درختان اغلب به هدف برخورد صاعقه تبدیل می شوند که گاهی منجر به عواقب بسیار جدی می شود. ما در مورد خطرات صاعقه برای خود درختان و افرادی که در نزدیکی آنها زندگی می کنند و همچنین چگونگی کاهش خطرات مرتبط با این پدیده صحبت خواهیم کرد.
برای بخش بزرگی از زمین، رعد و برق کاملاً عادی است. در همین زمان، حدود یک و نیم هزار رعد و برق بر روی زمین در حال وقوع است. به عنوان مثال، مسکو هر سال بیش از 20 روز رعد و برق را تجربه می کند. اما با وجود آشنایی با این پدیده طبیعی، قدرت آن نمی تواند شوک آور نباشد. متوسط جریان صاعقه حدود 100000 ولت و جریان 20000-50000 آمپر است. دمای کانال رعد و برق به 25000 تا 30000 درجه سانتیگراد می رسد. تعجب آور نیست که صاعقه به ساختمان ها، درختان یا مردم و انتشار بار الکتریکی آن اغلب منجر به عواقب فاجعه آمیز می شود.
اگرچه برخورد صاعقه به یک شی زمینی، خواه ساختمان، دکل یا درخت، یک رویداد نسبتاً نادر است، اما قدرت مخرب عظیم آن، رعد و برق را به یکی از خطرناک ترین پدیده های طبیعی برای انسان تبدیل می کند. بنابراین، طبق آمار، هر هفتمین آتش سوزی در مناطق روستایی به دلیل صاعقه شروع می شود؛ از نظر تعداد مرگ و میرهای ثبت شده در اثر بلایای طبیعی، صاعقه در رتبه دوم پس از سیل قرار دارد.
احتمال آسیب به اجسام زمین (از جمله درختان) توسط صاعقه به عوامل مختلفی بستگی دارد:
با توجه به موارد فوق، واضح است که چرا درختان اغلب به هدف رعد و برق تبدیل می شوند: درخت اغلب عنصر ارتفاعی غالب برجستگی است؛ چوب زنده اشباع از رطوبت، متصل به لایه های عمیق خاک با مقاومت الکتریکی کم، اغلب نمایانگر یک زمین خوب است. صاعقه گیر طبیعی
محل |
متوسط طول سالیانه رعد و برق، ساعت |
تراکم ویژه صاعقه در هر 1 کیلومتر مربع
|
ویژگی های عمومی فعالیت های رعد و برق |
|---|---|---|---|
| ولوکولامسک |
40–60 |
4 |
بالا |
| ایسترا |
40–60 |
4 |
بالا |
| اورشلیم جدید |
40–60 |
4 |
بالا |
| پاولوفسکی پوساد |
20–40 |
2 |
میانگین |
| مسکو |
20–40 |
2 |
میانگین |
| کشیرا |
20–40 |
2 |
میانگین |
عواقب برخورد صاعقه به درخت اغلب هم برای خود و هم برای ساختمان های مجاور ویرانگر است و همچنین برای افرادی که اتفاقاً در آن لحظه در نزدیکی هستند، تهدیدی قابل توجه است. هنگامی که یک بار الکتریکی قدرتمند از چوب عبور می کند، آزاد شدن قدرتمند گرما و تبخیر انفجاری رطوبت در داخل تنه رخ می دهد. این منجر به آسیب هایی با شدت های مختلف می شود: از سوختگی یا ترک های سطحی تا شکافتن کامل تنه یا آتش گرفتن درخت. در برخی موارد، آسیب های مکانیکی قابل توجهی در داخل تنه رخ می دهد (ترک های طولی یا شکافتن چوب در امتداد حلقه های سالانه)، که عملاً در هنگام بازرسی خارجی نامرئی هستند، اما به طور قابل توجهی خطر سقوط درخت را در آینده نزدیک افزایش می دهند. اغلب، آسیب جدی، اما با بازرسی بصری قابل توجه نیست، ممکن است به ریشه های درخت آسیب برساند.
اگر آسیب صاعقه منجر به تخریب یا مرگ فوری درخت نشود، صدمات فراوانی که دریافت می کند می تواند باعث ایجاد بیماری های خطرناکی مانند پوسیدگی، بیماری های عروقی شود و گیاه ضعیف شده طعمه آسان آفات ساقه شود. این ممکن است باعث شود درخت ناامن یا خشک شود.
برخورد صاعقه به درختان (از جمله درختان زنده) اغلب باعث آتش سوزی می شود که به ساختمان های مجاور سرایت می کند. گاهی اوقات ترشحات جانبی از درخت به دیوار ساختمان منتقل می شود، حتی اگر میله صاعقه بر روی آن نصب شده باشد. در نهایت، پتانسیل الکتریکی درخت آسیب‌دیده به لایه‌های سطحی خاک گسترش می‌یابد که می‌تواند منجر به حمل آن به داخل ساختمان، آسیب رساندن به تاسیسات زیرزمینی یا برق‌گرفتگی مردم یا حیوانات خانگی شود.
برخورد صاعقه به درخت می تواند خسارت مادی قابل توجهی داشته باشد حتی اگر اضطراری رخ ندهد. از این گذشته، ارزیابی ایمنی چنین درختی، مراقبت ویژه از آن، یا حتی حذف ساده یک درخت خشک شده یا ناامیدکننده می تواند با هزینه های مواد قابل توجهی همراه باشد.
گاهی اوقات ترشحات جانبی از درخت به دیوار ساختمان منتقل می شود، حتی اگر میله صاعقه بر روی آن نصب شده باشد.
بنابراین، حفاظت صاعقه از درختان به ویژه ارزشمند (که مرکز ترکیبات منظره، تاریخی و کمیاب هستند) یا درختانی که در نزدیکی مسکن رشد می کنند، عملا قابل توجیه است. با این حال، چارچوب نظارتی تجویز یا تنظیم صاعقه درختان در کشور ما کاملاً وجود ندارد. این وضعیت به احتمال زیاد نتیجه اینرسی چارچوب قانونی داخلی است تا ارزیابی کافی از خطرات مرتبط با آسیب صاعقه به درختان در یک محیط شهری.
استاندارد اصلی فعلی داخلی برای حفاظت در برابر صاعقه به سال 1987 باز می گردد. نگرش به حفاظت از صاعقه در مناطق حومه شهر در این سند واقعیت ها و موقعیت های آن زمان را منعکس می کند: ارزش مادی بیشتر ساختمان های حومه شهر کم بود و منافع دولت بر حفاظت از اموال عمومی و نه خصوصی متمرکز بود. علاوه بر این، تدوین کنندگان استانداردهای داخلی از این فرض برداشت کردند که در ساخت مسکن برون شهری، ضوابط و مقررات ساختمانی رعایت می شود، اما همیشه اینطور نیست. به طور خاص، حداقل فاصله از تنه درخت تا دیوار ساختمان باید حداقل 5 متر باشد. در واقعیت های ساخت و ساز حومه، خانه ها اغلب نزدیک به درختان قرار دارند. علاوه بر این، صاحبان چنین درختانی، به عنوان یک قاعده، تمایلی به موافقت با حذف آنها ندارند.
در کشورهای دیگر استانداردهایی برای حفاظت در برابر صاعقه وجود دارد: به عنوان مثال، آمریکایی - ANSI A 300 قسمت 4 یا انگلیسی - استاندارد بریتانیا 6651 همچنین حفاظت درختان در برابر صاعقه را تنظیم می کند.
حداقل فاصله تنه درخت تا دیوار ساختمان باید حداقل 5 متر باشد.
در چه مواردی فکر کردن به حفاظت از صاعقه برای درخت منطقی است؟ ما عواملی را فهرست می کنیم که بر اساس آنها می توان چنین تصمیمی را توصیه کرد.
درخت در نواحی باز یا به طور قابل توجهی بالاتر از درختان، ساختمان ها، سازه ها و عناصر امدادی همسایه رشد می کند. اجسامی که ارتفاع بیشتری دارند بیشتر مورد اصابت صاعقه قرار می گیرند.
منطقه ای با فعالیت رعد و برق بالا. با فراوانی رعد و برق، احتمال آسیب به درختان (و همچنین سایر اشیاء) افزایش می یابد. مشخصه های اصلی فعالیت رعد و برق عبارتند از میانگین تعداد سالانه ساعات رعد و برق و همچنین میانگین چگالی ویژه برخورد رعد و برق به زمین (متوسط تعداد سالانه برخورد رعد و برق در هر 1 کیلومتر مربع) از سطح زمین. شاخص دوم برای محاسبه تعداد مورد انتظار آسیب صاعقه به یک جسم (از جمله یک درخت) در سال استفاده می شود. به عنوان مثال، در مورد منطقه ای با میانگین مدت زمان طوفان 40 تا 60 در سال (به ویژه، برخی از مناطق منطقه مسکو)، می توان انتظار داشت که درختی به ارتفاع 25 متر هر 20 سال یک بار آسیب ببیند.
محل قرارگیری سایت در نزدیکی آب انبارها، چشمه های زیرزمینی، رطوبت بالای خاک در سایت . این ترتیب بیشتر خطر برخورد صاعقه به درخت را افزایش می دهد.
درخت بلند سه متر یا کمتر از ساختمان رشد می کند. این آرایش درخت بر احتمال برخورد صاعقه به آن تأثیر نمی گذارد. با این حال، آسیب به درختان واقع در نزدیکی ساختمان‌ها، هم برای خود ساختمان‌ها و هم برای افراد ساکن در آنها خطرات قابل توجهی ایجاد می‌کند. در عین حال، خطر آسیب به ساختمان در اثر تخلیه جانبی افزایش می یابد؛ خطر آسیب به سقف هنگام سقوط درخت بسیار زیاد است؛ در صورت شعله ور شدن، آتش می تواند به ساختمان سرایت کند.
شاخه های درخت بر روی سقف ساختمان آویزان است، دیوارها، سایبان ها، ناودان ها یا عناصر تزئینی نما را لمس می کند.. در این صورت خطر آسیب به ساختمان، آتش سوزی و انتقال ترشحات به خانه نیز افزایش می یابد.
درخت گونه ای است که مکرراً یا مرتباً مورد اصابت صاعقه قرار می گیرد . برخی از گونه های درختی بیشتر از بقیه در معرض صاعقه قرار می گیرند. درختان بلوط اغلب مورد اصابت صاعقه قرار می گیرند.
