Ce este activitatea de furtună? Furtuna este un fenomen natural

7 august 2014

Furtună - ce este? De unde vin fulgerele care taie tot cerul și bubuiturile amenințătoare ale tunetelor? O furtună este un fenomen natural. Fulgerele, numite descărcări electrice, se pot forma în interiorul norilor (cumulonimbus) sau între suprafața pământului și nori. Ele sunt de obicei însoțite de tunete. Fulgerele sunt asociate cu ploi abundente, vânturi puternice și adesea grindină.

Activitate

O furtună este unul dintre cele mai periculoase fenomene naturale. Oamenii loviti de fulger supraviețuiesc doar în cazuri izolate.

Există aproximativ 1.500 de furtuni care operează pe planetă în același timp. Intensitatea descărcărilor este estimată la o sută de fulgere pe secundă.

Distribuția furtunilor pe Pământ este neuniformă. De exemplu, sunt de 10 ori mai mulți dintre ele peste continente decât peste ocean. Majoritatea (78%) descărcărilor de fulgere sunt concentrate în zonele ecuatoriale și tropicale. Furtunile sunt înregistrate mai ales în Africa Centrală. Dar regiunile polare (Antarctica, Arctica) și polii fulgerului practic nu sunt vizibili. Intensitatea unei furtuni se dovedește a fi legată de corpul ceresc. La latitudinile mijlocii, vârful său are loc în orele după-amiezii (din timpul zilei), vara. Dar minimul a fost înregistrat înainte de răsăritul soarelui. Caracteristicile geografice sunt de asemenea importante. Cele mai puternice centre de furtună sunt situate în Cordillera și Himalaya (regiunile muntoase). Numărul anual de „zile cu furtună” variază și în Rusia. În Murmansk, de exemplu, sunt doar patru dintre ei, în Arhangelsk - cincisprezece, Kaliningrad - optsprezece, Sankt Petersburg - 16, Moscova - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Soci - 50, Samara - 25, Kazan și Ekaterinburg - 28, Ufa - 31, Novosibirsk - 20, Barnaul - 32, Cita - 27, Irkutsk și Yakutsk - 12, Blagoveshchensk - 28, Vladivostok - 13, Khabarovsk - 25, Yuzhnovlovsk --7 Kamchatsky - 1.

Dezvoltarea unei furtuni

Cum merge? Un nor de tunete se formează doar în anumite condiții. Este necesară prezența fluxurilor ascendente de umiditate și trebuie să existe o structură în care o fracțiune a particulelor este în stare de gheață, cealaltă în stare lichidă. Convecția care va duce la dezvoltarea unei furtuni va avea loc în mai multe cazuri.

Încălzirea neuniformă a straturilor de suprafață. De exemplu, peste apă cu o diferență semnificativă de temperatură. Peste orașele mari, intensitatea furtunii va fi puțin mai puternică decât în zonele învecinate.

Când aerul rece înlocuiește aerul cald. Convenția frontală se dezvoltă adesea simultan cu norii de acoperire și norii nimbostratuși.

Când aerul se ridică în lanțurile muntoase. Chiar și altitudinile joase pot duce la creșterea formațiunilor de nori. Aceasta este convecția forțată.

Orice nor de tunsoare, indiferent de tipul său, trece în mod necesar prin trei etape: cumulus, maturitate și dezintegrare.

Clasificare

De ceva vreme, furtunile au fost clasificate doar la locul de observare. Ele au fost împărțite, de exemplu, în ortografice, locale și frontale. Acum furtunile sunt clasificate după caracteristici în funcție de mediile meteorologice în care se dezvoltă. Curențele ascendente se formează din cauza instabilității atmosferice. Aceasta este condiția principală pentru crearea norilor de tunete. Caracteristicile unor astfel de fluxuri sunt foarte importante. În funcție de puterea și dimensiunea lor, se formează, respectiv, diferite tipuri de nori cu tunturi. Cum sunt împărțiți?

1. Cumulonimbus unicelular, (local sau intramasă). Faceți activitate cu grindină sau furtună. Dimensiunile transversale variază de la 5 la 20 km, dimensiunile verticale - de la 8 la 12 km. Un astfel de nor „trăiește” până la o oră. După o furtună, vremea practic nu se schimbă.

2. cluster multi-celule. Aici scara este mai impresionantă - până la 1000 km. Un grup cu mai multe celule acoperă un grup de celule de furtună care se află în diferite stadii de formare și dezvoltare și, în același timp, formează un întreg. Cum sunt construite? Celulele mature de furtună sunt situate în centru, celulele care se dezintegrează sunt situate pe partea sub vânt. Dimensiunile lor transversale pot ajunge la 40 km. Furtunile cu descărcări electrice multicelulare produc rafale de vânt (scuroase, dar nu puternice), ploaie și grindină. Existența unei celule mature este limitată la o jumătate de oră, dar grupul în sine poate „trăi” câteva ore.

3. Linii de squall. Acestea sunt, de asemenea, furtuni multicelulare. Se mai numesc si liniare. Ele pot fi fie solide, fie cu goluri. Rafalele de vânt aici sunt mai lungi (la marginea de atac). Când se apropie, o linie cu mai multe celule apare ca un perete întunecat de nori. Numărul de fluxuri (atât în amonte, cât și în aval) aici este destul de mare. De aceea, un astfel de complex de furtuni este clasificat ca multi-celule, deși structura furtunii este diferită. O linie de furtună poate produce averse intense și grindină mare, dar este mai adesea „limitată” de curenți descendenți puternici. Apare adesea înaintea unui front rece. În fotografii, un astfel de sistem are forma unui arc curbat.

4. Furtuni supercelule. Astfel de furtuni sunt rare. Sunt deosebit de periculoase pentru proprietate și pentru viața umană. Norul acestui sistem este similar norului cu o singură celulă, deoarece ambele diferă într-o zonă de curent ascendent. Dar dimensiunile lor sunt diferite. Norul de supercelule este imens - aproape 50 km în rază, înălțime - până la 15 km. Limitele sale pot fi în stratosferă. Forma seamănă cu o singură nicovală semicirculară. Viteza fluxurilor ascendente este mult mai mare (până la 60 m/s). O trăsătură caracteristică este prezența rotației. Acesta este cel care creează fenomene periculoase, extreme (grindină mare (mai mult de 5 cm), tornade distructive). Principalul factor pentru formarea unui astfel de nor sunt condițiile din jur. Vorbim de o convenție foarte puternică cu temperaturi de la +27 și vânt cu direcție variabilă. Astfel de condiții apar în timpul forfecării vântului în troposferă. Precipitațiile formate în curenții ascendenți sunt transferate în zona de curent descendent, ceea ce asigură o viață lungă pentru nor. Precipitațiile sunt distribuite neuniform. Aversele apar în apropierea curentului ascendent, iar grindină apare mai aproape de nord-est. Coada furtunii se poate deplasa. Atunci zona cea mai periculoasă va fi lângă curentul ascendent principal.

Există și conceptul de „furtună uscată”. Acest fenomen este destul de rar, caracteristic musonilor. Cu o astfel de furtună nu există precipitații (pur și simplu nu ajunge, evaporându-se ca urmare a expunerii la temperaturi ridicate).

Viteza de miscare

Pentru o furtună izolată este de aproximativ 20 km/h, uneori mai rapid. Dacă fronturile reci sunt active, viteza poate atinge 80 km/h. În multe furtuni, celulele vechi de furtună sunt înlocuite cu altele noi. Fiecare dintre ele parcurge o distanță relativ scurtă (aproximativ doi kilometri), dar în total distanța crește.

Mecanism de electrificare

De unde vin fulgerele în sine? Sarcinile electrice în jurul și în interiorul norilor se mișcă în mod constant. Acest proces este destul de complicat. Cel mai simplu mod de a vă imagina munca sarcinilor electrice în norii maturi. Structura pozitivă a dipolului domină în ele. Cum se distribuie? Sarcina pozitivă este plasată în partea de sus, iar sarcina negativă este situată sub ea, în interiorul norului. Conform ipotezei principale (acest domeniu al științei poate fi considerat încă puțin explorat), particulele mai grele și mai mari sunt încărcate negativ, în timp ce cele mici și ușoare au o sarcină pozitivă. Primele cad mai repede decât cele din urmă. Acest lucru determină separarea spațială a sarcinilor spațiale. Acest mecanism este confirmat de experimente de laborator. Particulele de boabe de gheață sau grindină pot avea un transfer puternic de sarcină. Mărimea și semnul vor depinde de conținutul de apă al norului, de temperatura aerului (ambientul) și de viteza de coliziune (factori principali). Influența altor mecanisme nu poate fi exclusă. Descărcările apar între sol și nor (sau atmosferă neutră sau ionosferă). În acest moment vedem fulgerări tăind cerul. Sau un fulger. Acest proces este însoțit de zgomote puternice (tunet).

O furtună este un proces complex. Poate dura multe decenii și poate chiar secole pentru a-l studia.

Ministerul Educației al Federației Ruse
Universitatea de Stat din Kazan
Facultatea de Geografie și Ecologie
Departamentul de Meteorologie, Climatologie și Ecologie Atmosferică
Activitatea de furtună în Predkamye
Lucru de curs
Student anul III, gr. 259 Hhimcenko D.V.

