METEOROLOGIJA
Dr Vladica Božić
Zaštita od gradonosnih padavina
UOČI OLUJE SA GRADOM
Grad se obično razvija leti, kada temperaturna razlika između Zemljine površine i gornjih slojeva vazduha postane veoma velika; na tlu je dovoljno toplo da se stvori vodena para, a u gornjem sloju atmosfere i dalje dovoljno hladno da omogući formiranje leda. Uspostavljeni regioni sa toplim i hladnim vazduhom će stvoriti vertikalna kretanja vazduha (uspona i silazna), koja se u meteorologiji zovu konvekcije. One predstavljaju glavni uzrok formiranja grmljavinskih oblaka, odnosno oluja.
Kada se vodena para koja se nalazi u atmosferi nošena usponom strujom toplog vazduha podigne uvis i dođe u sloj atmosfere sa nižom temperaturom i nižim pritiskom vazduha, hladi se i pretvara u mikroskopske kapljice vode. Kondenzacija se vrši oko čestica kao što su prašina, pesak ili polen; nošene od strane površinskih vetrova, one se takođe penju sa toplim vazduhom.
Od tih kapljica vode (uprošćeno) nastaju kumulonimbusi, visoki konvektivni oblaci. Kapljice vode, uhvaćene u jakom usponom strujanju, i dalje se podižu uvis i dolaze u gornji deo kumulonimbusnog oblaka u kome je temperatura od 0 do -20oC), gde postaju prehlađene i gde se neke pretvaraju u male ledene kristale (prehlađena znači da tečna voda moze postojati na temperaturama ispod 0oC, u obliku sitnih kapi). Takođe, deo vodene pare se direktno pretvara u male ledene čestice (depozicija).
Dalji rast kristala leda do veličine grada rezultat je sudara ledenih čestica i kapljica prehlađene vode unutar kumulonimbusa, koje se pri tome mrznu i na čestice dodaju slojeve leda (u zona rasta grada, između -20 i -40oC). Vazdušne struje u olujnom gradonosnom oblaku nose zrna leda (obično nepravilnog sfernog oblika) dok ne postanu suviše velika i teška za nošenje. Tada počinju da padaju iz oblaka velikom brzinom na tlo, u obliku grada
Zaštita od nepogode
U cilju sprečavanja ili smanjenja štete izazvane gradom na velikim površinama, pre svega u poljoprivredi, koriste se dve metode suzbijanja: pasivne i aktivne. Pasivan način smanjenja štete od grada podrazumeva korišćenje zaštitne mreže iznad useva, što se može primeniti samo na malim površinama. Postavljena mreža ima određen uticaj na mikro-klimu oko useva.
Zbog visoke cene njene nabavke i održavanja, mreža se isplati jedino proizvođačima voća. Aktivne metode su zasnovane na konceptu transformacije opasnih gradonosnih oblaka kako bi se spre- čilo stvaranje velikih zrna leda. Klasičan pristup se zasniva na korišćenju impulsnog udara energije (eksplozije), koja treba da oslabi ili da uništi formirana velika zrna leda. Metoda se zasniva na efektu kavitacije, pojavi isparavanja vode i stvaranja mehurova vodene pare kada pritisak vode postaje jednak ili manji od pritiska zasićenja vodene pare, koja nastaje pri snažnom impulsnom udaru energije u čvrstu prepreku. Paljbom iz topova ili korišćenjem raketa sa eksplozivnom glavom, usled visokog pritiska uzrokovanog eksplozijom u gradonosnom oblaku ili van njega, kroz oblak prođe snažan udarni talas i unutar zrna grada stvara džepove vodene pare i tečnosti.
Na taj način bi zrno grada trebalo da se raspadne na sitnije komade i kapi kiše, ali nema eksperimentalnih dokaza o efikasnosti metodekorišćenja eksploziva u zaštiti od grada. Međutim, u poslednjih nekoliko godina, u nekim zemljama su se pojavile protivgradne aktivnosti zasnovane na korišćenju protivgradnih topova za proizvodnju zvučnih talasa. Dejstvo protivgradnog topa se ostvaruje udarnim (zvučnim) talasom kojim se ometa stvaranje zrna grada tokom procesa njihovog narastanja.
Top je konstruisan tako da se u njegovom donjem (prizemnom) delu nalazi posebna komora koja se puni eksplozivnom smešom acetilena (ili butana) i vazduha. Smeša se pali varnicom tako da vreo gas, pod pritiskom, prolazi kroz vrat komore u dugi konusni odvod nad komorom. Kao rezultat sagorevanja, stvara se udarni talas usmeren u pravcu neba. Udarni talas se kreće brzinom zvuka, i na svom putu zahvata gradonosne oblake ometajući proces stvaranja zrna grada u njima. Teorijski, udarni talasi treba da utiču na prehlađenu vodu na površini čestice leda i prevode je iz tečnog u gasovito stanje. Na taj način, na jezgrima više ne može da se zaledi dodatna količina vode, usled čega se zaustavlja proces povećanja zrna grada. Na putu ka tlu, manje zrno grada može da se otopi. 
