Заявление ВМО об активных воздействиях на погоду
advertisement
ВСЕМИРНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ _________ ДОКУМЕНТЫ ВМО ПО ВОПРОСАМ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ с изменениями, внесенными на совещании группы экспертов по исследованиям в области активных воздействий, Абу-Даби, 22-24 марта 2010 г. _____________ РАСШИРЕННОЕ РЕЗЮМЕ ЗАЯВЛЕНИЯ ВМО ПО ВОПРОСАМ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1 Деятельность ВМО в области активных воздействий направлена на содействие научно-исследовательским проектам, а также предоставление руководящих указаний по совершенствованию оперативных проектов. 1.2 Энергетика природных метеорологических систем столь велика, что невозможно создать облачные системы, которые могли бы дать дождь, изменить характер ветра таким образом, чтобы он принес в регион водяной пар, или же полностью исключить опасные природные явления. Технологии активных воздействий, претендующие на достижение таких крупномасштабных или радикальных воздействий, не имеют надежного научного обоснования (например, градовые пушки, ионизационные методы), и к ним следует относиться настороженно. 1.3 Преднамеренное увеличение количества осадков, уменьшение ущерба от града, рассеяние облаков и другие воздействия на облака и грозовые процессы путем засева облаков являются развивающимися технологиями, не получившими убедительного научного обоснования. 1.4 Оперативные проекты по рассеянию тумана, увеличению количества осадков в виде дождя и снега, а также подавлению града ведутся во многих странах. Основной целью этих проектов является получение большего количества воды, уменьшение ущерба от града, борьба с туманом или другие аналогичные практические результаты в зависимости от заявленных потребностей. Полученные результаты зачастую трудно подтвердить с достаточной достоверностью. Экономические анализы показывают, что работы по увеличению количества дождевых осадков и подавлению града, в случае их успешного проведения, могут приносить существенные экономические выгоды, однако большие затраты на организацию и проведение таких мероприятий сопряжены со значительным риском. 1.5 Необходимы постоянные стратегические исследования для изучения и объяснения научных гипотез, лежащих в основе активных воздействий. Поскольку эти исследования по существу рассматривают важнейшие атмосферные процессы, они представляют интерес не только для активных воздействий, но и для улучшения прогнозирования погоды и климата в поддержку разнообразных прикладных задач, таких как управление водными ресурсами и адаптация к изменению климата. Добившись глубокого научного понимания соответствующих атмосферных процессов, можно спланировать и провести эксперимент по активным воздействиям для проверки осуществимости таких работ и правомочности соответствующей научной гипотезы, а также для создания базы для оперативной деятельности. 1.6 Современные средства наблюдения делают возможным измерение основных параметров, а современные средства численного моделирования позволяют более детально изучать процессы в облаках и осадкообразование и предоставляют новые возможности для дальнейшего развития науки и практики активных воздействий. 1.7 Надлежащая оценка эффективности активных воздействий должна соответствовать целому ряду требований. Во-первых, при планировании экспериментов должна проводиться рандомизация, предусматривающая, что засеваются только некоторые из объектов, пригодных для засева. При этом требуются объективные критерии, определяющие начало процесса воздействия, во избежание субъективного выбора объектов для воздействия и без воздействия. Во-вторых, в ходе «первичного анализа» проводится оценка эффективности засева с использованием различных объективных статистических методов, которые позволяют сравнить случаи с засевом и без засева и оценить увеличение количества осадков, а также определить доверительный интервал, в котором находится фактический эффект воздействия. Наконец, первичный анализ должен быть подкреплен рядом «последующих анализов», которые опираются на физические принципы, и направлены на проверку правомочности гипотезы засева. 1.8 Опубликованные ранее исследования показывают, что йодистое серебро, используемое в работах по активному воздействию, не оказывает существенного влияния на здоровье человека или окружающую среду. Тем не менее, любые проекты с использованием этого или любого другого реагента для засева в больших количествах, должны сопровождаться предварительной оценкой потенциального воздействия на окружающую среду или здоровье человека. 1.9 Непреднамеренные отрицательные эффекты засева облаков, такие как перенос с воздушным потоком и воздействие на окружающую среду, не были обнаружены, однако полностью их исключать нельзя. 1.10 Появляется все больше утверждений о том, что антропогенная деятельность влияет на локальные, а иногда и на региональные осадки и характеристики облаков. Более ясное понимание процессов непреднамеренных воздействий и связанных с ними явлений позволило бы получить важные знания о возможностях и недостатках преднамеренных воздействий. В большинстве случаев непреднамеренных воздействий, в отличие от экспериментов по засеву облаков, очень трудно, или даже невозможно, определить и дифференцировать тип частиц, которые участвуют в облачных процессах, если только при этом не проводятся долгосрочные измерения. Засев облаков может также быть использован для изучения влияния аэрозолей на облачность путем засева облаков с известными концентрациями частиц и известного типа, как это было продемонстрировано в литературе. 1.11 Ниже кратко охарактеризован статус разработки различных технологий, применяемых в отношении различных метеорологических явлений, а также изложены лежащие в их основе физические концепции. 2. ТУМАН 2.1 В принципе, туман любого типа можно рассеять путем достаточно значительного нагревания или механического перемешивания, правда, на практике такие методы часто оказываются нецелесообразными или слишком дорогими. 2.2. Рассеяние переохлажденных туманов с использованием льдообразующих веществ или хладореагентов является устоявшейся практикой, этот надежный метод может быть реализован в определенных метеорологических условиях. 