Сибирские ученые работают над системой предупреждения опасных метеорологических явлений

24.01.2017



Исследователи из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск) разрабатывают аппаратно-программный комплекс для заблаговременного обнаружения опасных метеорологических явлений: интенсивных ливней, крупного града, смерча. Подобная система поможет предупредить чрезвычайные ситуации — в том числе крушения воздушного судна ввиду погодных условий.

Проект «Разработка аппаратно-программного комплекса для автоматизированной системы оперативного обнаружения опасных метеорологических явлений конвективного происхождения и их потенциальных источников» на конкурс грантов Президента РФ представил научный сотрудник лаборатории экологического приборостроения ИМКЭС СО РАН, кандидат технических наук Алексей Анатольевич Кобзев.

Аппаратно-программный комплекс в перспективе будет искать опасные метеорологические явления (ОМЯ) конвективного происхождения. Они связаны с кучево-дождевыми облаками размером до 10 км, и время жизни таких явлений не превышает одного часа. Поэтому службам Российского гидрометеоцентра сложно их отследить: на получение и обработку спутниковых снимков требуется слишком много времени, а метеорологических локаторов на всю территорию России пока не хватает.

Решить эту проблему может установка комплексов нового поколения, которые могли бы прогнозировать возникновение опасных метеорологических явлений и предупреждать чрезвычайные ситуации. Например, иногда для того, чтобы предотвратить крушение воздушного судна, достаточно на несколько минут задержать взлет или посадку. Многие явления, даже не достигающие экстремальных значений, бывают неблагоприятными для определенных отраслей хозяйственной деятельности.

— Идея проекта пришла к нам примерно полгода назад, — поясняет Алексей Кобзев. — Метеорологические приборы — это основный профиль нашей лаборатории. Одна из работ — оптический измеритель характеристик осадков: им я начал заниматься в рамках проектов и диссертационной работы. Другая — автоматический ультразвуковой метеорологический комплекс (АМК), который выпускается малыми сериями и даже стоит на снабжении в подразделениях Вооруженных сил РФ. В ещё одном структурном подразделении ИМКЭС СО РАН — лаборатории физики климатических систем — занимаются исследованиями электрических параметров атмосферы. Именно на стыке этих направлений образовался проект, получивший грант.

Однако аппаратно-программный комплекс еще не создан полностью. На данный момент существуют только экспериментальные образцы измерителей — составные части, которые прошли лабораторные и натурные испытания. В систему входят три основных прибора: АМК, датчик напряженности электрического поля (ДНЭП) и оптический измеритель осадков.

Работать комплекс будет следующим образом: на основании состояния напряженности приземного электрического поля определяется близость конвективного облака. Это поле несёт в себе внушительный заряд, который фиксируется благодаря ДНЭП. С помощью АМК и оптического измерителя осадков можно узнать основные метеорологические параметры: температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, направление ветра. Исследователи получают эти данные с высоким временным разрешением (частотой): например, каждую секунду или чаще.

— Для сравнения: сведения от Российского гидрометеоцентра поступают раз в три часа, — добавляет Алексей Кобзев. — А мы, имея более быстрый доступ к информации, успеем определить возникновение опасных метеорологических явлений, их потенциальных источников и предвестников с помощью специально разработанного программного обеспечения. Понятно, что для решения задачи некоторым площадям потребуется сеть из таких комплексов, но это уже вопрос, обсуждаемый в будущем.

Важная особенность нового комплекса — возможность автоматически измерять ряд метеорологических параметров, которые не способны определить стандартные системы: скорость вертикального ветра, параметры турбулентности атмосферы, характеристики микроструктуры атмосферных осадков и грозовых разрядов... Раньше эти показатели не удавалось получить автоматически, тем более единым комплексом, в силу отсутствия соответствующих приборов: данные узнавали из расчетов на основе косвенных измерений. Сейчас спрогнозировать появление ОМЯ можно будет точнее. Кроме того, все измерительные приборы являются отечественными разработками и ориентированы на применение комплектующих, производимых в России.

Президентский грант дается на два года работы. В первой половине этого срока исследователи планируют разрабатывать алгоритмы и методы для усовершенствования работы системы. Во второй — разработать и написать код программного обеспечения, а также собрать в единое целое приборные составляющие комплекса. После этого учёные около года будут измерять метеорологические параметры.

Алёна Литвиненко, Наука в Сибири

©РАН 2017