4. Модели и методы экспериментальной метеорологии

Наибольшее распространение получили способы рассеивания туманов, основанные на использовании специальных реагентов для искусственной конденсации паров воды, как это, в частности, описано в названной книге Л.Г.Качурина и ряде руководств и патентов. Однако, несмотря на накопленный опыт практического применения подобных способов, они обладают рядом существенных недостатков, значительно снижающих их эффективность: ухудшается экологическое состояние окружающей среды; требуются определенные материальные затраты. Кроме того, такие средства воздействия применимы только к определённым состояниям туманов и облаков, т.е. требуют дорогостоящего мониторинга (аэрологическое слежение, выбор момента удачного применения воздействия и т.д.).

В защищённой патентом разработке предложены электорофизические способы воздействия на туман: электростиатический и ультразвуковой. Электростатический способ разрушения туманов основан на создании в зоне формирования тумана коронного разряда. Его недостатки, кроме технических и материальных затрат, это образование большого количество озона при работе, вредного, при высоких концентрациях, для человека и животных.

Альтернативным вариантом замены электростатического способа рассеивания туманов является способ акустического электрофизического воздействия на воздушно-капельные дисперсии, основанный на коагуляции взвешенных в воздухе капелек влаги под действием акустических (в том числе и ультразвуковых) колебаний высокой интенсивности. Он заключается в электрофизическом воздействии на частицы жидкости в воздухе упругими колебаниями, изменяемыми по частоте и направляемыми на скопление тумана, например, сирены⁶⁵.

Может показаться, что в этом патенте рассматривается сугубо локальный эффект. Но это не так. Известны из военной метеорологии способы воздействия на осадки, приводящие к субрегиональным последствиям. Длительное время проводятся работы по разрушению и, наоборот, генерированию циклонов (Дессенс, 50-е годы 20 в.), которые привели к экспериментам по управлению тропическими ураганами.

Ущерб, нанесенный Новому Орлеану в США в 2005 ураганом «Катрин», заставил команды экспертов по климату в Америке и Израиле разрабатывать схемы управления такими грозными явлениями. Согласно одной из схем, самолет будет сбрасывать сажу в почти замороженное облако в верхушке урагана, вызывая таким образом его нагрев. Скорость ветра в результате уменьшится. Компьютерное моделирование действия сил в наиболее сильных штормах показало, что даже маленькое изменение может повлиять на их движение. Значит, есть возможность отклонить стихию от главных городов.

Но ученые-модификаторы урагана борются с погодой не без последствий. Адвокаты предупреждают, что отклонение урагана от одного города с целью спасти жизни и имущество может привести к судебным процессам с миллиардными исками от городов, которые примут главный удар на себя вместо кого-то другого. Как известно из Землеведения, ураган возникает там, где высока температура воды (не менее 26⁰С). Это обеспечивает сильное испарение с поверхности океана, насыщение вихря водяным паром. Скрытая теплота испарения, высвобождаясь в результате конденсации в кучевых облаках, придаёт им дополнительную кинетическую энергию. Образуется спираль из ветра и дождя.

Один из американских учёных предлагает “окрашивать” верхушки ураганов в черный цвет, рассеивая сажу, или резиновой пылью – отходами от изготовления шин, с помощью самолета, летящего над штормами. Частицы поглотили бы лишнее солнечное тепло и привели к изменениям в потоках воздуха в пределах шторма. Спутники могли бы также нагреть верхушки облаков микроволнами, излучаемыми космосом. Если все сделать правильно и в правильном месте, то можно изменить силу урагана. Теория пока была проверена только на компьютерной модели Россом Хоффманом, известным специалистом в области глобального климата.

В 2012 г. ученые в Еврейском Университете Иерусалима объявили, что они смоделировали процесс развевания микроскопической пыли над облаками, который охладит основу урагана и ослабит его. Пыль притягивает воду, но в результате формируются слишком маленькие капельки, чтобы пролиться в качестве дождя. Они поднимутся вверх и испарятся, охлаждая горячий воздух в основе урагана.

На конференции в Триесте, Италия, группа ученых во главе с Д.Росенфелдом продемонстрировали, как пыль, сброшенная в более низкую часть урагана Катрина, могла бы снизить скорость ветра и отклонить его от курса. Наиболее эффективными среди аэродинамических преобразователей в практике реализации воздействия на воздушно-капельные дисперсии для рассеивания туманов являются динамические сирены и статические газоструйные излучатели.

Таков только один сюжет адаптивного управления относительно самого грозного геофизического феномена, угрожающего ежегодно на протяжении 4-5 месяцев жаркому поясу всего земного шара. Например, тот же «знаменитый» ураган Катрина принес ущерб приблизительно в 41 миллиард долларов, а суммарный ущерб от примерно 80 тропических циклонов достигает триллиона долларов!

Но ущерб бывает ведь связан не только с разрушениями, наводнениями, штормовыми волнами и проч. физическими воздействиями. В целом классе моделей акцент делается не на физических и химико-биологических процессах в природной среде, а на социа-льно-економических и эколого-экономических последствиях глобальных изменений в природе и в обществе.

К этому типу моделей принадлежат модели системной динамики Дж. Форрестера и его последователей и модель пределов роста, составленная супругами Медоуз в рамках выполнения заказов знаменитого Римского клуба в 70-е гг. 20 века. Эти имитационные модели послужили толчком к адаптивному управлению с целью сохранения экологических условий в глобальной окружающей среде. Одна из реализаций последней модели - квотирование выбросов в атмосферу СО₂ из территорий каждой из стран мира (известный Киотский протокол, 1997). Последняя является "первой ласточкой" глобального регулирования влияний на климатическую машину Земли - то есть первым рычагом уменьшения влияния на глобальный климат, который имеет существенное экономическое и геополитическое значение.

Решение задач такого рода требует качественно другого подхода к проблеме, который можно назвать мультидисциплинарным. То есть над определенной проблемой одновременно, бок-о-бок работают специалисты разных отраслей знания и деятельности, которые в силу сложности проблемы вынуждены интегрироваться в целостный коллектив единомышленников (сюжеты такого рода достаточно часты в американском приключенческом кино, которое умело использует геоэкологические и другие подобные проблемы).