Грозозащита: почему риски для инфраструктуры растут?

Каждую минуту в землю по всему миру происходит около 6000 ударов молний. Мощь одного удара молнии может, расколоть бетон, вызвать скачки напряжения которые приведут к масштабные отключениям кучи разного оборудования, расплавить электропроводку или даже полностью сжечь электронные устройства, поджечь леса и еще много чего плохого.

Это, в общем, известно любому проектировщику, ну как минимум должно быть известно. 

Число ударов молний в год на квадратный километр в мире

Один из эффективных способов обезопасится от негативных последствий гроз, ну хотя бы отчасти – это планирование устройств для защиты от молний и гроз с учетом нормативных карт грозовой активности. Что, в общем, логично, чем выше вероятность гроз, тем лучше нужно защищать.

Вероятность ударов молний значительно меняется

Есть лишь одна проблема, как показывают последние исследования частота гроз и ударов молний величина не статическая, а динамическая, т.е. может значительно меняться, как от природных условий, так и от антропогенной деятельности человека.
Недавно опубликованное исследование показывает, что количество молний над судоходными путями сократилось вдвое практически за одну ночь. 
Исследователи считают, что причина столь значительных и быстрых изменений заключается в сокращении аэрозольных частиц (еще их называют твердыми частицами), которые попадают в атмосферу при сжигании судами топлива.

Работает это следующим образом — на частицах серы конденсируется влага, далее восходящие потоки поднимают капельки в более холодные слои, где они замерзают в маленькие кусочки льда. Чем больше исходных частиц, тем гуще получается смесь ледяных кристаллов. Эти кристаллы сталкиваются между собой, и при трении обмениваются электрическими зарядами: верхушки облака постепенно заряжаются положительно, низ — отрицательно. Когда накопившееся напряжение достигает какого-то критического значения, облако «пробивает» на молнию.
А снизилось количество молний потому, что Международная морская организация, ввела нормативы, которые снижали выбросы серы, которые образуются при сжигании топлива, чтобы ограничить токсичность для людей проживающих вблизи портов.

Количество молний может значительно вырасти

Так в чем же проблема, спросите вы, ведь количество молний снизилось, значит наоборот все хорошо. 

Проблема в том что, получается, что частота молний зависит от количества твердых частиц в атмосфере, а значит, существует масса факторов, которые могу быстро буквально за одну ночь, с такой же легкостью привести к росту числа этих частиц, а значит и количества молний.

Есть еще одно исследование, которое подтверждает этот тезис, ученые проанализировали более 500 000 гроз за 12 лет наблюдений. Команда исследователей рассматривала твердые частицы размером до 2,5 микрометров (PM2.5) и до 10 микрометров (PM10) в окружающей среде, сравнив их наличие и концентрацию с грозовой активностью.

И пришли к однозначному выводу — наличие большего количества мелких частиц в воздухе (аэрозолей) в целом связано с большим количеством ударов молний. Причем концентрация этих частиц оказывает большее влияние, чем их размер.
Теперь перейдем к самому печальному, в России существует масса источников твердых частиц.

Источники твердых частиц в России

В основном это продукты горения, вторичные аэрозоли, мелкодисперсная сажи и минеральная пыль. Могут быть как антропогенными, т.е. результатом деятельности человека, так и природными.

Антропогенные источники PM2.5



Антропогенные источники PM10



Природные источники (PM2.5 + PM10)

Температура и влажность

Есть еще один коррелят, который установили исследователи все в том же исследовании про твердые частицы — максимальное влияние на вероятность удара молний при загрязнении твердыми частицами проявляется при высокой температуре и влажности.

Но эти два показателя будет влиять на вероятность молний и сами по себе без всякого загрязнения. К такому выводу пришли ученые геолого-географического факультета Томского госуниверситета показали, что российские карты грозопоражаемости, составленные в 1960-80-х, «полностью разминулись с реальностью». Частота опасных молний в Сибири за последние десятилетия выросла настолько, что стандартные интервалы молниеотводов опоздали на целый класс риска.

Примерно к такому же, но более осторожному выводу приходят и их американские коллеги, после анализа данных об ударах молний на территории США — изменения в частоте и местоположении молний могут быть индикатором изменения климата.

Основная проблема здесь в том, что как известно, глобальная температура растет уже более века. А значит, будет расти и количество молний.



Рост температуры и испарения, а также локальная проводимость грунта делают количество наземных разрядов непредсказуемым даже в соседних районах.

Заключение

Похоже, даже молния перестала быть «карой Божией» и все больше зависит от того, чем мы дышим и что сжигаем.

Комбинация антропогенных выбросов и глобального потепления делает грозовую активность более изменчивой и географически неожиданной, чем когда-либо. 

Снижение молний над судовыми трассами лишь подчеркивает, насколько быстро эти риски могут меняться при любом «переключателе» — от навигационных правил до климатических аномалий. 

Поэтому современная молниезащита и защита от наведенных напряжений должна стать приоритетом для энергетики, транспорта, телеком и IT-инфраструктуры. Поэтому инвестиции в актуальные метеоданные и грамотное проектирование УЗИП будут иметь важное значение для устойчивости инфраструктуры в XXI веке.

Ну, и самое важное — ваше мнение

Ничто так сильно не мотивирует меня писать новые статьи как ваша оценка, если оценка хорошая я пилю статьи дальше, если отрицательная думаю, как улучшить эту статью. Но, без вашей оценки, у меня нет самого ценного для меня - обратной связи от вас. Не сочтите за труд, выберете от 1 до 5 звезд, я старался.