ریشه های درختی که در کنار ساختمان رشد می کند ممکن است با پایه زیرزمینی یا تاسیسات منتهی به خانه تماس پیدا کند.. در این مورد، هنگامی که درختی با رعد و برق برخورد می کند، احتمال "حمل" تخلیه به داخل محل یا آسیب به ارتباطات (به عنوان مثال، سنسورهای سیستم آبیاری و شبکه های الکتریکی) افزایش می یابد.
کارشناسان صاعقه گیر ساختمان نصب صاعقه گیر جداگانه را توصیه می کنند، در حالی که در فاصله 3 تا 10 متری درختان مناسب ارتفاع و سایر پارامترها برای نصب صاعقه گیر و هادی پایین وجود دارد.. نصب یک دکل جداگانه می تواند بسیار گران باشد. برای بسیاری از صاحبان خانه های کشور، چنین دکل ها از نظر زیبایی شناختی نیز غیرقابل قبول هستند. و در نهایت، قرار دادن دکل در یک منطقه جنگلی به گونه ای که ریشه درختان در حین ساخت آن آسیب نبیند یا سیم های گای در رفت و آمد افراد اختلال ایجاد نکند، می تواند بسیار مشکل باشد.
اصل عملکرد سیستم حفاظت از صاعقه این است که تخلیه صاعقه توسط میله صاعقه "قطع" می شود، به طور ایمن توسط هادی پایین انجام می شود و با استفاده از زمین به لایه های عمیق خاک منتقل می شود.
اجزای یک سیستم حفاظت از صاعقه درختان عبارتند از: یک ترمینال هوا (یک یا چند)، یک هادی رو به پایین، یک هادی پایین زیر زمینی و یک سیستم زمین متشکل از چندین میله یا صفحه زمین.
هنگام توسعه طرح‌های حفاظت در برابر صاعقه، ما با نیاز به ترکیب استانداردهای داخلی برای حفاظت در برابر صاعقه ساختمان‌ها و سازه‌ها و استانداردهای غربی حاکم بر حفاظت درختان در برابر صاعقه مواجه بودیم. نیاز به چنین ترکیبی به این دلیل است که استانداردهای داخلی فعلی حاوی توصیه هایی برای نصب سیستم های حفاظت در برابر صاعقه بر روی درختان نیست و مقررات قدیمی تر شامل دستورالعمل هایی است که سلامت درخت را تهدید می کند. در عین حال استاندارد آمریکایی ANSI A 300 که حاوی اطلاعات دقیقی در مورد نصب سیستم بر روی چوب و اصول نصب و نگهداری آن است، در مقایسه با استانداردهای داخلی از الزامات کمتری برای ایمنی الکتریکی سیستم برخوردار است.
اجزای حفاظت در برابر صاعقه از مس یا فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. در این حالت برای جلوگیری از خوردگی فقط یکی از مواد انتخاب شده در کلیه اتصالات و تماس های بین عناصر رسانا استفاده می شود. با این حال، هنگام استفاده از مس، استفاده از عناصر بست برنز مجاز است. قطعات مسی گران‌تر هستند، اما رسانایی بیشتری دارند، که به قطعات اجازه می‌دهد کوچکتر، کمتر دیده شوند و هزینه‌های نصب سیستم را کاهش دهند.
طبق آمار، هر هفتمین آتش سوزی در مناطق روستایی به دلیل صاعقه شروع می شود؛ از نظر تعداد تلفات ثبت شده در اثر بلایای طبیعی، صاعقه در رتبه دوم پس از سیل قرار دارد.
اجزای سیستمصاعقه گیر یک لوله فلزی است که در انتهای آن بسته شده است. هادی پایین به داخل میله صاعقه می رود و با پیچ و مهره به آن متصل می شود.
برای درختانی که دارای تاج پراکنده هستند، ممکن است جمع‌کننده‌های جریان اضافی لازم باشد، زیرا در این مورد تخلیه صاعقه می‌تواند به شاخه‌ها یا بالای صاعقه‌گیر برخورد کند. اگر یک درخت دارای یک سیستم پشتیبانی شاخه مکانیکی بر اساس کابل های فلزی باشد، در هنگام اجرای حفاظت در برابر صاعقه باید آن را نیز به زمین متصل کنید. برای انجام این کار، یک هادی جریان اضافی با استفاده از یک تماس پیچ به آن متصل می شود. باید در نظر داشت که تماس مستقیم مس با کابل گالوانیزه غیرقابل قبول است، زیرا منجر به خوردگی می شود.
هادی های پایین از میله های رعد و برق و کنتاکت های اضافی با استفاده از کنتاکت های بستن مخصوص یا اتصالات پیچ و مهره ای متصل می شوند. مطابق با استاندارد ANSI A 300 برای حفاظت درختان در برابر صاعقه از هادی های پایین به شکل کابل های فولادی جامد با بافت های مختلف استفاده می شود. مطابق با استانداردهای داخلی، حداقل مقطع موثر یک هادی پایین مسی 16 میلی‌متر مربع، حداقل مقطع مؤثر یک هادی پایین فولادی 50 میلی‌متر است. هنگام قرار دادن هادی ها از طریق چوب، لازم است از خم شدن تیز آنها اجتناب شود. خم شدن هادی پایین با زاویه کمتر از 900 غیرقابل قبول است؛ شعاع انحنای خم نباید کمتر از 20 سانتی متر باشد.
|
|
هادی های پایین با استفاده از گیره های فلزی به تنه متصل می شوند و چندین سانتی متر در چوب تنه دفن می شوند. مواد گیره ها نباید در هنگام اتصال به هادی پایین منجر به خوردگی تماسی شود. ثابت کردن هادی ها با بستن آنها به درخت با سیم غیرممکن است، زیرا رشد شعاعی تنه منجر به آسیب حلقه و خشک شدن درخت می شود. تثبیت سفت و سخت هادی های پایین بر روی سطح تنه (با منگنه) منجر به رشد آنها به داخل تنه و کاهش دوام و ایمنی سیستم و ایجاد پوسیدگی گسترده ساقه می شود. گزینه بهینه برای بستن سیستم نصب گیره های دینامیک است. در این حالت با افزایش قطر تنه، هولدرهای دارای کابل به طور خودکار با فشار بافت چوب به انتهای میله فشرده می شوند. توجه داشته باشید که تعمیق پین های گیره ها به اندازه چند سانتی متر در چوب و در نتیجه کپسوله شدن جزئی آنها با چوب عملاً هیچ آسیبی به آن وارد نمی کند.
هادی های پایین از تنه تا پایه آن پایین می روند و در سنگر مدفون می شوند.
حداقل عمق ترانشه برای قسمت زیرزمینی هادی پایین، که توسط استاندارد ANSI A 300 تجویز شده است، 20 سانتی متر است، ترانشه به صورت دستی حفر می شود و در عین حال حداکثر تعداد ریشه ها حفظ می شود. در مواردی که آسیب ریشه به ویژه نامطلوب است، باید از تجهیزات ویژه برای ساخت ترانشه استفاده شود. به عنوان مثال، چاقوی هوا یک ابزار کمپرسوری است که برای انجام کارهای خاکبرداری در ناحیه تنه درخت طراحی شده است. این دستگاه با استفاده از جریان هوای قوی و متمرکز قادر است ذرات خاک را بدون آسیب رساندن به بهترین ریشه درختان پاک کند.
نوع و پارامترهای دستگاه زمین و فاصله ای که هادی پایین باید تا آن امتداد داشته باشد توسط خواص خاک تعیین می شود. این به دلیل نیاز به کاهش مقاومت زمینی پالس به سطح مورد نیاز است - مقاومت الکتریکی در برابر پخش یک پالس جریان الکتریکی از الکترود زمین. طبق استانداردهای داخلی، در مکان هایی که به طور منظم توسط مردم بازدید می شود، چنین مقاومتی نباید از 10 اهم تجاوز کند. این مقدار مقاومت زمین باید از شکست جرقه جریان از هادی زیرزمینی و الکترود زمین به سطح خاک جلوگیری کند و بنابراین از آسیب به افراد، ساختمان ها و ارتباطات توسط جریان الکتریکی جلوگیری کند. شاخص اصلی خاک که انتخاب طرح زمین را تعیین می کند مقاومت خاک است - مقاومت بین دو وجه 1 متر مکعب زمین هنگام عبور جریان از آن.
هرچه مقاومت خاک بیشتر باشد، سیستم زمین باید گسترده تر باشد تا از جریان ایمن بار الکتریکی اطمینان حاصل شود. در خاک هایی با مقاومت کم - تا 300 اهم (لوم، خاک رس، تالاب)، - به عنوان یک قاعده، یک سیستم زمینی از دو میله زمین عمودی که توسط یک هادی پایین متصل شده اند استفاده می شود. فاصله حداقل 5 متر بین میله ها حفظ می شود.طول میله ها 2.5-3 متر است، انتهای بالایی میله 0.5 متر فرو رفته است.
در خاک هایی با مقاومت بالا (لوم شنی، ماسه، شن) از سیستم های زمینی چند تیری استفاده می شود. هنگام محدود کردن عمق احتمالی زمین، از صفحات زمین استفاده می شود. برای سهولت بازرسی و آزمایش قابلیت اطمینان زمین، چاه های کوچک بالای عناصر زمین نصب می شود.
مقاومت خاک یک مقدار ثابت نیست، مقدار آن به شدت به رطوبت خاک بستگی دارد. بنابراین، در طول فصل خشک، قابلیت اطمینان زمین ممکن است کاهش یابد. چندین تکنیک برای جلوگیری از این مورد استفاده می شود. ابتدا میله های زمینی را در صورت امکان در منطقه آبیاری قرار می دهند. ثانیاً، قسمت بالایی میله 0.5 متر زیر سطح خاک دفن می شود (0.5 متر بالایی خاک بیشتر مستعد خشک شدن است). ثالثاً، در صورت لزوم، بنتونیت به خاک اضافه می شود - یک جزء طبیعی حفظ رطوبت. بنتونیت ذرات کوچک کلوئیدی خاک رس معدنی است که فضای منافذ آن رطوبت را به خوبی حفظ کرده و رطوبت خاک را تثبیت می کند.
چوب زنده اشباع از رطوبت، متصل به لایه های عمیق خاک با مقاومت الکتریکی کم، اغلب نشان دهنده یک رسانای صاعقه طبیعی با زمین است.
