detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...

More documents

Recommendations

Info

PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH Powstanie i rozwój systemów detekcji i lokalizacji wyładowań atmosferycznych nie spowodował oczywiście zatrzymania badań nad wyładowaniami atmosferycznymi. Systemy tego typu są tylko narzędziem wspomagającym badania oraz źródłem informacji o zagrożeniach i aktualnej sytuacji burzowej dla społeczeństwa. Celem niniejszej publikacji jest przybliżenie czytelnikowi zagadnień związanych z obecnym stanem wiedzy o wyładowaniach atmosferycznych oraz dostarczenie informacji o aktualnie użytkowanych w różnych krajach systemach tego typu. Ze względu na charakter niniejszej publikacji należy wspomnieć o zagadnieniach badania piorunów w przypadku Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW). Niestety aż do 2001 roku nie zajmowano się w IMGW badaniami naukowymi dotyczącymi wyładowań atmosferycznych, a jedynie dokonywano prowadzone aż do dziś obserwacje ilościowe burz. Incydentalnie podejmowano próby – m.in. w połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku próbowano zaadoptować do pracy radzieckie urządzenie do lokalizacji piorunów pracujące w paśmie niskich częstotliwości – LF, jednakże ze względu na problemy ze znalezieniem odpowiedniej lokalizacji wolnej od zanieczyszczeń pasma LF oraz wysoką wrażliwość na zakłócenia zewnętrzne nie wdrożono urządzenia do pracy operacyjnej [31]. Obecnie nadal obserwacje piorunów, a właściwie burz, polegają na rejestracji ilości dni burzowych na stacjach meteorologicznych. Ze względu na różną gęstość sieci stacji meteorologicznych obserwacje te były niejednokrotnie obarczone błędami wynikającymi ze sposobu obserwacji tj. bazowanie na efektach świetlnym i dźwiękowych wytwarzanych przez pioruny [2]. Dzięki danym pochodzących z tego typu obserwacji generuje się tzw. mapy izokeuraniczne będące odzwierciedleniem ilości dni burzowych w roku. Mimo prymitywności pomiaru obserwacje te stanowią cenny materiał do badań m.in. klimatycznych oraz materiał porównawczy dla pracującego od 2002 roku operacyjnie w IMGW systemu detekcji i lokalizacji wyładowań atmosferycznych PERUN. Historia badań naukowych nad wyładowaniami atmosferycznymi liczy sobie ponad 250 lat. Badanie natury pioruna i praw nim rządzących, niosło ze sobą zawsze dużą dawkę niebezpieczeństwa, ale z różnych względów nigdy nie brakowało chętnych do zgłębiania wiedzy na ten temat. Kończąc tą krótką historię badań nad wyładowaniami atmosferycznymi należy zaznaczyć, że mimo tylu lat badań pioruny są nadal nie do końca zbadanym zjawiskiem, a wiele fundamentalnych pytań ciągle pozostaje bez odpowiedzi, jak np.: w jaki sposób dokonuje się elektryzacja chmur burzowych, co inicjuje wyładowania atmosferyczne i wiele innych. - 21 -
PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH 3. Fizyka wyładowań atmosferycznych. Zjawisko wyładowań atmosferycznych jest niezwykle złożonym i skomplikowanym procesem fizycznym, do dnia dzisiejszego nie zdołano wyjaśnić wszystkich praw rządzących tym procesem. Pioruny są niczym innym jak bardzo silnym wyładowaniem elektrycznym, które występuje w atmosferze ziemskiej. W chmurze burzowej, w wyniku skomplikowanych i nie do końca jeszcze poznanych procesów, tworzy się przestrzenny ładunek elektryczny oraz następuje jego separacja. Ładunek dodatni gromadzi się w szczytowych partiach chmury, ładunek ujemny w dolnych. Niewielkie skupisko ładunku dodatniego może pojawić się także w podstawie chmury. Powstaje wtedy trójbiegunowa struktura elektryczna. Między takimi skupiskami ładunków pojawia się silne pole elektryczne. Jeśli w wyniku separacji kolejne ładunki będą dołączać do tych skupisk, wtedy wartość pola będzie wzrastać. Gdy wartość powstałego pola przekroczy wielkość graniczną (progową), wtedy nie przewodzące wcześniej powietrze znajdujące się między centrami ładunków dodatnich i ujemnych, na skutek przebicia, stanie się przewodnikiem. W tym momencie w atmosferze wystąpi wyładowanie elektryczne zwane wyładowaniem atmosferycznym. W troposferze wyróżniamy dwa typy wyładowań atmosferycznych: wyładowania chmura - ziemia i wyładowania chmurowe. Wśród tych typów wyładowań, największe zagrożenia dla człowieka niesie wyładowanie atmosferyczne typu chmura - ziemia. Wyładowania tego typu, trwające przeciętnie niespełna sekundę, mogą wywołać różne i często rozległe zniszczenia. Mogą to być szkody o różnej skali i różnym rodzaju, poczynając od zniszczenia pojedynczego obiektu np.: drzewa, a kończąc na zniszczeniu rozległych obszarów leśnych. Z innego punktu widzenia straty mogą obejmować zniszczenia obiektów przemysłowych, domów mieszkalnych itp., ale mogą także zawierać przypadki śmiertelnych porażeń ludzi i zwierząt. W USA w latach 1959-1990 statystycznie, co roku 93 osoby traciły życie w wyniku porażenia piorunem, a ponad 250 odnosiło obrażenia [32]. Straty materialne szacowane są na setki milionów dolarów rocznie. Wyładowania atmosferyczne są jedną z głównych „meteorologicznych” przyczyn śmierci zwierząt i ludzi. W USA w klasyfikacji meteorologicznych powodów śmierci ludzi (1999 rok), porażenia piorunem zajmują drugie miejsce (pierwsze miejsce w tej klasyfikacji zajmują powodzie) [33]. 3.1. Atmosfera ziemska jako globalny obwód elektryczny. Kulę ziemską wraz z otaczającą ją atmosferą można w przybliżeniu, traktować jako ogromny, kulisty kondensator. Rolę naładowanych okładek spełniają tu: powierzchnia Ziemi i - 22 -
Page 1 and 2: PAWEŁ BODZAK DETEKCJA I LOKALIZACJ
Page 3 and 4: PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 19: PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 71 and 72:
PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
Page 145 and 146:
Page 147 and 148:
Page 149 and 150:
Page 151 and 152:
Page 153 and 154:
Page 155 and 156:
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
Page 161 and 162:
Page 163 and 164:
Page 165 and 166:
Page 167 and 168:
Page 169 and 170:
Page 171 and 172:
Page 173 and 174:
Page 175 and 176:
Page 177 and 178:
Page 179 and 180:
Page 181 and 182:
Page 183 and 184:
Page 185 and 186:
Page 187 and 188:
Page 189 and 190:
Page 191 and 192:
show all

detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...