Conducător științific Profesor asociat Tudriy V.D. ________
Kazan 2007
Conţinut

Introducere
1. Activitate de furtună
1.1. Caracteristicile furtunilor
1.2. Furtuna, influența sa asupra oamenilor și asupra economiei naționale
1.3. Furtuni și activitate solară
2. Metode de obținere și prelucrare a datelor inițiale
2.1. Obținerea materiei prime
2.2. Caracteristici statistice de bază
2.3. Caracteristicile statistice ale indicilor de activitate furtunilor
2.4. Distribuția caracteristicilor statistice de bază
2.5. Analiza tendințelor
2.6. Dependența de regresie a numărului de zile cu furtuni de numerele Wolf
Concluzie
Literatură
Aplicații
Introducere

Dezvoltarea tipică a norilor cumulonimbus și precipitațiile din ei este asociată cu manifestări puternice ale electricității atmosferice, și anume cu descărcări electrice multiple în nori sau între nori și Pământ. Astfel de descărcări de scântei se numesc fulgere, iar sunetele însoțitoare sunt numite tunete. Întregul proces, adesea însoțit de creșteri pe termen scurt ale vântului - furtuni, se numește furtună.
Furtunile provoacă pagube mari economiei naționale. Se acordă multă atenție cercetărilor lor. De exemplu, în principalele direcții de dezvoltare economică și socială a URSS pentru anii 1986-1990. iar evenimentele majore au fost preconizate pentru perioada până în anul 2000. Printre acestea, au căpătat o importanță deosebită cercetarea fenomenelor meteorologice periculoase pentru economia națională și îmbunătățirea metodelor de prognozare a acestora, inclusiv furtunile și aversele asociate, grindina și furtunii. În zilele noastre, se acordă multă atenție și problemelor asociate cu activitatea de furtună și protecția împotriva trăsnetului.
Mulți oameni de știință din țările noastre și din străinătate au fost implicați în activități de furtună. Cu mai bine de 200 de ani în urmă, B. Franklin a stabilit natura electrică a furtunilor în urmă cu mai bine de 200 de ani, M.V. Lomonosov a introdus prima teorie a proceselor electrice în furtuni. În ciuda acestui fapt, nu există încă o teorie generală satisfăcătoare a furtunilor.
Nu întâmplător alegerea a căzut pe această temă. Recent, interesul pentru activitatea furtunilor a crescut, ceea ce se datorează multor factori. Printre acestea: un studiu mai aprofundat al fizicii furtunilor, îmbunătățirea prognozelor de furtună și a metodelor de protecție împotriva trăsnetului etc.
Scopul acestui curs este de a studia caracteristicile temporale ale distribuției și dependenței de regresie a activității furtunii de numărul de lup în diferite perioade și în diferite regiuni ale regiunii Predkamye.
Obiectivele cursului
1. Creați o bancă de date pe suporturi tehnice a numărului de zile cu furtună cu discretizare de zece zile, ca principale caracteristici ale activității furtunii, și numerele Wolf, ca principală caracteristică a activității solare.
2. Calculați principalele caracteristici statistice ale regimului de furtună.
3. Găsiți ecuația pentru tendința numărului de zile cu furtuni.
4. Găsiți ecuația de regresie pentru numărul de zile cu furtuni în numerele Predkamye și Wolf.
Capitolul 1. Activitatea furtunii
1.1 Caracteristicile furtunilor

Principalele caracteristici ale furtunilor sale sunt: numărul de zile cu furtuni și frecvența furtunilor.
Furtunile sunt frecvente în special pe uscat în latitudini tropicale. Sunt zone în care sunt 100-150 de zile sau mai mult pe an cu furtuni. Pe oceanele de la tropice sunt mult mai puține furtuni, aproximativ 10-30 de zile pe an. Cicloanele tropicale sunt întotdeauna însoțite de furtuni puternice, dar perturbările în sine sunt rar observate.
În latitudinile subtropicale, unde predomină presiunea mare, sunt mult mai puține furtuni: pe uscat sunt 20-50 de zile cu furtuni pe an, peste mare 5-20 de zile. În latitudinile temperate sunt 10-30 de zile cu furtuni pe uscat și 5-10 zile peste mare. În latitudinile polare, furtunile sunt un fenomen izolat.
Scăderea numărului de furtuni de la latitudini joase spre mari este asociată cu o scădere a conținutului de apă al norilor cu latitudine datorită scăderii temperaturii.
La tropice și subtropice, furtunile sunt observate cel mai adesea în timpul sezonului ploios. În latitudinile temperate deasupra solului, frecvența furtunilor este cea mai mare vara, când convecția în masele de aer locale se dezvoltă puternic. Iarna, furtunile la latitudini temperate sunt foarte rare. Dar peste ocean, furtunile care apar în mase de aer rece încălzite de jos de apă caldă au o frecvență maximă de apariție iarna. În vestul îndepărtat al Europei (Insulele Britanice, coasta Norvegiei) sunt de asemenea frecvente furtunile de iarnă.
Se estimează că 1.800 de furtuni au loc simultan pe glob și aproximativ 100 de fulgere lovesc în fiecare secundă. Furtunile sunt observate mai des la munte decât la câmpie.
1.2 Furtuna, impactul său asupra oamenilor și asupra economiei naționale

O furtună este unul dintre acele fenomene naturale pe care cel mai neobservator le observă. Efectele sale periculoase sunt cunoscute pe scară largă. Se cunosc mai puține efectele sale benefice, deși acestea joacă un rol semnificativ. În prezent, problema prognozării furtunilor și a fenomenelor convective periculoase asociate pare a fi cea mai presantă și una dintre cele mai dificile în meteorologie. Principalele dificultăți în rezolvarea acesteia constă în discretitatea distribuției furtunilor și în complexitatea relației dintre furtuni și numeroșii factori care influențează formarea lor. Dezvoltarea furtunilor este asociată cu dezvoltarea convecției, care este foarte variabilă în timp și spațiu. Prognoza furtunilor este, de asemenea, complicată deoarece, pe lângă prezicerea situației sinoptice, este necesar să se prezică stratificarea și umiditatea aerului la altitudini, grosimea stratului de nor și viteza maximă a curentului ascendent. Este necesar să știm cum se schimbă activitatea furtunilor ca urmare a activității umane. Influența unei furtuni asupra oamenilor, animalelor, diferitelor activități; Problemele legate de protecția împotriva trăsnetului sunt de asemenea relevante în meteorologie.
Înțelegerea naturii furtunilor este importantă nu numai pentru meteorologi. Studiul proceselor electrice în astfel de volume gigantice în comparație cu scara laboratoarelor face posibilă stabilirea unor legi fizice mai generale ale naturii descărcărilor și descărcărilor de înaltă tensiune în norii de aerosoli. Misterul fulgerului cu minge poate fi dezvăluit doar prin înțelegerea proceselor care au loc în furtuni.
În funcție de originea lor, furtunile sunt împărțite în intramasă și frontale.
Furtunile intramasă sunt observate în două tipuri: în masele de aer rece care se deplasează pe suprafața caldă a pământului și pe terenul încălzit vara (furtuni locale sau termice). În ambele cazuri, apariția unei furtuni este asociată cu dezvoltarea puternică a norilor de convecție și, în consecință, cu o puternică instabilitate a stratificării atmosferice și cu mișcări puternice verticale ale aerului.
Furtunile frontale sunt asociate în primul rând cu fronturile reci, unde aerul cald este forțat în sus prin avansarea aerului rece. Vara, pe uscat sunt adesea asociate cu fronturi calde. Aerul cald continental care se ridică deasupra suprafeței unui front cald vara poate fi stratificat foarte instabil, astfel încât poate apărea o convecție puternică pe suprafața frontului.
Sunt cunoscute următoarele acțiuni ale fulgerului: termice, mecanice, chimice și electrice.
Temperatura fulgerului ajunge de la 8.000 la 33.000 de grade Celsius, deci are un efect termic mare asupra mediului. Numai în SUA, de exemplu, fulgerele provoacă aproximativ 10.000 de incendii forestiere în fiecare an. Cu toate acestea, în unele cazuri, aceste incendii sunt benefice. De exemplu, în California, incendiile frecvente au curățat de mult pădurile de creștere: erau nesemnificative și nu dăunează copacilor.
Motivul apariției forțelor mecanice în timpul unei lovituri de fulger este o creștere bruscă a temperaturii, presiunii gazelor și vaporilor care apar în punctul în care trece curentul fulgerului. Deci, de exemplu, când fulgerul lovește un copac, seva copacului, după ce curentul trece prin el, se transformă într-o stare gazoasă. În plus, această tranziție este de natură explozivă, în urma căreia trunchiul copacului se desparte.
Efectul chimic al fulgerului este mic și se datorează electrolizei elementelor chimice.
Cea mai periculoasă acțiune pentru ființele vii este acțiunea electrică, deoarece în urma acestei acțiuni un fulger poate duce la moartea unei ființe vii. Când fulgerul lovește clădiri sau echipamente neprotejate sau prost protejate, duce la moartea oamenilor sau animalelor ca urmare a creării de înaltă tensiune în obiectele individuale, pentru aceasta o persoană sau un animal trebuie doar să le atingă sau să fie în apropierea lor. Fulgerul lovește o persoană chiar și în timpul furtunilor mici și fiecare lovitură directă este de obicei fatală pentru el. După o lovitură indirectă de fulger, o persoană de obicei nu moare, dar chiar și în acest caz, este necesară asistența în timp util pentru a-și salva viața.
Incendii de pădure, linii electrice și de comunicații avariate, avioane și nave spațiale avariate, instalații de depozitare a petrolului care arde, culturi agricole distruse de grindină, acoperișuri rupte de vânturile furtunii, oameni și animale ucise de fulgere - aceasta nu este o listă completă a consecințelor asociate cu o situație de furtună.
Pagubele cauzate de fulgere în doar un an pe tot globul sunt estimate la milioane de dolari. În acest sens, sunt dezvoltate metode noi, mai avansate de protecție împotriva trăsnetului și prognoze mai precise de furtună, ceea ce, la rândul său, duce la un studiu mai aprofundat al proceselor de furtună.
1.3 Furtunile și activitatea solară