در عمل خانگی، حفاظت صاعقه درختان به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، و در مواردی که با این وجود انجام می شود، تعدادی از اشتباهات جدی در طراحی آن انجام می شود. بنابراین، به عنوان میله های رعد و برق، به عنوان یک قاعده، از میله های فلزی استفاده می شود که با استفاده از حلقه های سیم یا فلزی به درخت ثابت می شوند. این گزینه بست منجر به صدمات جدی حلقوی به تنه می شود که به مرور زمان منجر به خشک شدن کامل درخت می شود. خطر خاصی نیز با رشد یک هادی پایین به داخل تنه درخت ایجاد می شود که منجر به ظاهر شدن زخم های طولی باز گسترده روی تنه می شود.
از آنجایی که نصب محافظ صاعقه روی درختان توسط برق‌کارها انجام می‌شود، برای بالا رفتن از درخت معمولاً از گاف (کرامپون) استفاده می‌کنند - چکمه‌هایی با میخ‌های فلزی که صدمات جدی به درخت وارد می‌کنند.
متأسفانه، ویژگی های تاج درخت نیز نادیده گرفته می شود: به عنوان یک قاعده، نیاز به نصب چندین میله صاعقه بر روی درختان چند سر با تاج های پهن در نظر گرفته نمی شود؛ همچنین نقص های ساختاری در شاخه های درخت نیز مورد توجه قرار نمی گیرد. حسابی که اغلب منجر به شکستن و افتادن قسمت بالا با صاعقه گیر نصب شده می شود.
حفاظت صاعقه از درختان را نمی توان یک روش معمول نامید. نشانه هایی برای اجرای آن در مناطقی با فعالیت طوفان تندری متوسط بسیار نادر است. با این وجود، در مواردی که حفاظت صاعقه ای درختان ضروری است، اجرای صحیح آن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. هنگام طراحی و نصب چنین سیستم هایی، مهم است که نه تنها قابلیت اطمینان خود صاعقه گیر، بلکه ایمنی سیستم برای درخت محافظت شده را نیز در نظر بگیرید.
قابلیت اطمینان نهایی حفاظت در برابر صاعقه هم به انتخاب صحیح مواد، تماس ها و زمین و هم به پایداری خود درخت بستگی دارد. تنها با در نظر گرفتن ویژگی های ساختار تاج، رشد شعاعی و موقعیت سیستم ریشه درخت، می توان یک سیستم حفاظت از صاعقه ایجاد کرد که قابل اطمینان باشد و صدمات خطرناکی به درخت وارد نکند و بنابراین غیرضروری ایجاد نکند. خطرات برای افرادی که در نزدیکی زندگی می کنند.
ناظر علمی دانشیار Tudriy V.D. ________
کازان 2007
محتوا
معرفی
1. فعالیت رعد و برق
1.1. ویژگی های رعد و برق
1.2. رعد و برق، تأثیر آن بر انسان و اقتصاد ملی
1.3. رعد و برق و فعالیت خورشیدی
2. روش های به دست آوردن و پردازش داده های منبع
2.1. به دست آوردن مواد اولیه
2.2. مشخصات آماری پایه
2.3. ویژگی های آماری شاخص های فعالیت رعد و برق
2.4. توزیع ویژگی های آماری پایه
2.5. تحلیل روند
2.6. وابستگی رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق به اعداد گرگ
نتیجه
ادبیات
برنامه های کاربردی
معرفی
توسعه معمولی ابرهای کومولونیمبوس و بارش از آنها با تظاهرات قدرتمند الکتریسیته جوی همراه است، یعنی با تخلیه های الکتریکی متعدد در ابرها یا بین ابرها و زمین. به چنین تخلیه های جرقه ای رعد و برق و صداهای همراه آن رعد و برق می گویند. کل این فرآیند که اغلب با افزایش کوتاه مدت باد همراه است - طوفان رعد و برق نامیده می شود.
رعد و برق خسارات زیادی به اقتصاد ملی وارد می کند. توجه زیادی به تحقیقات آنها می شود. به عنوان مثال، در جهت های اصلی توسعه اقتصادی و اجتماعی اتحاد جماهیر شوروی برای 1986-1990. و رویدادهای مهمی برای دوره تا سال 2000 پیش بینی شده بود. در این میان، تحقیق در مورد پدیده های آب و هوایی خطرناک برای اقتصاد ملی و بهبود روش های پیش بینی آنها از جمله رعد و برق و رگبار همراه، تگرگ و طوفان اهمیت ویژه ای یافته است. امروزه توجه زیادی به مشکلات مرتبط با فعالیت طوفان رعد و برق و حفاظت در برابر صاعقه می شود.
بسیاری از دانشمندان از کشورهای ما و کشورهای خارجی در فعالیت های رعد و برق شرکت داشتند. بیش از 200 سال پیش، B. Franklin ماهیت الکتریکی طوفان های تندری را مشخص کرد؛ بیش از 200 سال پیش، M.V. لومونوسوف اولین نظریه فرآیندهای الکتریکی در طوفان های تندری را ارائه کرد. با وجود این، هنوز تئوری کلی رضایت بخش در مورد رعد و برق وجود ندارد.
انتخاب روی این موضوع تصادفی نبود. اخیراً علاقه به فعالیت های رعد و برق افزایش یافته است که این امر به عوامل زیادی بستگی دارد. از جمله: مطالعه عمیق تر فیزیک رعد و برق، بهبود پیش بینی رعد و برق و روش های حفاظت از صاعقه و غیره.
هدف از این کار درسی بررسی ویژگی‌های زمانی توزیع و وابستگی رگرسیون فعالیت رعد و برق با اعداد گرگ در دوره‌های مختلف و در مناطق مختلف منطقه پردکامیه است.
اهداف دوره
1. ایجاد یک بانک اطلاعاتی بر روی رسانه های فنی تعداد روزهای با رعد و برق با گسسته ده روزه، به عنوان مشخصه اصلی فعالیت رعد و برق، و اعداد گرگ، به عنوان مشخصه اصلی فعالیت خورشیدی.
2. محاسبه مشخصات آماری اصلی رژیم رعد و برق.
3. معادله روند تعداد روزهای همراه با رعد و برق را پیدا کنید.
4. معادله رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق را در اعداد Predkamye و Wolf بیابید.
فصل 1. فعالیت رعد و برق
1.1 ویژگی های رعد و برق
مشخصات اصلی رعد و برق های آن عبارتند از: تعداد روزهای همراه با رعد و برق و فراوانی رعد و برق.
رعد و برق به ویژه بر روی زمین در عرض های جغرافیایی گرمسیری رایج است. مناطقی وجود دارد که 100-150 روز یا بیشتر در سال با رعد و برق همراه است. در اقیانوس ها در مناطق استوایی، تقریباً 10-30 روز در سال، رعد و برق بسیار کمتری وجود دارد. طوفان های استوایی همیشه با رعد و برق شدید همراه هستند، اما خود اختلالات به ندرت مشاهده می شود.
در عرض های جغرافیایی نیمه گرمسیری، جایی که فشار زیاد غالب است، رعد و برق بسیار کمتری وجود دارد: در خشکی 20-50 روز با رعد و برق در سال، بر روی دریا 5-20 روز وجود دارد. در عرض های جغرافیایی معتدل 10-30 روز با رعد و برق در خشکی و 5-10 روز بر روی دریا وجود دارد. در عرض های جغرافیایی قطبی، رعد و برق پدیده ای منزوی است.
کاهش تعداد رعد و برق از عرض های جغرافیایی کم به بالا با کاهش محتوای آب ابرها با عرض جغرافیایی به دلیل کاهش دما همراه است.
در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، رعد و برق اغلب در فصل بارانی مشاهده می شود. در عرض های جغرافیایی معتدل روی زمین، بیشترین فراوانی رعد و برق در تابستان رخ می دهد، زمانی که همرفت در توده های هوای محلی به شدت توسعه می یابد. در زمستان، رعد و برق در عرض های جغرافیایی معتدل بسیار نادر است. اما در بالای اقیانوس، رعد و برق هایی که در توده های هوای سرد که از پایین توسط آب گرم گرم می شوند، به وجود می آیند، بیشترین فراوانی را در زمستان دارند. در غرب دور اروپا (جزایر بریتانیا، سواحل نروژ) رعد و برق زمستانی نیز رایج است.
تخمین زده می شود که 1800 رعد و برق به طور همزمان در کره زمین رخ می دهد و تقریباً 100 رعد و برق در هر ثانیه رخ می دهد. رعد و برق در کوه ها بیشتر از دشت ها مشاهده می شود.
1.2 رعد و برق، تأثیر آن بر مردم و اقتصاد ملی
رعد و برق یکی از آن پدیده های طبیعی است که نادیده ترین افراد متوجه آن می شوند. اثرات خطرناک آن به طور گسترده ای شناخته شده است. کمتر در مورد اثرات مفید آن شناخته شده است، اگرچه آنها نقش مهمی دارند. در حال حاضر، مشکل پیش‌بینی رعد و برق و پدیده‌های خطرناک همرفتی مرتبط به نظر می‌رسد مبرم‌ترین و یکی از دشوارترین‌ها در هواشناسی است. مشکلات اصلی در حل آن در گسست توزیع رعد و برق و پیچیدگی رابطه بین رعد و برق و عوامل متعدد مؤثر در شکل گیری آنها نهفته است. توسعه رعد و برق با توسعه همرفت همراه است که در زمان و مکان بسیار متغیر است. پیش‌بینی رعد و برق نیز پیچیده است، زیرا علاوه بر پیش‌بینی وضعیت همدیدی، پیش‌بینی لایه‌بندی و رطوبت هوا در ارتفاعات، ضخامت لایه ابر و حداکثر سرعت جریان به سمت بالا ضروری است. لازم است بدانیم فعالیت رعد و برق در نتیجه فعالیت انسان چگونه تغییر می کند. تأثیر رعد و برق بر انسان ها، حیوانات، فعالیت های مختلف؛ مسائل مربوط به حفاظت در برابر صاعقه در هواشناسی نیز مطرح است.
درک ماهیت رعد و برق نه تنها برای هواشناسان مهم است. مطالعه فرآیندهای الکتریکی در چنین حجم‌های غول‌پیکری در مقایسه با مقیاس آزمایشگاه‌ها، ایجاد قوانین فیزیکی کلی‌تر در مورد ماهیت تخلیه‌ها و تخلیه‌های ولتاژ بالا در ابرهای آئروسل را ممکن می‌سازد. معمای رعد و برق توپ تنها با درک فرآیندهای رخ داده در رعد و برق آشکار می شود.
