Способ определения распределения годовой плотности разрядов молний в землю на исследуемой территории

 

Использование: метеорологическое обеспечение, построение карт грозопоражаемости. Сущность изобретения: на исследуемой территории выделяют районы с однородными ландшафтами, определяют репрезентативные для каждого района пункты измерений. Определяют вероятность количества дней с грозой для каждого пункта измерений и распределение удельной плотности разрядов молний в землю для каждого выделенного района. По полученным значениям определяют значение годовой плотности разрядов молний Б землю для всех пунктов измерений на исследуемой территории. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 Ж 1/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848967/10 (22) 09.07.90 (46) 30,04.93, Бюл. № 16 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им. С.M.Êèðoâa (72) В.А.Раков (56) Trans,SAIEE, 1980, vol. 71, ¹ 4, р.р.

75-99. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГОДОВОЙ ПЛОТНОСТИ РАЗРЯДОВ

МОЛНИЙ В ЗЕМЛЮ НА ИССЛЕДУЕМОЙ

ТЕРРИТОРИИ

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для построения карт грозовой активности.

Целью изобретения является упрощение реализации за счет сокращения числа пунктов сети наблюдений, в который производится регистрация.

На фиг. 1 и 2 представлено распределение вероятности удельной плотности разрядов молнии в землю за один грозовой день для двух выделенных по ландшафтному признаку районов; на фиг. 3 — карта годовой плотности разрядов молнии в землю на исследуемой территории, построенная с помощью предлагаемого способа. На фиг. 3 крестиками обозначены метеостанции; на которых были установлены счетчики, а.точками — метеостанции, на которых счетчиков не было.

Пример. Отработка предлагаемого способа районирования территорий по годовой плотности разрядов молнии в землю

„„ Ж„, 1812537А1 (57) Использование: метеорологическое обеспечение, построение карт грозопоражаемости. Сущность изобретения; на иссле дуемой территории выделяют районы с однородными ландшафтами, определяют репрезентативные для каждого района пункты измерений. Определяют вероятность количества дней с грозой для каждого пункта измерений и распределение удельной плотности разрядов мол, ий в землю для каждого выделенного района. По полученным значениям определяют значение годовой плотности разрядов молний в землю для всех пунктов измерений на исследуемой территории, 3 ил. проводилась на примере Томской области.

Территория области по ландшафтному признаку была разделена на два района; долина

Оби и таежный район. Регистрация грозовых разрядов проводилась с 1985 по 1989 г. с помощью сети счетчиков молний, установленных на 10 реперных метеостанциях 4, из которых расположены в долине Оби, а ос- QQ тальные — в таежном районе. Счетчики были д установлены таким образом, чтобы более или менее равномерно осветить каждый из выделенных районов. Обработка результатов регистрации каждого счетчика включает в себя подсчет плотности разрядов молнии 4 в землю пв каждый грозовой день, отмечаемый метеостанцией, на которой этот счетчик установлен. Число значений пц за год на а прибор равно годовому числу грозовых дней, т.е. более, чем на порядок больше числа значений за год на прибор в известном способе. Индивидуальные значения пя со всех метеостанций в пределах каждого

1812537 района объединяют, образуя усредненное распределение пя для этого района. В дальнейшем его применяют для всех метеостанций данного района, включая и те, где счетчиков не было. Полученные за 5 лет рас- 5 пределения вероятностей пя для выделенных районов . удовлетворительно описываются лагарифмически нормальным законом и имеют вид, показанный на фиг. 1 и 2. Обьем выборки для долины Оби саста- 10 вил 202, а для таежных районов — 282.

