Найти

Результаты поиска

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НЕТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ

  Г. В. Куповых , А.Г. Клово , В. В. Гривцов , О. В. Белоусова

  2022-08-09

  Аннотация ▼

  Представлена электродинамическая модель атмосферного приземного слоя, обуслов-
  ленная действием электродного эффекта вблизи поверхности земли, и анализ ее уравнений
  методами теории подобия. Отдельно рассмотрены математические модели электриче-
  ского состояния приземного слоя в приближениях классического и турбулентного элек-
  тродного эффекта. В математической постановке задач моделирования классического
  электродного слоя сделан ряд обоснованных физических допущений, позволивших получить
  аналитические решения уравнений. Получены аналитические формулы для расчетов про-
  филей концентраций аэроионов, плотности объемного электрического заряда и напряжен-
  ности электрического поля в электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимости распределения электрических характеристик приземно-
  го слоя от значений электрического поля, степени ионизации воздуха и аэрозольного за-
  грязнения атмосферы. Показано, что отношение значений напряжённости электрического
  поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя практически постоян-
  но. Усиление электрического поля, скорости ионизации воздуха и присутствие аэрозольных
  частиц достаточной концентрации приводит к уменьшению толщины электродного слоя
  и, как следствие, масштабов распределения его параметров. Повышение степени иониза-
  ции увеличивает, а увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает
  значения плотности электрического заряда в приземном слое. Теоретические расчеты
  хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами численного модели-
  рования электрической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические
  формулы для расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вы-
  числений могут быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности
  для мониторинга электрического состояния атмосферы.

• РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ

  О.В. Белоусова , Г.В. Куповых , А.Г. Клово , В.В. Гривцов

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Представлены результаты математического моделирования электродинамической
  структуры турбулентного приземного слоя атмосферы. Использована модель стационар-
  ного турбулентного электродного эффекта, действующего вблизи поверхности земли.
  Анализ уравнений методами теории подобия позволил сделать ряд обоснованных физиче-
  ских допущений, позволивших получить аналитические решения. Получены аналитические
  формулы для расчетов профилей концентраций легких ионов (аэроионов), плотности объ-
  емного электрического заряда и напряженности электрического поля в турбулентном
  электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимо-
  сти распределения электрических характеристик приземного слоя от значений электриче-
  ского поля, степени турбулентного перемешивания и аэрозольного загрязнения атмосфе-
  ры. Показано, что параметр электродного эффекта (отношение значений напряжённости
  электрического поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя) прак-
  тически не зависит от атмосферных условий, тогда как высота электродного слоя и, со-
  ответственно, масштаб распределения электрических характеристик приземного слоя
  меняются в значительной степени. Усиление турбулентного перемешивания в приземном
  слое приводит к увеличению высоты электродного слоя и, как следствие, масштабов рас-
  пределения его параметров. Усиление электрического поля или загрязнение воздуха аэро-
  зольными частицами достаточной концентрации приводит к уменьшению его высоты.
  Увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает значения плотно-
  сти электрического заряда у поверхности земли. Теоретические расчеты хорошо согласу-
  ются с экспериментальными данными и результатами численного моделирования элек-
  трической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические формулы для
  расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вычислений могут
  быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности для мониторин-
  га электрического состояния атмосферы.

• ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ: МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ

  О.В. Белоусова

  2024-01-05

  Аннотация ▼

  Представлен сравнительный анализ результатов численного и аналитического моде-
  лирования электродного эффекта в атмосфере, а также экспериментальных исследований
  электродинамических процессов, проходящих в приземном слое. Для анализа использованы
  несколько электрических характеристик приземного слоя в атмосфере, а именно значения
  параметров электродного эффекта, определяемых числом положительных и отрицатель-
  ных аэроионов, на различных высотах от поверхности земли. Исследования проведены для
  различных моделей при различных метеорологических условиях в приближениях классиче-
  ского (нетурбулентного) и турбулентного электродного эффекта, как в чистой атмосфе-
  ре, так и с учетом аэрозольного загрязнения воздуха. Выявлена закономерность независи-
  мости значения электродного эффекта в целом (усиление электрического поля у поверхно-
  сти по сравнению с верхней границей образующегося электродного слоя) от атмосферных
  условий при различных методах математического и численного моделирования. Установ-
  лено, что высота электродного слоя и, соответственно, масштаб распределения электри-
  ческих характеристик меняются в значительной степени при действии на приповерхност-
  ный слой атмосферы различных факторов, таких как ионизация и аэрозольное загрязнение
  воздуха, наличие и интенсивность турбулентного и конвективного переносов. Проведена
  верификация приближенных аналитических моделей путем установления соответствия
  между результатами численного моделирования, теоретических расчетов и эксперимен-
  тальных исследований, полученным ранее. Данные теоретических и численных расчетов
  различными способами хорошо согласуются между собой и с результатами эксперимен-
  тальных атмосферно-электрических наблюдений. Сделаны выводы о возможности ис-
  пользования приближенных аналитических выражений, полученных методами математи-
  ческого моделирования, для описания электродинамической структуры нижнего слоя ат-
  мосферы.

• ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕДУКЦИИ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ

  Г.В. Куповых , А.Г. Клово , Д.В. Тимошенко , Т.В. Кудринская , О.В. Белоусова

  2023-02-17

  Аннотация ▼

  Исследуется проблема интерпретации данных атмосферно-электрических наблюде-
  ний, проводимые регулярно на сети наземных станций, являющихся составной частью об-
  щего мониторинга состояния атмосферы. Для решения общей задачи мониторинга - полу-
  чение режимных данных об электрическом поле атмосферы и выявление трендов его изме-
  нений требуется проведения сравнительного анализа данных измерений в различных пунк-
  тах наблюдений. Напряжённость электрического поля (градиент потенциала) обычно
  измеряется на некоторой высоте от поверхности земли с использованием различных спо-
  собов (геометрии) установки датчиков вблизи поверхности земли. Получаемые значения
  электрического поля могут сильно отличаться от эталонных, под которыми понимаются
  измерения на плоской поверхности в условиях равнины. В работе исследуется структура
  атмосферного электрического поля вблизи плоского электрода со сферической неоднород-
  ностью. Для совместного анализа данных различных пунктов наблюдений обычно произво-
  дится их унификация путем введения коэффициента редукции: отношение значений на-
  пряжённости электрического поля в геометрически искажённых условиях к его эталонно-
  му значению на равнине. Показано, что значения коэффициента редукции сильно зависят
  не только от геометрии установке датчиков, но и от значений измеряемого электрическо-
  го поля. Для корректного расчета коэффициента редукции электрического поля предложе-
  но использовать одновременно геометрический коэффициент искажения электрического
  поля и коэффициент, учитывающий влияние электродного эффекта вблизи поверхности
  земли. Выполнены расчеты значений коэффициента редукции в окрестностях сферической
  неоднородности поверхности электрода для случаев классического и турбулентного электродного эффекта в приземном слое. Установлено влияние на значения и пространствен-
  ное распределение коэффициента редукции метеорологических факторов и измеряемого
  электрического поля. Для правильной интерпретации результатов наземных атмосферно-
  электрических наблюдений с учетом коэффициента редукции необходимо принимать во
  внимании не только геометрию установки датчиков, но и воздействие электродного эф-
  фекта на получаемые значения электрического поля.