Oamenii de știință au studiat de mult timp conexiunile solar-terestre. Ei au ajuns în mod logic la concluzia că nu este suficient să considerăm Soarele doar ca o sursă de energie radiantă. Energia solară este sursa principală a majorității fenomenelor fizico-chimice din atmosferă, hidrosferă și stratul de suprafață al litosferei. Desigur, fluctuațiile bruște ale cantității acestei energii afectează aceste fenomene.
Astronomul de la Zurich R. Wolf (R. Wolf, 1816-1893) a fost implicat în sistematizarea datelor despre activitatea solară. El a stabilit că, pe o medie aritmetică, perioada numărului maxim și minim de pete solare - maximele și minimele activității solare - este egală cu unsprezece ani.
Creșterea procesului de formare a petelor de la punctul minim la maxim are loc în salturi cu creșteri și căderi bruște, schimbări și întreruperi. Salturile sunt in continua crestere si in momentul de maxim ating cele mai inalte valori. Aceste salturi în apariția și dispariția petelor sunt aparent responsabile pentru multe dintre efectele care se dezvoltă pe Pământ.
Cea mai indicativă caracteristică a intensității activității solare, propusă de Rudolf Wolf în 1849, este numărul Wolf sau așa-numitul număr al petelor solare din Zurich. Se calculează prin formula W=k*(f+10g), unde f este numărul de puncte observate pe discul solar, g este numărul de grupuri formate de acestea, k este coeficientul de normalizare derivat pentru fiecare observator și telescop pentru a putea împărtăși valorile relative găsite de ei numere Wolf. Atunci când se calculează f, fiecare miez („umbră”) separat de un miez adiacent printr-o penumbră, precum și fiecare por (o pată mică fără penumbră) sunt considerate pete. Când se calculează g, un punct individual și chiar un por individual sunt considerate un grup.
Din această formulă este clar că indicele Wolf este un indice sumar care oferă o caracteristică generală a activității petelor solare. Nu ține cont în mod direct de latura calitativă a activității solare, adică. puterea petelor și stabilitatea lor în timp.
Numărul absolut al lupului, adică numărată de un anumit observator este determinată de suma produsului numărului zece cu numărul total de grupuri de pete solare, fiecare pată solară individuală fiind numărată ca grup și numărul total de grupuri unice și de pete solare. Numărul relativ Wolf este determinat prin înmulțirea numărului Wolf absolut cu un factor de normalizare, care este determinat pentru fiecare observator și telescopul său.
Restaurate din surse istorice, începând cu mijlocul secolului al XVI-lea, când au început calculele numărului de pete solare, informațiile au făcut posibilă obținerea cifrelor de lup mediate pentru fiecare lună trecută. Acest lucru a făcut posibilă determinarea caracteristicilor ciclurilor de activitate solară de la acel moment până în prezent.
Activitatea periodică a Soarelui are un efect foarte vizibil asupra numărului și, aparent, intensității furtunilor. Acestea din urmă sunt descărcări electrice vizibile în atmosferă, de obicei însoțite de tunete. Fulgerul corespunde descărcării cu scântei a unei mașini electrostatice. Formarea unei furtuni este asociată cu condensarea apei. vapori în atmosferă. Masele de aer în creștere sunt răcite adiabatic, iar această răcire are loc adesea la o temperatură sub punctul de saturație. Prin urmare, condensarea vaporilor poate apărea brusc, se formează picături, creând un nor. Pe de altă parte, pentru a se produce condensarea vaporilor, este necesară prezența în atmosferă a nucleelor sau a centrelor de condensare care, în primul rând, pot fi particule de praf.
Am văzut mai sus că cantitatea de praf din straturile superioare ale aerului poate fi parțial determinată de gradul de intensitate al procesului de formare a petelor solare pe Soare. În plus, în perioadele de trecere a petelor solare pe discul solar, crește și cantitatea de radiații ultraviolete de la Soare. Această radiație ionizează aerul, iar ionii devin și nuclee de condensare.
Aceasta este urmată de procese electrice în picături de apă, care capătă o sarcină electrică. Unul dintre motivele care provoacă aceste încărcări este adsorbția ionilor de aer ușor de către picăturile de apă. Cu toate acestea, semnificația acestei adsorbții este secundară și foarte nesemnificativă. S-a observat, de asemenea, că picăturile individuale se contopesc într-un jet sub influența unui câmp electric puternic. În consecință, fluctuațiile intensității câmpului și o schimbare a semnului acestuia pot avea un anumit efect asupra picăturilor. Probabil așa se formează picăturile puternic încărcate în timpul unei furtuni. Câmpul electric puternic face ca picăturile să se încarce cu electricitate.
Problema periodicității furtunilor a fost pusă în literatura occidentală încă din anii 80 ai secolului trecut. Mulți cercetători și-au dedicat lucrările clarificării acestei probleme, cum ar fi Zenger, Krassner, Bezold, Ridder etc. Astfel, Bezold a subliniat periodicitatea de 11 zile a furtunilor și apoi de la procesarea fenomenelor de furtună pentru Germania de Sud pentru 1800-1887. . a primit o perioadă de 25,84 zile. În 1900 Ridder a găsit două perioade pentru frecvența furtunilor în Ledeberg pentru 1891-1894, și anume: 27,5 și 33 de zile. Prima dintre aceste perioade este apropiată de perioada de rotație a Soarelui în jurul axei sale și aproape coincide cu perioada tropicală lunară (27.3). În același timp, s-a încercat compararea periodicității furtunilor cu procesul de formare a petelor solare. O perioadă de unsprezece ani a numărului de furtuni a fost descoperită de Hess pentru Elveția.
În Rusia, D. O. Svyatsky, pe baza studiilor sale asupra periodicității furtunilor, a obținut tabele și grafice, din care sunt vizibile în mod clar atât perioadele de recurență ale așa-numitelor unde de furtună pentru vasta Rusia europeană, primul - în 24 - 26, cel al doilea - în 26 - 28 de zile, deci și legătura dintre fenomenele de furtună și activitatea petelor solare. Perioadele rezultate s-au dovedit a fi atât de realiste încât a devenit posibilă programarea trecerii unor astfel de „valuri de furtună” cu câteva luni de vară înainte. Eroarea nu ajunge la mai mult de 1 - 2 zile, în majoritatea cazurilor se obține o potrivire completă.
Prelucrarea observațiilor activității furtunilor efectuate în ultimii ani de către Faas arată că pentru întregul teritoriu al părții europene a URSS, perioadele de 26 și 13 (jumătate de perioadă) de zile au loc cel mai frecvent și anual. Prima este din nou o valoare foarte apropiată de revoluția Soarelui în jurul axei sale. Cercetările privind dependența fenomenelor de furtună de la Moscova de activitatea soarelui au fost efectuate în ultimii ani de A.P. Moiseev, care, după ce a observat cu atenție formarea petelor solare și a furtunilor din 1915 până în 1926, a ajuns la concluzia că numărul și intensitatea furtunilor. în medie, este în concordanță directă cu zona petelor solare care trec prin meridianul central al Soarelui. Furtunile au devenit mai dese și s-au intensificat odată cu creșterea numărului de pete solare și au atins cea mai mare intensitate după trecerea unor grupuri mari de pete solare prin mijlocul discului solar. Astfel, cursul pe termen lung al curbei de frecvență a furtunii și cursul curbei numărului petelor solare coincid destul de bine. Moiseev a investigat apoi un alt fapt interesant, și anume distribuția zilnică a furtunilor pe oră. Prima maximă zilnică are loc la 12 - 13 pm, ora locală. Apoi de la 14-15 are loc o scădere ușoară, la 15-16 ore apare maximul principal, iar apoi curba scade. După toate probabilitățile, aceste fenomene sunt legate atât de radiația directă de la Soare și ionizarea aerului, cât și de variațiile de temperatură. Din cercetările lui Moiseev reiese clar că în momentele de activitate solară maximă, precum și în apropierea momentului de minim, activitatea furtunilor este cea mai intensă, iar în momentele de maximă este mult mai pronunțată. Acest lucru contrazice oarecum poziția susținută de Betzold și Hess conform căreia minimele frecvenței furtunii coincid cu maximele activității solare Faas, în tratarea furtunilor pentru 1996, indică faptul că a acordat o atenție deosebită dacă activitatea furtunii crește odată cu trecerea unor mari; pete solare prin meridianul central al Soarelui. Pentru 1926 nu s-au obţinut rezultate pozitive, dar în 1923 s-a observat o legătură foarte strânsă între fenomene. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că în timpul anilor maximi, petele solare sunt grupate mai aproape de ecuator și trec în apropierea centrului aparent al discului solar. În această situație, influența lor tulburătoare asupra Pământului ar trebui considerată cea mai mare. Mulți cercetători au încercat să găsească alte perioade de furtună, dar fluctuațiile activității furtunilor pe baza materialelor pe care le avem la dispoziție sunt încă prea greu de deslușit și nu fac posibilă stabilirea unor modele generale. În orice caz, această întrebare a atras atenția unui număr tot mai mare de cercetători de-a lungul timpului.
Numărul furtunilor și intensitatea lor se reflectă într-un anumit fel asupra unei persoane și asupra proprietății sale. Astfel, din datele statistice citate de Budin, reiese clar că maximele de decese din cauza fulgerelor cad în anii de stres maxim în activitatea Soarelui, iar minimele lor - în anii de pete solare minime. În același timp, pădurarul rus Tyurin notează că, conform cercetărilor sale efectuate asupra materialului de masă, incendiile din zona pădurii Bryansk au căpătat un caracter spontan în 1872, 1860, 1852, 183b, 1810, 1797, 1776 și 1753. În pădurile din nord se remarcă și o periodicitate de 20 de ani în medie, iar datele incendiilor forestiere din nord coincid în multe cazuri cu datele indicate, ceea ce arată influența aceleiași cauze - ere secetoase, unele dintre ele cad pe anii de activitate solară maximă . Se poate observa că există și o bună dependență în cursul zilnic al activității furtunilor și în cursul zilnic al numărului de incendii provocate de fulgere.
Capitolul 2. Metode de obținere și prelucrare a datelor inițiale
2.1 Obținerea materiei prime

Această lucrare a folosit date meteorologice privind activitatea furtunilor în șapte stații ale Republicii Tatarstan: Tetyushi (1940-1980), Laishevo (1950-1980), Kazan-Opornaya (1940-1967), Kaybitsy (1940-1967), Arsk (1940). -1980 ), Agryz (1955-1967) și stația meteorologică a Universității de Stat din Kazan (1940-1980). Datele sunt prezentate cu eșantionare de zece zile. Numărul de zile cu furtuni pe deceniu a fost luat ca indici ai activității furtunilor. Precum și date lunare despre activitatea solară - numere de lup pentru 1940-1980.
Pe baza datelor pentru anii indicați, au fost calculate principalele caracteristici statistice pentru indici de activitate furtunoasă.
2.2 Caracteristici statistice de bază

