Том 39, номер 01, статья № 7

Аннотация:

Атмосферное электричество – совокупность электрических явлений, происходящих в атмосфере, в том числе в облаках и осадках, и формирующих глобальную электрическую цепь. Изучение функционирования этой цепи, в частности факторов, обусловливающих ее локальную изменчивость, представляется актуальной и важной научной проблемой, особенно в условиях современных климатических изменений. На основе данных атмосферно-электрических, спектрофотометрических и метеорологических наблюдений в Томске с 2006 по 2020 г. проведен анализ изменчивости одной из основных характеристик атмосферного электричества – градиента потенциала приземного электрического поля, а также спектрального коэффициента пропускания длинноволнового УФ-излучения облаками в зависимости от их формы. Результаты исследования выявили наличие статистически значимой положительной связи между вариациями градиента потенциала электрического поля и коэффициента пропускания излучения на длине волны 380 нм практически для всех основных форм облаков. Полученные новые статистические данные дополняют существующие представления о взаимодействии атмосферно-электрических и актинометрических характеристик и могут быть использованы для совершенствования моделей глобальной электрической цепи и моделей атмосферы, применяемых в том числе для численного прогноза погоды и моделирования климатических изменений.

Ключевые слова:

облака, атмосферное электричество, градиент потенциала электрического поля, ультрафиолетовое излучение

