Исследователи из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (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, сообщает издание СО РАН Наука в Сибири».

Комплекс предназначен не для долговременного прогноза погоды, а для обнаружения конвективных облаков, которые развиваются в течение недолгого времени - от 30 минут до часа и сопровождаются такими явлениями, как шквальный ливень, град, гроза, внезапный сильный ветер. Конвективные облака, как правило, состоят из водяного пара и крупинок льда и могут достигать в высоту до 2-3 километров (рекордные значения для тропиков - 4 км). При образовании конвективной ячейки теплые массы поднимаются вверх, разреженное пространство под ними заполняется воздушными массами с боков, а на верхней границе облака воздух вытесняется в стороны. Чем теплее воздух, который поднимается вверх, тем интенсивнее он всплывает и тем быстрее образуются конвективные потоки. Все это служит причиной образования шквалов, а иногда смерчей, которые возникают в передней части грозового облака и проникают сверху до поверхности земли. Скорости ветра в смерчах могут достигать 50-100 м/с, но их длительность иногда не превышает нескольких минут. Эти явления представляют особую угрозу для авиации.

Эти природные явления протекают очень быстро, и службам Российского гидрометеоцентра сложно их отследить, так как на получение и обработку спутниковых снимков требуется слишком много времени. Как отмечается в сообщении, метеорологических локаторов на всю территорию России пока не хватает. Создание комплекса, который бы мог прогнозировать возникновение опасных метеорологических явлений и предупреждать чрезвычайные ситуации, могло бы помочь избежать опасных ситуаций: иногда для того, чтобы предотвратить крушение воздушного судна, достаточно на несколько минут задержать взлет или посадку. 

«Сведения от Российского гидрометеоцентра поступают раз в три часа. 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», - пояснил научный сотрудник лаборатории экологического приборостроения ИМКЭС СО РАН, кандидат технических наук Алексей Анатольевич Кобзев.

По его словам, метеорологические приборы не являются основным профилем лаборатории. Идея проекта возникла на стыке разных направлений исследований: созданием оптического измерителя характеристик осадков, автоматического ультразвукового метеорологического комплекса, который уже выпускается малыми сериями и даже стоит на снабжении в подразделениях Вооруженных сил РФ. Также к проекту подключилось еще одно структурном подразделении ИМКЭС СО РАН — лаборатория физики климатических систем, сотрудники которой занимаются исследованиями электрических параметров атмосферы. Проект «Разработка аппаратно-программного комплекса для автоматизированной системы оперативного обнаружения опасных метеорологических явлений конвективного происхождения и их потенциальных источников» на конкурс грантов Президента РФ и получил грант на два года работы.

Аппаратно-программный комплекс еще не создан в полном объеме. Предполагается, что в систему будут входить три основных прибора: автоматический ультразвуковой метеорологический комплекс (АМК), датчик напряженности электрического поля (ДНЭП) и оптический измеритель осадков. Работа комплекса основана на анализе состояния напряженности приземного электрического поля. Если приближается формирование конвекционного облака, поле содержит внушительный заряд, который фиксируется с помощью ДНЭП. С помощью АМК и оптического измерителя осадков можно узнать основные метеорологические параметры: температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, направление ветра. Исследователи могут получать эти данные так часто, как это необходимо, даже каждую секунду.

По словам разработчиков, важной особенностью нового комплекса будет 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 рассчитывали на основе косвенных измерений. Система, разработанная в Томске, даст возможность спрогнозировать появление опасных метеорологических явлений и таким образом значительно повысит безопасность.

Особо отмечается, что все измерительные приборы являются отечественными разработками и ориентированы на применение комплектующих, производимых в России.