Meteorologia se ocupă cu cantități uriașe de observații care trebuie analizate pentru a clarifica tiparele care există în procesele atmosferice. Prin urmare, metodele statistice pentru analizarea unor rețele mari de observații sunt utilizate pe scară largă în meteorologie. Utilizarea unor metode statistice moderne puternice ajută la prezentarea faptelor mai clar și la descoperirea mai bună a relațiilor dintre ele.
Valoarea medie a seriei de timp este calculată folosind formula
? = ?Gi/N
unde 1< i Varianta arată răspândirea datelor în raport cu valoarea medie și este găsită prin formulă
?І = ?(Gi - ?)2 / N, unde 1< i O cantitate numită abatere standard este rădăcina pătrată a varianței.
? = ?(Gi - ?)2 / N, unde 1< i Cea mai probabilă valoare a unei variabile aleatoare, modul, este din ce în ce mai folosită în meteorologie.
De asemenea, asimetria și kurtoza sunt folosite pentru a caracteriza mărimile meteorologice.
Dacă valoarea medie este mai mare decât modul, atunci se spune că distribuția frecvenței este denaturată pozitiv. Dacă media este mai mică decât modul, atunci este negativ asimetrică. Coeficientul de asimetrie se calculează folosind formula
A = ?(Gi - ?)3 / N?3, unde 1< i Asimetria este considerată mică dacă coeficientul de asimetrie |A|?0,25. Asimetria este moderată dacă 0,25<|А|>0,5. Asimetria este mare dacă 0,5<|А|>1.5. Asimetrie excepțional de mare dacă |A|>1.5. Dacă |A|>0, atunci distribuția are asimetrie pe partea dreaptă, dacă |A|<0, то левостороннюю асиметрию.
Pentru distribuțiile de frecvență care au aceleași valori medii, asimetriile pot diferi în ceea ce privește valoarea curtozei
E = ?(Gi - ?)? /N?? , unde 1< i Kurtoza este considerată mică dacă |E|?0,5; moderată dacă 1?|E|?3 și mare dacă |E|>3. Dacă -0,5?E?3, atunci curtoza se apropie de normal.
Coeficientul de corelație este o valoare care arată relația dintre două serii corelate.
Formula coeficientului de corelație este următoarea:
R = ?((Xi-X)*(Yi-Y))/?x?y
unde X și Y sunt valori medii, ?x și ?y sunt abateri standard.
Proprietățile coeficientului de corelație:
1. Coeficientul de corelație al variabilelor independente este zero.
2. Coeficientul de corelație nu se schimbă de la adăugarea oricăror termeni constanti (nealeatoriu) la x și y și, de asemenea, nu se schimbă de la înmulțirea valorilor lui x și y cu numere pozitive (constante).
3. Coeficientul de corelație nu se modifică la trecerea de la x și y la valori normalizate.
4. Interval de modificare de la -1 la 1.
Este necesar să se verifice fiabilitatea conexiunii, este necesar să se evalueze semnificația diferenței dintre coeficientul de corelație și zero.
Dacă pentru R empiric produsul ¦R¦vN-1 se dovedește a fi mai mare decât o anumită valoare critică, atunci cu fiabilitatea S putem afirma că coeficientul de corelație va fi de încredere (fiabil diferit de zero).
Analiza corelației face posibilă stabilirea semnificației (non-aleatorie) a modificărilor într-o variabilă aleatoare observată, măsurată în timpul testării și ne permite să determinăm forma și direcția conexiunilor existente între caracteristici. Dar nici coeficientul de corelație, nici raportul de corelație nu oferă informații despre cât de mult se poate schimba o caracteristică diferită și eficientă atunci când caracteristica factorială asociată cu aceasta se modifică.
O funcție care permite găsirea valorilor așteptate ale unei alte caracteristici pe baza valorii unei caracteristici în prezența unei corelații se numește regresie. Analiza statistică a regresiei se numește analiză de regresie. Acesta este un nivel superior de analiză statistică a fenomenelor de masă. Analiza de regresie vă permite să preziceți Y pe baza X:
Yx-Y=(Rxy* ?y*(X-X))/ ?x (2.1)
Xy-X=(Rxy* ?x*(Y-Y))/ ?y (2,2)
unde X și Y corespund mediei, Xy și Yx sunt medii parțiale, Rxy este coeficientul de corelație.
Ecuațiile (2.1) și (2.2) pot fi scrise ca:
Yx=a+de*X (2,3)
Xy=a+bx*Y (2,4)
O caracteristică importantă a ecuațiilor de regresie liniară este eroarea pătratică medie. Arata cam asa:
pentru ecuația (2.3) Sy= ?y*v1-RIxy (2.5)
pentru ecuația (2.4) Sx= ?x*v1-RIxy (2.6)
Erorile de regresie Sx și Sy fac posibilă determinarea zonei probabile (de încredere) a regresiei liniare, în interiorul căreia se află adevărata dreaptă de regresie Yx (sau Xy), adică. linia de regresie a populației.
Capitolul 3. Analiza calculelor
3.1 Distribuția caracteristicilor statistice de bază

Să luăm în considerare câteva caracteristici statistice ale numărului de zile cu furtuni în Predkamye la șapte stații (Tabelele 1-7). Datorită numărului foarte mic de zile cu furtună iarna, această lucrare va avea în vedere perioada din aprilie până în septembrie.
Stația Tetyushi:
În aprilie, valoarea medie maximă pe zece zile este observată în a 3-a perioadă de zece zile a lunii = 0,20. Valorile modale în toate deceniile sunt zero, deci o activitate slabă a furtunii. Dispersia maximă și abaterea standard se observă și în deceniul al 3-lea? 2 = 0,31; ? =0,56. Asimetria se caracterizează printr-o valoare excepțional de mare în a doua decadă a lui A = 4,35. Tot în decada a 2-a există o valoare mare a kurtozei E = 17,79.
În luna mai, din cauza afluxurilor crescute de căldură, activitatea furtunilor crește. Valoarea medie maximă pe zece zile a fost observată în al treilea deceniu și sa ridicat la? =1,61. Valorile modale în toate deceniile sunt egale cu zero. Se observă valorile maxime ale dispersiei și abaterii standard în deceniul al 3-lea? 2 = 2,59; ?=1,61. Valorile asimetriei și curtozei scad din prima decadă la a treia (în prima decadă A = 1,23; E = 0,62; în a treia decadă A = 0,53; E = -0,95).
În iunie, maximul valorii medii de zece zile apare în a treia perioadă de zece zile = 2,07. Se constată o creștere a valorilor dispersiei și abaterii standard față de aprilie și mai: maxim în a doua decadă (? 2 = 23,37; ? = 1,84), minim în prima (? 2 = 1,77; ? = 1,33) . Valorile modale în primele două decenii sunt egale cu zero, în decada a treia a fost M=2. Asimetria în toate deceniile este mare și pozitivă, în decada a treia. Kurtoza în primele două decenii se caracterizează prin valori mici în decada a treia valoarea sa a crescut E = 0,67.
Cea mai mare medie pe zece zile din iulie? =2,05 în al doilea deceniu. Valorile modale în primele două decenii sunt 1 și, respectiv, 2, în a treia - zero. Valorile maxime ale dispersiei și abaterii standard sunt observate în a doua decadă și se ridică la? 2=3,15 și respectiv?=1,77, minim în primele zece zile? 2 = 1,93 și respectiv ? = 1,39. Asimetria se caracterizează prin valori mari, pozitive: maxim în prima decadă A = 0,95, minim în a doua decadă A = 0,66. Kurtoza în decada a doua și a treia este mică și are o valoare negativă în decada a doua există un maxim de E = 1,28, un minim în decada a doua de E = -0,21.
În august, activitatea furtunilor scade. Cea mai mare valoare medie pe zece zile este observată în primele zece zile? =1,78, cel mai mic este în al treilea? =0,78. Valorile modale în prima și a treia decadă sunt egale cu zero, în a doua - unul. Există o scădere a valorilor dispersiei și abaterii standard: maximă în prima decadă (? 2 = 3,33; ? = 1,82), minimă în a treia (? 2 = 1,23; ? = 1,11). Există o ușoară creștere a valorilor asimetriei și curtozei din prima decadă până în a treia: maxime în a treia decadă A = 1,62, E = 2,14, minime în a doua decadă A = 0,40, E = -0,82.
În septembrie, valoarea medie maximă pe zece zile a fost? =0,63 în primele zece zile ale lunii. Valorile modale sunt zero. Există o scădere a valorilor dispersiei și abaterii standard de la prima decadă la a treia (? 2 = 0,84; ? = 0,92 - în prima decadă și ? 2 = 0,11;? = 0,33 - în a treia).
Rezumând cele de mai sus, concluzionăm că valorile unor caracteristici statistice precum modul, dispersia și abaterea standard cresc odată cu creșterea activității furtunii: valorile maxime sunt observate la sfârșitul lunii iunie - începutul lunii iulie (Fig. 1).
Fig.1
Asimetria și kurtoza, dimpotrivă, capătă cele mai mari valori în timpul activității minime de furtună (aprilie, septembrie în perioada de activitate maximă a furtunii, asimetria și kurtoza se caracterizează prin valori mari, dar mai mici în comparație cu aprilie și septembrie (); Fig. 2).
Fig.2
Activitatea maximă a furtunii a fost observată la sfârșitul lunii iunie - începutul lunii iulie (Fig. 3).
Fig.3
Să analizăm stațiile rămase pe baza graficelor construite folosind valori statistice calculate la aceste stații.
Stația Laishevo:
Figura arată numărul mediu pe zece zile de zile cu furtuni. Graficul arată că există două activități maxime de furtună, care au loc la sfârșitul lunii iunie și la sfârșitul lunii iulie, egale cu ?=2,71 și, respectiv, ?=2,52. De asemenea, se poate observa o creștere și o scădere bruscă, ceea ce indică o variabilitate puternică a condițiilor meteorologice din această zonă (Fig. 4).
Fig.4
Modul, dispersia și abaterea standard sunt cele mai mari în perioada de la sfârșitul lunii iunie până la sfârșitul lunii iulie, care corespunde perioadei de cea mai mare activitate a furtunii. Dispersia maximă a fost observată în a treia zece zile din iulie şi s-a ridicat la? 2= 4,39 (Fig. 5).
Fig.5
Asimetria și curtoza își iau cele mai mari valori în a doua zece zile ale lunii aprilie (A=5,57; E=31), adică. în timpul activității minime de furtună. Și în perioada de activitate maximă a furtunii, acestea sunt caracterizate de valori scăzute (A = 0,13; E = -1,42) (Fig. 6).
Fig.6
Stația de sprijin Kzan:
La această stație se înregistrează o creștere și o scădere lină a activității furtunii. Maximul durează de la sfârșitul lunii iunie până la jumătatea lunii august, cu o valoare absolută de ? = 2,61 (Fig. 7).
Fig.7
Valorile modale sunt destul de pronunțate în comparație cu stațiile anterioare. Două maxime principale de M=3 sunt observate în a treia zece zile din iunie și în a doua zece zile din iulie. În același timp, dispersia și abaterea standard își ating maximele (? 2 = 3,51; ? = 1,87) (Fig. 8).
Fig.8
Asimetria maximă și curtoza se observă în a doua zece zile din aprilie (A=3,33; E=12,58) și a treia zece zile din septembrie (A=4,08; E=17,87). Minima a fost observată în a treia zece zile ale lunii iulie (A=0,005; E=-1,47) (Fig.9).
Fig.9
Stația Kaybitsy:
Valoarea medie maximă în a doua zece zile din iunie = 2,79. Se observă o creștere bruscă și o scădere lină a activității furtunii (Fig. 10).
Orez. 10
Valoarea modală își ia valoarea maximă în a doua zece zile din iunie M=4. În același timp, dispersia și abaterea standard sunt de asemenea maxime (? 2 = 4,99; ? = 2,23) (Fig. 11).
Fig.11
Asimetria și curtoza se caracterizează prin valori excepțional de mari în a doua zece zile din aprilie (A=4,87; E=24,42) și a treia zece zile din septembrie (A=5,29; E=28,00). Minima a fost observată în primele zece zile ale lunii iunie (A = 0,52; E = -1,16) (Fig. 12).
Fig.12
Stația Arsk:
La această stație există două maxime de activitate de furtună, care au loc în a doua zece zile din iunie și a treia zece zile din iulie = 2,02 (Fig. 13).
Fig.13
Dispersia maximă și abaterea standard apar în a doua zece zile ale lunii iunie, care coincide cu maximul valorii medii a activității furtunii (? 2 = 3,97; ? = 1,99). Al doilea maxim al activității furtunii (a treia zece zile din iulie) este, de asemenea, însoțit de valori mari de dispersie și deviație standard (γ2 = 3,47; δ = 1,86) (Fig. 14).
Fig.14
Există valori excepțional de mari ale asimetriei și kurtozei în primele zece zile ale lunii aprilie (A=6,40; E=41,00). În septembrie, aceste valori sunt caracterizate și de valori mari (A = 3,79; E = 13,59 în a treia zece zile ale lunii septembrie). Minimul este în a doua zece zile din iulie (A = 0,46; E = -0,99) (Fig. 15).
Fig.15
Stația Agryz:
Datorită dimensiunii reduse a eșantionului de la această stație, putem judeca numai condiționat activitatea fulgerului.
Se observă o schimbare bruscă a activității furtunii. Maximul este atins în a treia zece zile din iulie = 2,92 (Fig. 16).
Fig.16
Sensul modal este bine exprimat. Trei maxime de M=2 sunt observate în a treia zece zile din mai, în a treia zece zile din iunie și în a doua zece zile din iulie. Dispersia și abaterea standard au fiecare două maxime principale, care au loc în a doua zece zile din iunie și în a treia zece zile din iulie și egale? 2 = 5,08; ? =2,25 și? 2 = 4,91; ?=2,22 respectiv (Fig. 17).
Fig.17
Există valori excepțional de mari ale asimetriei și curtozei în toate cele zece zile ale lunii aprilie (A=3,61; E=13,00). Două minime principale: în a doua zece zile ale lunii mai (A=0,42; E=-1,46) și primele zece zile ale lunii iulie (A=0,50; E=-1,16) (Fig. 18).
Fig.18
Stația KGU:
Maximul valorii medii are loc în a doua zece zile ale lunii iunie și este ?=1,90. De asemenea, se poate observa o creștere și o scădere lină a activității furtunii (Fig. 19).
Fig.19
Modul își atinge valorile maxime în a doua zece zile din iunie (M=2) și primele zece zile din iulie (M=2). Dispersia și abaterea standard își iau cele mai mari valori în a treia zece zile din iulie (? 2 = 2,75; ? = 1,66) (Fig. 20).
Fig.20
În aprilie și septembrie, asimetria și kurtoza se caracterizează prin valori excepțional de mari: în primele zece zile ale lunii aprilie - A = 6,40; E=41,00, în a treia zece zile ale lunii septembrie - A=4,35; E=17,79. Minimul de asimetrie și curtoză este în a doua zece zile din iulie (A = 0,61; E = -0,48) (Fig. 21).
Fig.21
3.2 Analiza tendințelor

