Том 39, номер 09, статья № 9

Аннотация:

Градиент потенциала электрического поля – ключевой параметр атмосферного электричества, определяющий состояние глобальной электрической цепи (ГЭЦ). Изучение факторов, влияющих на его локальную изменчивость, особенно актуально в контексте современных климатических изменений. На основе многолетних данных геофизической обсерватории ИМКЭС СО РАН проведен статистический анализ зависимости градиента потенциала электрического поля от метеорологических условий в приземном слое атмосферы, включая экстремально низкие температуры (до -45 °С). Установлено, что при понижении температуры до –45 °C средние значения градиента потенциала возрастают, а дисперсия данных сокращается вдвое. В поведении медианных значений градиента потенциала в зависимости от интенсивности мороза выявлены три температурных диапазона (0…-15, -15…-30 и ниже -30 °С). Данная закономерность объясняется преобладанием антициклонических условий с низкой облачностью, а также формированием подинверсионных ледяных туманов или мглы при сильных морозах. Полученные результаты могут быть использованы для создания и совершенствования моделей ГЭЦ и моделей атмосферы, в том числе для численного прогноза погоды и состояния окружающей среды.

Ключевые слова:

облачность, атмосферное электричество, градиент потенциала электрического поля, температура воздуха, влажность воздуха, пропускание радиации облаками, мороз

Список литературы:

