Содержание к диссертации
Введение
1. Методы исследования электрических характеристик приземного слоя атмосферы 9
1.1 Теоретическое моделирование электрических процессов в приземном слое атмосферы 9
1.2 Экспериментальные методы исследования электричества приземного слоя атмосферы 13
1.2.1 Измерение напряженности электрического поля 14
1.2.2 Измерение электропроводности воздуха 19
1.2.3 Измерение плотности электрического тока 25
Основные результаты главы 1 26
2. Электрическая структура нестационарного приземного слоя в приближении классического электродного эффекта 27
2.1 Постановка задачи моделирования нестационарного классического электродного слоя 27
2.2 Численная схема решения и ее устойчивость 30
2.3 Установление стационарного режима в классическом электродном слое 32
2.4 Эволюция структуры классического электродного слоя в атмосфере при различных физических условиях 39
2.5 Глобальная унитарная вариация электрического поля в классическом электродном слое 47
Основные результаты главы 2 53
3. Электрическая структура нестационарного приземного слоя в приближении классического электродного эффекта 54
3.1 Постановка задачи моделирования нестационарного турбулентного электродного слоя 54
3.2 Численная схема решения и ее устойчивость 57
3.3 Установление стационарного режима в турбулентном электродном слое 60
3.4 Эволюция структуры турбулентного электродного слоя в атмосфере при различных физических условиях 71
3.5 Глобальная унитарная вариация электрического поля в турбулентном электродном слое 87
Основные результаты главы 3 93
4. Экспериментальные исследования вариаций атмосферно-электрических характеристик приземного слоя 94
4.1 Автоматизированный комплекс для измерения атмосферно-электрических параметров приземного слоя 94
4.2 Результаты экспериментальных исследований атмосферного электричества на станциях Кызбурун и Пик Терскол 98
4.3 Вариации электрического поля, плотности тока и плотности объемного заряда в приземном слое атмосферы 112
Основные результаты главы 4 121
Заключение 122
Литература 124
- Экспериментальные методы исследования электричества приземного слоя атмосферы
- Установление стационарного режима в классическом электродном слое
- Численная схема решения и ее устойчивость
- Результаты экспериментальных исследований атмосферного электричества на станциях Кызбурун и Пик Терскол
Введение к работе
Одной из специальных задач атмосферного электричества является исследование вариаций электрического поля в приземном слое атмосферы глобального и локального происхождения. Экспериментальное решение этой проблемы требует длительных рядов наблюдений. Кроме того, даже в условиях «хорошей погоды» (скорость ветра не более 6 м/с, облачность не выше 3-4 баллов, отсутствие дождя, тумана, метелей и т.п.) на получаемые данные оказывают значительное влияние метеорологические факторы, степень ионизации воздуха, наличие аэрозольных частиц в атмосфере и т.п. В связи с этим, с одной стороны, необходим поиск мест, пригодных для осуществления мониторинга электрического поля атмосферы, с другой стороны, необходимо развитие теоретических моделей, описывающих нестационарные электрические процессы в приземном слое. Электрическая структура приземного слоя обусловлена действием электродного эффекта вблизи земной поверхности. Известно достаточно большое число работ, посвященных теоретическому и экспериментальному исследованию электродного эффекта. Однако в большинстве теоретических работ электрическое состояние приземного слоя рассматривается стационарным, что оправдано общепринятым часовым или трехчасовым осреднением данных при регулярных наблюдениях за атмосферным электричеством. Для выявления короткопериодических вариаций электрического поля, например при исследовании грозовых явлений, необходимо развитие нестационарных моделей электродного эффекта применительно к условиям атмосферы.
Цель работы состоит в теоретическом и экспериментальном исследовании нестационарных электрических процессов в приземном слое атмосферы. Для достижения поставленной цели решены следующие научные задачи:
1. Разработка нестационарной модели электрического состояния приземного слоя в приближении классического электродного эффекта.
Разработка нестационарной модели электрического состояния приземного слоя в приближении турбулентного электродного эффекта.