Componenta non-aleatorie, care se schimbă lent a unei serii de timp se numește tendință.
Ca rezultat al prelucrării datelor, s-au obținut ecuații de tendință la șapte stații pentru datele lunare (Tabelele 8-14). Calculele au fost efectuate timp de trei luni: mai, iulie și septembrie.
La stația Tetyushi, pe o perioadă lungă de timp s-a observat o creștere a activității furtunilor în lunile de primăvară și toamnă și o scădere în iulie.
În stație În Laishevo în luna mai, pe o perioadă lungă, se înregistrează o creștere a activității furtunilor (b = 0,0093), iar în iulie și septembrie aceasta scade.
La stațiile Kazan-Opornaya, Kaybitsy și Arsk, coeficientul b este pozitiv în toate cele trei luni, ceea ce corespunde unei creșteri a furtunilor.
În stație Agryz, din cauza dimensiunii reduse a eșantionului, este dificil să vorbim despre natura schimbărilor în intensitatea activității furtunii, dar se poate observa că în mai și iulie este o scădere, iar în septembrie are loc o creștere a furtunii. activitate.
La stația Universității de Stat din Kazan în mai și iulie, coeficientul b este pozitiv, iar în septembrie are semnul minus.
Coeficientul b este maxim în iulie la stație. Kaybitsy (b=0,0577), minim - în iulie la stație. Laishevo.
3.3 Analiza dependenței de regresie a numărului de zile cu furtuni de numerele Wolf

Calculele au fost efectuate pentru luna centrală de vară - iulie (Tabelul 15), astfel, eșantionul a fost N = 40 iulie din 1940 până în 1980.
Făcând calculele adecvate, am obținut următoarele rezultate:
Probabilitatea de încredere pentru coeficientul a la toate stațiile este practic zero. Probabilitatea de încredere pentru coeficientul b la majoritatea stațiilor, de asemenea, diferă puțin de zero și se află în intervalul 0,23?b?1,00.
Coeficientul de corelație la toate stațiile, cu excepția stației. Agryz este negativ și nu depășește valoarea lui r=0,5, coeficientul de determinare la aceste stații nu depășește valoarea lui r 2 =20,00.
În stație Coeficientul de corelație Agryz este pozitiv și cel mai mare r = 0,51, probabilitatea de încredere r 2 = 25,90.
Concluzie

Ca urmare, despre, etc.................

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ De ce: Ce este o furtună? Desen animat educativ pentru copii

✪ UNDE PUTEȚI VEDE FONDUL MINGE

✪ Fulgere cu minge / Sprites, elfi, avioane / Fenomene de furtună

✪ Ce se întâmplă dacă fulgerul lovește un râu

✪ Dur într-o furtună, în apă, în noroi! Pe un scuter electric ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

Subtitrări

Geografia furtunilor

În același timp, există aproximativ o mie și jumătate de furtuni pe Pământ, intensitatea medie a descărcărilor este estimată la 100 de fulgere pe secundă. Furtunile sunt distribuite inegal pe suprafața planetei. Există aproximativ de zece ori mai puține furtuni peste ocean decât peste continente. Aproximativ 78% din toate descărcările de fulgere sunt concentrate în zona tropicală și ecuatorială (de la 30° latitudine nordică până la 30° latitudine sudică). Activitatea maximă a furtunii are loc în Africa Centrală. În regiunile polare din Arctica și Antarctica și peste poli, practic nu există furtuni. Intensitatea furtunilor urmează soarele, cu furtuni maxime având loc vara (la latitudini medii) și în timpul zilei după-amiezii. Minimul de furtuni înregistrate are loc înainte de răsăritul soarelui. Furtunile sunt influențate și de caracteristicile geografice ale zonei: centrele puternice de furtună sunt situate în regiunile muntoase din Himalaya și Cordilleras.

Numărul mediu anual de zile cu furtuni în unele orașe rusești:

Oraș	Numărul de zile cu furtuni
Arhanghelsk	20
Astrahan	14
Barnaul	32
Blagoveșcensk	28
Bryansk	28
Vladivostok	13
Volgograd	21
Voronej	26
Ekaterinburg	28
Irkutsk	15
Kazan	28
Kaliningrad	18
Krasnoyarsk	24
Moscova	24
Murmansk	4
Nijni Novgorod	28
Novosibirsk	20
Omsk	27
Orenburg	28
Petropavlovsk-Kamchatsky	1
Rostov-pe-Don	31
Samara	25
Saint Petersburg	16
Saratov	28
Soci	50
Stavropol	26
Syktyvkar	25
Tomsk	24
Ufa	31
Habarovsk	25
Khanty-Mansiysk	20
Celiabinsk	24
Chita	27
Yuzhno-Sahalinsk	7
Yakutsk	12

Etapele dezvoltării unui nor de tunete

Condițiile necesare pentru apariția unui nor de tunete sunt prezența condițiilor pentru dezvoltarea convecției sau a unui alt mecanism care creează fluxuri ascendente ale unui aport de umiditate suficient pentru formarea precipitațiilor și prezența unei structuri în care o parte din nor. particulele sunt în stare lichidă, iar unele sunt în stare de gheață. Convecția care duce la dezvoltarea furtunilor are loc în următoarele cazuri:

cu încălzire neuniformă a stratului de aer de suprafață pe diferite suprafețe subiacente. De exemplu, peste suprafața apei și a pământului din cauza diferențelor de temperatură a apei și a solului. Peste orașele mari, intensitatea convecției este mult mai mare decât în vecinătatea orașului.
când aerul cald se ridică sau este deplasat de aerul rece pe fronturile atmosferice. Convecția atmosferică pe fronturile atmosferice este mult mai intensă și mai frecventă decât în timpul convecției intramasă. Adesea, convecția frontală se dezvoltă simultan cu norii nimbostrați și precipitații de pătură, care maschează norii cumulonimbus în curs de dezvoltare.
când aerul se ridică în zonele muntoase. Chiar și cotele mici din zonă duc la creșterea formării norilor (datorită convecției forțate). Munții înalți creează condiții deosebit de dificile pentru dezvoltarea convecției și aproape întotdeauna măresc frecvența și intensitatea acesteia.

