Гололед

В связи с этим человечеством постоянно совершенствуются способы борьбы с этим природным бедствием. Способы борьбы с обледенением делятся на три большие группы:

механический, при котором образовавшийся лед разрушается в результате силового воздействия на него и его обломки удаляются набегающим потоком воздуха, либо специальными приборами;

физико-химический (жидкостно-химический), при котором используются специальные жидкости (противообледенительные реагенты), понижающие температуру замерзания переохлажденных капель воды или уменьшающие силу сцепления льда с обшивкой;

тепловой, при котором используется нагрев защищаемой поверхности до температуры таяния льда. 3, 62]При механическом способе очистки поверхностей от обледенений используются различные щётки (для чистки автомобилей) или лом — для очистки тротуаров. Нужно признать, что такой метод очитки улиц архаичен и малоэффективен (слишком высокие трудозатраты при малой отдаче).Еще один, также давно и хорошо всем известный, механический способ борьбы с гололедом заключается в посыпании проезжей и пешеходной частей улиц песком или мелким гравием. Сопротивление поверхности, покрытой песком, гораздо выше, чем у льда — пешеходы и автомобили перестают скользить. Физико-химический метод борьбы с гололёдом основан на законах соответствующих наук. Способы, применяемые в рамках данного метода, крайне разнообразны. В авиации для наземной обработки самолетов используется антиобледенительная жидкость, содержащая смесь гликоля (многоатомного спирта), воды и загустителя. В качестве загустителя используют набухаемый в щелочи полимерный загуститель, содержащий гидрофобные группы, который загущает по межмолекулярному ассоциативному механизму. Жидкость образует достаточно плотную гидрофобную (греч.

гидро-вода, фобос — страх) пленку, с которой стекает практически вся попадающая на неё вода, и ледяная корка не образуется. Новые препараты, действующие против обледенения, способны в короткое время полностью плавить лёд при очень низких температурах воздуха — до минус 30оС. Кроме того, способ борьбы с гололедом, основанный на посыпании поверхностей солью также основан на физико-химических принципах. Так, соль, попадая на лёд, снижает температуру замерзания воды до -5 градусов Цельсия и, следовательно, лёд плавится. 2]Следует отметить, что соль вызывает коррозию обрабатываемых изделий (металлоконструкций и автомобилей), а специальные реагенты ещё и вредны для здоровья человека и животных, поэтому в состав новейших средств, побеждающих лёд, специально вводятся биофильные вещества, при попадании в почву действующие как комплексные удобрения и способствующие бурному росту растений в придорожной зоне. Кроме того, современные реагенты насыщают атикоррозийными веществами (ингибиторами коррозии), чтобы они оказывали минимальный ущерб металлическим конструкциям и автомобилям. Интересно, что в России с 2007 г. дорожные службы города Пошехонья (Ярославская область) вместо соли и песка активно используют минеральную воду из глубокой скважины. По результатам анализа в составе воды обнаружились почти все полезные для здоровья элементы.

Концентрация их была настолько высока, что употреблять такую воду внутрь было нельзя, зато в качестве реагента она выполнила свои функции на пять с плюсом. К тому же от такого «реагента» не ржавеют машины и не портится обувь. 12, гл. стр.] Тепловой способ широко используется в борьбе с обледенением электрических проводов.

Так, наледь оплавляют путём нагрева проводов электрическим током. Этот способ, широко применяющийся в линиях электропередачи, основан на следующем. Образование гололёда на проводах возможно лишь в том случае, если провод имеет температуру ниже 0°. Если же провод вследствие нагревания его проходящими по нему токами имеет температуру выше 0°, то гололёд на таком проводе образовываться не будет. Если провод уже покрылся гололёдом, то, пропуская через него соответствующей силы ток, можно нагреть его до температуры, при которой гололёд начинает постепенно таять и опадать с провода. Нагрев проводов током в весьма значительной степени зависит от метеорологических условий — от температуры воздуха и от ветра. При низких температурах и особенно при сильных ветрах охлаждение проводов происходит значительно интенсивнее, вследствие чего для нагрева проводов до температуры, при которой плавится гололёд, требуются большие силы тока, пропускаемого по проводам. В Норвегии проблему гололеда решают несколько иначе: там тротуары «подогреваются».

Дело в том, что теплокоммуникации здесь прокладываются аккурат под пешеходными дорожками и проезжей частью, а, соответственно, снег, падая на землю, сразу тает. В дополнение к этому дороги норвежских городов поливают горячей водой с песком. 11, гл. стр.]Глава Х Прогнозирование

В предыдущей главе были рассмотрены разнообразные способы борьбы с гололедом и гололедицей. Однако, как известно, предупредить любую болезнь гораздо проще и дешевле, чем лечить её. Ровно то же самое можно сказать и о природных явлениях — предупредить наступление масштабного обледенения гораздо проще, чем заниматься ликвидацией его последствий. Угроза оледенения, в первую очередь, электропроводов еще в советское время была признана очень серьёзной. Так, в 1939 году правительство поставило перед Гидрометеослужбой задачу изучения обледенения наземных объектов на всей территории СССР. Была создана сеть метеорологических станций, ведущих инструментальное наблюдение обледенения проводов. 3, 4]В наше время в России используется графический метод прогноза гололёда, разработанный для юго-востока Западной Сибири, но применяемый и в других районах страны.