1. WMO-182. International Meteorological vocabulary: 2nd ed. Geneva: WMO, 1992. 784 p.
2. Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь / под ред. А.И. Бедрицкого. СПб.; М.: Летний сад, 2009. Т. 1: А–И. 336 с.
3. ФГБУ «Гидрометцентра России». Типовой перечень и критерии опасных метеорологических явлений.  URL: https://meteoinfo.ru/hazards-definitions (дата обращения: 11.01.2026).
4. ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС». Перечень опасных явлений. URL: http://www.meteo-nso.ru/pages/115/ (дата обращения: 11.01.2026).
5. Анисимов С.В., Мареев Е.А. Геофизические исследования глобальной электрической цепи // Физика Земли. 2008. № 10. С. 8–18.
6. Bennett A.J., Harrison R.G. Variability in surface atmospheric electric field measurements // J. Phys. Conf. Ser. 2008. V. 142. P. 012046. DOI: 10.1088/1742-6596/142/1/012046.
7. 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.
8. 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.
9. Торопов А.А., Козлов В.И., Каримов Р.Р. Вариации атмосферного электрического поля по наблюдениям в Якутске // Наука и образование. 2016. Т. 82, С. 58–65.
10. Nicoll K.A., Harrison R.G., Barta V., Bor J., Brugge R., Chilingarian A., Chum J., Georgoulias A.K., Guha A., Kourtidis K., Kubicki M., Mareev E., Matthews J., Mkrtchyan H., Odzimek A., Raulin J.-P., Robert D., Silva H.G., Taczak J., Yair Y., Yaniv R. A. global atmospheric electricity monitoring network for climate and geophysical research // J. Atmos. Terr. Phys. 2019. V. 184. P. 18–29. DOI: 10.1016/j.jastp.2019.01.003.
11. Tacza J., Raulin J.-P., Morales C.A., Macotela E., Marun A., Fernandez G. Analysis of long-term potential gradient variations measured in the Argentinian Andes // Atmos. Res. 2021. V. 248. P. 105200. DOI: 10.1016/j.atmosres.2020.105200.
12. 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.
13. Smirnov S. Atmospheric electricity measurements in the Pacific Northwest, Russia // Appl. Sci. 2023. V. 13. P. 2571. DOI: 10.3390/app13042571.
14. Занюков В.В., Зайнетдинов Б.Г., Соколенко Л.Г. Многолетние тенденции и современные изменения параметров атмосферного электричества // Тр. ГГО им. А.И. Воейкова. 2022. № 612. С. 36–154.
15. Peng J.-N., Fu S., Xu Y.-Y.,Li G., Chen T., Xu E.-M. Variations in the surface atmospheric electric field on the Qinghai–Tibet Plateau: Observations at China’s Gar Station // Atmosphere. 2025. V. 16. P. 976. DOI: 10.3390/atmos16080976.
16. Endoh T., Iwabuchi T., Magono C. Observation of the electric potential gradient at the surface in winter fogs (electrical properties of winter fog: Part I) // J. Meteorol. Soc. Jpn. 1972. V. 50, N 5. P. 389–400. DOI: 10.2151/jmsj1965.50.5_389.
17. Bennett A.J., Harrison R.G. Atmospheric electricity in different weather conditions // Weather. 2007. V. 62. P. 277–283. DOI: 10.1002/wea.97.
18. Попов И.Б. Статистические оценки влияния различных метеорологических явлений на градиент электрического потенциала атмосферы // Труды ГГО. 2008. № 558. С. 152–161.
19. Gordon M., Taylor P.A. The electric field during blowing snow events // Bound.-Lay. Meteorol. 2009. V. 130, N 1. P. 97–115. DOI: 10.1007/s10546-008-9333-7.
20. Зайнетдинов Б.Г. Результаты наблюдений за электрическими характеристиками приземного слоя атмосферы в полярном регионе // Тр. ГГО. 2018. № 588. С. 47–61.
21. Франк-Каменецкий А.В. Геофизические исследования в Антарктиде // Российские полярные исследования. 2019. Т. 38, № 4. С. 30–33. DOI: 10.22204/2410-4639-2020-106-107-3-4-60-78.
22. Yair Yo., Reuveni Yu., Katz Sh., Price C., Yaniv R. Strong electric fields observed during snow storms on Mt. Hermon, Israel // Atmos. Res. 2019. V. 215. P. 208–213. DOI: 10.1016/j.atmosres.2018.08.019.
23. Karagioras A., Kourtidis K. A study of the effects of rain, snow and hail on the atmospheric electric field near ground // Atmosphere. 2021. V. 12, N 8. P. 996. DOI: 10.3390/atmos12080996.
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. Пустовалов К.Н., Нагорский П.М., Оглезнева М.В., Смирнов С.В. Изменчивость приземного электрического поля и коэффициента пропускания УФ-излучения облаками в зависимости от формы облачности // Оптика атмосф. и океана. 2026. Т. 39, № 1. С. 53–58. DOI: 10.15372/AOO20260107.
28. Калимуллин А.Е., Пустовалов К.Н., Нагорский П.М. Зимние (снежные) грозы в г. Томске в 2024 г. // «ENVIROMIS-2024»: избранные статьи по материалам Международной конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды. Томск, сентября, 2022. Томск: Изд. Томского ЦНТИ, 2024. С. 179–185.
29. Козлов В.И., Нагорский П.М., Пустовалов К.Н., Смирнов С.В., Торопов А.А. Основные сценарии развития вариаций атмосферно-электрических величин в приземной атмосфере во время сильных морозов на территории Сибири // Вестн. КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2019. Т. 29, № 4. С. 124–137. DOI: 10.26117/2079-6641-2019-29-4-135-148.
30. Vaisala HUMICAP. Humidity and Temperature Probes. URL: https://www.vaisala.com/sites/default/files/documents/HMP45AD-User-Guide-U274EN.pdf (last access: 11.01.2026).
31. Седунов Ю.С., Авдюшин С.И., Борисенков Е.П., Волковицкий О.А., Петров Н.Н., Рейтенбах Р.Г., Смирнов В.И., Черников А.А. Атмосфера. Справочник (справочные данные, модели). Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 510 с.
32. Российский гидрометеорологический энциклопедический словарь / под ред. А.И. Бедрицкого. СПб.; М.: Летний сад, 2009. Т. 2: К–П. 312 с.