Toți norii de tunsoare, indiferent de tipul lor, trec prin stadiul de nori cumulus, stadiul de tunere matur și etapa de despărțire.

Clasificarea norilor de tunet

În secolul al XX-lea, furtunile erau clasificate în funcție de condițiile lor de formare: intramasă, frontală sau orografică. Acum este mai obișnuit să se clasifice furtunile în funcție de caracteristicile furtunilor în sine, iar aceste caracteristici depind în principal de mediul meteorologic în care se dezvoltă furtuna.
Principala condiție necesară pentru formarea norilor de tunete este starea de instabilitate a atmosferei, care formează curenți ascendenti. În funcție de mărimea și puterea unor astfel de fluxuri, se formează nori de tunsoare de diferite tipuri.

Celulă unică

Norii unicelulari cumulonimbus (Cb) se dezvoltă în zilele cu vânt scăzut într-un câmp de presiune cu gradient scăzut. Se mai numesc și intramasă sau locale. Ele constau dintr-o celulă convectivă cu un flux ascendent în partea centrală, pot atinge intensitatea furtunii și a grindinii și se prăbușesc rapid cu precipitații. Dimensiunile unui astfel de nor sunt: transversal - 5-20 km, vertical - 8-12 km, durata de viață - aproximativ 30 de minute, uneori până la 1 oră. Nu există schimbări majore de vreme după o furtună.
Formarea norilor începe cu formarea unui cumulus de vreme frumoasă (Cumulus humilis). În condiții favorabile, norii cumuluși rezultați cresc rapid atât pe direcția verticală, cât și pe orizontală, în timp ce fluxurile ascendente sunt situate aproape pe întregul volum al norului și cresc de la 5 m/s la 15-20 m/s. Fluxurile descendente sunt foarte slabe. Aerul din jur pătrunde activ în nor datorită amestecării la limita și partea superioară a norului. Norul intră în stadiul de cumul mediu (Cumulus mediocris). Cele mai mici picături de apă formate ca urmare a condensului într-un astfel de nor se contopesc în altele mai mari, care sunt transportate în sus de curenți ascendente puternici. Norul este încă omogen, constând din picături de apă reținute de un flux ascendent - nu cade precipitații. În partea de sus a norului, când particulele de apă intră în zona de temperaturi negative, picăturile încep treptat să se transforme în cristale de gheață. Norul intră în stadiul unui puternic cumulus (Cumulus congestus). Compoziția mixtă a norului duce la mărirea elementelor norului și la crearea condițiilor pentru precipitații și formarea descărcărilor de fulgere. Un astfel de nor se numește cumulonimbus (Cumulonimbus) sau (în special) cumulonimbus chel (Cumulonimbus calvus). Debitele verticale în el ajung la 25 m/s, iar nivelul vârfului atinge o înălțime de 7-8 km.
Particulele de precipitare care se evaporează răcesc aerul din jur, ceea ce duce la intensificarea în continuare a curenților descendenți. În stadiul de maturitate, atât curenții de aer ascendenți, cât și descendenți sunt prezenți simultan în nor.
În stadiul de prăbușire în nor predomină fluxurile în jos, care acoperă treptat întregul nor.

Furtuni cu descărcări electrice multicelulare

Acesta este cel mai frecvent tip de furtună asociat cu perturbații de mezo scară (cu o scară de la 10 la 1000 km). Un grup multicelular constă dintr-un grup de celule de furtună care se mișcă ca o singură unitate, deși fiecare celulă din grup se află într-o etapă diferită de dezvoltare a norilor de tunete. Celulele mature de furtună sunt de obicei situate în partea centrală a clusterului, iar celulele în descompunere sunt situate pe partea sub vânt a clusterului. Au o dimensiune transversală de 20-40 km, vârfurile lor se ridică adesea până la tropopauză și pătrund în stratosferă. Furtunile cu descărcări electrice multicelulare pot produce grindină, averse de ploaie și rafale de vânt relativ slabe. Fiecare celulă individuală dintr-un grup cu mai multe celule rămâne matură timp de aproximativ 20 de minute; clusterul cu mai multe celule în sine poate exista câteva ore. Acest tip de furtună este de obicei mai intens decât o furtună cu o singură celulă, dar mult mai slab decât o furtună supercelulă.

Furtuni liniare cu mai multe celule (linii de furtună)

Furtunile liniare cu mai multe celule sunt o linie de furtuni cu un front de rafală lung și bine dezvoltat la marginea de față a frontului. Linia furtunului poate fi continuă sau poate conține goluri. O linie multicelulară care se apropie apare ca un perete întunecat de nori, acoperind de obicei orizontul pe partea de vest (în emisfera nordică). Un număr mare de curenți de aer ascendenți/descrescători ne permite să calificăm acest complex de furtuni drept multi-celule, deși structura sa de furtună diferă brusc de o furtună cu mai multe celule. Liniile de furtună pot produce grindină mare (mai mare de 2 cm în diametru) și ploi intense, dar se știe că produc curenți descendenți puternici și forfecarea vântului care sunt periculoase pentru aviație. O linie de furtună este similară ca proprietăți cu un front rece, dar este un rezultat local al activității furtunii. Adesea, înaintea unui front rece, apare o linie de furtun. În imaginile radar, acest sistem seamănă cu un ecou de arc. Acest fenomen este tipic pentru America de Nord în Europa și pe teritoriul european al Rusiei este observat mai rar.

Furtuni de supercelule

O supercelulă este cel mai bine organizat nor de tunete. Norii supercelule sunt relativ rari, dar reprezintă cea mai mare amenințare pentru sănătatea și viața umană și pentru proprietatea lor. Un nor supercelulă este similar cu un nor cu o singură celulă prin faptul că ambele au aceeași zonă de curent ascendent. Diferența constă în dimensiunea supercelulei: diametrul este de aproximativ 50 km, înălțimea - 10-15 km (adesea limita superioară pătrunde în stratosferă) cu o singură nicovală semicirculară. Viteza fluxului ascendent într-un nor de supercelule este mult mai mare decât în alte tipuri de nori fulgerați: până la 40-60 m/s. Caracteristica principală care distinge un nor supercelular de alte tipuri de nori este prezența rotației. O curentă ascendentă rotativă într-un nor de supercelule (numită mezociclon în terminologia radar) creează fenomene meteorologice extreme, cum ar fi grindină mare (2-5 cm în diametru, uneori mai mult), furtuni cu viteze de până la 40 m/s și tornade puternice distructive. Condițiile de mediu sunt un factor major în formarea unui nor supercelule. Este necesară o instabilitate convectivă foarte puternică a aerului. Temperatura aerului în apropierea solului (înainte de furtună) ar trebui să fie de +27...+30 și mai sus, dar principala condiție necesară este un vânt cu direcție variabilă, care provoacă rotație. Astfel de condiții se realizează cu forfecarea vântului în troposfera mijlocie. Precipitațiile formate în curentul ascendent sunt transportate de-a lungul nivelului superior al norului printr-un flux puternic în zona de curent descendent. Astfel, zonele de curgere ascendente și descendente sunt separate în spațiu, ceea ce asigură viața norului pentru o perioadă lungă de timp. De obicei, există ploaie slabă la marginea anterioară a unui nor supercelule. Ploile abundente au loc în apropierea zonei de curent ascendent, iar cele mai abundente precipitații și grindină mare au loc la nord-est de zona principală de curent ascendent. Cele mai periculoase condiții se găsesc în apropierea zonei principale de curent ascendent (de obicei, în spatele furtunii).

Caracteristicile fizice ale norilor de tunete

Studiile aeronavelor și radarului arată că o singură celulă de furtună atinge de obicei o altitudine de aproximativ 8-10 km și trăiește aproximativ 30 de minute. O furtună izolată constă de obicei din mai multe celule în diferite stadii de dezvoltare și durează aproximativ o oră. Furtunile mari pot avea diametrul de zeci de kilometri, vârful lor poate atinge înălțimi de peste 18 km și pot dura multe ore.

Curge în sus și în jos

Curenții ascendenți și descendenți în furtunile izolate variază de obicei între 0,5 și 2,5 km în diametru și 3 până la 8 km în înălțime. Uneori, diametrul curentului ascendent poate ajunge la 4 km. Aproape de suprafața pământului, pâraiele cresc de obicei în diametru, iar viteza lor scade în comparație cu pâraiele mai înalte. Viteza caracteristică a curentului ascendent se află în intervalul de la 5 la 10 m/s și atinge 20 m/s în vârful furtunilor mari. Aeronava de cercetare care zboară printr-un nor de tunere la o altitudine de 10.000 m înregistrează viteze de curent ascendent de peste 30 m/s. Cele mai puternice curenți ascendenți se observă în furtunile organizate.

Furaje

În unele furtuni, au loc curenți de aer descendenți intens, creând vânturi cu forță distructivă pe suprafața pământului. În funcție de mărimea lor, astfel de curenti descendenți se numesc squalls sau microsqualls. O furtună cu un diametru mai mare de 4 km poate crea vânturi de până la 60 m/s. Microsquals sunt de dimensiuni mai mici, dar creează viteze ale vântului de până la 75 m/s. Dacă o furtună generatoare de furtună se formează din aer suficient de cald și umed, atunci microfurtuna va fi însoțită de precipitații intense. Totuși, dacă se formează o furtună din aer uscat, precipitațiile se pot evapora pe măsură ce cade (benzi de precipitații în aer sau virga), iar microsquallul va fi uscat. Curenții descendenți reprezintă un pericol grav pentru aeronave, în special în timpul decolării sau aterizării, deoarece creează vânturi aproape de sol cu schimbări bruște puternice de viteză și direcție.