3. ОСАДКИ 3.1 Существует достаточное количество подтверждений тому, что микроструктуру облака можно менять путем его засева льдообразующими или гигроскопическими веществами при определенных условиях. Критерии засева сильно отличаются в зависимости от типа облака. Свидетельства о значительных изменениях в осадках в нужном направлении в результате засева носят противоречивый характер, и во многих случаях установить достоверно это бывает невозможно. 3.2 Засев облаков используется как для холодных облаков, в которых засев льдообразующими веществами преследует цель кристаллизации облака, так и для теплых облаков, для которых задача заключается в том, чтобы способствовать коагуляции водных капель. Имеются статистические доказательства, подкрепленные наблюдениями, говорящие о том, что усиление осадков действительно происходит при засеве льдообразующими реагентами орографических переохлажденных облаков с жидкой и смешанной фазой и некоторых облаков, связанных с фронтальными системами, содержащими переохлажденную жидкую воду. 3.3 Применение льдообразующих реагентов, таких как йодистое серебро, для засева переохлажденных кучевых облаков дает определенные результаты, свидетельствующие об общей состоятельности метода. Наблюдаемая при этом реакция облаков бывает очень разной. Существуют альтернативные объяснения этому, и некоторые вопросы пока не нашли своего разрешения. 3.4 Засев конвективных облаков гигроскопическими веществами можно адаптировать к различным типам облаков, и получены обнадеживающие статистические результаты, подкрепленные некоторыми физическими наблюдениями и работами по численному моделированию, однако устоявшейся технологии пока не существует. 4 ГРАД 4.1 Получившие широкое распространение технологии засева льдообразующими реагентами использовались в оперативной практике во многих регионах мира для уменьшения ущерба от града. Научное обоснование до сих пор не позволяет сделать окончательных выводов, и оценка результатов представляется затруднительной, а эффективность остается спорной. 4.2 Суперячейковые грозоградовые процессы, как известно, представляют особую проблему. 4.3 Попытки производить засев гигроскопическими ядрами во время сильного града предпринимались, но они не дали результатов, которые можно было бы считать убедительными. 5 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ (ТАЙФУНЫ И УРАГАНЫ) 5.1 Не существует модифицировать. 6 признанных подтверждений тому, что ураганы можно ДРУГИЕ ЯВЛЕНИЯ 6.1 Не существует подтвержденных методов для модификации торнадо и смягчения опасности ударов молнии с использованием засева облаков. 7 ОБШИЕ ЗАМЕЧАНИЯ 7.1 Научное состояние работ по активным воздействиям, хотя и неуклонно улучшается, по-прежнему отражает недостаточно полное понимание микрофизики облаков и процессов осадкообразования, а также недостатки в точности измерения осадков. Правительствам и научным институтам следует существенно повысить активность исследований в области фундаментальной физики и химии применительно к активным воздействиям, а также в смежных с ними программах. Дальнейшая проверка и оценка физических концепций и стратегий засева имеют исключительно важное значение. Приемлемость активных воздействий можно улучшить только путем увеличения количества тщательно проведенных экспериментов и создания базы положительных научных результатов. 7.2 Государственным органам и другим учреждениям, задействованным в работах по активному воздействию, необходимо инвестировать средства в соответствующую образовательную деятельность и обучение. 7.3 Не вызывает сомнений тот факт, что для большинства проектов по активным воздействиям побудительным мотивом являются существующие и имеющие документальное подтверждение потребности. Вместе с тем, такие работы связаны с рисками, а их результаты могут быть сомнительными. Любой новый проект должен иметь заключение экспертов в отношении ожидаемой пользы, рисков и оптимальных методов, а также возможных последствий. Такие эксперты не должны иметь отношения к осуществляемому проекту с тем, чтобы их мнение можно было считать непредвзятым. Оперативные проекты по активным воздействиям необходимо подвергать регулярной экспертизе (по возможности ежегодно) для оценки того, соблюдается ли рекомендуемая практика. ______________ ЗАЯВЛЕНИЕ ВМО ПО ВОПРОСАМ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1 На протяжении тысячелетий люди стремились изменить погоду и климат таким образом, чтобы иметь большее количество водных ресурсов и смягчить суровую погоду. Современные технологии активных воздействий начали развиваться после открытия в конце 40-х годов того факта, что переохлажденные облачные капли можно превращать в ледяные кристаллы путем введения хладореагента, например, сухого льда или искусственных ледяных ядер, таких как йодистое серебро. Исследования в течение многих десятилетий позволили существенно продвинуть наше понимание микрофизики, динамики природных облаков и процессов осадкообразования (дождь, град, снег), а также влияния вмешательства человека на них. Тем не менее, вызывание преднамеренных и эффективных изменений путем засева облаков всегда являлось скорее серьезной научной и оперативной задачей, чем устоявшейся практикой. 1.2 Активные воздействия представляют собой работы, ведущиеся в три этапа. Необходимо непрерывно проводить стратегические исследования для апробации научных гипотез, лежащих в основе активных воздействий. Поскольку эти исследования по существу направлены на изучение важных атмосферных процессов, они представляют интерес не только для активных воздействий, но и для улучшения прогнозирования погоды и климата, которое проводится в поддержку разнообразных прикладных задач, таких как управление водными ресурсами и адаптация к изменению климата. После достижения глубокого научного понимания соответствующих атмосферных процессов, можно приступать к планированию и проведению эксперимента по активным воздействиям, который должен продемонстрировать осуществимость таких работ и правомочность лежащей в их основе научной гипотезы. А когда эксперимент успешно завершен, целесообразно проведение оперативных активных воздействий, в ходе которых основное внимание уделяется практическим результатам, и используются методы, предусматривающие непрерывную научную оценку результатов операций. 