Ako se to ne dogodi, veličina zrna ostaje mala, čime je njegova udarna moć tj. kinetička energija manja. Nedostatak ove metode su kontradiktorni rezultati zaštite od grada i buka koja nastaje u toku rada. Ta buka dovodi do pucanja zidova na objektima u blizini, onemogućavanja normalnog obavljanja određenih aktivnosti i plašenja domaćih životinja. Savremeni pristup u suzbijanju grada se izvodi tako da se pokuša sa uticajem na proces formiranja leda u oblacima, unošenjem veštački formiranih jezgara kondenzacije.
Obično je broj ledenih kristala u oblaku mali. Zbog toga oni brzo rastu jer prikupljaju ohlađene kapljica tečnosti. Kao posledica, razvijaju se zrna grada velikih dimenzija što uzlazno kretanje vazduha ne može da zadrži, tako da padaju na tlo velikom brzinom, za veoma kratko vreme. Dodatak velikog broja veštačkih jezgara kondenzacije u zoni gde se formira grad u kumulonimbusu (pothlađeni delovi) značajno povećava broj čestica (embriona) leda, tako da se veštačka i prirodna jezgra kondenzacije međusobno takmiče za raspoložive kapljice vode. Prehlađena vode se preraspodeljuje između svih jezgara kondenzacije, što dovodi do formiranja većeg broja zrna grada manjih dimenzija. Manja zrna grada padaju manjom brzinom kroz sloj toplog vazduha sa temperaturom iznad nivoa zamrzavanja, što ih dodatno topi i smanjuje njihovu veličinu, pa se ili istope ili postaju suviše mala da bi mogla da izazovu ozbiljnu štetu pre nego što padnu na tlo.
AKTIVIRANJE PRE NAILASKA GRADONOSNOG OBLAKA
U ceo sistem mora biti uključena nacionalna služba za prognozu vremena, koja treba, bar četiri sata unapred, da uradi prognozu o verovatnoći formiranja grada na lokaciji gde se nalazi generator. Kada se izda takva prognoza, mreža lokalnih volonterskih stanica se upozorava da aktivira svoje gorionika pre nailaska gradonosnog oblaka.
Treća metoda podrazumeva ubacivanje veštačkih jezgara direktno u prehlađene delove oblaka korišćenjem artiljerijskih granata koje eksplodiraju i rasprše jezgra kondenzacije, ili pomoću raketa koje nose kontejner sa pirotehničkih smesom u kojoj je impregniran meteorološki reagens (obično srebro ili olovo-jodid). Kontejner smešten u raketu prolazi kroz oblak dok smeša gori i ubacuje jezgra direktno u gornji sloj oblaka gde se formira grad. Zasejavanje sa ovim uređajima sinhronizuje služba za praćenja vremena pomoću meteoroloških radara, koji se koriste za identifikaciju različitih vrsta oblaka (kao što su oni koji su gradosni ili potencijalno opasno gradonosni).
Meteorolozi treba da odrede kada i gde treba da se pošalje reagens, a obučeno osoblje mora biti na raspolaganju da precizno lansira rakete ili ispali artiljeriske granate u pravom trenutku. Da bi se ovakav sistem uspostavio, neophodno je obezbediti državnu organizaciju i finansiranje.
Tehnike zasejavanja oblaka
Ubacivanja meteoroloških reagenasa koji proizvode veštačka jezgra kondenzacije u oblake se zove zasejavanje. Da bi zasejavanje bilo efikasno, veštačke čestice treba da budu prisutne u olujnom oblaku u visokoj koncentraciji pre razvoja velikih zrna grada, što znači da disperziju veštačkih jezgara kondenzacije treba vršiti u delovima oblaka sa visokim sadržajem prehlađene vode (gde su temperature između -5 i -10°C) i slabim usponim strujama vazduha, u ranoj fazi razvoja gradonosnih oblaka.
Za zasejavanje oblaka, u različitim delovima sveta se koriste različiti aktivni reagensi, koji najčešće sadrže srebro-jodid (AgI), kalijum-jodid i suvi led (čvrsti ugljendioksid). U svetu se koriste 3 metode za zasejavanje oblaka aktivnim reagensima: iz aviona, generatora na tlu i korišćenjem raketa ili artiljerije. Zasejavanje avionom se zasniva na korišćenju posebno modifikovanih aviona, koji ulete u gradonosne oblake i izbacuju hemikalije koje stvaraju veštačka jezgra kondenzacije za koja se vezuju prehlađene kapljice vode.
Avioni mogu da lete ispod oblaka, opremljeni bakljama ili plamenicima (generatorima sa rastvorom AgI), ili iznad oblaka bacajući patrone-baklje sa smešom AgI u oblake, koje pri sagorevanju proizvode fine čestice srebro-jodida. Na prvi način, unos jezgara u gornji deo oblaka se vrši usponim strujama u kumulonimbusu. Kod druga metode se koristi mreža generatora na tlu, na međusobnom prosečnom rastojanju od oko 7 km. Generator se sastoji od kontejnera u kojem sagoreva rastvor AgI u acetonu, isparava i ide u gorionik sa dimnjakom, gde se posle sagorevanja i naglog hlađenje stvaraju kristali srebro-jodida veličine 0,06-0,08 µm. I ovde se unos jezgara kondenzacije u gornji sloj gradonosnog oblaka vrši vertikalnim strujanjem vazduha.
Dr Vladica Božić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