Теоретическое исследование электрических характеристик нестационарного приземного слоя в зависимости от значения напряженности электрического поля, скорости ионизации воздуха, степени турбулентного перемешивания и метеорологических факторов.
Экспериментальное исследование вариаций электрических характеристик приземного слоя в горных условиях.
Научная новизна работы.
Впервые разработана и численно реализована нестационарная модель электрического состояния приземного слоя атмосферы в приближениях классического и турбулентного электродного эффекта.
Исследованы пространственно-временные характеристики классического электродного слоя в слабом и сильном электрических полях, а также в зависимости от степени ионизации воздуха.
Исследованы пространственно-временные распределения электрических параметров в турбулентном приземном слое в зависимости от степени турбулентного перемешивания, ионизации воздуха и различных метеорологических условий.
Исследован механизм образования и эволюция объемного электрического заряда в классическом и турбулентном электродном слоях.
Исследованы вариации электрического поля в приземном слое атмосферы под действием глобальных и локальных факторов.
Разработан автоматизированный комплекс для измерения атмосферно-электрических величин, включающий в себя измерительные приборы (измерители градиента потенциала электрического поля, полярных проводимостей воздуха и плотности электрического тока), сопряженные с компьютером посредством АЦП.
Получены новые экспериментальные данные об электрических характеристиках приземного слоя на горных станциях в Приэльбрусье.
Установлены закономерности вариаций электрических величин как результат совокупного действия глобальных и локальных факторов.
Научная и практическая значимость работы заключается в развитии представлений о механизмах возникновения вариаций электрического поля в приземном слое атмосферы глобального и локального происхождений.
Полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований положения и результаты могут быть использованы:
для расчетов электрических характеристик нестационарного приземного слоя атмосферы;
для исследования влияния радиоактивности воздуха на электрические характеристики вблизи поверхности земли;
при анализе данных наземных наблюдений за атмосферным электричеством;
при разработке методов контроля антропогенного воздействия на атмосферу;
при построении нестационарных моделей глобальной электрической цепи, учитывающих вклад генераторов, действующих в приземном слое;
- для организации регулярных наблюдений за атмосферным
. электричеством в горных условиях;
- при исследовании вариаций электрических полей, обусловленных
грозовой деятельностью.
В рамках сформулированной в работе проблемы на защиту выносятся следующие результаты и положения:
Нестационарные модели электрического состояния приземного слоя атмосферы в приближениях классического и турбулентного электродного эффекта.
Зависимости пространственно-временных распределений параметров электродного слоя от напряженности электрического поля, степени ионизации воздуха, метеорологических условий в атмосфере.
3. Автоматизированный комплекс для измерения атмосферно-
электрических величин и результаты экспериментальных исследований
атмосферного электричества (электрического поля, плотности тока,
проводимости воздуха, плотности объемного заряда) приземного слоя в
горных условиях.
4. Механизмы возникновения глобальных и локальных вариаций
электрических характеристик приземного слоя.
Публикации результатов и личный вклад автора.
По результатам исследований опубликовано 10 научных работ.
Постановка задачи моделирования электрического состояния нестационарного приземного слоя, а также выбор численной схемы и исследование ее устойчивости осуществлялись совместно с научным руководителем и консультантом.
Автору принадлежит разработка, реализация численных моделей, проведение расчетов и их интерпретация. Соискатель принимал непосредственное участие в экспериментальных исследованиях, обработке полученных данных, разработке аппаратуры и методики наблюдений.
Обсуждение отдельных разделов работы проводилось с В. Н. Морозовым и Я. М. Шварцем.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской НТК студентов и аспирантов, «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления». КРЭС-98, (Таганрог, 1998), Conference Parallel Computational Fluid Dynamics - Advanced Numerical Methods, Software and Applications (Moscow, 2003), 9 - 10-ой Международных конференциях «Математические модели физических процессов и их свойства» (Таганрог, 2003 - 2004), 5-ой Российской конференции по атмосферному электричеству (Владимир, 2003), научных семинарах кафедр высшей математики и физики Таганрогского государственного радиотехнического университета (Таганрог, 1998 - 2005).
Структура и объем работы.
