Рассматривая локализацию и цикличность грозовой активности в общей схеме ее проявления начнем с классификации грозопроявлений по площади. В настоящее время широко применяется двучленное деление неоднородности высыпания гроз оп территории: мезомасштабная и макромасштабная.
Мезомасштабная неоднородность, как некая пространственная характеристика грозоактивности, устанавливается по климатическому параметру. В этом параметре содержится оценка количества распределения количества гроз в среднем за год от десяти до ста (и более) тысяч квадратных километров. Размер площади связан с климатической и геолого-географической характеристиками исследуемых регионов. При этом следует отметить, что над водной поверхностью, из-за температурных градиентов и разных условий развития турбулентности в атмосфере, грозовая активность существенно ниже, чем над сущей. Среди существенных для гроз характеристик отмечается:
сложность и орографическая изученность рельефа, которые определяют мощность и топологию восходящих потоков образующих структуру грозовых облаков;
наличие неизбежно существующей влаго-температурной мозаики земной поверхности, которая и задает облегченный динамизм тропосферы;
размещение разломной сети земной коры представляющей собой зоны вертикального вещество-энергоперетоков, а потому влияющих на формирование облачных фронтов;
техногенный приток газа, пыли, аэрозолей (особенно металлозолей) в приземную атмосферу и сильно влияющих на интенсивность и характер ионизации.
Микроклиматическая неоднородность, влияющая на локализацию гроз и их энергоемкость, имеет характерные размеры воздействия от десяти до сотен квадратных километров. Как правило эти площади характеризуются узкими зонами грозобойных участков, либо представляют собой грозовой очаг (чаще грозоактивный) данного участка. Характерно, что эти очаги и зоны являются основными источниками грозоповреждений линий электропередая, строительство которых проводится без учета свойств этих участков. Именно с этого уровня дробности территории проявляется более детально "технология гроз".
Размещение грозовых разрядов ("удары молний") следует, в основном, характеру электропроводности почв и обнаженных горных пород (тяготение к обводненным трещинам, "упорам и смятиям" при контакте разнопрочных пород).
В целом давно выявлена и широко известна особенность гроз в том, что их количество нарастает с севера на юг и от равнинных ландшафтов к горным (например, Украина - 35 гроз в год, Горный Алтай - 58, а Кавказ - 60). Согласно такой шкале грозоочагов следует, что с 1980-х годов идет резкая дифференциация территории Сибири на площади с повышенной грозоактивностью и с пониженной. Это весьма важный факт региональной модификации грозоактивности и нарастания электроатмосферного неравновесия, что требует обязательного картирования гроз Сибири в настоящем и последующем. Отмечено также возрастание разрядов молний в землю по всей пойме Оби. Напомним, что Обь трассирует глубинный разлом земной коры.
Вопросы периодизации гроз также исследовались достаточно давно, а полученные к 2000-у году результаты свидетельствуют о нарастании частот периодов. Так согласно изучению количественных данных оп 25 равномерно размещенным ГМС в интервале времени с 1936 по 1975 гг. по Западной Сибири выявлены:
При этом анализ временных рядов гроз позволил выявить гармоники в 3,5 и 15 лет, а квазипятилетний цикл (4-7 лет) имеет 87% надежность и приурочен к восходящим и нисходящим ветвям солнечных циклов.
Касательно мезомасштабных процессов томские исследователи (Алехина, Горбатенко, 2000; Кабанов и др., 2000) отмечают следующие особенности:
возрастание интенсивности гроз на отдельных участках (грозобойные зоны) территории Западной Сибири;
несинхронность вариаций грозоактивности на смежных территориях региона и возрастание грозодней в году в 1,5-2 раза;
найдены количественные оценки корреляций временных рядов параметров Т (число годовых грозодней) и Р (продолжительность гроз):
при расстоянии между ГМС менее 100 км {Т,Р}-корреляции достигаются в 75% случаев;
при расстоянии 100-400 км корреляции снижаются до 25% случаев;
при расстоянии более 400 км {Т,Р}-корреляции снижаются до 10% случаев.
Отмечается также, что изменчивость грозопроявлений намного больше изменчивости других погодных показателей. При этом следует иметь ввиду, что именно в центральной части Западной Сибири зарождается максимальное количество грозогенерирующих циклонов. При этом с циклонической активностью грозопроизводительность распределяется следующим образом:
циклоны Западной Сибири - 56% гроз (локально возникшие циклоны, как правило генерируют краткосрочные грозы, а циклоны северо-западного направления порождают длительные грозы - 4-7 часов).
Эта высокая продуктивность циклонов Западной Сибири по грозогенерации имеет глубокие причины, связанные как со свойствами осадочного чехла, так и со свойствами фундамента. При этом надо отметить, что интенсивное наращивание аномальных геодинамических процессов в геопасивных зонах (Касьянова, 2003) будет поощрять дальнейшую модификацию и интенсивность грозовых процессов в Западной Сибири.
В этом отношении следует особенно подчеркнуть обнаруженный факт нарастания тренда изменчивости грозоактивности и ее максимальной энергоемкости (при снижении прогнозных возможностей) в условиях урбанических зон. Естественно, что, особенно крупные города, техногенные зоны представляют собой территории комплексных геолого-геофизических аномалий (Дмитриев, Шитов, 2003). Дополнительный промышленный приток вещества и энергии в верхнее полупространство Земли неизбежно наращивает энергоемкость не только атмосферных, но и ионосферных процессов. А все более широкое развитие высотных гроз (до 120-130 км) типа спрайтов, голубых струй и др. (Winckler etoll, 1996) создает условия "перемыкания" грозопроцессов в приземной атмосфере и нижней ионосфере. Поэтому все более важным и неотложным делом должно быть слежение за региональной эволюцией гроз.
Целесообразно также отметить и некоторые особенности распределения мощности молниевых разрядов. Рассматривая в этом отношении исследуемый регион, а также и равнину Западной Сибири, отметим широко известный факт нарастания числа грозоразрядов в предгорных и горных районах по сравнению с равнинными территориями. При этом надо учитывать, что при очень интенсивных грозах доля наземных разрядов минимизируется, но их эффективность в ряде случаев резко возрастает.
Естественно, что возмущение на грозовом фронте порождающее развитие атмосферных вихрей разнообразных по величине, продуцирует до 36 разрядов над равнинами и до 56 - в предгорьях. Для горных участков, с учетом геолого-геофизичнской среды, эти показатели могут расти в 3-4 раза. Имея ввиду равнинные территории по типам гроз имеются такие оценки:
Распределение типов гроз по регионам различно. Например: для европейской части России около 2/3 гроз фронтального характера, и лишь 1/3 гроз внутримассовых;
для Западной Сибири в общем, грозы тоже по преимуществу, фронтальные (по статистике 1400 гроз) и составляют 57-73%; при этом имеется ряд расчетов, где внутримассовые могут достигать 43% от общего числа гроз.
Далее мы перейдем к изучению специфики грозоактивности Горного Алтая в ключе общей схемы поставленной задачи. Эта специфика и обуславливает характер нашего исследования гроз, при этом некоторые постановки задач и интерпретации полученных результатов являются оригинальными, но лежащими в общем русле исследования грозовых процессов на Земле.