1.3 Начиная с 80-х годов, наблюдается снижение поддержки исследований по активным воздействиям, а также тенденция перехода непосредственно к оперативным проектам. Важно отметить, что активные воздействия – это все еще новая технология, и неопределенности, присущие современным технологиям, можно уменьшить только путем проведения программ целенаправленных исследований, позволяющих более глубоко понять воздействие засева облаков на образование облаков и осадков. Более глубокое научное понимание будет также полезно для ряда других отраслей метеорологии и исследований изменения климата. 1.4 В настоящее время несколько десятков стран осуществляют сотни проектов по активным воздействиям, в частности, в засушливых и полузасушливых районах мира, там, где нехватка водных ресурсов не позволяет удовлетворить продовольственные и энергетические потребности. Цель настоящего документа заключается в том, чтобы изложить в общих чертах статус активных воздействий на сегодняшний день. 1.5 Необходимо понимать, что энергия, заключенная в природных метеорологических системах, настолько велика, что невозможно создать облачные системы, которые могли бы дать дождь, изменить характер ветра таким образом, чтобы он принес в регион водяной пар, или же полностью исключить опасные природные явления. Единственным правомочным подходом к активным воздействиям является использование микрофизических характеристик, благодаря которым относительно небольшое возмущение в системе, вызванное человеком, может существенным образом изменить естественное течение атмосферного процесса. 1.6 Структура облаков может сильно отличаться от региона к региону. Результаты засева в одной географической области не могут автоматически быть применены к другой области. Возможность применения в другом месте должна быть сначала тщательно изучена, поскольку помимо метеорологических факторов существуют различия в аэрозольном составе и малых газовых составляющих, орографические характеристики и другие факторы, которые могут привести к неожиданным вариациям в поведении облака и реакции облака на воздействие. 1.7 Сама возможность воздействия на облачные микроструктуры была продемонстрирована в лаборатории, промоделирована численными моделями и подтверждена в ходе физических измерений в некоторых природных системах, таких как туманы, слоистые облака и кучевые облака. Вместе с тем, прямые физические доказательства того, что осадки, град, молнии или ветер могут быть сильно модифицированы искусственным образом, достаточно немногочисленны. 1.8 Сложность и изменчивость облаков сильно затрудняют понимание и обнаружение результатов воздействий во время попыток искусственно модифицировать облака. По мере углубления знаний о физике и химии облаков, накопления статистических данных и использования их в работах по активному воздействию, появляются новые оценочные критерии для анализа результатов экспериментов с засевом облаков. Разработки нового оборудования, включая самолетные платформы с системами, измеряющими микрофизические параметры и движение воздуха, радиолокаторы (допплеровские и поляризационные), спутники, микроволновые радиометры, профилометры ветра, сети автоматических датчиков осадков, мезо-масштабные сети наблюдения – все это открывает новые возможности. Не менее важными являются успехи в развитии компьютерных систем и новые алгоритмы, позволяющие обрабатывать большие объемы данных, и модели с более подробным описанием облачных процессов, проводящие расчеты в более сжатые сроки. 1.9 Новые данные вместе с более сложными численными моделями помогают тестировать гипотезы, связанные с активными воздействиями. Однако тщательное измерение важнейших переменных, таких как осадки, аэрозоли и переохлажденная жидкая вода, должны быть приоритетными в любом эксперименте по активным воздействиям. Поскольку эти переменные обычно связаны с оперативным принятием решений и оценкой результатов активных воздействий, они должны измеряться и в оперативных программах. Любому эксперименту или операции по активным воздействиям должна предшествовать подготовка и анализ климатологии ключевых параметров с тем, чтобы применимость выбранной гипотезы активных воздействий к конкретному региону можно было проверить. 1.10 Если было бы возможно точно предсказать осадки из облачной системы, то было бы просто обнаружить и результат воздействия искусственного засева облаков на данную систему. В то же время, ожидаемые эффекты от засева, почти всегда лежат в широком диапазоне природной изменчивости (низкая величина отношения сигнал-шум) и наша способность прогнозировать протекание процесса в природе пока еще ограничена. 1.11 Сравнение осадков, наблюдаемых во время мероприятий по засеву облаков, с данными за другие временные периоды в прошлом, оказывается проблематичным в силу климатических и других колебаний, происходящих от одного периода времени к другому. Эта ситуация еще более осложняется различными непреднамеренными воздействиями на процессы осадкообразования и облака, которые связаны с загрязнением воздуха, жизнедеятельностью больших городов и применяемыми методами ведения сельского хозяйства. Более того, появляется все больше свидетельств о том, что изменения климата, возможно, приводят к изменению количества глобальных осадков, а также их пространственному перераспределению. Таким образом, при использовании любого метода оценки результатов воздействия необходимо учитывать и сглаживать отклонения, обусловленные этими неслучайными эффектами. 1.12 Надлежащая оценка эффективности активных воздействий требует рандомизации, в которой только некоторые из объектов, приемлемых для засева, используются для фактического засева. Принятая процедура требует определения объективных критериев для начала воздействия с тем, чтобы не вносить искажения в результате субъективного выбора зон с засевом и без засева. При помощи различных статистических методов (таких как регрессия или коэффициент удвоения) воздействие засева оценивают, используя зоны без засева для того, чтобы оценить «естественные» условия в зоне засева. Естественная изменчивость осадков настолько велика во многих регионах, что получение статистически значимых оценок требует, чтобы эксперименты проводились на протяжении нескольких лет. Оценка результатов должна предусматривать два этапа. Первоначальный анализ заключается в разовой проверке, цель которой – установить результаты воздействия засева. Первоначальный анализ, по большому счету, представляет собой статистический тест, позволяющий получить оценку увеличения количества осадков вместе с оценками статистической значимости этого увеличения и доверительными интервалами, в которых лежит реальное воздействие. Первоначальный анализ подтверждается целым рядом последующих анализов, направленных на то, чтобы гипотеза засева получила должное обоснование. В частности, последующий анализ обеспечивает физическое подтверждение первоначального анализа благодаря объяснению научных основ статистических результатов. Последующие анализы особенно важны, если первоначальный анализ дает нулевой или даже отрицательный эффект от засева. Первоначальный анализ необходимо проводить отдельно от последующего анализа во избежание статистического эффекта, называемого «мультипликативностью», то есть, если кто-то проводит большое количество статистических тестов, то велика вероятность того, что в конце концов он обнаружит положительный результат. 