بر اساس منشأ آنها، رعد و برق ها به درون توده ای و پیشانی تقسیم می شوند.
رعد و برق های درون توده ای در دو نوع مشاهده می شوند: در توده های هوای سرد که به سمت سطح گرم زمین حرکت می کنند و در زمین های گرم در تابستان (رعد و برق های محلی یا حرارتی). در هر دو مورد، وقوع رعد و برق با توسعه قدرتمند ابرهای همرفتی و در نتیجه با ناپایداری شدید لایه‌بندی جوی و با حرکات عمودی شدید هوا همراه است.
رعد و برق های جبهه ای عمدتاً با جبهه های سرد مرتبط هستند، جایی که هوای گرم با پیشروی هوای سرد به سمت بالا هدایت می شود. در تابستان، بر روی زمین، آنها اغلب با جبهه های گرم همراه هستند. هوای گرم قاره ای که در تابستان از سطح یک جبهه گرم بلند می شود، می تواند طبقه بندی شده بسیار ناپایدار باشد، بنابراین همرفت قوی می تواند بر روی سطح جبهه رخ دهد.
اقدامات زیر رعد و برق شناخته شده است: حرارتی، مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی.
دمای رعد و برق از 8000 تا 33000 درجه سانتیگراد می رسد، بنابراین تأثیر حرارتی زیادی بر محیط دارد. به عنوان مثال، تنها در ایالات متحده آمریکا، رعد و برق هر سال باعث حدود 10000 آتش سوزی در جنگل می شود. با این حال، در برخی موارد این آتش سوزی ها سودمند هستند. به عنوان مثال، در کالیفرنیا، آتش سوزی های مکرر مدت طولانی است که جنگل ها را از رشد پاک کرده است: آنها ناچیز بودند و برای درختان مضر نبودند.
علت بروز نیروهای مکانیکی در هنگام برخورد صاعقه، افزایش شدید دما، فشار گازها و بخاراتی است که در نقطه عبور جریان صاعقه ایجاد می شود. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که صاعقه به درخت برخورد می کند، شیره درخت، پس از عبور جریان از آن، به حالت گاز تبدیل می شود. علاوه بر این، این انتقال ماهیت انفجاری دارد، در نتیجه تنه درخت شکافته می شود.
اثر شیمیایی رعد و برق کم است و به دلیل الکترولیز عناصر شیمیایی است.
خطرناک ترین عمل برای موجودات زنده، عمل الکتریکی است، زیرا در نتیجه این عمل صاعقه می تواند منجر به مرگ یک موجود زنده شود. هنگامی که صاعقه به ساختمان ها یا تجهیزات محافظت نشده یا ضعیف برخورد می کند، منجر به مرگ افراد یا حیوانات در نتیجه ایجاد ولتاژ بالا در اجسام می شود، برای این کار شخص یا حیوان فقط باید آنها را لمس کند یا نزدیک آنها باشد. رعد و برق حتی در هنگام رعد و برق های کوچک به انسان برخورد می کند و هر برخورد مستقیم معمولاً برای او کشنده است. پس از یک صاعقه غیرمستقیم، معمولاً فرد نمی میرد، اما حتی در این مورد نیز کمک به موقع برای نجات جان او ضروری است.
آتش‌سوزی جنگل‌ها، خطوط برق و خطوط ارتباطی آسیب‌دیده، هواپیماها و فضاپیماهای آسیب‌دیده، تأسیسات ذخیره‌سازی نفت سوزانده شده، محصولات کشاورزی که توسط تگرگ نابود شده‌اند، سقف‌ها در اثر بادهای طوفانی جدا شده‌اند، مردم و حیوانات کشته شده در اثر صاعقه - این فهرست کاملی از پیامدهای مرتبط نیست. با وضعیت رعد و برق
خسارت ناشی از صاعقه تنها در یک سال در سراسر جهان میلیون ها دلار تخمین زده می شود. در این راستا، روش‌های جدید و پیشرفته‌تر حفاظت از صاعقه و پیش‌بینی دقیق‌تر طوفان رعد و برق در حال توسعه است که به نوبه خود منجر به مطالعه عمیق‌تر فرآیندهای رعد و برق می‌شود.
1.3 رعد و برق و فعالیت خورشیدی
دانشمندان برای مدت طولانی در حال بررسی ارتباط خورشید و زمین هستند. آنها به طور منطقی به این نتیجه رسیدند که کافی نیست خورشید را تنها منبع انرژی تابشی بدانیم. انرژی خورشیدی منبع اصلی بیشتر پدیده های فیزیکوشیمیایی در جو، هیدروسفر و لایه سطحی لیتوسفر است. طبیعتاً نوسانات شدید مقدار این انرژی بر این پدیده ها تأثیر می گذارد.
منجم زوریخ، آر. ولف (R. Wolf، 1816-1893) در سیستم‌بندی داده‌های مربوط به فعالیت خورشیدی نقش داشت. او تعیین کرد که در یک میانگین حسابی، دوره حداکثر و حداقل تعداد لکه های خورشیدی - حداکثر و حداقل فعالیت خورشیدی - برابر با یازده سال است.
رشد فرآیند تشکیل لکه از نقطه حداقل به حداکثر در پرش هایی با بالا و پایین رفتن شدید، جابجایی و وقفه اتفاق می افتد. پرش ها دائما در حال رشد هستند و در لحظه حداکثر به بالاترین مقادیر خود می رسند. ظاهراً این جهش ها در ظاهر و ناپدید شدن لکه ها مسئول بسیاری از تأثیراتی است که روی زمین ایجاد می شود.
شاخص ترین مشخصه شدت فعالیت خورشیدی که توسط رودولف ولف در سال 1849 ارائه شد، عدد ولف یا به اصطلاح عدد لکه خورشیدی زوریخ است. با فرمول W=k*(f+10g) محاسبه می شود، که در آن f تعداد لکه های مشاهده شده روی قرص خورشیدی، g تعداد گروه های تشکیل شده توسط آنها، k ضریب نرمال سازی به دست آمده برای هر ناظر و تلسکوپ است. برای اینکه بتوانید مقادیر نسبی یافت شده توسط آنها اعداد گرگ را به اشتراک بگذارید. هنگام محاسبه f، هر هسته ("سایه") که توسط یک نیم سایه از یک هسته مجاور جدا شده است، و همچنین هر منفذ (یک نقطه کوچک بدون نیم سایه) نقطه در نظر گرفته می شود. هنگام محاسبه g، یک نقطه منفرد و حتی یک منفذ منفرد یک گروه در نظر گرفته می شود.
از این فرمول مشخص می شود که شاخص Wolf یک شاخص کل است که یک ویژگی کلی از فعالیت لکه های خورشیدی خورشید را نشان می دهد. این به طور مستقیم جنبه کیفی فعالیت خورشیدی را در نظر نمی گیرد، یعنی. قدرت لکه ها و پایداری آنها در طول زمان
عدد مطلق گرگ، یعنی. شمارش شده توسط یک ناظر خاص با مجموع حاصل ضرب عدد ده در تعداد کل گروه های لکه های خورشیدی تعیین می شود، با هر لکه خورشیدی جداگانه به عنوان یک گروه شمارش می شود، و تعداد کل هر دو گروه منفرد و لکه های خورشیدی. عدد نسبی گرگ با ضرب عدد مطلق گرگ در یک ضریب نرمال سازی تعیین می شود که برای هر ناظر و تلسکوپ او تعیین می شود.
بازیابی شده از منابع تاریخی، از اواسط قرن شانزدهم، زمانی که محاسبات تعداد لکه های خورشیدی آغاز شد، اطلاعات به دست آوردن میانگین تعداد گرگ برای هر ماه گذشته امکان پذیر شد. این امر امکان تعیین ویژگی های چرخه فعالیت خورشیدی را از آن زمان تا به امروز فراهم کرد.
فعالیت دوره ای خورشید تأثیر بسیار محسوسی بر تعداد و ظاهراً شدت رعد و برق دارد. دومی تخلیه الکتریکی قابل مشاهده در جو است که معمولاً با رعد و برق همراه است. رعد و برق مربوط به تخلیه جرقه یک ماشین الکترواستاتیک است. تشکیل رعد و برق با متراکم شدن آب همراه است. بخارات موجود در جو توده های هوا در حال افزایش به صورت آدیاباتیک سرد می شوند و این سرد شدن اغلب تا دمای زیر نقطه اشباع رخ می دهد. بنابراین، تراکم بخار می تواند به طور ناگهانی رخ دهد، قطرات تشکیل می شوند و ابر ایجاد می کنند. از سوی دیگر، برای ایجاد تراکم بخار، وجود هسته ها یا مراکز تراکم در جو ضروری است که اول از همه می توانند ذرات غبار باشند.
در بالا دیدیم که مقدار گرد و غبار در لایه‌های بالایی هوا ممکن است تا حدی با درجه شدت فرآیند تشکیل لکه‌های خورشیدی در خورشید تعیین شود. علاوه بر این، در دوره‌هایی که لکه‌های خورشیدی از صفحه خورشید عبور می‌کنند، میزان تابش فرابنفش خورشید نیز افزایش می‌یابد. این تابش هوا را یونیزه می کند و یون ها نیز به هسته های متراکم تبدیل می شوند.
به دنبال آن فرآیندهای الکتریکی در قطرات آب انجام می شود که بار الکتریکی به دست می آورند. یکی از دلایل ایجاد این بارها جذب یون های سبک هوا توسط قطرات آب است. با این حال، اهمیت این جذب ثانویه و بسیار ناچیز است. همچنین مشاهده شد که قطرات فردی تحت تأثیر یک میدان الکتریکی قوی به یک جت ادغام می شوند. در نتیجه، نوسانات در قدرت میدان و تغییر در علامت آن می تواند تأثیر خاصی بر قطرات داشته باشد. احتمالاً به این صورت است که قطرات پر بار در هنگام رعد و برق تشکیل می شوند. یک میدان الکتریکی قوی باعث می شود که قطرات نیز با الکتریسیته شارژ شوند.