заключения, списка литературы, страницы, включая 52 рисунка, 8 наименований.
Диссертация состоит из введения, 4 глав,
Общий объем работы составляет 133
таблиц. Список литературы содержит 91
%
Экспериментальные методы исследования электричества приземного слоя атмосферы
Основными электрическими параметрами, позволяющими судить об электрическом состоянии приземного слоя, являются напряженность электрического поля, проводимость воздуха, плотность электрического тока. Однако при интерпретации экспериментальных данных [13,46,59,60,77,87], а также при построении численных моделей электрического состояния приземного слоя необходимо учесть многие другие факторы. Например: скорости ветровых потоков, скорости турбулентного обмена, интенсивность ионообразования и т.д. При этом приборы для измерения вышеуказанных величин должны быть просты в использовании, а получаемая с их помощью информация - достоверной. Эти два условия играют особенно важную роль при проведении регулярных наблюдений за электрическими параметрами атмосферы. Рассмотрим основные принципы и приборы, построенные на их основе и используемые при проведении сетевых атмосферно-электрических наблюдений.
Одним из важных электрических параметров приземного слоя атмосферы является напряженность электрического поля, связанная с потенциалом атмосферы соотношением Е = -Vі. Разработан ряд методик для измерения градиента потенциала Vх атмосферы. Приборы для измерения напряженности электрического поля можно классифицировать по принципу действия на измерители с пассивной антенной, измерители с активной антенной и генераторные.
Измерители напряженности электрического поля с пассивной антенной применялись, когда понятие об электрическом поле не было введено, и о существовании электричества в атмосфере судили, например, по интенсивности притяжения опилок к антенне или по расхождению лепестков присоединенного к ней электроскопа. Позднее электроскоп был заменен приборами с очень высоким входным сопротивлением (электрометрические лампы, полевые транзисторы с изолированным затвором), совершенствовалась и конструкция антенны. Все эти изменения служили достижению следующих целей: увеличение динамического диапазона измеряемых величин, увеличение точности измерения. Однако в приборах такого вида был существенный недостаток - громоздкость. Избежать этого недостатка позволил ротационный электростатический флюксметр, впервые разработанный И.М. Имянитовым и подробно описанный в его работе [15]. В настоящее время используется вариант электростатического флюксметра «Поле-2», разработанный В.П. Гордюком. Его структурная схема представлена на рис. 1.1. Здесь Г1- электростатический генератор, Г2-генератор управляющего напряжения, ПУ- предварительный усилитель, УО-усилитель-ограничитель, У- резонансный усилитель, ПФ- полосовой фильтр, ср- фазовращатель, К- ключи, ДМ1 и ДМ2- демодуляторы, ФНЧ1 и ФНЧ2-фильтры низкой частоты.
Разработанный флюксметр состоит из трех частей: блока первичного преобразователя (1111), блока вторичного преобразователя (ВП) и блока выдачи контрольных постоянных напряжений. ПП соединен с ВП длинным кабелем. Блок ПП состоит из электростатического генератора (ЭГС), предварительного усилителя, оптоэлектронного генератора напряжения, управляющего работой демодулятора. Электростатический генератор двойной с общим трехлопастным модулятором и двумя парами трехлопастных измерительных пластин. Частота модуляции составляет около 150 Гц. Блок ВП состоит из усилителя фильтра несущей частоты, усилителя . демодулятора, трехдиапазонного фильтра низкой частоты, усилителя формирователя управляющего напряжения, фазорегулирующего каскада, ключей и блока питания. Электростатический генератор вырабатывает переменный ток, пропорциональный измеряемой величине напряженности электрического ПОЛЯ.
