ГЛАВА 5. Экологические риски грозовой активности на территории Горного Алтая

5.1. Общие замечания

Рассмотрение экологических рисков грозовых процессов мы сосредоточим на двух основных направлениях - грозоповреждение линий электропередач и грозопожароопасность (в основном лесных пожаров). Следует сразу подчеркнуть, что скоростное изменение климатической машины Земли сопровождаются значительной модификацией общепланетного, регионального и локального процесса грозовой активности (Региональный мониторинг..., 2000; Понько, 2000; Григорьев, Кондратьев, 2003; Кондратьев, Крапивин, 2005).

Естественно, что повышение общей грозоактивности сопровождается появлением "новых сценариев гроз и новых их аэрономических ролей" (Гусев, 2002; http://weatherwars.info/). Конечно, нарастает количество и энергоемкость драматических сценариев. Например, общий перечень отрицательных исходов прохождения гроз приводят томские грозологи Алехина и Горбатенко в работе (Региональный мониторинг..., 2000, стр.83): "леса, охваченные пожарами, поврежденные линии электропередач, пораженные самолеты и космические аппараты, горящие нефтехранилища, погибшие от удара молнии люди - вот далеко не полный перечень бедствий, которые связаны с грозой".

Снова в этом разделе уместно привести некоторые общие характеристики грозопроцессов. При этом ограничимся данными по средним широтам (широты между субтропиками и полярным кругом). Отметим, что 5-ти километровая толщина облачного грозового покрова электрополяризована. Причем нижняя (на высоте около 3 км) капельная часть облаков заряжена отрицательно, а где-то на высоте около 6 км сосредоточены положительные заряды (ледяные кристаллики - источник града). Напряженность электрополя внутри грозового облака колеблется от 10 тыс. до 30 тыс В/м и по некоторым оценкам (Арабаджи, 1960; Базелян, 1978; Колоколов, 1965; Лободин, Разова, 1988) в момент разряда напряженность поля (в "грозовых реакторах" с частотой разрядов до 300 в минуту) уходит за 150 тыс. В/м. Такие облачные образования характеризуются предельным энерго- и электронеравновесием, что порождает семейства конвективных ячеек с восходящими и нисходящими воздушными потоками (со скоростями не превосходящими 30 м/сек). Размер этих ячеек колеблется в диаметре (горизонтальном от 2-х до 8-ми километров, а вертикальная граница ячеек определяется температурным барьером (40°С). Затухание конвективных ячеистых процессов сопровождается малоскоростными нисходящими потоками, с которыми чаще всего ассоциируется наблюдения шаровых молний (Дмитриев, 1998; Синглер, 1973; Смирнов, 1988; Стаханов, 1979, 1985). В целом длительность возникновения, существования и расформирования занимает около часа.

Касаясь динамики молниевых разрядов, видим, что этот вопрос все еще "в состоянии доисследования". Причем эта неопределенность связана с процессами модификации гроз. На конец 2000-го года затверждены были величины: интервалы между смежными разрядами в "грозовых реакторах" составляют 0,2 с, а длительность разрядов колеблется от 100 до 1000 микросекунд. Со средним разрядом грозового облака - тоже разночтение 30-50 Кл, в отдельных грозовых очагах отмечалось наличие зарядов до 200 Кл, что и порождает экзотического вида молнии (как отмечалось ранее: шторовые, объемные и др.) переносящие ток непрерывный и высокой напряженности. Растет энергоемкость и отдельных разрядов, достигающих в отдельных случаях 15 Кл. Здесь надо отметить и наличие следов суперразрядов, возникавших в период интенсивной деградации Сартанского оледенения на территории Горного Алтая. Так по представленным свидетельствам воздействий на горные вершины молниевых разрядов (Бутвиловский, 1993?) можно оценивать перенос электричества в разряде до 100 Кл с максимальным током до 400000 А. В фоновых грозовых процессах эти величины на 2-3 порядка меньше. Тем не менее, эти факты "электроэкспериментов" Природы ни в коем случае нельзя забывать.

Для случаев "молниезабоев ЛЭП" имеет значение и характеристика общего поступления тока на землю от облачной грозовой структуры (от 4 до 80 км2). На указанную площадь от грозового облака поступает ток от 0,5 до 2А. Характерно и то, что потеря земной поверхностью положительного заряда превышает потерю отрицательного, причем эти потери широко варьируют от качества геолого-геофизической среды. Например, потеря положительного заряда превышает потерю отрицательного: для Англии - в 1,86 раза, а для грозоочага Южной Африки в 2,8 раза. Существенно, что через отдельно стоящее на равнине дерево протекает 0,1 мкА. В технической системе - антенна длиной 900 м, с высотой около 35 м и диаметром провода в 7 мм в горной местности может проходить ток до 1000 ккА.

С учетом того, что ежесекундно на земном шаре происходит 100 разрядов линейной молнии, то ежесекундная энергоемкость гроз составляет 1018 эрг/с, или 3,14∙1026 эрг/год. Подчеркнем, что общегодовая энергопроизводительность гроз сопоставима с энергоемкостью годовой сейсмичности - n∙1026 эрг/год. Сходство с сейсмопроцессами можно продолжить в акустических эффектах. Установлено, что максимальная энергия грома выделяется на частотах 0,2-2Гц в инфразвуковом диапазоне, а на звуковом участке акустического спектра энергетический максимум приходится на частоты 125-250 Гц, который несколько меньше инфразвукового. В сейсмоакустике также инфразвуковые частоты пользуются большим преимуществом перед звуковым диапазоном.

Отметим, что в среднем одноразрядные раскаты грома длятся около 25 секунд (с общим диапазоном длительности звучания от 4-х до 100 секунд). Характерно, что высокоскоростные (>100 разрядов в 1 сек) разряды порождают "непрерывный гром" на время существования "грозового реактора", который, как уже отмечалось, генерирует не только γ -излучение, но и протоны.