مسئله تناوب رعد و برق در ادبیات غرب در دهه 80 قرن گذشته مطرح شد. بسیاری از محققان آثار خود را به روشن شدن این موضوع اختصاص دادند، مانند زنگر، کراسنر، بزولد، ریدر و غیره. بنابراین، بزولد به تناوب 11 روزه رعد و برق و سپس پردازش پدیده های رعد و برق برای آلمان جنوبی برای سال های 1800-1887 اشاره کرد. . یک دوره 25.84 روزه دریافت کرد. در سال 1900 رادر دو دوره را برای فراوانی طوفان های تندری در لدبرگ برای سال های 1891-1894 یافت، یعنی: 27.5 و 33 روز. اولین دوره از این دوره ها نزدیک به دوره چرخش خورشید به دور محور خود است و تقریباً با دوره گرمسیری قمری مطابقت دارد (27.3). در همان زمان، سعی شد تناوب رعد و برق با فرآیند تشکیل لکه های خورشیدی مقایسه شود. یک دوره یازده ساله در تعداد رعد و برق توسط هس برای سوئیس کشف شد.
در روسیه، D. O. Svyatsky، بر اساس مطالعات خود در مورد تناوب رعد و برق، جداول و نمودارهایی به دست آورد که از آنها هر دو دوره تکرار امواج به اصطلاح رعد و برق برای روسیه وسیع اروپایی به وضوح قابل مشاهده است، اولین - در 24 - 26، دوم - در 26 - 28 روز، بنابراین و ارتباط بین پدیده رعد و برق و فعالیت لکه های خورشیدی. دوره های حاصل به قدری واقع بینانه بود که امکان برنامه ریزی برای عبور چنین "امواج رعد و برق" چندین ماه قبل از تابستان وجود داشت. خطا به بیش از 1 - 2 روز نمی رسد، در اغلب موارد یک تطابق کامل به دست می آید.
پردازش مشاهدات فعالیت های رعد و برق انجام شده در سال های اخیر توسط Faas نشان می دهد که برای کل قلمرو بخش اروپایی اتحاد جماهیر شوروی، دوره های 26 و 13 (نیم دوره) روز اغلب و سالانه رخ می دهد. اولی دوباره مقدار بسیار نزدیک به چرخش خورشید به دور محورش است. تحقیقات در مورد وابستگی پدیده های رعد و برق در مسکو به فعالیت خورشید در سال های اخیر توسط A.P. Moiseev انجام شده است که با مشاهده دقیق تشکیل لکه های خورشیدی و رعد و برق از سال 1915 تا 1926 به این نتیجه رسید که تعداد و شدت رعد و برق ها به طور متوسط مطابق با مساحت لکه های خورشیدی است که از نصف النهار مرکزی خورشید می گذرد. طوفان های تندری با افزایش تعداد لکه های خورشیدی بیشتر و تشدید شدند و پس از عبور گروه های بزرگی از لکه های خورشیدی از وسط قرص خورشیدی به بیشترین شدت خود رسیدند. بنابراین، سیر بلندمدت منحنی فرکانس رعد و برق و سیر منحنی عدد لکه‌های خورشیدی به خوبی منطبق هستند. Moiseev سپس واقعیت جالب دیگری را بررسی کرد، یعنی توزیع روزانه رعد و برق ها بر حسب ساعت. اولین حداکثر روزانه در ساعت 12 تا 13 بعد از ظهر به وقت محلی رخ می دهد. سپس از 14-15 کاهش جزئی وجود دارد، در ساعت 15-16 حداکثر اصلی رخ می دهد و سپس منحنی کاهش می یابد. به احتمال زیاد، این پدیده ها هم به تابش مستقیم خورشید و یونیزاسیون هوا و هم به تغییرات دما مربوط می شوند. از تحقیقات Moiseev مشخص است که در لحظات حداکثر فعالیت خورشیدی و همچنین نزدیک به لحظه حداقل، فعالیت رعد و برق شدیدترین است و در لحظات حداکثر آن بسیار بارزتر است. این تا حدودی با موضع حمایت شده توسط بتزولد و هس که حداقل فرکانس رعد و برق با حداکثر فعالیت خورشیدی منطبق است، در تناقض است؛ فاس، در درمان طوفان های تندری برای سال 1996، نشان می دهد که او توجه ویژه ای به این موضوع داشته است که آیا فعالیت رعد و برق با عبور از طوفان های بزرگ افزایش می یابد یا خیر. لکه های خورشیدی از طریق نصف النهار مرکزی خورشید. برای سال 1926، هیچ نتیجه مثبتی به دست نیامد، اما در سال 1923 ارتباط بسیار نزدیکی بین پدیده ها مشاهده شد. این را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که در طول حداکثر سال‌ها، لکه‌های خورشیدی نزدیکتر به استوا گروه‌بندی می‌شوند و از نزدیک مرکز ظاهری قرص خورشیدی عبور می‌کنند. در این شرایط، تأثیر آزاردهنده آنها بر روی زمین را باید بزرگترین در نظر گرفت. بسیاری از محققان سعی کرده‌اند دوره‌های دیگری از طوفان‌های تندری را بیابند، اما نوسانات در فعالیت‌های رعد و برق از موادی که در اختیار ما هستند هنوز برای تشخیص بسیار دشوار است و امکان ایجاد هیچ الگوی کلی را ممکن نمی‌سازد. در هر صورت این سوال به مرور زمان توجه تعداد فزاینده ای از محققین را به خود جلب کرده است.
تعداد رعد و برق ها و شدت آنها به طریق خاصی بر روی شخص و دارایی او منعکس می شود. بنابراین، از داده های آماری استناد شده توسط بودین، واضح است که حداکثر مرگ و میر ناشی از برخورد رعد و برق در سال های حداکثر تنش در فعالیت خورشید، و حداقل آنها - در سال های حداقل لکه های خورشیدی است. در همان زمان، جنگل‌بان روسی، تیورین، خاطرنشان می‌کند که طبق تحقیقات انجام‌شده بر روی مواد انبوه، آتش‌سوزی‌ها در منطقه جنگلی بریانسک در سالهای 1872، 1860، 1852، 183b، 1810، 1797، 1776 و 1753 شخصیتی خود به خود به خود گرفتند. در جنگل های شمال نیز می توان به تناوب به طور متوسط 20 سال اشاره کرد و تاریخ آتش سوزی جنگل های شمال در بسیاری از موارد با تاریخ های ذکر شده منطبق است که تأثیر همان علت را نشان می دهد - دوران خشکی برخی از آنها در سالهای حداکثر فعالیت خورشید قرار می گیرند. می توان اشاره کرد که در جریان روزانه فعالیت رعد و برق و در سیر روزانه تعداد آتش سوزی های ناشی از رعد و برق نیز رابطه خوبی مشاهده می شود.
فصل 2. روش های به دست آوردن و پردازش داده های اولیه
2.1 به دست آوردن مواد اولیه
این کار از داده های هواشناسی در مورد فعالیت رعد و برق در هفت ایستگاه جمهوری تاتارستان استفاده کرد: Tetyushi (1940-1980)، Laishevo (1950-1980)، Kazan-Opornaya (1940-1967)، Kaybitsy (1940-1967)، Arsk (1940). -1980)، آگریز (1955-1967) و ایستگاه هواشناسی دانشگاه دولتی کازان (1940-1980). داده ها با نمونه گیری ده روزه ارائه شده است. تعداد روزهای با رعد و برق در هر دهه به عنوان شاخص فعالیت رعد و برق در نظر گرفته شد. و همچنین داده های ماهانه در مورد فعالیت خورشیدی - اعداد گرگ برای 1940-1980.
بر اساس داده‌های سالهای ذکر شده، ویژگی‌های آماری اصلی برای شاخص‌های فعالیت رعد و برق محاسبه شد.
2.2 مشخصات آماری اساسی
هواشناسی با مقادیر عظیمی از مشاهدات سر و کار دارد که برای روشن شدن الگوهای موجود در فرآیندهای جوی باید تجزیه و تحلیل شوند. بنابراین، روش های آماری برای تجزیه و تحلیل آرایه های بزرگ از مشاهدات به طور گسترده ای در هواشناسی استفاده می شود. استفاده از روش های آماری قدرتمند مدرن به ارائه واضح تر حقایق و کشف بهتر روابط بین آنها کمک می کند.
مقدار متوسط سری های زمانی با استفاده از فرمول محاسبه می شود
? = ?Gi/N
کجا 1< i
?І = ?(Gi - ?)2 / N، جایی که 1< i
? = ?(Gi - ?)2 / N، جایی که 1< i
همچنین، عدم تقارن و کشیدگی برای توصیف کمیت های هواشناسی استفاده می شود.
اگر مقدار متوسط بزرگتر از حالت باشد، گفته می شود که توزیع فرکانس دارای انحراف مثبت است. اگر میانگین کمتر از حالت باشد، نامتقارن منفی است. ضریب عدم تقارن با استفاده از فرمول محاسبه می شود
A = ?(Gi - ?)3 / N?3، که در آن 1< i
برای توزیع های فرکانسی که مقادیر میانگین یکسانی دارند، عدم تقارن ممکن است در مقدار کشیدگی متفاوت باشد
E = ?(Gi - ?)؟ /ن؟؟ ، جایی که 1< i
ضریب همبستگی مقداری است که رابطه بین دو سری همبسته را نشان می دهد.
فرمول ضریب همبستگی به صورت زیر است:
R = ?((Xi-X)*(Yi-Y))/ ?x?y
که در آن X و Y مقادیر متوسط هستند، ?x و ?y انحرافات استاندارد هستند.
ویژگی های ضریب همبستگی:
1. ضریب همبستگی متغیرهای مستقل صفر است.
2. ضریب همبستگی از جمع کردن هیچ عبارت ثابت (غیر تصادفی) به x و y تغییر نمی کند و همچنین از ضرب مقادیر x و y در اعداد مثبت (ثابت) تغییر نمی کند.
3. ضریب همبستگی هنگام حرکت از x و y به مقادیر نرمال شده تغییر نمی کند.
4. محدوده تغییر از -1 تا 1.
لازم است قابلیت اطمینان اتصال بررسی شود، لازم است اهمیت تفاوت بین ضریب همبستگی و صفر ارزیابی شود.
اگر برای R تجربی حاصلضرب ¦R¦vN-1 بزرگتر از یک مقدار بحرانی خاص باشد، با قابلیت اطمینان S می توانیم ادعا کنیم که ضریب همبستگی قابل اعتماد خواهد بود (به طور قابل اعتمادی متفاوت از صفر).