1.13 Влияние естественной изменчивости осадков на протяжении времени эксперимента можно смягчить путем использования физических предикторов, эффективность которых прямо пропорциональна нашему пониманию явления. Поэтому поиск физических предикторов является приоритетной задачей в исследованиях, связанных с активными воздействиями. Физическими предикторами могут быть метеорологические параметры (такие как устойчивость, направление ветра, градиенты давления) или характеристики облаков (такие как водность, скорости воздушных потоков, концентрации крупных капель, концентрации ледяных кристаллов, радиолокационная отражаемость, высота верхней границы облака и горизонтальная протяженность облака). 1.14 Для тестирования методов активных воздействий необходимы объективные методы измерения количественных характеристик осадков. Поскольку всякий метод измерения имеет свою характерную неточность, желательно предусмотреть использование как прямых наземных измерений (осадкомеры и градовые подушки), так и дистанционных методов (радиолокаторы, спутники). Гидрологические измерения также могут представлять определенный интерес, поскольку они имеют прямое отношение к использованию водных ресурсов, однако их применение затрудняется тем, что появляются дополнительные параметры, такие как тип растительности, наклон местности, влажность почвы и т.д. Вторичные же источники, такие как страховочные данные, являются дополнительным источником ошибок и искажений и не могут использоваться самостоятельно. 1.15 При осуществлении оперативных программ необходимо в полной мере понимать потенциальные риски и пользу от данной технологии, которая пока еще не окончательно разработана. Например, нельзя игнорировать тот факт, что при определенных условиях засев может привести к увеличению града или уменьшению осадков. Оперативные проекты, которые планируются и проводятся надлежащим образом, стремятся к тому, чтобы обнаружить и минимизировать такие нежелательные эффекты. Руководителям работ по активным воздействиям желательно привлекать экспертов, не зависящих от участников эксперимента, которые использовали бы научно обоснованные методологии оценки эффективности воздействия. Оперативные программы должны включать в себя и физические измерения с тем, чтобы наука, связанная с активными воздействиями, могла с выгодой использовать полученные результаты. И все-таки, несмотря на эти предостерегающие замечания, очевидно, что потенциал для увеличения дождевых осадков при помощи засева облаков существует, невзирая на то, что неоднозначность успешного проведения этих мероприятий по-прежнему велика. 1.16 Далее в обобщенном виде представлены сведения о текущем состоянии работ по активным воздействиям. При этом рассматриваются только те из них, которые основаны на общепризнанных научных принципах и были проверены в натурных условиях. 1.17 Обучение и образование в области физики облаков, химии облаков и других смежных наук должны стать важнейшей составной частью проектов по активным воздействиям. Там, где необходимая для этого база отсутствует, следует воспользоваться существующими возможностями других стран-членов. 1.18 В рамках программ по активным воздействиям в ходе планирования, сопровождения и оценки результатов проектов, реализуемых в натурных условиях, приветствуется использование новых средств наблюдения и возможностей численного моделирования. Поскольку некоторые страны-члены могут не иметь доступа или ресурсов для внедрения данных технологий, приветствуется сотрудничество между странамичленами (например, в рамках программ натурных экспериментов с участием нескольких стран, независимые оценки экспертов, образование и др.), что может помочь получить необходимые ресурсы для внедрения этих технологий. С учетом значительной природной изменчивости, важно подчеркнуть, что программы по активным воздействиям следует рассматривать как долгосрочные (многолетние) мероприятия, которые, среди прочего, требуют готовности проводить научную оценку результатов эксперимента. 2 ТУМАН 2.1 Относительная частота теплых и холодных туманов носит географически и сезонно зависимый характер. В прошлом использовались различные методы для рассеяния теплых (например, при температурах выше 0 ºС) и холодных туманов, например, в аэропортах и в меньшей степени на автомагистралях. В настоящее время эти мероприятия проводятся не так часто, особенно в аэропортах, которые теперь оснащены навигационными системами, позволяющими проводить посадку в условиях низкой видимости. 2.2. Тепловые методы рассеивания облаков, использующие интенсивные источники тепла (такие как реактивные двигатели) для нагрева воздуха и испарения частиц тумана оказались эффективными для непродолжительного времени и только для некоторых типов туманов. Помимо этого применялись такие методы как подача сухого воздуха в туман с использованием зависающих вертолетов или наземных двигателей. Для частого использования и тот, и другой метод являются слишком дорогими. 2.3 Для рассеяния теплых облаков, был опробован метод засева гигроскопическими веществами. Иногда в таких экспериментах действительно достигается повышение видимости, однако, способ и место засева, а также распределение по размерам частиц применяемого для засева вещества имеют в этом случае первостепенное значение, а их трудно точно определить. На практике данный метод редко бывает настолько эффективным, насколько обещают модели. Необходимо подчеркнуть, что для этих целей можно использовать только гигроскопические реагенты, не вызывающие проблем в окружающей среде и для здоровья человека. 