Том 37, номер 08, статья № 8

Аннотация:

Электрическое поле атмосферы наряду с электропроводностью и ионизацией воздуха является основной характеристикой атмосферного электричества – совокупности электрических явлений, происходящих в атмосфере, в том числе в облаках и осадках. Существует тесная связь между напряженностью (или градиентом потенциала) электрического поля атмосферы и рельефом, ландшафтом местности, метеорологическими величинами. Возмущение нормального электрического поля, характерного для условий «хорошей погоды», происходит при образовании и развитии облачности, выпадении осадков, грозовой деятельности и др. Изменчивость электрического поля обусловлена целым рядом отдельных или совокупностью как глобальных, так и региональных (локальных) факторов. Поэтому изучение и понимание функционирования глобальной электрической цепи и ее локальной изменчивости представляется актуальной научной проблемой, особенно в условиях современных климатических изменений. В работе представлены результаты анализа изменчивости градиента потенциала электрического поля и метеорологических величин на основе данных многолетних наблюдений на территории крупного городского населенного пункта (г. Томска). Они показывают, что в условиях «хорошей погоды» наблюдается ярко выраженная, особенно в зимнее время, зависимость градиента потенциала от направления ветра, связанная, как мы полагаем, с переносом аэрозоля. Также установлено, что изменчивость приземного электрического поля, включая сезонные и суточные вариации, в совокупности всех метеорологических условий значительно отличается от таковой в условиях исключительно «хорошей погоды». Полученные результаты хорошо согласуются с подобными исследованиями в других точках наблюдений, расположенных вблизи крупных населенных пунктов, и представляют интерес для моделирования состояния и изменчивости глобальной электрической цепи в зависимости от различных физико-географических и метеорологических условий.

Ключевые слова:

метеорологические наблюдения, атмосферное электричество, градиент потенциала электрического поля, направление ветра

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Чалмерс Дж.А. Атмосферное электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 420 с.
2. Красногорская Н.В. Электричество нижних слоев атмосферы и методы его измерения. Л.: Гидрометиздат, 1972. 323 с.
3. Israël H. Atmospheric Electricity. V. 2: Fields, Charges, Currents. Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1973. 365 p.
4. Harrison R.G. The Carnegie curve // Surv. Geophys. 2013. V. 34. P. 209–232. DOI: 10.1007/s10712-012-9210-2.
5. Mezuman K., Price C., Galanti E. On the spatial and temporal distribution of global thunderstorm cells // Environ. Res. Lett. 2014. V. 9, N 12. P. 124023. DOI: 10.1088/1748-9326/9/12/124023.
6. Пулинец С.A., Хачикян Г.Я. Унитарная вариация в сейсмическом режиме Земли: соответствие кривой Карнеги // Геомагнитизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 6. С. 803–808.
7. 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.
8. Anisimov S.V., Galichenko S.V., Mareev E.A. Electrodynamic properties and height of atmospheric convective boundary layer // Atmos. Res. 2017. V. 194. P. 119–129.
9. 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.
10. Аджиев A.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.
11. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Ипполитов И.И., Винарский М.В. Исследования взаимосвязей оптических и электрических характеристик приземной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 5–6. С. 416–420.
12. Harrison R.G. Aerosol-induced correlation between visibility and atmospheric electricity // J. Aerosol Sci. 2012. V. 52. P. 121–126. DOI: 10.1016/j.jaerosci.2012.04.011.
13. Нагорский П.М., Пустовалов К.Н., Смирнов С.В. Дымовые шлейфы от природных пожаров и электрическое состояние приземного слоя атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 2. С. 155–161. DOI: 10.15372/AOO20220211; Nagorskiy P.M., Pustovalov K.N., Smirnov S.V. Smoke plumes from wildfires and the electrical state of the surface air layer // Atmos. Ocean. Opt. 2022 V. 35, N 4. P. 387–393.
14. Попов И.Б. Особенности вариаций электрической проводимости воздуха вблизи Санкт-Петербурга // Труды ГГО. 2011. № 563. С. 149–165.
15. Зайнетдинов Б.Г. Результаты наблюдений за электрическими характеристиками приземного слоя атмосферы в полярном регионе // Труды ГГО. 2018. № 588. С. 47–61.
16. Bennett A.J., Harrison R.G. Atmospheric electricity in different weather conditions // Weather. 2007. V. 62. P. 277–283. DOI: 10.1002/wea.97.
17. Попов И.Б. Статистические оценки влияния различных метеорологических явлений на градиент электрического потенциала атмосферы // Труды ГГО. 2008. № 558. С. 152–161.
18. Toropov A.A., Kozlov V.I., Mullayarov V.A., Starodubtsev S.A. Experimental observations of strengthening the neutron flux during negative lightning discharges of thunderclouds with tripolar configuration // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2013. V. 94. P. 13–18. DOI: 10.1016/j.jastp.2012.12.020.
19. Смирнов С.Э., Mихайлова Г.A., Капустина O.В. Вариации квазистатического электрического поля в приземной атмосфере на Камчатке во время геомагнитных бурь в ноябре 2004 // Геомагнитизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 4. С. 532–545.
20. Клименко В.В., Мареев E.A., Шаталина M.В., Шлюгаев Ю.В., Соколов В.В., Булатов A.A., Денисов В.П. О статистических характеристиках электрических полей грозовых облаков в атмосфере // Изв. вузов. Радиофиз. 2013. Т. 56, № 11–12. С. 864–874.
21. 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.
22. Katz S., Yair Y., Price C., Yaniv R., Silber I., Lynn B., Ziv B. Electrical properties of the 8–12th September, 2015 massive dust outbreak over the Levant // Atmos. Res. 2018. V. 201. P. 218–225. DOI: 10.1016/j.atmosres.2017.11.004.
23. Firstov P.P., Malkin E.I., Akbashev R.R., Druzhin G.I., Cherneva N.V., Holzworth R.H., Uvarov V.N., Stasiy I.E. Registration of atmospheric-electric effects from volcanic clouds on the Kamchatka Peninsula (Russia) // Atmosphere. 2020. V. 11. P. 634. DOI: 10.3390/atmos11060634.
24. Анисимов С.В., Шихова Н.М., Клейменова Н.Г. Отклик магнитосферной бури в атмосферном электрическим поле средних широт // Геомагнитизм и аэрономия. 2021. Т. 61, № 2. С. 172–183.
25. Yair Y., Yaniv R. The effects of fog on the atmospheric electrical field close to the surface // Atmosphere. 2023. V. 14, N 3. P. 549. DOI: 10.3390/atmos14030549.
26. Адушкин В.В., Рыбнов Ю.С., Рябова С.А., Спивак А.А., Тихонова А.В. Геофизические эффекты серии сильных землетрясений в Турции 06.02.2023 г. // Физика Земли. 2023. № 6. С. 142–152.
27. 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.
28. Кижнер Л.И., Серая Н.Ю. Изменение режима ветра в Томске в начале XXI века // Труды ГГО. 2015. № 576. С. 102–113.
29. Яушева Е.П., Гладких В.А., Камардин А.П., Шмаргунов В.П. Экстремальные аэрозольные загрязнения атмосферы в зимний период в Академгородке г. Томска // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 9. С. 711–717. DOI: 10.15372/AOO20230902; Yausheva E.P., Gladkikh V.A., Kamardin A.P., Shmargunov V.P. Extreme events of aerosol pollution of the atmosphere in winter in Tomsk Akademgorodok // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N S1. P. S65–S73.