Введение: Все еще остаются малоизученными многие важные аспекты микрофизических процессов в градовых облаках из-за сложности теоретического анализа и экспериментального исследования. Недостаточно изучено взаимодействие термодинамических и микрофизических процессов в мощных конвективных облаках, электрические процессы, взаимодействие реагента с облачной средой. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки научно обоснованных методов активного воздействия на градовые облака. Материалы и методы исследований: В работе применялась трехмерная модель мощных конвективных облаков с детальным описанием термодинамических, микрофизических и электрических процессов. Решение уравнений модели выполнялось конечно-разностным методом по неявной схеме второго порядка точности по пространственным координатам и времени. При задании полей термодинамических параметров атмосферы в начальный момент времени использовались данные аэрологического зондирования или трехмерные данные из глобальной прогностической модели GFS. Результаты исследований и их обсуждение: Результаты численных экспериментов по исследованию взаимодействия физических процессов в мощных конвективных облаках показывают, что важным следствием деформации полей термодинамических характеристик облака под влиянием восходящих потоков, является увеличение времени нахождения градин (или их пути) в области, в которой термодинамические и микрофизические условия благоприятны для их роста. Проведено исследование изменения микроструктурных характеристик облака от концентрации искусственных кристаллов и от места их внесения при засеве градового облака кристаллизующим реагентом. Получено, что в области воздействия отмечается уменьшение радиолокационной отражаемости за счет появления множества кристаллов, из-за вызванной активным воздействием искусственной кристаллизации переохлажденных капель. Выводы: Численные эксперименты показали важную роль взаимодействия процессов различных типов в формировании микроструктуры облаков, в частности, в образовании и росте градовых частиц. Наиболее эффективным с точки зрения применения кристаллизующего реагента для уменьшения опасности облака является внесение его в ограниченную область, найденную в результате численных экспериментов. Определено влияние кристаллизующего реагента на микроструктурные параметры облака в результате засева.
Introduction: Many important aspects of microphysical processes in hail clouds are still poorly understood due to the complexity of theoretical analysis and experimental research. The interaction of thermodynamic and microphysical processes in powerful convective clouds, electrical processes, interaction of the reagent with the cloud environment is not sufficiently studied. The relevance of the study is due to the need to develop scientifically valid methods of active impact to hail clouds. Materials and methods of research: The paper used a three-dimensional model of powerful convective clouds with a detailed description of thermodynamic, microphysical and electrical processes. The solution of the model equations was performed by a finite-difference method according to an implicit scheme of second-order accuracy with respect to spatial coordinates and time. When specifying the fields of the thermodynamic parameters of the atmosphere at the initial time, aer-ological sounding data or three-dimensional data from the global prediction model GFS were used. Results of the research and their discussion: The results of numerical experiments on the interaction of physical processes in high-power convective clouds show that an important consequence of the deformation of the fields of the thermodynamic characteristics of a cloud under the influence of ascending flows is an increase in the time of finding hailstones (or their path) in an area in which thermodynamic and micro-physical conditions are favorable for their growth. A study was made of the change in the microstructural characteristics of the cloud from the concentration of artiicial crystals and from the place of their application when the hail cloud was seeded with a crystallizing reagent. It is received that in the ield of inluence the radar relectivity decreases due to the appearance of many crystals, because of the induced supercooled droplets caused by the artiicial crystallization. Conclusions: Numerical experiments have shown the important role of interaction of processes of various types in the formation of the microstructure of clouds, in particular, in the formation and growth of hail particles. The most effective from the point of view of using the crystallizing reagent to reduce the danger of the cloud is to introduce it into a limited area, found as a result of numerical experiments. The effect of the crystallizing reagent on the microstructural parameters of the cloud as a result of seeding is determined.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.