2.4 Холодные (переохлажденные) туманы можно рассеять за счет роста и осаждения ледяных кристаллов. Эти процессы можно вызвать с большой вероятностью путем засева тумана искусственными ледяными ядрами с использованием наземных и бортовых систем. Метод применяется в оперативной практике в некоторых аэропортах и на автомагистралях, в тех районах, где достаточно высокая повторяемость переохлажденных туманов. Подходящие для этих целей методы зависят от ветра, температуры и других факторов. Сухой лед широко используется в самолетных системах. Еще существуют системы, основанные на быстром расширении сжатого газа для охлаждения воздуха до уровня, когда образуются ледяные кристаллы. В некоторых аэропортах и на автомагистралях, например, применяют наземные системы с жидким азотом или углекислым газом. Новая методика, которая была продемонстрирована на небольшом количестве экспериментов, использует залповый выброс (бластинг) сухого льда для создания кристаллов льда и стимулирования быстрого перемешивания в тумане. Поскольку эффекты от такого засева можно легко измерить и его результаты можно прогнозировать, рандомизированная статистическая верификация чаще всего не считается необходимой. 3 ОСАДКИ (ДОЖДЬ и СНЕГ) 3.1 В данном разделе освещаются методы усиления количества осадков, которые имеют научное обоснование и являлись предметом исследований. К другим ненаучным и недоказанным методам, которые время от времени появляются, следует относиться настороженно. Орографические облачные системы смешанной фазы 3.2 Уровень знаний на сегодняшний день позволяет считать, что засев с использованием льдообразующих реагентов облаков со смешанной фазой при их прохождении над горными образованиями обеспечивает хорошую возможность увеличения осадков экономически эффективным методом в определенных условиях. Облака такого вида представляют особый интерес для модификации вследствие потенциальной роли, которую они могут играть для управления водными ресурсами, а именно, сохранения воды в водохранилищах или влаги в снежном покрове на больших высотах. Имеются статистические подтверждения того, что при определенных условиях, используя существующие методы, можно усилить осадки из переохлажденных орографических облаков. 3.3 Наблюдения и численное моделирование указывают на то, что переохлажденная жидкая вода может существовать в количествах, достаточных для того, чтобы объяснить наблюдаемый рост количества осадков, и ее можно успешно использовать, применяя правильные технологии засева. Процессы, приводящие к увеличению осадков, можно было также непосредственно наблюдать во время экспериментов по засеву, проведенных на ограниченном пространственном и временном масштабе. Хотя эти наблюдения лишь подтверждают результаты статистических анализов, они пока что проводились в ограниченном объеме. Соответствующие причинно-следственные связи также изучены не до конца. 3.4 Все это не означает, что проблема увеличения количества осадков в таких условиях решена. Остается еще многое сделать для того, чтобы подтвердить эти результаты и получить весомое статистическое и физическое доказательство того, что действительно происходит увеличение осадков над заданным районом и на протяжении длительного времени, а также для того, чтобы изучить возможные эффекты воздействий за пределами данного района. Существующие методы необходимо улучшать с точки зрения выявления подходящих условий засева, выбора реагента засева и определения времени и ситуаций, которые неблагоприятны для засева, поскольку все это позволит оптимизировать методы и снизить непреднамеренные риски, максимально повышая при этом экономическую целесообразность мероприятий. 3.5 Следует отметить, что успешное проведение эксперимента или операции является трудной задачей, требующей участия квалифицированных ученых и оперативного персонала. Кроме того, достаточно трудно выбрать реагент для засева, как для наземных генераторов, так и для широкомасштабного самолетного засева с наветренной стороны орографической облачной системы. Точное и своевременное определение районов, неизменно характеризующихся наличием переохлажденной жидкой воды, и успешное обеспечение попадания реагента в эти районы в часто меняющихся ветровых условиях играют решающую роль для успешного проведения эксперимента, и в то же время во многих случаях бывают его основной трудностью . Облачные системы синоптического масштаба 3.6 Современная эпоха активных воздействий началась с засева холодных слоистых облаков. При определенных условиях можно добиться выпадения осадков из неглубоких слоистых облаков, обеспечивая тем самым чистое небо над районом засева. 3.7 Облачные системы, связанные с синоптическими фронтами средних широт, могут содержать переохлажденную жидкую воду. Когда эти системы проходят над горными хребтами, существует возможность увеличить количество уже существующей переохлажденной жидкой воды, обеспечивая тем самым условия, подходящие для засева облаков. 3.8 Ряд натурных экспериментов и численное моделирование продемонстрировали присутствие переохлажденной воды в некоторых частях облаков этого типа, а определенные данные указывают на то, что в данном случае осадки можно увеличить. Облака кучевых форм 3.9. Во многих регионах мира кучевые облака являются основными источниками осадков. Эти облака характеризуются большими вертикальными скоростями с высокими скоростями конденсации. Они содержат больше всего сконденсированной воды, по сравнению с облаками других типов, и могут давать самые интенсивные осадки. Эксперименты по засеву кучевых облаков демонстрируют различные результаты, что объясняется, по крайней мере, частично, высокой природной изменчивостью конвективных облаков. 