تجزیه و تحلیل همبستگی امکان تعیین اهمیت (غیر تصادفی) تغییرات در یک متغیر تصادفی مشاهده شده و اندازه‌گیری شده در طول آزمایش را ممکن می‌سازد و به ما امکان می‌دهد شکل و جهت ارتباطات موجود بین ویژگی‌ها را تعیین کنیم. اما نه ضریب همبستگی و نه نسبت همبستگی اطلاعاتی در مورد این که یک مشخصه متغیر و مؤثر در هنگام تغییر ویژگی فاکتوریل مرتبط با آن چقدر می تواند تغییر کند، ارائه نمی دهد.
تابعی که به فرد اجازه می دهد مقادیر مورد انتظار یک مشخصه دیگر را بر اساس مقدار یک مشخصه در حضور یک همبستگی پیدا کند، رگرسیون نامیده می شود. تحلیل آماری رگرسیون را تحلیل رگرسیون می گویند. این سطح بالاتری از تجزیه و تحلیل آماری پدیده های توده ای است. تجزیه و تحلیل رگرسیون به شما امکان می دهد Y را بر اساس X پیش بینی کنید:
Yx-Y=(Rxy* ?y*(X-X))/ ?x (2.1)
Xy-X=(Rxy* ?x*(Y-Y))/ ?y (2.2)
جایی که X و Y با میانگین مطابقت دارند، Xy و Yx میانگین های جزئی هستند، Rxy ضریب همبستگی است.
معادلات (2.1) و (2.2) را می توان به صورت زیر نوشت:
Yx=a+by*X (2.3)
Xy=a+bx*Y (2.4)
یک مشخصه مهم معادلات رگرسیون خطی، میانگین مربعات خطا است. به نظر می رسد این است:
برای معادله (2.3) Sy= ?y*v1-RIxy (2.5)
برای معادله (2.4) Sx= ?x*v1-RIxy (2.6)
خطاهای رگرسیون Sx و Sy تعیین منطقه احتمالی (اطمینان) رگرسیون خطی را ممکن می‌سازد، که در آن خط رگرسیون واقعی Yx (یا Xy) قرار دارد، یعنی. خط رگرسیون جمعیت
فصل 3. تجزیه و تحلیل محاسبات
3.1 توزیع مشخصات آماری اصلی
بیایید برخی از ویژگی های آماری تعداد روزهای با رعد و برق در پردکامیه در هفت ایستگاه را در نظر بگیریم (جدول 1-7). با توجه به تعداد بسیار کم روزهای همراه با رعد و برق در زمستان، این کار دوره زمانی فروردین تا شهریور را در نظر می گیرد.
ایستگاه تتیوشی:
در ماه آوریل، حداکثر مقدار میانگین ده روزه در دوره ده روزه سوم ماه مشاهده می شود؟ = 0.20. مقادیر مودال در تمام دهه ها صفر است، از این رو فعالیت رعد و برق ضعیف است. حداکثر پراکندگی و انحراف معیار هم در دهه 3 مشاهده می شود؟ 2 = 0.31; ? =0.56. عدم تقارن با یک مقدار استثنایی بزرگ در دهه دوم A = 4.35 مشخص می شود. همچنین در دهه 2 مقدار زیادی کشیدگی E = 17.79 وجود دارد.
در ماه مه، به دلیل افزایش هجوم گرما، فعالیت رعد و برق افزایش می یابد. حداکثر مقدار میانگین ده روزه در دهه سوم مشاهده شد و به میزان? =1.61. مقادیر مودال در تمام دهه ها صفر است. آیا حداکثر مقادیر پراکندگی و انحراف معیار در دهه سوم مشاهده شده است؟ 2 = 2.59; ?=1.61. مقادیر عدم تقارن و کشیدگی از دهه اول به دهه سوم کاهش می یابد (در دهه اول A = 1.23؛ E = 0.62؛ در دهه سوم A = 0.53؛ E = 0.95-).
در ماه ژوئن، حداکثر مقدار متوسط ده روزه در دوره ده روزه سوم رخ می دهد؟ = 2.07. افزایش در مقادیر پراکندگی و انحراف معیار نسبت به آوریل و می وجود دارد: حداکثر در دهه دوم (? 2 = 23.37؛ ? = 1.84)، حداقل در اولین (? 2 = 1.77; ? = 1.33) . مقادیر مودال در دو دهه اول برابر با صفر و در دهه سوم M=2 بود. عدم تقارن در تمام دهه ها در دهه سوم زیاد و مثبت است. کورتوز در دو دهه اول با مقادیر کوچک مشخص می شود، در دهه سوم ارزش آن 0.67 = E افزایش یافت.
بالاترین میانگین ارزش ده روزه در ماه جولای؟ =2.05 در دهه دوم. مقادیر مدال در دو دهه اول به ترتیب 1 و 2 در سوم - صفر است. حداکثر مقادیر پراکندگی و انحراف معیار در دهه دوم مشاهده می شود و به? به ترتیب 2=3.15 و?=1.77 حداقل در ده روز اول؟ به ترتیب 2=1.93 و?=1.39. عدم تقارن با مقادیر مثبت و بزرگ مشخص می شود: حداکثر در دهه اول A = 0.95، حداقل در دهه دوم A = 0.66. کشش در دهه دوم و سوم کوچک است و در دهه دوم دارای مقدار منفی است؛ در دهه اول حداکثر E = 1.28، حداقل در دهه دوم E = 0.21 وجود دارد.
در ماه اوت، فعالیت رعد و برق کاهش می یابد. بیشترین مقدار میانگین ده روزه در ده روز اول مشاهده می شود؟ =1.78، کوچکترین در سوم است؟ = 0.78. مقادیر مدال در دهه اول و سوم برابر با صفر و در دوم - یک است. کاهش در مقادیر پراکندگی و انحراف استاندارد وجود دارد: حداکثر در دهه اول (? 2 = 3.33؛ ? = 1.82)، حداقل در دهه سوم (? 2 = 1.23; ? = 1.11). افزایش جزئی در مقادیر عدم تقارن و کشیدگی از دهه اول به دهه سوم وجود دارد: حداکثر در دهه سوم A = 1.62، E = 2.14، حداقل ها در دهه دوم A = 0.40، E = 0.82-.
در شهریور حداکثر مقدار میانگین ده روزه بود؟ =0.63 در ده روز اول ماه. مقادیر مودال صفر هستند. مقادیر پراکندگی و انحراف معیار از دهه اول به دهه سوم کاهش می یابد (? 2 = 0.84؛ ? = 0.92 - در دهه اول و ? 2 = 0.11;? = 0.33 - در دهه سوم).
با جمع بندی موارد فوق، نتیجه می گیریم که مقادیر ویژگی های آماری مانند حالت، پراکندگی و انحراف استاندارد همراه با افزایش فعالیت رعد و برق افزایش می یابد: حداکثر مقادیر در اواخر ژوئن - اوایل جولای مشاهده می شود (شکل 1).
عکس. 1
برعکس، عدم تقارن و کشیدگی بیشترین مقادیر را در طول حداقل فعالیت رعد و برق (آوریل، سپتامبر) به خود می گیرند؛ در طول دوره حداکثر فعالیت رعد و برق، نامتقارن و کشیدگی با مقادیر بزرگ مشخص می شوند، اما در مقایسه با آوریل و سپتامبر کوچکتر هستند. شکل 2).
شکل 2
حداکثر فعالیت رعد و برق در اواخر ژوئن - اوایل جولای مشاهده شد (شکل 3).
شکل 3
بیایید ایستگاه های باقی مانده را بر اساس نمودارهای ساخته شده با استفاده از مقادیر آماری محاسبه شده در این ایستگاه ها تجزیه و تحلیل کنیم.
ایستگاه لایشوو:
شکل میانگین ده روز تعداد روزهای همراه با رعد و برق را نشان می دهد. نمودار نشان می دهد که حداکثر دو فعالیت طوفان تندری وجود دارد که در پایان خرداد و پایان تیرماه به ترتیب برابر با ?=2.71 و ?=2.52 است. همچنین می توان افزایش و کاهش ناگهانی را مشاهده کرد که نشان دهنده تغییرپذیری شدید شرایط آب و هوایی در این منطقه است (شکل 4).
شکل 4
حالت، پراکندگی و انحراف معیار در طول دوره از اواخر ژوئن تا اواخر جولای، که مربوط به دوره بیشترین فعالیت طوفان تندری است، بیشترین میزان را دارد. بیشترین پراکندگی در ده روز سوم تیرماه مشاهده شد و به میزان? 2 = 4.39 (شکل 5).
شکل 5
عدم تقارن و کشیدگی بیشترین مقدار خود را در ده روز دوم آوریل به دست می آورند (A = 5.57؛ E = 31). در طول حداقل فعالیت رعد و برق و در طول دوره حداکثر فعالیت رعد و برق، آنها با مقادیر کم مشخص می شوند (A = 0.13؛ E = -1.42) (شکل 6).
شکل 6
ایستگاه پشتیبانی Kzan:
در این ایستگاه افزایش و کاهش آرامی در فعالیت رعد و برق وجود دارد. حداکثر از اواخر ژوئن تا اواسط آگوست، با قدر مطلق 2.61 = ? (شکل 7) طول می کشد.
شکل 7
مقادیر مدال در مقایسه با ایستگاه های قبلی کاملاً مشخص است. دو ماکزیمم اصلی M=3 در ده روز سوم خرداد و در ده روز دوم تیرماه مشاهده می شود. در همان زمان، پراکندگی و انحراف استاندارد به حداکثر خود می رسد (? 2 = 3.51؛ ? = 1.87) (شکل 8).
شکل 8
حداکثر عدم تقارن و کشیدگی در ده روز دوم آوریل (A=3.33؛ E=12.58) و ده روز سوم شهریور (A=4.08؛ E=17.87) مشاهده می شود. حداقل در ده روز سوم جولای مشاهده شد (A=0.005؛ E=-1.47) (شکل 9).
شکل 9
ایستگاه Kaybitsy:
حداکثر مقدار متوسط در ده روز دوم خرداد = 2.79. افزایش ناگهانی و کاهش صاف در فعالیت طوفان رعد و برق مشاهده می شود (شکل 10).
برنج. 10
مقدار مودال حداکثر مقدار خود را در ده روز دوم ژوئن M=4 می گیرد. در عین حال، پراکندگی و انحراف استاندارد نیز حداکثر هستند (? 2 = 4.99؛ ? = 2.23) (شکل 11).
شکل 11
عدم تقارن و کشیدگی با مقادیر بسیار زیاد در ده روز دوم آوریل (A=4.87؛ E=24.42) و ده روز سوم سپتامبر (A=5.29؛ E=28.00) مشخص می شود. حداقل در ده روز اول ژوئن (A = 0.52؛ E = -1.16) مشاهده شد (شکل 12).
