потенциал пограничного слоя атмосферы при различной стратификации.............95
Выводы...............................................
ГЛАВА 1У. СУТОЧНЫЕ, СЕЗОННЫЕ ВАРИАЦИИ И ШИРОТНЫЕ ЭФФЕКТЫ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ПАРАМЕТРОВ УСТОЙЧИВОСТИ АТМОСФЕРЫ ........................... 105
4.1. Суточные вариации напряженности электрического поля и устойчивости атмосферы .........................
4.2. Сезонные вариации напряженности электрического поля и параметров устойчивости .................... 113
4.3. Широтный ход напряженности электрического поля у поверхности земли и в пределах пограничного
слоя атмосферы.......................................118
Выводы...................................................123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................124
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................126
12
риаций около 60% среднего значения.
3. Унитарный тип.
Напряженность поля в течение суток имеет минимальное значение в 3-4 ч. и максимальное - в 17-19 ч. по среднему гринвичскому времени (мировому времени); то есть изменения напряженности поля происходят одновременно над всей земной поверхностью. Амплитуда унитарной вариации около 40% среднего значения.
Последний тип вариаций - унитарный - легче всего проявляется над океанами и в полярных районах [18,86, 92, 107-1097. На большинстве континентальных станций измерения электрического поля подвержены влиянию локальных факторов, вызывающих апериодические изменения проводимости в приземном слое и зачастую не позволяющих проявляться унитарным вариациям.
В работе [41] унитарная вариация была получена для ряда континентальных станций путем группировки станций по долготам и осреднения значений напряженности поля для соответствующих групп станций. Для исключения влияния суточного хода локальных объемных зарядов станции выбирались через 15° долготы. При таком анализе унитарная вариация над континентом выделяется в силу того, что изменение электрического поля на станции, связанное с унитарной вариацией, происходит с одной и той же фазой по времени для всего земного шара. В то же время в работе [29] отмечается, что несовершенство методики выделения унитарной вариации над континентом в [41] привела к ошибочным выводам о роли локальных условий в формировании этой вариации. По мнению автора [29], форма унитарной вариации напряженности поля над континентом зависит от часового пояса, в котором находится станция, и не может быть одинаковой в разных точках земного шара. Наблюдаемая величина амплитуды суточной вариации напряженности поля в континентальных условиях обусловлена изменения-
13
ми сопротивления столба воздуха, и практически равна по величи-/ не амплитуде унитарной вариации над океанами. Следует отметить, что 1-й одноволновый тип вариаций преобладает для континентальных станций, расположенных в сельской местности; для станций, расположенных у промышленных городов, 1-й тип вариаций наблюдается преимущественно зимой, а летом наблюдается чаще двухволновый тип. На некоторых станциях двухволновый тип преобладает на протяжении всего года [ 54].
Перечислешше типы суточных вариаций напряженности электрического поля атмосферы представлены на рис.1.1.
а) 6)
I)
Рис.1.1. Типы суточных вариаций напряженности электрического поля у поверхности земли»
а) одноволновый континентальный тип; б) двухволновый континентальный тип; в) унитарный тип.