3.10 Поскольку кучевые облака могут наблюдаться в различных условиях, соответствующие осадки могут формироваться в ходе процессов коагуляции дождевых капель (теплые облака) или образования льда (холодные облака), или при сочетании этих процессов (смешанная фаза). Соответственно, для модификации таких облаков можно использовать методы, использующие льдообразующие или гигроскопические вещества. Методы увеличения количества осадков с использованием засева льдообразующими реагентами используются для того, чтобы воздействовать на процессы с ледяными или смешанными фазами. Оценка эффективности этих методов основана на прямых измерениях при помощи наземного осадкомера, а также непрямых оценках осадков с использованием радиолокатора. Дождевые осадки из кучевых облаков отличаются сложными пространственными и временными характеристиками, которые достаточно трудно выявить, опираясь только на осадкомерную сеть. 3.11 Реагирование на засев, судя по результатам экспериментов в прошлом, бывает различным в зависимости от изменения характеристик природных облаков, и в некоторых случаях оно может не совпадать с первоначальной гипотезой засева. Эксперименты с интенсивным засевом льдообразующим реагентом конвективных облаков с теплым основанием (основание около 10 ºС или теплее) дали смешанные результаты. В них стояла цель формирование восходящих струй за счет высвобождения дополнительного латентного тепла, что предположительно должно привести к увеличению количества осадков. Некоторые эксперименты указывают на положительный эффект для отдельных конвективных ячеек. Окончательное же подтверждение того, что такой засев действительно может увеличить дождевые осадки из многоячейковы конвективных грозовых облаков, еще предстоит получить. Многие этапы в предполагаемой физической цепочке пока не имеют широкого подтверждения, полученного в ходе наблюдений или экспериментов по численному моделированию. 3.12 В последние годы засев теплых и холодных конвективных облаков гигроскопическими химическими веществами для увеличения дождевых осадков путем усиления процессов теплых дождей (механизмы конденсации/ столкновенийкоагуляции/распада) снова начал привлекать к себе повышенное внимание в рамках численного моделирования и натурных экспериментов. Были изучены два метода интенсификации теплого дождя. Во-первых, засев небольшими частицами (искусственные ЯК со средним размером около 0.5 -1.0 микрометров в диаметре) используется для ускорения процессов вызывания осадков путем стимулирования процесса конденсации-коагуляции в результате модифицирования начального спектра капли у нижней границы облака. Во-вторых, засев более крупными гигроскопическими частицами (около 30 микрометров в диаметре) используется для ускорения осадкообразования путем стимулирования процессов конденсации-коагуляции. В ходе рандомизированного эксперимента по такой методике были получены статистические данные, говорящие о том, что увеличение количества осадков, по оценкам радиолокатора, происходит более интенсивно. И хотя из концептуальной модели такового увеличения не следовало, по-видимому, оно происходит на более позднем этапе (от одного до четырех часов после засева). Причина этого наблюдаемого эффекта не известна. 3.13 Недавние рандомизированные эксперименты по засеву с помощью пиротехнических патронов, в ходе которых получали небольшие (0.5-1.0 микрометров в диаметре) гигроскопические частицы в зонах восходящих потоков в континентальных конвективных облаках смешанного типа, позволили получить статистические данные об увеличении дождевых осадков, по радиолокационным данным. Эксперименты проводились в различных регионах мира, и важной особенностью результатов было то, что статистические результаты повторялись в различных географических регионах. Кроме того, получены некоторые результаты измерений, которые свидетельствуют о том, что при засеве получали более широкий спектр капель вблизи основания облака, что усиливает образование крупных капель на ранних этапах жизни облака. Эти результаты были подкреплены работами по численному моделированию. И хотя результаты являются многообещающими и очень интересными, пока не понятно, почему наблюдаемые эффекты, достигнутые путем засева гигроскопических частиц, были такими продолжительными, кроме того, остаются открытыми и некоторые фундаментальные вопросы. Необходимы измерения основных переходов в цепочке физических процессов, связанных с засевом гигроскопических частиц, для подтверждения концептуальных моделей засева и диапазона эффективности этих методов, позволяющих добиться увеличения осадков из теплых и конвективных облаков со смешанной фазой. 3.14 Несмотря на определенные статистические свидетельства об изменениях осадков, по данным радиолокаторов, в отдельных грозовых облаках при использовании методов с льдообразующими и гигроскопическими реагентами, не существует доказательств того, что такой засев может увеличить дождевые осадки над значительными территориями экономически оправданным образом . 4 ГРАД 4.1 Град, связанный со сложной и глубокой конвекцией, приводит к большим экономическим убыткам для урожаев и имущества. Во многих странах предлагались различные способы подавления града и засева для решения оперативных задач. Среди предложенных физических гипотез: концепция конкурентоспособности (образование большого количества дополнительных зародышей, которые эффективно конкурируют за переохлажденную воду), понижение траектории (в целях уменьшения размера градин) и преждевременное вызывание дождевых осадков за счет роста новых градовых частиц. 4.2 Несмотря на то, что были достигнуты определенные успехи, наше понимание градовых процессов все ещё недостаточно для того, чтобы с уверенностью прогнозировать результаты подавления града в результате засева. Суперячейковые грозоградовые процессы представляют собой особую проблему вследствие ущерба, причиняемого этими очень динамичными и энергичными мезо-масштабными системами. Дистанционное зондирование облаков и численное моделирование облачности являются подспорьем для лучшего понимания сложных градовых процессов и выбора благоприятного времени, места и количества реагента для засева, что необходимо для более эффективной модификации. Правда, пока еще модели не обладают достаточной точностью для того, чтобы дать окончательные ответы на все вопросы. 4.3 Было проведено несколько рандомизированных экспериментов по подавлению града с использованием таких параметров как масса града, кинетическая энергия, количество градин и область выпадения града. Эти рандомизированные эксперименты не позволяют сделать однозначных выводов. Вместе с тем, большинство попыток оценки эффективности активных воздействий предпринимались в рамках нерандомизированных оперативных программ. В них использовались тренды прошлых лет по определению ущерба от градобитий, а также контрольные экспериментальные зоны и области, расположенные с подветренной стороны, однако такие методы нельзя считать надежными. Несмотря на существенное уменьшение града, о котором заявляют различные группы специалистов, научные доказательства до сих пор недостаточно убедительны, и оперативным программам следует уделять больше внимания физическим аспектам активных воздействий и анализу результатов. Значительные технологические успехи последнего десятилетия открывают новые перспективы для лучшего описания и понимания формирования сильных гроз и градовых процессов. 