Указанный метод имеет заблаговременность порядка 12—36 ч. Он применяется, если в холодное полугодие ожидается адвекция (смешение) теплого и влажного воздуха, вызванная перемещением в район прогноза теплых атмосферных фронтов, фронтов окклюзии, волновых возмущений и т. д. [ 10, гл.

стр.] В таком случае по графику на рисунке 5дается альтернативный прогноз гололеда, а по графику на рисунке 6 определяется его интенсивность. Если по одному из графиков прогнозируется гололед, а по другому — его отсутствие, в прогнозе указывается возможность слабого гололеда. Информатизация общества существенно облегчила работу метеорологов по созданию прогнозов. Во-первых, ускорилась обработка данных, получаемых с множества метеорологических станций, в том числе и данных об атмосфере, получаемых с искусственных спутников. Во-вторых, с помощью современных средств программного обеспечения прогнозы могут формироваться автоматически, практически без участия человека. Из точечного прогноза с помощью специальных средств (например, модуля Forecast) рассчитывается долговременный прогноз (до 72 часов), относящийся к определенному участку. Рассматриваемую сеть участков с точки зрения метеорологии можно поделить на такие отрезки, чтобы внутри их были одинаковые микроклиматические условия. Благодаря инновационной технологии принятия решения для каждого участкав определенные промежутки времени определяются ступени опасности.

Данные ступени опасности затем изображаются цветом во временной зависимости для каждого погодного участка на динамической карте на экране компьютера. 10, гл. стр.] Рис. 5 (слева).

Зависимость образования гололеда от температуры у поверхности земли (Tз) и температуры на поверхности 850 гПа (T850).Рис.6 (справа) Зависимость интенсивности гололедообразования от температуры у поверхности земли (Tз) и высоты изотермы — 10 °C (H-10 °С)В завершение данной главы, рассмотрим основной прибор для наблюдения обледенений, использовавшийся и используемый на метеостанциях в СССР и России. Данные, полученные с помощью этого прибора, необходимы для оценки опасности обледенения, а также прогнозирования его возможных последствий. Указанный прибор — гололедный станок — состоит из трёх вертикальных реек высотой 2,65 метров, располагающихся на расстоянии 90 см. друг от друга, и расположенных так, чтобы натянутые между ними провода образовывали прямой угол. Это необходимо для учёта влияния ветра на образование гололеда. На данном станке отмечаются диаметр, толщина и вес ледового отложения. [3, 61]Заключение

В представленной курсовой работе было рассмотрено явление гололеда. Подведем итоги проделанной работы и сделаем основные выводы. Гололёдом (устаревшее название — ожеледь) называют тип атмосферных осадков, образующихся на поверхности земли, а также на каких-либо предметах (ветвях деревьев, проводах и др.) в виде слоя, либо комочков льда. Гололед образуется при намерзании переохлаждённых капель дождя, тумана или мороси в интервале температур от 0 до -3 °C. Гололед не следует путать с гололедицей, так как эти явления имеют разную физическую природу. Образование гололеда наблюдается обычно при неустойчивой погоде, когда оттепель сменяется похолоданием, при температуре ниже нуля, в туманную погоду или при выпадении переохлаждённого дождя. Чаще всего гололёд образуется при температуре при температуре от 0 до —3 —5°. Чем крупнее капли воды и слабее мороз, тем толще и плотнее ледяные отложения, так как в таком случае замораживание воды происходит постепенно, и выстраивается достаточно упорядоченная структура льда. Гололёд усиливается с увеличением скорости ветра, однако может образовываться и при полном затишье. По своей форме и строению гололёд может быть гребнеобразным, овалообразным, волнистообразным и футлярообразным. Гололед бывает внутримассовый и фронтальный. Явление гололёда характерно не только для приморских районов с мягкими влажными зимами (запад Европы, Япония, Сахалин и т. д.), но распространено также во внутриконтинентальных районах в начале и в конце зимы, когда средняя температура воздуха держится на уровне от 0 до -5 оС, и сохраняется высокая влажность воздуха более 70%.Среди основных регионов России, для которых характерно появление гололеда, можно выделить Южный, Приволжский, Центральныйфедеральные округа, а также в Ленинградскую, Псковскую, Новгородскую области.

На Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке, где на протяжении большей части зимы сохраняются устойчивые низкие отрицательные температуры воздуха, гололёд бывает реже. Каждый случай гололёда протекает в три стадии, разделённые во времени: нарастания, неизменного состояния и разрушения льда. Явление гололеда было издавна известно человечеству, пережившему несколько ледниковых периодов. Изучение явления гололёда и соответствующие метеоизмерения начали производиться в начале девятнадцатого века. В народном творчестве гололёд и гололёдица упоминаются во множестве песен, частушек, анекдотов и неисчислимом количестве различных забавных историй, обыгрывающих эти явления и их последствия. Гололед является наиболее тяжёлым и распространённым видом обледенения, значительно влияющим на деятельность человека. Очень велики ежегодные убытки вызываемые крушением опор проводов связи и электропередачи, авариями на наземном и воздушном транспорте. Воздействие гололеда на хозяйство наиболее заметно в Западной Европе, США, Канаде, Японии, в южных районах бывшего СССР и носит в основном угнетающий характер. Человечеством постоянно совершенствуются способы борьбы с гололедом. Способы борьбы с обледенением делятся на три большие группы:

механические, физико-химическиеи тепловые. На сегодняшний день разработано несколько методов прогноза появления гололеда, среди которых особо можно выделить графический метод. Методы прогнозирования гололеда постоянно совершенствуются за счет внедрения достижений информационных технологий. Список использованных источников

Учебная литература

Астапенко П. Д. Вопросы о погоде (что мы о ней знаем и чего не знаем) Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 392 с. Дюнин А. К.

В царстве снега / А. К. Дюнин. Новосибирск, 1983. — 109 с. Заморский А. Д. Иней, изморозь, гололед. Л.: Гидрометеоиздат, 1951.

— 62 с. Миддлтон У. История теорий дождя и других форм осадков Гидрометеоиздат, 1969.- 191 c. Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами. (раздел «климатические условия и нагрузки») М., 1998

Софер М. Изморозь и иней, гололёд и гололедица. — М.: Журнал «Наука и жизнь» № 4, 2004 с. 50 — 54. Трухин В. И., Показеев К. В., Куницын В. Е. Общая и … В. Е. Общая и экологическая геофизика.

— М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 576 с. Интернет-сайты

В Московской области ледяной дождь без электричества оставил 455 населенных пунктов[Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал Союз потребителей РФ, 2012. — Режим доступа:

http://www.potrebitel.net/main/news/46 431/свободный. — Загл. с экрана. Обледенение самолетов стало причиной многочисленных задержек рейсов в Шереметьево. [Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал

Турпром, 2011. — Режим доступа:

http://www.tourprom.ru/news/11 486/свободный. — Загл. с экрана. Прогноз гололеда и гололедицы[Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал

http://meteoweb.ru, 2012. — Режим доступа:

http://meteoweb.ru/phen026.phpсвободный. — Загл. с экрана. Способы борьбы с гололедом. Часть 1. [Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал ООО ТНК, 2012. — Режим доступа:

http://www.tnkspb.ru/news/1/71.htmlсвободный. — Загл. с экрана. Способы борьбы с гололедом. Часть 2. [Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал ООО ТНК, 2012. — Режим доступа:

http://www.tnkspb.ru/news/1/72.htmlсвободный. — Загл. с экрана. Текст песни Владимира Высоцкого «Гололед» [Электронный ресурс] - М.: Справочно-информационный интернет-портал мир песен, 2012. — Режим доступа:

http://mirpesen.com/ru/vladimir-vysockij/gololed.html свободный. — Загл. с экрана. Приложения

А. Карта районирования территории Российской Федерации по толщине стенки гололеда

Б. Дополнение к приложению А. Глоссарий

Атмосферный фронт — переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами. Гололед — тип атмосферных осадков, в виде слоя или комочков льда, образующихся на поверхности земли и на предметах (проводах, ветвях деревьев и т. п.), при намерзании переохлаждённых капель дождя, мороси или тумана при температуре от 0 до -3 °C.Зонная плавка (зонная перекристаллизация) — метод очистки твёрдых веществ, основанный на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах. Метод является разновидностью направленной кристаллизации, от которой отличается тем, что в каждый момент времени расплавленной является некоторая небольшая часть образца. Такая расплавленная зона передвигается по образцу, что приводит к перераспределению примесей. Гололедица — скользкая дорога и ледяная корка на поверхности земли вне зависимости от причин её обледенения;

Изморозь — вид атмосферных осадков, представляет собой кристаллические или зернистые отложения льда на тонких и длинных предметах (ветвях деревьев, проводах) при влажной морозной погоде. Ледяной дождь — твёрдые атмосферные осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1−3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая вода — падая на предметы, шарики разбиваются, вода вытекает и замерзает, образуя гололёд. Сублимация (возгонка) — переход вещества из твёрдого состояния в газообразное без пребывания в жидком состоянии. Точка росы —значение температуры газа, при достижении которой водяной пар, содержащийся в газе, охлаждаемом изобарически, становится насыщенным над плоской поверхностью воды.