شکل 12
ایستگاه ارسک:
در این ایستگاه، دو حداکثر فعالیت رعد و برق مشاهده می شود که در ده روز دوم ژوئن و ده روز سوم جولای رخ می دهد؟ = 2.02 (شکل 13).
شکل 13
حداکثر پراکندگی و انحراف معیار در ده روز دوم ژوئن رخ می دهد که مصادف با حداکثر مقدار میانگین فعالیت رعد و برق است (? 2 = 3.97; ? = 1.99). حداکثر دوم فعالیت رعد و برق (ده روز سوم ژوئیه) نیز با مقادیر زیادی از پراکندگی و انحراف استاندارد (γ2 = 3.47؛ δ = 1.86) همراه است (شکل 14).
شکل 14
مقادیر استثنایی بزرگی از عدم تقارن و کشیدگی در ده روز اول آوریل وجود دارد (A=6.40؛ E=41.00). در ماه سپتامبر، این مقادیر نیز با مقادیر بزرگ مشخص می شوند (A = 3.79؛ E = 13.59 در ده روز سوم سپتامبر). حداقل در ده روز دوم جولای است (A = 0.46؛ E = -0.99) (شکل 15).
شکل 15
ایستگاه آگریز:
با توجه به حجم نمونه کوچک در این ایستگاه، ما فقط می توانیم فعالیت رعد و برق را به صورت مشروط قضاوت کنیم.
تغییر ناگهانی در فعالیت رعد و برق مشاهده می شود. حداکثر در ده روز سوم جولای به دست می آید؟ = 2.92 (شکل 16).
شکل 16
معنای مودال به خوبی بیان شده است. سه ماکزیمم M=2 در ده روز سوم اردیبهشت، در ده روز سوم خرداد و در ده روز دوم تیرماه مشاهده می شود. پراکندگی و انحراف معیار هر کدام دو ماکزیمم اصلی دارند که در ده روز دوم خرداد و ده روز سوم تیر رخ می دهد و برابر است؟ 2 = 5.08; ? =2.25 و؟ 2 = 4.91; ?=2.22 به ترتیب (شکل 17).
شکل 17
مقادیر استثنایی بزرگی از عدم تقارن و کشیدگی در تمام ده روز آوریل وجود دارد (A=3.61؛ E=13.00). دو حداقل اصلی: در ده روز دوم ماه می (A=0.42؛ E=1.46) و ده روز اول جولای (A=0.50؛ E=-1.16) (شکل 18).
شکل 18
ایستگاه KGU:
حداکثر مقدار میانگین در ده روز دوم خرداد رخ می دهد و ?=1.90 است. همچنین می توان افزایش و کاهش آرام در فعالیت طوفان تندری را مشاهده کرد (شکل 19).
شکل 19
این حالت در ده روز دوم ژوئن (M=2) و ده روز اول جولای (M=2) به حداکثر مقادیر خود می رسد. پراکندگی و انحراف معیار بیشترین مقدار خود را در ده روز سوم ژوئیه می گیرند (? 2 = 2.75; ? = 1.66) (شکل 20).
شکل 20
در آوریل و سپتامبر، عدم تقارن و کشیدگی با مقادیر بسیار بزرگ مشخص می شود: در ده روز اول آوریل - A = 6.40. E=41.00، در ده روز سوم شهریور - A=4.35; E=17.79. حداقل عدم تقارن و کشیدگی در ده روز دوم جولای است (A = 0.61؛ E = 0.48) (شکل 21).
شکل 21
3.2 تجزیه و تحلیل روند
جزء غیر تصادفی و به آرامی در حال تغییر یک سری زمانی روند نامیده می شود.
در نتیجه پردازش داده ها، معادلات روند در هفت ایستگاه برای داده های ماهانه به دست آمد (جدول 8-14). محاسبات به مدت سه ماه انجام شد: می، جولای و سپتامبر.
در ایستگاه تتیوشی، افزایش فعالیت رعد و برق در ماه های بهار و پاییز و کاهش در تیرماه در مدت طولانی مشاهده شده است.
در ایستگاه در لایشوو در ماه مه، در یک دوره طولانی مدت، فعالیت رعد و برق افزایش می یابد (b = 0.0093) و در ماه های جولای و سپتامبر کاهش می یابد.
در ایستگاه های Kazan-Opornaya، Kaybitsy و Arsk، ضریب b در هر سه ماه مثبت است که مربوط به افزایش رعد و برق است.
در ایستگاه آگریز، به دلیل حجم نمونه کوچک، صحبت در مورد ماهیت تغییرات در شدت فعالیت رعد و برق دشوار است، اما می توان به این نکته اشاره کرد که در اردیبهشت و تیر کاهش و در شهریور افزایش رعد و برق وجود دارد. فعالیت.
در ایستگاه دانشگاه دولتی کازان در ماه می و ژوئیه ضریب b مثبت و در سپتامبر دارای علامت منفی است.
ضریب b در ماه جولای در ایستگاه حداکثر است. Kaybitsy (b=0.0577)، حداقل - در ماه جولای در ایستگاه. لایشوو
3.3 تجزیه و تحلیل وابستگی رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق به اعداد گرگ
محاسبات برای ماه مرکزی تابستان - جولای (جدول 15) انجام شد، بنابراین، نمونه از سال 1940 تا 1980 40 ژوئیه N = بود.
با انجام محاسبات مناسب، نتایج زیر را به دست آوردیم:
احتمال اطمینان برای ضریب a در همه ایستگاه ها عملاً صفر است. احتمال اطمینان برای ضریب b در اکثر ایستگاه ها نیز کمی با صفر متفاوت است و در محدوده 0.23?b?1.00 قرار دارد.
ضریب همبستگی در همه ایستگاه ها به استثنای ایستگاه. آگریز منفی است و از مقدار r=0.5 تجاوز نمی کند، ضریب تعیین در این ایستگاه ها از مقدار r2 =20.00 تجاوز نمی کند.
در ایستگاه ضریب همبستگی آگریز مثبت و بیشترین مقدار r = 0.51، احتمال اعتماد r2 = 25.90 است.
نتیجه
در نتیجه حدود و غیره................
ابر رعد و برق چگونه تشکیل می شود؟
درباره ابر رعد و برق چه می دانید؟
به طور متوسط، اعتقاد بر این است که قطر یک ابر رعد و برق 20 کیلومتر و طول عمر آن 30 دقیقه است. در هر لحظه، طبق برآوردهای مختلف، از 1800 تا 2000 ابر رعد و برق در کره زمین وجود دارد. این مربوط به 100000 رعد و برق در این سیاره در هر سال است. حدود 10 درصد از آنها به شدت خطرناک می شوند.
به طور کلی، جو باید ناپایدار باشد - توده های هوا در نزدیکی سطح زمین باید سبک تر از هوای واقع در لایه های بالاتر باشد. این زمانی امکان پذیر است که سطح زیرین و توده هوای حاصل از آن گرم شود و همچنین وجود رطوبت زیاد هوا که رایج ترین است. شاید به دلایل دینامیکی، ورود توده های هوای سردتر به لایه های پوشاننده باشد. در نتیجه، در اتمسفر، حجم‌هایی از هوای گرم‌تر و مرطوب‌تر، شناوری می‌شوند، به سمت بالا می‌روند و ذرات خنک‌تر از لایه‌های بالایی به پایین فرو می‌روند. به این ترتیب گرمایی که سطح زمین از خورشید دریافت می کند به لایه های پوشاننده جو منتقل می شود. چنین همرفتی آزاد نامیده می شود. در مناطق جبهه های جوی، در کوه ها، با مکانیسم اجباری افزایش توده های هوا تشدید می شود.
بخار آب موجود در هوای بالارونده سرد و متراکم می شود و ابرها را تشکیل می دهد و گرما آزاد می کند. ابرها به سمت بالا رشد می کنند و به ارتفاعاتی می رسند که دمای منفی مشاهده می شود. برخی از ذرات ابر منجمد می شوند، در حالی که برخی دیگر مایع باقی می مانند. هر دوی آنها دارای بار الکتریکی هستند. ذرات یخ معمولا دارای بار مثبت هستند، در حالی که ذرات مایع معمولا دارای بار منفی هستند. ذرات به رشد خود ادامه می دهند و شروع به ته نشین شدن در میدان گرانشی می کنند - بارش تشکیل می شود. هزینه های فضایی جمع می شود. یک بار مثبت در بالای ابر و یک بار منفی در پایین تشکیل می شود (در واقع ساختار پیچیده تری مشاهده می شود، ممکن است 4 بار فضایی وجود داشته باشد، گاهی اوقات می تواند معکوس باشد و غیره). هنگامی که شدت میدان الکتریکی به یک مقدار بحرانی می رسد، تخلیه رخ می دهد - رعد و برق را می بینیم و پس از مدتی، موج صوتی یا رعد را می شنویم که از آن خارج می شود.
به طور معمول، یک ابر رعد و برق در طول چرخه زندگی خود سه مرحله را طی می کند: تشکیل، حداکثر توسعه و اتلاف.
در مرحله اول، ابرهای کومولوس به دلیل حرکت هوا به سمت بالا رشد می کنند. ابرهای کومولوس به صورت برج های سفید زیبا ظاهر می شوند. در این مرحله بارندگی وجود ندارد اما رعد و برق نیز منتفی نیست. این ممکن است حدود 10 دقیقه طول بکشد.
در مرحله حداکثر توسعه، حرکات رو به بالا در ابر همچنان ادامه دارد، اما در همان زمان، بارش در حال حاضر از ابر شروع به باریدن می کند و حرکات رو به پایین قوی ظاهر می شود. و هنگامی که این جریان سرد شده از بارش به سمت زمین می رسد، یک جبهه تندباد یا خط توفانی تشکیل می شود. مرحله حداکثر توسعه ابر، زمان بیشترین احتمال بارش باران شدید، تگرگ، رعد و برق مکرر، طوفان و گردباد است. رنگ ابر معمولاً تیره است. این مرحله از 10 تا 20 دقیقه طول می کشد، اما ممکن است طولانی تر باشد.
در نهایت، بارش و جریان های پایین شروع به فرسایش ابر می کنند. در سطح زمین، خط سیلی ها از ابر دور می شود و آن را از منبع تغذیه هوای گرم و مرطوب جدا می کند. شدت بارش در حال کاهش است، اما رعد و برق همچنان یک خطر است.