4.4 Противоградовые мероприятия с использованием пушек, которые производят громкий шум (акустические волны), также не имеют под собой научного обоснования или достоверных физических гипотез. 5 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ (УРАГАНЫ, ТАЙФУНЫ) 5.1 Тропические циклоны (ураганы, тайфуны) во многих регионах дают значительную долю годового количества осадков, но наряду с этим наносят большой ущерб имуществу и приводят к потерям людских жизней. В 60-х и 70-х годах проводились эксперименты по активным воздействиям на тропические циклоны, направленные на снижение максимального ветра, однако при этом положительных результатов получено не было. Несмотря на 30-летний опыт научных исследований не существует признанных доказательств того, что ураганы можно модифицировать. 6 ДРУГИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОГОДЫ 6.1 Даже несмотря на то, что модификация торнадо и разрушительных ветров, связанных с сильными грозами, представляет собой большой интерес в силу необходимости обеспечения безопасности населения и по экономическим причинам, в настоящее время отсутствует приемлемая физическая теория, которая позволила бы справиться с этой задачей. 6.2 Существует определенный интерес к подавлению молний. Такое воздействие может быть востребовано, в частности, для снижения частоты лесных пожаров, которые происходят от удара молнии, и снижения риска молнии во время запуска космических аппаратов. В данном случае обычно предлагают уменьшить электрические поля в грозе с тем, чтобы они не достигали величины, достаточной для формирования разряда молнии. Для этого в грозу вводят дипольные отражатели (металлизированное пластмассовое волокно) или йодистое серебро. Существуют также методы преждевременного вызывания молнии, позволяющие уменьшить электрический заряд облака. Эта задача решается при помощи специальных ракет с хвостовыми кордами. Считается, что дипольные отражатели обеспечивают точки для коронного разряда, в результате чего уменьшается напряженность электрического поля до величин ниже тех, которые необходимы для молнии, а увеличение концентрации ледяных кристаллов меняет скорость образования разрядов и распределение разрядов в облаке. Проведенные натурные эксперименты были основаны на изложенных принципах, и имеются ограниченные результаты численного моделирования в их поддержку. Однако статистически значимых результатов на сегодняшний день получено не было. 7 НЕПРЕДНАМЕРЕННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ПОГОДЫ 7.1 Некоторые вопросы, связанные с непреднамеренной модификацией облаков, аналогичны тем, которые возникают при вызывании преднамеренных изменений. Соответственно, научные исследования, направленные на понимание непреднамеренной модификации облаков, идут параллельно исследовательской деятельности по улучшению научных основ засева облаков. Существует достаточно много свидетельств о том, что обширное горение биомассы, а также сельскохозяйственная и промышленная деятельность приводят к изменению локальных, а иногда и региональных погодных условий. 7.2 Изменения в землепользовании (в частности, урбанизация и обезлесивание) тоже приводят к изменению локальной и региональной погоды. На качество воздуха, видимость, приземный ветер, влажность и температуру, а также облачность и процессы выпадения осадков влияют большие урбанизированные территории. Описание непреднамеренного воздействия антропогенной деятельности на облака и осадки может внести вклад в формирование теоретических основ преднамеренных усилий по модификации погоды. В большинстве случаев непреднамеренной модификации погоды в отличие от экспериментов с засевом облаков бывает трудно или даже невозможно определить и дифференцировать тип частиц, участвующих в облачных процессах, если только не проводятся долгосрочные измерения. Засев облаков можно также использовать для изучения воздействия аэрозолей на облака в ходе проведения засева облаков с известной концентрацией и известного типа, как это было недавно продемонстрировано в литературе. 8 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ, СОЦИАЛЬНЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 8.1 Государства рассматривают возможность проведения активных воздействий, когда необходимо улучшить экономику конкретной отрасли (например, улучшение водоснабжения сельского хозяйства или энергетика) или для снижения рисков, связанных с опасными явлениями (морозы, туманы, град, молнии, грозы и т.д.). Помимо существующей неоднозначности в отношении возможности достижения поставленных целей, необходимо учитывать воздействие на другие сферы деятельности и население. 8.2 На этапе планирования таких операций необходимо принимать во внимание экономические, социальные, экологические и правовые аспекты. 8.3 Опубликованные исследования показывают, что йодистое серебро, которое использовалось в прошлом в работах по активным воздействиям, не оказывает существенного влияния на здоровье человека или окружающую среду. Тем не менее, любые планы по использованию этого вещества или любого другого реагента засева в больших количествах, должны сопровождаться предварительной оценкой их потенциального воздействия на окружающую среду или здоровье человека. 8.4 Необходимо давать оценку долгосрочных последствий для экосистем любых предполагаемых мероприятий по активным воздействиям. Исследования такого рода могли бы помочь выявить изменения, которые необходимо обязательно принимать во внимание. В оперативных программах следует проводить мониторинг возможных воздействий на окружающую среду для того, чтобы сравнить их с прогнозируемыми последствиями. 