Dezvoltare pe verticală

În general, un nor convectiv activ se va ridica până când își pierde flotabilitatea. Pierderea flotabilității este asociată cu încărcătura creată de precipitațiile formate într-un mediu de nor, sau amestecarea cu aerul rece uscat din jur sau o combinație a acestor două procese. Creșterea norilor poate fi oprită și de un strat de inversare blocant, adică un strat în care temperatura aerului crește odată cu înălțimea. În mod obișnuit, norii de tunete ating înălțimi de aproximativ 10 km, dar uneori ajung la înălțimi de peste 20 km. Când conținutul de umiditate și instabilitatea atmosferei sunt mari, atunci cu vânturi favorabile norul poate crește până la tropopauză, stratul care separă troposfera de stratosferă. Tropopauza se caracterizează printr-o temperatură care rămâne aproximativ constantă odată cu creșterea altitudinii și este cunoscută ca o regiune de mare stabilitate. De îndată ce curentul ascendent începe să se apropie de stratosferă, destul de curând aerul din vârful norului devine mai rece și mai greu decât aerul din jur, iar creșterea vârfului se oprește. Înălțimea tropopauzei depinde de latitudinea zonei și de sezonul anului. Acesta variază de la 8 km în regiunile polare la 18 km și mai mult în apropierea ecuatorului.

Când un nor convectiv cumulus atinge stratul de blocare al inversării tropopauzei, acesta începe să se răspândească spre exterior și formează „nicovala” caracteristică norilor de tunete. Vânturile care bat la înălțimea nicovalei tind să sufle materialul norilor în direcția vântului.

Turbulenţă

Un avion care zboară printr-un nor de tunet (este interzis să zboare în norii cumulonimbus) întâlnește de obicei o denivelare care aruncă avionul în sus, în jos și în lateral, sub influența fluxurilor turbulente ale norului. Turbulențele atmosferice creează un sentiment de disconfort pentru echipajul și pasagerii aeronavei și provoacă stres nedorit asupra aeronavei. Turbulența se măsoară în diferite unități, dar mai des este definită în unități de g - accelerația căderii libere (1g = 9,8 m/s2). Un furtun de un G creează turbulențe care sunt periculoase pentru aeronave. În vârful furtunilor intense, au fost înregistrate accelerații verticale de până la trei g.

Circulaţie

Viteza și mișcarea unui nor de tunete depind de direcția vântului, în primul rând de interacțiunea fluxurilor ascendente și descendente ale norului cu curenții de aer purtători din straturile mijlocii ale atmosferei în care se dezvoltă furtuna. Viteza unei furtuni izolate este de obicei de aproximativ 20 km/h, dar unele furtuni se deplasează mult mai repede. În situații extreme, un nor de tunete se poate deplasa cu viteze de 65-80 km/h în timpul trecerii fronturilor reci active. În majoritatea furtunilor, pe măsură ce celulele vechi de furtună se disipă, noi celule de furtună apar succesiv. În vânt slab, o celulă individuală poate parcurge o distanță foarte scurtă în timpul vieții sale, mai puțin de doi kilometri; totuși, în furtunile mai mari, celulele noi sunt declanșate de curentul descendent care curge dintr-o celulă matură, dând aspectul unei mișcări rapide care nu coincide întotdeauna cu direcția vântului. În furtunile mari cu mai multe celule, există un model în care o nouă celulă se formează la dreapta fluxului de aer purtător în emisfera nordică și la stânga direcției purtătorului în emisfera sudică.

Energie

Energia care alimentează o furtună vine din căldura latentă eliberată atunci când vaporii de apă se condensează pentru a forma picături de nor. Pentru fiecare gram de apă care se condensează în atmosferă, se eliberează aproximativ 600 de calorii de căldură. Când picăturile de apă îngheață în partea de sus a norului, se eliberează încă 80 de calorii pe gram. Energia termică latentă eliberată este parțial convertită în energie cinetică a fluxului ascendent. O estimare aproximativă a energiei totale a unei furtuni poate fi făcută pe baza cantității totale de apă care a căzut ca precipitații din nor. Energia tipică este de ordinul a 100 de milioane de kilowați-oră, ceea ce este aproximativ echivalent cu o sarcină nucleară de 20 de kilotone (deși această energie este eliberată într-un volum mult mai mare de spațiu și într-un timp mult mai lung). Furtunile mari cu mai multe celule pot avea de zeci și sute de ori mai multă energie.

Fenomene meteorologice sub furtuni

Curenți descendenți și fronturi de furtună

Curenții descendenți în furtuni apar la altitudini în care temperatura aerului este mai mică decât temperatura din zona înconjurătoare, iar această curentă descendentă devine și mai rece atunci când începe să topească particulele de precipitații înghețate și să se evapore picăturile de nor. Aerul din fluxul descendent nu este doar mai dens decât aerul din jur, dar poartă și un moment unghiular orizontal care este diferit de aerul din jur. Dacă are loc un curent descendent, de exemplu, la o altitudine de 10 km, atunci va ajunge la suprafața pământului cu o viteză orizontală vizibil mai mare decât viteza vântului la sol. Aproape de sol, acest aer este transportat înaintea unei furtuni cu o viteză mai mare decât viteza de mișcare a întregului nor. De aceea, un observator de la sol va simți apropierea unei furtuni prin fluxul de aer rece chiar înainte ca norul de tunete să fie deasupra capului. Curentul descendent care se răspândește pe pământ creează o zonă cu o adâncime de 500 de metri până la 2 km cu o diferență distinctă între aerul rece al curgerii și aerul cald și umed din care se formează o furtună. Trecerea unui astfel de front de furtună este ușor determinată de vântul crescut și de o scădere bruscă a temperaturii. În cinci minute, temperatura aerului poate scădea cu 5°C sau mai mult. Un furtun formează o poartă caracteristică cu o axă orizontală, o scădere bruscă a temperaturii și o schimbare a direcției vântului.

În cazuri extreme, frontul de furtun creat de curentul descendent poate atinge viteze de peste 50 m/s, provocând distrugerea locuințelor și a culturilor. Mai des, furtunile severe apar atunci când se dezvoltă o linie organizată de furtuni în condiții de vânt puternic la niveluri medii. În același timp, oamenii pot crede că această distrugere a fost cauzată de o tornadă. Dacă nu există martori care au văzut norul caracteristic în formă de pâlnie al unei tornade, atunci cauza distrugerii poate fi determinată de natura distrugerii cauzate de vânt. În tornade, distrugerea are loc într-un model circular, iar o furtună de furtună cauzată de un curent descendent provoacă distrugeri în principal într-o direcție. Aerul rece este de obicei urmat de ploaie. În unele cazuri, picăturile de ploaie se evaporă complet pe măsură ce cad, rezultând o furtună uscată. În situația opusă, tipică furtunilor severe multicelulare și supercelulare, apar ploi abundente și grindină, care provoacă inundații fulgerătoare.

Tornade

O tornadă este un vârtej puternic, la scară mică, sub nori de tunete, cu o axă aproximativ verticală, dar adesea curbată. De la periferie spre centrul tornadei se observă o cădere de presiune de 100-200 hPa. Viteza vântului în tornade poate depăși 100 m/s, iar teoretic poate atinge viteza sunetului. În Rusia, tornadele apar relativ rar. Cea mai mare frecvență a tornadelor are loc în sudul părții europene a Rusiei.

Averse

În furtuni mici, vârful de cinci minute de precipitații intense poate depăși 120 mm/h, dar toate celelalte ploi au o intensitate cu un ordin de mărime mai mică. O furtună medie produce aproximativ 2.000 de metri cubi de ploaie, dar o furtună mare poate produce de zece ori această cantitate. Furtunile mari organizate asociate cu sistemele convective mezo scară pot produce 10 până la 1000 milioane de metri cubi de precipitații.

Structura electrică a unui nor de tunete

Distribuția și mișcarea sarcinilor electrice în și în jurul unui nor este un proces complex, în continuă schimbare. Cu toate acestea, este posibil să se prezinte o imagine generalizată a distribuției sarcinilor electrice în stadiul de maturitate a norilor. Structura dipolului pozitiv dominant este în care sarcina pozitivă se află în partea de sus a norului, iar sarcina negativă este sub aceasta în interiorul norului. La baza norului și sub acesta există o sarcină pozitivă mai mică. Ionii atmosferici, care se deplasează sub influența unui câmp electric, formează straturi de ecranare la limitele norului, maschând structura electrică a norului de un observator extern. Măsurătorile arată că, în diferite condiții geografice, principala sarcină negativă a unui nor de tunete este situată la altitudini cu temperaturi ambientale cuprinse între -5 și -17 °C. Cu cât viteza fluxului ascendent în nor este mai mare, cu atât este mai mare altitudinea centrului de sarcină negativă. Densitatea de încărcare a spațiului este în intervalul 1-10 C/km³. Există o proporție vizibilă de furtuni cu o structură de sarcină inversă: - o sarcină negativă în partea superioară a norului și o sarcină pozitivă în partea interioară a norului, precum și o structură complexă cu patru sau mai multe zone de sarcini volumetrice de polarităţi diferite.

Mecanism de electrificare

Au fost propuse multe mecanisme pentru a explica formarea structurii electrice a unui nor de tunete și este încă un domeniu de cercetare activă. Ipoteza principală se bazează pe faptul că, dacă particulele de nor mai mari și mai grele sunt încărcate predominant negativ, iar particulele mici mai ușoare poartă o sarcină pozitivă, atunci separarea spațială a sarcinilor spațiale are loc datorită faptului că particulele mari cad cu o viteză mai mare decât componente mici de nor. Acest mecanism este în general în concordanță cu experimentele de laborator care arată un transfer puternic de sarcină atunci când boabele de gheață (boabele sunt particule poroase formate din picături de apă înghețată) sau grindina interacționează cu cristalele de gheață în prezența picăturilor de apă suprarăcite. Semnul și magnitudinea sarcinii transferate în timpul contactelor depind de temperatura aerului înconjurător și de conținutul de apă al norului, dar și de dimensiunea cristalelor de gheață, viteza de coliziune și alți factori. Este posibilă și acțiunea altor mecanisme de electrificare. Când cantitatea de sarcină electrică volumetrică acumulată în nor devine suficient de mare, apare o descărcare de fulger între regiunile încărcate cu semnul opus. O descărcare poate apărea și între un nor și sol, un nor și atmosfera neutră sau un nor și ionosferă. Într-o furtună tipică, între două treimi și 100% din descărcări sunt descărcări intranori, internori sau nor-aer. Restul sunt descărcări nor-sol. În ultimii ani, a devenit clar că fulgerele pot fi inițiate artificial într-un nor, care în condiții normale nu se dezvoltă într-o furtună. În norii care au zone electrificate și creează câmpuri electrice, fulgerele pot fi inițiate de munți, clădiri înalte, avioane sau rachete care se găsesc într-o zonă cu câmpuri electrice puternice.