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Красногорская Н.В. Электричество нижних слоев атмосферы и методы его измерения. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 323 с.
2. Чалмерс Дж.А. Атмосферное электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 420 с.
3. Harrison R.G. The Carnegie curve // Surv. Geophys. 2013. V. 34. P. 209–232. DOI: 10.1007/s10712-012-9210-2.
4. Mezuman K., Price C., Galanti E. On the spatial and temporal distribution of global thunderstorm cells // Environ. Res. Lett. 2014. V. 9, N 12. P. 124023. DOI: 10.1088/1748-9326/9/12/124023.
5. Пулинец С.А., Хачикян Г.Я. Унитарная вариация в сейсмическом режиме земли: соответствие кривой Карнеги // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 6. С. 803–808. DOI: 10.31857/S0016794020060115.
6. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Ипполитов И.И., Винарский М.В. Исследования взаимосвязей оптических и электрических характеристик приземной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 5–6. С. 416–420.
7. Попов И.Б. Особенности вариаций электрической проводимости воздуха вблизи Санкт-Петербурга // Труды ГГО. 2011. № 563. С. 149–165.
8. Harrison R.G. Aerosol-induced correlation between visibility and atmospheric electricity // J. Aerosol Sci. 2012. V. 52. P. 121–126. DOI: 10.1016/j.jaerosci.2012.04.011.
9. Смирнов С.Э., Михайлова Г.А., Капустина О.В. Вариации квазистатического электрического поля в приземной атмосфере на Камчатке во время геомагнитных бурь в ноябре 2004 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 4. С. 532–545. DOI: 10.7868/S0016794013040147.
10. Аджиев А.Х., Куповых Г.В. Измерения электрического поля атмосферы в высокогорных условиях Приэльбрусья // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2015. Т. 51, № 6. С. 710–715. DOI: 10.7868/S0002351515060024.
11. Аджиев А.Х., Клово А.Г., Кудринская Т.В., Куповых Г.В., Тимошенко Д.В. Суточные вариации электрического поля в приземном слое атмосферы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. Т. 57, № 4. С. 452–46. DOI: 10.31857/S0002351521040027.
12. Yaniv R., Yair Y., Price C., Katz Sh. Local and global impacts on the fair-weather electric field in Israel // Atmos. Res. 2016. V. 172–173. P. 119–125. DOI: 10.1016/j.atmosres.2015.12.025
13. Katz S., Yair Y., Price C., Yaniv R., Silber I., Lynn B., Ziv B. Electrical properties of the 8–12 September, 2015 massive dust outbreak over the Levant // Atmos. Res. 2018. V. 201. P. 218–225. DOI: 10.1016/j.atmosres.2017.11.004.
14. Anisimov S.V., Galichenko S.V., Mareev E.A. Electrodynamic properties and height of atmospheric convective boundary layer // Atmos. Res. 2017. V. 194. P. 119–129. DOI: 10.1016/j.atmosres.2017.04.012.
15. Анисимов С.В., Шихова Н.М., Клейменова Н.Г. Отклик магнитосферной бури в атмосферном электрическом поле средних широт // Геомагнетизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 2. С. 172–183. DOI: 10.31857/S0016794021020024.
16. Зайнетдинов Б.Г. Результаты наблюдений за электрическими характеристиками приземного слоя атмосферы в полярном регионе // Труды ГГО. 2018. № 588. С. 47–61.
17. Firstov P.P., Malkin E.I., Akbashev R.R., Druzhin G.I., Cherneva N.V., Holzworth R.H., Uvarov V.N., Stasiy I.E. Registration of atmospheric-electric effects from volcanic clouds on the Kamchatka Peninsula (Russia) // Atmosphere. 2020. V. 11. P. 634. DOI: 10.3390/atmos11060634.
18. Ahmad N., Gurmani S.F., Basit A., Shah M.A., Iqbal T. Impact of local and global factors and meteorological parameters in temporal variation of atmospheric potential gradient // Adv. Space Res. 2021. V. 67. P. 2491–2503. DOI: 10.1016/j.asr.2021.01.046.
19. Нагорский П.М., Пустовалов К.Н., Смирнов С.В. Дымовые шлейфы от природных пожаров и электрическое состояние приземного слоя атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 2. С. 155–161. DOI: 10.15372/AOO20220211; Nagorskiy P.M., Pustovalov K.N., Smirnov S.V. Smoke plumes from wildfires and the electrical state of the surface air layer // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 4. P. 387–393.
20. Pustovalov K., Nagorskiy P., Oglezneva M., Smirnov S. The electric field of the undisturbed atmosphere in the South of Western Siberia: A case study on Tomsk // Atmosphere. 2022. V. 13, N 4. P. 614. DOI: 10.3390/atmos13040614.
21. Адушкин В.В., Рыбнов Ю.С., Рябова С.А., Спивак А.А., Тихонова А.В. Геофизические эффекты серии сильных землетрясений в Турции 06.02.2023 г. // Физика земли. 2023. № 6. С. 142–152. DOI: 10.31857/S0002333723060017.
22. Bennett A.J., Harrison R.G. Atmospheric electricity in different weather conditions // Weather. 2007. V. 62. P. 277–283. DOI: 10.1002/wea.97.
23. Klimenko V.V., Mareev E.A., Shatalina M.V., Shlyugaev Y.V., Sokolov V.V., Bulatov A.A., Denisov V.P. On statistical characteristics of electric fields of the thunderstorm clouds in the atmosphere // Radiophys. Quantum El. 2014. V. 56. P. 778–787. DOI: 10.1007/s11141-014-9480-2
24. Пустовалов К.Н., Нагорский П.М. Сравнительный анализ электрического состояния приземного слоя при прохождении кучево-дождевых облаков в теплый и холодный периоды года // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 6. С. 451–455. DOI: 10.15372/AOO20180605; Pustovalov K.N., Nagorskiy P.M. Comparative analysis of electric state of surface air layer during passage of cumulonimbus clouds in warm and cold seasons // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 6. P. 685–689.
25. Pustovalov K.N., Nagorskiy P.M. Response in the surface atmospheric electric field to the passage of isolated air mass cumulonimbus clouds // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2018. V. 172. P. 33–39. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.03.008.
26. Спивак А.А., Крашенинников А.В., Рыбнов С.Ю., Рыбнов Ю.С., Рябова С.А., Соловьев С.П., Тихонова А.В. Вариации геофизических характеристик приземной атмосферы при прохождении кучево-дождевых облаков. Ч. 1. Результаты наблюдений // Геофизические процессы и биосфера. 2024. Т. 23, № 3. С. 41–51.
27. Nicoll K.A., Harrison R.G. Stratiform cloud electrification: Comparison of theory with multiple in-cloud measurements // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 2016. V. 142. P. 2679–2691. DOI: 10.1002/qj.2858.
28. Попов И.Б. Статистические оценки влияния различных метеорологических явлений на градиент электрического потенциала атмосферы // Труды ГГО. 2008. № 558. С. 152–161.
29. Toropov A.A., Kozlov V.I., Mullayarov V.A., Starodubtsev S.A. Experimental observations of strengthening the neutron flux during negative lightning discharges of thunderclouds with tripolar configuration // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2013. V. 94. P. 13–18. DOI: 10.1016/j.jastp.2012.12.020.
30. Harrison R.G., Carslaw K.S. Ion-aerosol-cloud processes in the lower atmosphere // Rev. Geophys. 2003. V. 41, N 3. P. 1012. DOI: 10.1029/2002RG000114.
31. Stolzenburg M., Marshall T.C. Charge structure and dynamics in thunderstorms // Space Sci. Rev. 2008. V. 137. P. 355–372. DOI: 10.1007/978-0-387-87664-1_23.
32. Евтушенко А.А., Мареев Е.А. О генерации слоев электрического заряда в мезомасштабных конвективных системах // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2009. Т. 45, № 2. С. 255–265.
33. Синькевич А.А., Тарабукин И.А., Торопова М.Л., Михайловский Ю.П., Веремей Н.Е., Куров А.Б., Юсупов И.Е., Бочарников Н.В., Лялюшкин А.С., Солонин А.С., Старых Д.С. Строение и характеристики кучево-дождевого облака во время формирования молний // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 11. С. 921–927. DOI: 10.15372/AOO20231107; Sin’kevich A.A., Tarabukin I.A., Toropova M.L., Mikhailovskii Yu.P., Veremei N.E., Kurov A.B., Yusupov I.E., Bocharnikov N.V., Lalushkin A.S., Solonin A.S., Starykh D.S. Structure and characteristics of a Сb during lightning // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 1. P. 66–73.
34. Золотов С.Ю., Ипполитов И.И., Теодорович З.С. Изменчивость рассеянной УФ-радиации в г. Томске по измерениям 1994–2007 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 2. С. 97–101.
35. Незваль Е.И., Чубарова Н.Е Многолетние изменения ультрафиолетовой радиации в области спектра 300–380 нм в Москве // Метеорол. и гидрол. 2017. № 11. С. 5–13.
36. Пустовалов К.Н., Нагорский П.М., Оглезнева М.В., Смирнов С.В. Изменчивость приземного электрического поля под влиянием метеорологических условий по данным наблюдений в г. Томске // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 8. С. 681–687. DOI: 10.15372/AOO20240808; Pustovalov K.N., Nagorskiy P.M., Oglezneva M.V., Smirnov S.V. Variability of the surface electric field under the influence of meteorological conditions according to observations in Tomsk // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 6. P. 815–821.
37. Андреев А.О., Дукальская М.В., Головина Е.Г. Облака: происхождение, классификация, распознание. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2007. 228 с.