При такой большой глубине обратной связи значительно снижается влияние изменения коэффициента усиления усилителя на коэффициент передачи сигнала. Стабильность коэффициента передачи усилителя практически полностью определяется стабильностью пассивных элементов. Входной импеданс усилителя представляет собой весьма малую величину, которая исчисляется сотнями Ом, выходной импеданс составляет величину порядка долей Ома. Большая глубина ООС, следствием которой является высокая стабильность ПУ, позволила разместить его в корпусе перечного преобразователя, несмотря на то, что он работает в открытой атмосфере. В результате этого снижены наводки в цепи входа усилителя - наиболее уязвимого для помех, повышена помехоустойчивость линии передачи сигнала от первичного ко вторичному преобразователю, благодаря весьма низкому значению выходного импеданса предварительного усилителя. Таким образом, появилась возможность расширить динамический диапазон как усилителя, так и прибора в целом за счёт уменьшения нижней границы измеряемой напряжённости электрического поля. С использованием схемы предварительного усилителя с глубокой ООС удалось разрешить противоречие, ранее существовавшее в приборах, где выделялось напряжение на измерительном сопротивлении, включенном на выходе ЭСГ, заключавшееся в стремлении, с одной стороны, увеличить входное сопротивление для получения достаточно большого напряжения на выходе генератора и, с другой - уменьшить его для получения приемлемого низкого значения входного импеданса усилителя. Как упоминалось выше, входной импеданс усилителя в 104-т-105 раз меньше измерительного сопротивления, включаемого в цепь ООС, т.е. большая величина F позволяет выбирать достаточно большие значения измерительного сопротивления при весьма малом входном импедансе, что допускает работу прибора в более жестких условиях при возможности ухудшения изоляции в ЭСГ.
Генератор управляющего напряжения, расположенный в корпусе первичного преобразователя и конструктивно объединённый с валом модулятора ЭСГ, представляет собой оптоэлектронный генератор на паре светодиод-фотодиод с прерыванием потока лучистой энергии (в инфракрасном диапазоне) непрозрачным диском с прорезями. Генератор практически не потребляет энергии от электродвигателя. Усилители-фильтры несущей частоты представляют собой активные полосовые фильтры. Применение фильтров позволяет значительно повысить помехоустойчивость приборов. В приборе применён двухкаскадный полосовой фильтр с шириной полосы пропускания на уровне 0,5 дБ примерно 20 Гц. Каждый из каскадов реализован на основе ОУ с многопетлевой обратной связью. Ввиду большого коэффициента усиления ОУ исключается влияние нестабильности К0 ОУ, стабильность в целом определяется чувствительностью параметров фильтра и стабильностью пассивных элементов.
Демодулятор, осуществляющий двухполупериодное выпрямление, выполнен по ключевой схеме. Ключи управляются прямоугольными импульсами, формируемыми компаратором с фазоинвертором. Применение такой схемы демодуляции даёт ряд преимуществ по сравнению с другими фазочуствительными выпрямителями: осуществляется хорошая развязка цепей сигнала и управления без применения трансформаторов. Ввиду малой проходной ёмкости управляющее напряжение не проникает в цепи сигнала. Сигнал любой полярности передаётся с высокой точностью, так как переключатели на полевых транзисторах не имеют нулевого остаточного напряжения.
Установление стационарного режима в классическом электродном слое
Рассмотрим процесс установления стационарного режима в электродном слое по результатам численного решения системы (2.1) с граничными и начальными условиями (2.2) и (2.3) по схеме (2.10). Нестационарный классический электродный эффект в момент времени t = 600с. выраженный минимум на некоторой высоте и становится близким к линейному. Профиль напряженности электрического поля в установившемся режиме носит экспоненциальный вид.
Результаты расчетов плотности тока проводимости на верхней границе электродного слоя представлены на рис.2.4. Как видно из него, значение плотности электрического тока уменьшается более чем в 2 раза в течение первых 3 минут, а затем становится постоянным. Плотность электрического заряда p(z, і) на различной высоте. 2.4 Эволюция структуры классического электродного слоя в атмосфере при различных физических условиях В условиях «хорошей погоды» можно наблюдать электрические поля от нескольких десятков до сотен вольт на метр. Степень влияния этих значений на электрические характеристики внутри электродного слоя наглядно можно наблюдать, если сравнить рис. 2.6 и 2.7, построенные по результатам моделирования при д0 =4,8 см c l. Здесь представлены профили напряженности электрического поля, концентрации положительных и отрицательных ионов при значениях Е0 =-40В/м и Е0 =-150В/м на нижней границе электродного слоя. Из них видно, что увеличение напряженности электрического поля в 3,5 раза (при прочих равных условиях) привело лишь к незначительному (порядка 10%) уменьшению концентрации положительных аэроионов вблизи поверхности. Величина электродного эффекта при этом возросла с 2,09 до 2,27, то есть изменение составляют величину порядка 8-10%. Одновременно наблюдается увеличение толщины электродного слоя более чем в 2 раза.