Măsuri de precauție în timpul unei furtuni

Măsurile de precauție se datorează faptului că fulgerele lovesc în principal obiectele mai înalte. Acest lucru se întâmplă deoarece descărcarea electrică urmează calea cu cea mai mică rezistență, adică calea mai scurtă.

În timpul unei furtuni, nu trebuie să:

să fie în apropierea liniilor electrice;
ascunde-te de ploaie sub copaci (mai ales cei înalți sau singuri);
înotați în corpuri de apă (deoarece capul înotătorului iese din apă, în plus, apa, datorită substanțelor dizolvate în ea, are o conductivitate electrică bună);
să fie în spațiu deschis, într-un „câmp deschis”, deoarece în acest caz persoana iese semnificativ deasupra suprafeței;
urcarea la înălțimi, inclusiv pe acoperișurile caselor;
folosiți obiecte metalice;
să fie lângă ferestre;
plimbare cu bicicleta și motocicleta;
folosiți un telefon mobil (undele electromagnetice au o conductivitate electrică bună).

Nerespectarea acestor reguli duce adesea la deces sau arsuri și răni grave.

Furtună - ce este? De unde vin fulgerele care taie tot cerul și bubuiturile amenințătoare ale tunetelor? O furtună este un fenomen natural. Fulgerul, numit fulger, se poate forma în interiorul norilor (cumulonimbus) sau între nori. Ele sunt de obicei însoțite de tunete. Fulgerele sunt asociate cu ploi abundente, vânturi puternice și adesea grindină.

Activitate

Furtuna este una dintre cele mai periculoase persoane Oamenii loviti de fulgere supraviețuiesc doar în cazuri izolate.

Există aproximativ 1.500 de furtuni care operează pe planetă în același timp. Intensitatea descărcărilor este estimată la o sută de fulgere pe secundă.

Dezvoltarea unei furtuni

Cum merge? se formează numai în anumite condiţii. Este necesară prezența fluxurilor ascendente de umiditate și trebuie să existe o structură în care o fracțiune a particulelor este în stare de gheață, cealaltă în stare lichidă. Convecția care va duce la dezvoltarea unei furtuni va avea loc în mai multe cazuri.

Când aerul rece înlocuiește aerul cald. Convenția frontală se dezvoltă adesea simultan cu norii de acoperire și norii nimbostratuși.

Când aerul se ridică în lanțurile muntoase. Chiar și altitudinile joase pot duce la creșterea formațiunilor de nori. Aceasta este convecția forțată.

Orice nor de tunsoare, indiferent de tipul său, trece în mod necesar prin trei etape: cumulus, maturitate și dezintegrare.

Clasificare

De ceva vreme, furtunile au fost clasificate doar la locul de observare. Ele au fost împărțite, de exemplu, în ortografice, locale și frontale. Acum furtunile sunt clasificate după caracteristici în funcție de mediile meteorologice în care se dezvoltă. se formează din cauza instabilităţii atmosferice. Aceasta este condiția principală pentru crearea norilor de tunete. Caracteristicile unor astfel de fluxuri sunt foarte importante. În funcție de puterea și dimensiunea lor, se formează, respectiv, diferite tipuri de nori cu tunturi. Cum sunt împărțiți?

2. cluster multi-celule. Aici scara este mai impresionantă - până la 1000 km. Un grup cu mai multe celule acoperă un grup de celule de furtună care se află în diferite stadii de formare și dezvoltare și, în același timp, formează un întreg. Cum sunt construite? Celulele mature de furtună sunt situate în centru; Furtunile cu descărcări electrice multicelulare produc rafale de vânt (scuroase, dar nu puternice), ploaie și grindină. Existența unei celule mature este limitată la o jumătate de oră, dar grupul în sine poate „trăi” câteva ore.

Viteza de miscare

Mecanism de electrificare

De unde vin fulgerele în sine? în jurul norilor și în interiorul lor în mișcare constantă. Acest proces este destul de complicat. Cel mai simplu mod de a vă imagina munca sarcinilor electrice în norii maturi. Structura pozitivă a dipolului domină în ele. Cum se distribuie? Sarcina pozitivă este plasată în partea de sus, iar sarcina negativă este situată sub ea, în interiorul norului. Conform ipotezei principale (acest domeniu al științei poate fi considerat încă puțin explorat), particulele mai grele și mai mari sunt încărcate negativ, în timp ce cele mici și ușoare au o sarcină pozitivă. Primele cad mai repede decât cele din urmă. Acest lucru determină separarea spațială a sarcinilor spațiale. Acest mecanism este confirmat de experimente de laborator. Particulele de boabe de gheață sau grindină pot avea un transfer puternic de sarcină. Mărimea și semnul vor depinde de conținutul de apă al norului, de temperatura aerului (ambientul) și de viteza de coliziune (factori principali). Influența altor mecanisme nu poate fi exclusă. Descărcările apar între sol și nor (sau atmosferă neutră sau ionosferă). În acest moment vedem fulgerări tăind cerul. Sau un fulger. Acest proces este însoțit de zgomote puternice (tunet).

O furtună este un proces complex. Poate dura multe decenii și poate chiar secole pentru a-l studia.

Fulgerul este o descărcare electrică gigantică în atmosferă. Fulgerele apar ca urmare a acumulării de sarcini electrice într-un nor de tunete. Este însoțită de o strălucire strălucitoare a unui canal curbat bizar, o undă de șoc care se propagă în aerul înconjurător, transformându-se la o anumită distanță într-o undă sonoră. Manifestarea acustică a fulgerului se numește tunet.

Fulgerul este un fenomen natural formidabil care provoacă daune oamenilor și proprietăților acestora. Aceste daune sunt asociate cu daune directe aduse oamenilor și animalelor, incendii în spații rezidențiale și industriale, explozii de obiecte periculoase, incendii de pădure, generarea unui impuls electromagnetic puternic etc. Pulsul electromagnetic al fulgerului creează probleme de compatibilitate electromagnetică.

Există aproximativ 2000-3000 de centre de furtună pe Pământ în același timp și în fiecare secundă suprafața sa este lovită de 100-200 de lovituri.

Furtunile sunt distribuite inegal pe suprafața globului. Frecvența formării lor depinde de perioada anului, momentul zilei și terenul. Există de aproximativ 10 ori mai multe furtuni pe uscat decât peste oceane. Sunt mai multe furtuni seara și noaptea decât în timpul zilei. La latitudinile mijlocii ale emisferei nordice, furtunile au loc în principal din mai până în septembrie. Această perioadă se numește sezonul furtunilor. Iarna, furtunile apar relativ rar.

La latitudinile mijlocii, pământul este lovit de 30-40% din numărul total de fulgere, restul de 60-70% sunt descărcări între nori sau între părți ale norilor încărcate diferit La latitudinile ecuatoriale, izoterma 0 C este situată mai sus la latitudini medii. În consecință, zonele de concentrare a sarcinilor din nori sunt mai mari, astfel încât descărcările în pământ constituie o parte și mai mică.

Intensitatea activității furtunilor în orice zonă este caracterizată de numărul mediu de ore de furtună pe an. Numărul de ore de furtună este minim la latitudini mari și crește treptat spre ecuator, unde umiditatea aerului crescută și temperaturile ridicate, care contribuie la formarea norilor de tunet, se observă aproape pe tot parcursul anului.

În unele zone (Armenia, macara Krasnodar, Donbass, Carpați) numărul anual de ore de furtună ajunge la 100 sau mai mult,

Într-un număr de țări, aceștia folosesc o altă caracteristică, mai puțin convenabilă a activității furtunii: numărul anual de zile de furtună (în loc de ore Conform Organizației Meteorologice Mondiale, în Africa Centrală se observă până la 180 de zile de furtună pe an). Malaezia, Peru, Madagascar - până la 140 de zile, în Brazilia, America Centrală - 100-120 de zile.

Pentru problemele practice de protecție împotriva trăsnetului a structurilor de la sol, este importantă densitatea specifică a trăsnetului în pământ, adică. numărul anual de impacturi la 1 km 2 de suprafață terestră. Pe durata anuală a furtunilor până la h densitatea specifică a fulgerelor în pământ este aproape direct proporțională Acest lucru a făcut posibil să se accepte în Rusia, alături de densitatea specifică a fulgerelor, o altă caracteristică a activității furtunilor: numărul mediu de fulgere la 1 km 2 de suprafață terestră la 100 de ore de furtună.

Orez. 9.1. Dependența numărului specific de fulgere la 1 km 2 zona Pământului în funcție de numărul de zile de furtună pe an (liniile întrerupte indică zona de împrăștiere conform datelor de observație)

Dacă intensitatea activității furtunii este exprimată prin numărul anual de zile de furtună, atunci densitatea specifică a descărcărilor la 1 km2 suprafață pe număr orele de furtună pe an pot fi estimate din Fig. 9.1. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că, cu aceeași valoare, densitatea specifică a fulgerelor în pământ este supusă unor variații semnificative din cauza influenței terenului și a condițiilor climatice.

Pentru teritoriul tarii noastre . Cu cât numărul de zile de furtună într-un an este mai mare, cu atât furtunile sunt mai lungi. De aici rezultă că relația este neliniară și, prin urmare, activitatea furtunii nu poate fi caracterizată doar prin numărul de fulgere la 1 km2 de suprafață terestră la 100 de ore de furtună.

Obiectele care se ridică deasupra suprafeței pământului, datorită dezvoltării contra-liderilor din ele, colectează lovituri de fulgere dintr-o zonă mai mare decât teritoriul ocupat. Cu toate acestea, luând , putem estima numărul de lovituri de fulgere la 100 de ore de furtună într-o structură de lungime A, latime ÎN si inaltime N(dimensiuni în metri) conform formulei