Далее, перед использованием метода

Монте-Карло, определяют распределение годового числа грозовых дней Тя для каждой 15 из 32 метеостанций Томской области, а также для 21 метеостанции прилегающих областей. по данным климатических справочников. Длина ряда наблюдений для каждой метеостанции составляла е среднем 20

24 года. Эти распределения аппроксимировались нормальным законом со средними значениями в диапазоне от 20 до 32;

Таким образом, в каждом выделенном районе получают индивидуальное для каж- 25 дой метеостанции распределение Тя иэ климатических справочников и общее для всех метеостанций данного района распределение ng полученное с помощью сети счетчиков молний, 30

Далее па методу Монте-Карло для каждой метеостанции с помощью двух генераторов случайных чисел (первый моделирует нормальное распределение Тя, а второй— логарифмически нормальное распределе- 35 ние пц моделируют на 1000 лет грозовой деятельности в районе каждой метеостанции, Осредненное да целых случайное число с первого генератора (Тц) определяет количество случайных выборок со второго гене- 40 ратора (пя). Суммируя полученные Тя значений ng, определяют случайное значение годовой плотности разрядов молнии в. землю N>. Эта процедура повторяется 1000 раз, давая в результате распределение N>. 45 для всех метеостанций зти распределения близки к логарифмически нормальным, что позволяет определить значения N> с любой заданной вероятностью наблюдения.

Эта вероятность выбрана равной 507 . 50 (медианнае значение), и построена соответствующая карта, где числовые значения показывают медианное значение N в разрядах на 1 км .

Положительный эффект можно пояс- 55 нить следующим образом.

Случайность интересующей годовой плотности разрядов молнии в землю N можно рассматривать состоящей из двух составляющих: случайности годового числа грозовых дней Tg и случайности плотности разрядов молнии в землю за один грозовой день пц, каждая из которых характеризуется своим распределением вероятностей, Первая.составляющая может быть определена на основе многолетних данных из Климатических справочников. Вторая составляющая определяется с помошью счетчиков, причем производительность измерений более, чем на порядок выше по сравнению с измерением N в способе-прототипе, т.к. в число значений в год на прибор равно Тя против одного значения при измерении N>, При такой низкой производительности способапратотипа получение значений N> с низкой вероятностью наблюдения (однако необходимых при выборе молниезащиты наиболее ответственных объектов) практически невозможно. Предлагаемый способ за счет использования статического моделирования позволяет снять это ограничение. Кроме того, использование априорной информации а возможной неоднородности распределения грозовой активности в виде предварительного районирования территории по ландшафтному признаку дает возможность сократить число пунктов регистрации и за счет этого существенно снизить трудоемкость получения экспериментальных данных. В примере число пунктов наблюдения сокращено более чем в 3 раза, Формула изобретения

Способ определения распределения годовой плотности разрядов молний в землю на исследуемой территории, включающий определение плотности разрядов молний в землю па результатам измерений количества разрядов молний в землю в пунктах сети наблюдений за измеренный период времени, обработку результатов измерений с оп-. ределением годовой плотности разрядов молний в землю в пунктах сети наблюдений и построением карты плотности разрядов молний в землю, отличающийся тем, что, с целью упрощения осуществления способа за счет сокращения числа пунктов сети наблюдений, в которых производится регистрация, на исследуемой территории выделяют районы с однородным ландшафтом, измерение количества разрядов молний в землю за измеренный период проводят на пунктах сети наблюдений, расположенных в репрезентативных для каждого выделенного района тачках; а при обработке результатов измерений дополнительно определяют вероятность количества дней с грозой для каждого из пунктов сети наблюдений за период регистрации и распределение удельной плотности разрядов молний в землю за один грозовой день для

1812537

40 каждого выделенного района, а значение годовой плотности разрядов молнии в землю для каждого пункта наблюдений определяют по методу Монте-Карло с учетом

Р полученного распределения удельной плот.ности разрядов молний в землю за один грозовой день и распределения вероятности годового числа дней с грозой.

1812537

Фиг. 5.

Составитель Е.Денисов

Техред М.Моргентал . Корректор M.Ìàêcèìèøèíeö

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1575 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5