Еще одной важной характеристикой электродного слоя является знак объемного заряда внутри него. В большинстве случаев он положительный. Однако при малых значениях напряженностей электрического поля на некоторых высотах наблюдается инверсия. Так, в нашем случае (рис. 2.6) эта высота составляет примерно 2 метра.
В ходе численных экспериментов исследована степень влияния интенсивности ионообразования на распределение электрических характеристик. Так, при одинаковой напряженности электрического поля (EQ =-100 В 1м) большие значения q0 приводят к образованию в электродном слое отрицательного объемного заряда. Этот эффект наблюдается при q0 Л5см c l. На рис. 2.8 представлено распределение концентраций легких заряженных ионов и напряженности электрического поля при q0= 50 см с . По сравнению со случаем q0 = 4,8 см с интенсивность ионообразования под действием радона увеличилась более чем в 10 раз, что характеризует резкое повышение концентрации радона. Это привело к ослаблению электродного эффекта на 40%, появлению отрицательного объемного заряда, резкому увеличению концентрации положительных ионов на высотах менее 1 метра и, как следствие, увеличению объемного заряда в этой области. Толщина электродного слоя при этом осталась практически постоянной.
Электрическая структура классического приземного слоя электродного эффекта q0 = 50 см с . Характерное отличие нового профиля от (2.4) заключается в резком возрастании интенсивности ионообразования на высотах менее 3 см (рис. 2.9).
На основе описанной выше численной модели показано, что а -распад вносит незначительный вклад в формирование электрических характеристик приземного слоя. При значении поля 0 =-Ю0В/м, величина электродного эффекта уменьшилась менее чем на 0,5% по сравнению с результатами, полученными при использовании выражения (2.4). Однако хочется отметить, что при «малых» полях величина влияния уже достигает 5%. Такое отличие получено при напряженности поля Е0 =-50 В/м. Если учитывать а распад, то профили концентраций положительных и отрицательных ионов приобретают более резкие градиенты у поверхности земли. Увеличение интенсивности ионообразования q0 сильно не изменяет электрические характеристики. Все отличия укладываются в интервал 1%.
Исследование знака объемного заряда внутри электродного слоя [10,19,20,22,61,81] в зависимости от напряженности электрического поля Е0 и интенсивности ионообразования q0 привели к выводам, которые можно объяснить, используя рис. 10. На этом рисунке в координатах (q0,EQ) по результатам численного моделирования проведена некоторая прямая. Она четко показывает, при каких условиях следует ожидать появления отрицательного объемного заряда в классическом электродном слое. Так если выбрать на рис. 10 точку с координатами (q0 E0) и эта точка лежит правее и ниже проведенной прямой, то следует ожидать появления отрицательного объемного заряда при моделировании с этими параметрами. Если же точка лежит левее и выше прямой, то объемный заряд останется положительным.
Численная схема решения и ее устойчивость
Представленная задача с начальными и граничными условиями решалась численно с использованием конечно-разностного метода по схеме «с весами» поле отрицательное и принимает значения от нескольких десятков вольт на метр (более 20). Основываясь на приведенных данных, можно сказать, что оператор А- несамосопряженный, со значительным диагональным преобладанием (обеспечивается в большей степени слагаемым an на главной диагонали). Поскольку на главной диагонали стоят операторы больше нуля, оператор положительно определенный. Разностная схема с несамосопряженным, положительно определенным оператором А является абсолютно устойчивой [48] ко входным данным при сг 0,5. Проведя вышеописанные рассуждения для второго уравнения системы, приходим к аналогичному результату.