8.5 Правовые аспекты могут иметь особо важное значение, когда активные воздействия осуществляются вблизи границ другого государства. При этом любая правовая система, направленная на стимулирование и регулирование активных воздействий, должна признавать, что научные знания на сегодняшний день являются недостаточными. _________ РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПЛАНИРОВАНИЮ РАБОТ ПО АКТИВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ 1. Настоящие руководящие указания предназначены для стран-членов, которые обращаются за консультацией или помощью по вопросам активных воздействий, причем их следует использовать совместно с Заявлением по вопросам активных воздействий. В них содержатся рекомендации по проведению научно-исследовательских экспериментов, с учетом знаний, которые получены на сегодняшний день в ходе теоретических работ учеными различных стран, а также в лабораторных и натурных экспериментах. Обобщение основных концепций и главных результатов, полученных в программах по активным воздействиям, содержатся в Заявлении ВМО о состоянии дел в области активных воздействий. Далее изложены руководящие указания по научноисследовательским экспериментам и рекомендации по оперативным программам. Настоящее Заявление было пересмотрено в соответствии с просьбой КАН-XV и одобрено Группой управления КАН в сентябре 2010 г. 2. Страны-члены, желающие проводить работы в области активных воздействий, должны хорошо понимать факторы неопределенности, указанные в Заявлении ВМО по вопросам активных воздействий. 3. Необходимо понимать, что энергия, заключенная в природных метеорологических системах, настолько велика, что невозможно искусственно создать дождь, изменить характер ветра таким образом, чтобы он принес в регион водяной пар, или же полностью исключить опасные природные явления. Технологии активных воздействий, которые претендуют на достижение таких крупномасштабных или радикальных воздействий, не имеют надежного научного обоснования (например, градовые пушки, ионизационные методы), и к ним следует относиться настороженно. Единственным правомочным подходом к активным воздействиям является использование микрофизических характеристик, благодаря которым относительно небольшое возмущение в системе, вызванное человеком, может существенным образом изменить естественное течение атмосферного процесса. 4. Экспериментальные программы необходимо планировать на длительный временной период (много лет), поскольку изменчивость осадков в основном является гораздо большей, чем увеличение или уменьшение количества осадков, которое достигается в результате активного воздействия. Следует с особой тщательностью подходить к планированию эксперимента и необходимо привлекать опытных специалистов. Настоятельно рекомендуется проводить объективную оценку эффективности экспериментов силами квалифицированных экспертов, независимых от участников выполняемых работ. Использование соответствующих видов наблюдений и численных моделей может помочь сократить время, необходимое для оценки результатов проекта. 5. Приемлемость результатов работ по активным воздействиям зависит от степени научной объективности и согласованности, с которым проводится эксперимент, а также от того, насколько убедительно это показано. Другими важными факторами являются физическая достоверность эксперимента, степень исключения смещения результатов при проведении и анализе эксперимента, а также достигнутый уровень статистической значимости результатов. Было проведено не так много экспериментов по активным воздействиям, которые удовлетворяли требованиям научного сообщества в отношении этих общих критериев. Вместе с тем, в настоящее время имеются прекрасные перспективы для того, чтобы продвинуться в понимании вопросов, связанных с активными воздействиями, благодаря использованию современных исследовательских инструментов, включая усовершенствованные радиолокаторы, новые бортовые измерительные приборы, высокопроизводительные численные модели и современные статистические методики. 6. ВМО рекомендует проводить подробное изучение пригодности территории для засева облаков с использованием рекомендаций, содержащихся в существующих документах ВМО по вопросам активных воздействий. Для повышения шансов успешного проведения активных воздействий в данных конкретных условиях необходимо выполнить предварительные исследования для подтверждения того, что: a) Климатология облаков и осадков в конкретном месте указывает на благоприятные условия для активных воздействий b) Условия являются подходящими для используемых методов активных воздействий c) Работы по моделированию подкрепляют выдвинутую гипотезу активного воздействия d) Учет социально-экономических и экологических факторов должен быть неотъемлемой частью планирования научных экспериментов и оперативных программ по активным воздействиям. 7. Активные воздействия должны рассматриваться как часть общей стратегии по управлению водными ресурсами. Моментального прекращения засухи добиться очень трудно. В частности, если нет облаков, осадки невозможно стимулировать искусственно. По всей видимости, шансов для интенсификации осадков больше в периоды с количеством атмосферных осадков на уровне нормы или выше нормы, чем во время засушливых периодов. 8. ВМО рекомендует при планировании проектов по засеву облаков в целях активного воздействия на осадки учитывать статистический и физический анализ результатов засева. Если при этом необходима точная научная оценка, то необходимо включать результаты рандомизированных и контрольных экспериментов. Физические измерения должны дополняться описанием реагента, применяемого для засева. Оперативные проекты по активным воздействиям должны проходить периодическую экспертизу (по возможности ежегодно) для оценки того, соблюдаются ли рекомендуемые практики. Любой новый проект должен иметь заключение экспертов в отношении ожидаемой пользы, рисков и оптимальных методов, а также возможных последствий. При этом эксперты не должны иметь отношения к проекту, поскольку необходимо, чтобы их мнение было непредвзятым. 9. Страны-члены должны иметь в виду, что объем работ, которые необходимо провести для планирования, осуществления или анализа результатов программ по активным воздействиям, настолько велик, что Секретариат ВМО не имеет возможности предоставить все необходимые и подробные сведения. В то же время, в случае получения запроса, Генеральный секретарь может оказать определенную помощь (консультируясь с учеными, участвующими в других проектах по активным воздействиям или имеющим опыт и знания в этой области) при понимании, что: a) Расходы будут оплачены запрашивающей страной; b) ВМО не может брать на себя ответственность за последствия, которые могут возникнуть в связи с рекомендациями, полученными от приглашенного ученого или эксперта; c) ВМО не принимает на себя никакой юридической ответственности в случае возникновения споров по этим вопросам. _____________________