Инженеры «НПЦ «Антиград» при поддержке специалистов компании ТЕСИС исследовали возможности увеличения количества осадков в засушливых регионах путем создания искусственных облаков. ПК FlowVision используется для моделирования атмосферных течений, возникающих при поглощении специальным аэрозолем энергии солнечного излучения.
В данном исследовании рассматривается возможность создания искусственных облаков, подобных пирооблакам и облакам техногенного происхождения, образующимся в природе над большими лесными пожарами, действующими вулканами, «тепловыми островами», формирующимися над крупными городами, атомными электростанциями, нефтеперерабатывающими комбинатами и теплоэлектростанциями.
Предполагается, что создание искусственного приземного аэрозольного слоя, поглощающего солнечную радиацию, может привести к нагреву локальных объемов воздуха и инициировать тепловую конвекцию. Аэрозольный слой создается с помощью дымовых шашек, генерирующих аэрозоль такой дисперсности, который максимально эффективно поглощает солнечную радиацию в диапазоне длин волн от 0,3 до 1,6 мкм.
Возможность создания таких искусственных облаков исследована теоретически с помощью программного комплекса вычислительной гидродинамики FlowVision, в котором реализована модель атмосферных течений большого масштаба. В этой модели уравнения движения, энергии и концентрации аэрозоля решаются в относительных переменных. Численные эксперименты показали принципиальную возможность возникновения облачной конвекции только при некоторых благоприятных атмосферных условиях (малая скорость ветра, градиент температуры более 8–9 °С/км), при площади аэрозольного слоя не менее 5-10 км2 и продолжительности его существования (нагрева) не менее 30 мин. Для оценки возможности практической реализации этого метода были разработаны и испытаны варианты восьми высокоэффективных дымовых составов и изготовлены две партии аэрозольных шашек массой 25 кг, создающих аэрозоль оптимального размера для поглощения солнечной радиации. Расчеты необходимой дозы по результатам лабораторных и натурных испытаний шашек показали, что для инициирования облачной конвекции в одном эксперименте необходимо сжечь несколько тысяч шашек. Расход пиротехнического аэрозольного состава (десятки тонн) примерно в 1,5 раза меньше, чем сжигание нефтепродуктов в ранее испытанных метеотронах. Однако в целях экологической безопасности натурные испытания и применение метода аэрозольного слоя целесообразно проводить вдали от населенных пунктов.
Результаты исследования описаны в статье "Study of the Possibility of Stimulating Cloud Convection by Solar Radiation Energy Absorbed in an Artificial Aerosol Layer" (на английском языке), опубликованной в сборнике Atmosphere 2023, 14(1).