Трехдиагональный вид полученной системы линейных алгебраических уравнений и выполнение условия диагонального преобладания для первого и второго уравнений позволяет решать их методом прогонки [79,84]. Третье уравнение (уравнение Пуассона) решается методом исключения (метод Гаусса).
В качестве параметров моделирования выбираем значение шага дискретизации по расстоянию h{ = 0,1м и значение параметра а = 0,5. Шаг по времени выбираем равным шагу по дискретизации: т = 0,1 с.
Полученные параметры позволяют проводить моделирование на современных вычислительных средствах. 3.3 Установление стационарного режима в турбулентном электродном слое Рассмотрим процесс установления стационарного режима в турбулентном электродном слое по результатам численного решения системы (3.1) с граничными и начальными условиями (3.2) и (3.3) по схеме (3.6). При этом были заданы следующие значения входных параметров: Е0=-Ю0В/м, д0 =4,8-10 м с . Время моделирования выбираем заведомо больше времени релаксации системы. Предположим, что приземный слой атмосферы находится в состоянии нейтральной стратификации, т.е. коэффициент турбулентности описывался следующим профилем [36,37]: Dx{z) = D,z, (3.8) где Dx = 0,1 мс . На рис. 3.1 - рис. 3.3 представлены профили концентраций положительных и отрицательных аэроионов и напряженности электрического поля в электродном слое в различные моменты времени моделирования. Отметим, что при таких параметрах модели профили концентраций легких ионов монотонно возрастают и в начальный момент времени довольно быстро достигают асимптотического значения J у .
В начальный момент времени плотность тока проводимости монотонно возрастает, а его значение уже на высоте 20 метров достигает своего максимального значения. С увеличением времени моделирования толщина слоя, в котором изменяется плотность тока проводимости, растет и достигает значений соизмеримых с толщиной электродного слоя. Отличительной особенностью профиля плотности тока проводимости в турбулентном электродном слое является наличие характерного максимума. При вышеописанных параметрах системы максимум проявляется на высоте порядка 5-7 метров, а величина плотности тока проводимости на этой высоте на 30% больше его асимптотического значения на верхней границе.
По данным численного эксперимента были проведены расчеты величины плотности тока проводимости на верхней границе (н) электродного слоя и плотности электрического заряда согласно выражениям: (z = H) = e(bini +b2n2)Ex, p{z)=e(nl{z)-n2{z)). (3.10)
Результаты приведены на рис. 3.7, рис. 3.8. Если сравнить эти профили с профилями построенными для классического электродного эффекта (рис. 2.4, рис. 2.5), то можно заметить увеличение времени выхода на стационарный режим плотности тока проводимости (порядка 500 секунд) на верхней границе электродного слоя. Само значение плотности тока проводимости осталось того же порядка, что и для классического электродного слоя.
Как уже отмечалось в главе 2, мы рассматриваем эволюцию электродного слоя в условиях «хорошей погоды». Для того чтобы показать особенности электродного слоя при наличии турбулентного перемешивания проведен ряд экспериментов.
Отметим, что величина электродного эффекта составила в первом случае 2,07, а во втором на 2% больше, т.е. 2,11. При увеличении значения напряженности электрического поля разница в профилях положительных и отрицательных аэроионов становится более значительной. Так на высоте 2 метра при Е0 = -40 В/ м она составляла 6%, а при Е0=—\50ВIм уже 28%. Турбулентность приводит к «размыванию» объемного заряда. Если взглянуть на профили положительных и отрицательных ионов, то можно заметить, что в обоих случаях концентрации становятся близкими примерно на высоте 90 метров. Однако профиль напряженности электрического поля в первом случае убывает более плавно. Это свидетельствует о том, что концентрации положительных и отрицательных ионов достигают своего асимптотического значения на высотах больших, нежели во втором случае.
Результаты экспериментальных исследований атмосферного электричества на станциях Кызбурун и Пик Терскол
В 198992 гг. исследования атмосферного электричества в районе Эльбруса проводились на Пике Чегет (3040 м н.у.м.). Экспериментальные исследования атмосферно-электрических величин, проведенные на высокогорной станции Пик Чегет, установили, что атмосфера на станции характеризуется малыми значениями концентраций аэрозольных частиц (400-500 см"3) и отсутствием сильных источников ионизации (среднее значение интенсивности ионообразования на высоте 1 метр летом составляют 20 пар ионов/см3с). Суточный ход V\ приведенный на рис. 4.2, характеризуется ярко выраженным утренним минимумом (01-04 UT) и вечерним максимумом (16-22 UT). В апреле оба экстремума смещены к полудню. В августе в суточном ходе появляется еще один максимум (06-08 UT). В августе положительная проводимость воздуха постоянна в течение суток, а в апреле имеет небольшой минимум (16-19 UT).
В июле - августе 2003 года были проведены экспедиционные исследования на станции Кызбурун Высокогорного геофизического института [2,42]. Она расположена на высоте около 600 м над уровнем моря. Ближайший населенный пункт (село Исламей, около 400 м над у.м.), находится на расстоянии примерно 1 км к юго-востоку. Расстояние до ближайших индустриальных центров: г. Нальчик - 40 км, г. Баксан - 10 км. На нем расположена противоградовая экспедиция, оснащенная метеорологическим радаром (мощность 600 кВт). На станции находится ряд строений, большинство из которых используется как склады.
В результате проведенных наблюдений были получены распределения электрических величин, представленные на рис. 4.3 - рис. 4.5. Среднее значение градиента потенциала Vх электрического поля составило -63 В/м. Суточный ход Vі имеет утренний минимум (00-04 UT), дневной (05-15 UT) и вечерний (19-22 UT) максимумы. Это достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными, полученными на Пике Чегет. Однако суточные вариации положительной проводимости воздуха имеет ярко выраженный минимум (05-15 UT), что свидетельствует о наличии загрязнения достаточной концентрации в этом районе, способных влиять на электрические характеристики атмосферы. На это указывает и слабая корреляция между плотностью полного тока jQ и градиентом потенциала Vу. Коэффициент корреляции составил 0,16. В июле - августе 2004 года атмосферно-электрические наблюдения проводились на станции - Пик Терскол. Станция (4316,с.ш., 42030"в.д.) расположена на высоте 3003 м над у.м. и находится в 2,3 км к СЗ от ближайшего населенного пункта - пос. Терскол. Пик Терскол представляет собой относительно ровную поверхность площадью 2-3 кв. км с редкой травянистой растительностью и преимущественно каменистой почвой. Полученные суточные вариации электрических величин представлены на рис. 4.6 - рис. 4.8.
Анализ результатов измерений показывает, что среднесуточное значение градиента потенциала составило 285 В/м. В его вариациях можно также выделить утренний минимум (00-04 UT), дневной (05-16 UT) и вечерний (19-22 UT) максимумы. Суточный ход положительной проводимости воздуха имеет утренний максимум (04-13 UT) и вечерний минимум (14-22 UT). Среднесуточное значение положительной проводимости воздуха составило 25,2 фСм/м. Отрицательная проводимость воздуха также имеет утренний максимум (05-10 UT) и вечерний минимум (14-22 UT). Среднесуточное значение отрицательной проводимости воздуха составило 8 фСм/м. Коэффициент корреляции между положительной и отрицательной проводимостью составил 0,6. В вариациях плотности полного тока можно выделить утренний минимум (00-04 UT), дневной (05-13 UT) и вечерний (16-22 UT) максимумы. Среднесуточное значение плотности полного тока составило 9,1 пА/м2.
Коэффициент корреляции между вариациями электрического поля, полученными на станциях Кызбурун и Пик Терскол, составил 0,85. По результатам измерений на Пике Терскол были построены вариации плотности тока проводимости (рис. 4.9): jnp = Е(Л+ +Л_). На рис. 4.10 представлены значения параметра Долезалека, рассчитываемый согласно выражению Q = j0/ j [53,54,71]. На рис. 4.11 представлены значения коэффициента униполярности у = Л+ /Л_ . Значения у больше единицы, то есть объемный заряд внутри электродного слоя положительный. Имеется слабая линейная зависимость / от электрического поля.