7 آگوست 2014رعد و برق - چیست؟ رعد و برقی که سراسر آسمان را می زند و رعد و برق های تهدیدآمیز از کجا می آیند؟ رعد و برق یک پدیده طبیعی است. رعد و برق که تخلیه الکتریکی نامیده می شود، می تواند در داخل ابرها (کومولونیمبوس) یا بین سطح زمین و ابرها ایجاد شود. آنها معمولا با رعد و برق همراه هستند. رعد و برق با باران شدید، بادهای شدید و اغلب تگرگ همراه است.
رعد و برق یکی از خطرناک ترین پدیده های طبیعی است. افرادی که با صاعقه برخورد می کنند فقط در موارد جداگانه زنده می مانند.
تقریباً 1500 رعد و برق به طور همزمان روی این سیاره در حال وقوع است. شدت تخلیه ها در هر ثانیه صد صاعقه تخمین زده می شود.
توزیع رعد و برق در زمین نابرابر است. به عنوان مثال، تعداد آنها در قاره ها 10 برابر بیشتر از اقیانوس ها است. اکثر (78٪) تخلیه های رعد و برق در مناطق استوایی و گرمسیری متمرکز است. رعد و برق به ویژه اغلب در آفریقای مرکزی ثبت می شود. اما مناطق قطبی (قطب جنوب، قطب شمال) و قطب های رعد و برق عملا قابل مشاهده نیستند. شدت رعد و برق مربوط به جرم آسمانی است. در عرض های جغرافیایی میانی، اوج آن در ساعات بعد از ظهر (در روز) در تابستان رخ می دهد. اما حداقل قبل از طلوع خورشید ثبت شد. ویژگی های جغرافیایی نیز مهم است. قوی ترین مراکز رعد و برق در کوردیلا و هیمالیا (مناطق کوهستانی) واقع شده اند. تعداد سالانه "روزهای رعد و برق" نیز در روسیه متفاوت است. به عنوان مثال، در مورمانسک، تنها چهار نفر از آنها وجود دارد، در آرخانگلسک - پانزده، کالینینگراد - هجده، سن پترزبورگ - 16، مسکو - 24، بریانسک - 28، ورونژ - 26، روستوف - 31، سوچی - 50، سامارا - 25، کازان و یکاترینبورگ - 28، اوفا - 31، نووسیبیرسک - 20، بارنائول - 32، چیتا - 27، ایرکوتسک و یاکوتسک - 12، بلاگووشچنسک - 28، ولادیووستوک - 13، خاباروفسک - 25، یوزنو-پاسکو-ساکال کامچاتسکی - 1.
چطور پیش میرود؟ یک ابر رعد و برق فقط در شرایط خاصی تشکیل می شود. باید جریان‌های رطوبتی به سمت بالا وجود داشته باشد، و باید ساختاری وجود داشته باشد که یک بخش از ذرات در حالت یخی و دیگری در حالت مایع باشد. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق می شود در موارد متعددی رخ می دهد.
گرمایش ناهموار لایه های سطحی. به عنوان مثال، بیش از آب با اختلاف دمای قابل توجه. در شهرهای بزرگ، شدت رعد و برق کمی بیشتر از مناطق اطراف خواهد بود.
وقتی هوای سرد جای هوای گرم را می گیرد. قرارداد پیشانی اغلب به طور همزمان با ابرهای پوششی و ابرهای نیمبوستراتوس ایجاد می شود.
وقتی هوا در رشته کوه بالا می آید. حتی ارتفاعات کم می تواند منجر به افزایش تشکیل ابر شود. این همرفت اجباری است.
هر ابر رعد و برق، صرف نظر از نوع آن، لزوماً سه مرحله را طی می کند: کومولوس، بلوغ و زوال.
مدتی بود که رعد و برق فقط در محل رصد طبقه بندی می شد. آنها به عنوان مثال به دو دسته املایی، محلی و جلویی تقسیم شدند. در حال حاضر رعد و برق ها بر اساس ویژگی های بسته به محیط های هواشناسی که در آن ایجاد می شوند طبقه بندی می شوند. جریان های صعودی به دلیل ناپایداری جوی ایجاد می شوند. این شرط اصلی ایجاد ابرهای تندری است. ویژگی های چنین جریان هایی بسیار مهم است. بسته به قدرت و اندازه آنها، به ترتیب انواع مختلفی از ابرهای تندری تشکیل می شوند. چگونه تقسیم می شوند؟
1. کومولونیمبوس تک سلولی، (محلی یا درون توده ای). فعالیت تگرگ یا رعد و برق داشته باشید. ابعاد عرضی از 5 تا 20 کیلومتر، ابعاد عمودی - از 8 تا 12 کیلومتر است. چنین ابری تا یک ساعت "زندگی" می کند. پس از رعد و برق، آب و هوا تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.
2. خوشه چند سلولی. در اینجا مقیاس چشمگیرتر است - تا 1000 کیلومتر. یک خوشه چند سلولی گروهی از سلول های رعد و برق را می پوشاند که در مراحل مختلف شکل گیری و توسعه هستند و در عین حال یک کل را تشکیل می دهند. چگونه ساخته شده اند؟ سلول های رعد و برق بالغ در مرکز قرار دارند، سلول های متلاشی شده در سمت بادگیر قرار دارند. ابعاد عرضی آنها می تواند به 40 کیلومتر برسد. رعد و برق‌های چند سلولی خوشه‌ای وزش باد (با شدت اما نه شدید)، باران و تگرگ تولید می‌کنند. وجود یک سلول بالغ به نیم ساعت محدود می شود، اما خود خوشه می تواند چندین ساعت "زندگی" کند.
3. خطوط اسکال. اینها نیز رعد و برق های چند سلولی هستند. به آنها خطی نیز می گویند. آنها می توانند جامد یا با شکاف باشند. وزش باد در اینجا طولانی تر است (در لبه جلو). هنگام نزدیک شدن، یک خط چند سلولی به عنوان یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود. تعداد نهرها (هم در بالادست و هم پایین دست) در اینجا بسیار زیاد است. به همین دلیل است که چنین مجموعه ای از رعد و برق به عنوان چند سلولی طبقه بندی می شود، اگرچه ساختار طوفان تندری متفاوت است. یک طوفان می‌تواند بارندگی‌های شدید و تگرگ‌های بزرگ ایجاد کند، اما اغلب با ریزش‌های قوی «محدود» می‌شود. اغلب قبل از یک جبهه سرد رخ می دهد. در عکس ها، چنین سیستمی به شکل یک کمان منحنی است.
4. رعد و برق سوپرسل. چنین رعد و برقی نادر است. آنها به ویژه برای اموال و زندگی انسان خطرناک هستند. ابر این سیستم شبیه ابر تک سلولی است، زیرا هر دو در یک منطقه از جریان صعودی متفاوت هستند. اما اندازه آنها متفاوت است. ابر ابر سلولی عظیم است - شعاع نزدیک به 50 کیلومتر، ارتفاع - تا 15 کیلومتر. مرزهای آن ممکن است در استراتوسفر باشد. شکل شبیه یک سندان نیم دایره است. سرعت جریان های رو به بالا بسیار بیشتر است (تا 60 متر بر ثانیه). یک ویژگی مشخصه وجود چرخش است. این است که پدیده های خطرناک و شدید (تگرگ بزرگ (بیش از 5 سانتی متر)، گردبادهای مخرب) ایجاد می کند. عامل اصلی برای تشکیل چنین ابری شرایط اطراف است. ما در مورد یک کنوانسیون بسیار قوی با دماهای +27 و باد با جهت متغیر صحبت می کنیم. چنین شرایطی در هنگام برش باد در تروپوسفر به وجود می آید. نزولات جوی تشکیل شده در جریان های صعودی به ناحیه نزولی منتقل می شود که عمر طولانی را برای ابر تضمین می کند. بارندگی به طور نابرابر توزیع شده است. رگبارها در نزدیکی جریان صعودی و تگرگ نزدیکتر به شمال شرقی رخ می دهد. ممکن است دم طوفان جابجا شود. سپس خطرناک ترین منطقه در کنار جریان صعودی اصلی خواهد بود.
همچنین مفهوم "رعد و برق خشک" وجود دارد. این پدیده کاملاً نادر است و مشخصه باران های موسمی است. با چنین رعد و برقی هیچ بارشی وجود ندارد (به سادگی نمی رسد و در نتیجه قرار گرفتن در معرض دمای بالا تبخیر می شود).
برای یک طوفان تندری مجزا سرعت آن تقریباً 20 کیلومتر در ساعت است، گاهی اوقات سریعتر. اگر جبهه های سرد فعال باشند، سرعت ممکن است به 80 کیلومتر در ساعت برسد. در بسیاری از طوفان های تندری، سلول های رعد و برق قدیمی با سلول های جدید جایگزین می شوند. هر یک از آنها مسافت نسبتاً کوتاهی (حدود دو کیلومتر) را طی می کنند، اما در مجموع این فاصله افزایش می یابد.
خود رعد و برق ها از کجا می آیند؟ بارهای الکتریکی در اطراف و درون ابرها دائما در حال حرکت هستند. این روند کاملاً پیچیده است. ساده ترین راه برای تصور کار بارهای الکتریکی در ابرهای بالغ. ساختار مثبت دوقطبی در آنها غالب است. چگونه توزیع می شود؟ بار مثبت در بالا قرار دارد و بار منفی در زیر آن و در داخل ابر قرار دارد. با توجه به فرضیه اصلی (این حوزه از علم را هنوز می توان کم کاوش شده در نظر گرفت)، ذرات سنگین تر و بزرگتر بار منفی دارند، در حالی که ذرات کوچک و سبک بار مثبت دارند. اولی سریعتر از دومی سقوط می کند. این باعث جداسازی فضایی بارهای فضایی می شود. این مکانیسم توسط آزمایشات آزمایشگاهی تایید شده است. ذرات دانه های یخ یا تگرگ می توانند انتقال بار قوی داشته باشند. بزرگی و علامت به محتوای آب ابر، دمای هوا (محیط) و سرعت برخورد (عوامل اصلی) بستگی دارد. تأثیر مکانیسم های دیگر را نمی توان رد کرد. تخلیه بین زمین و ابر (یا جو خنثی یا یونوسفر) رخ می دهد. در این لحظه است که می‌بینیم فلاش‌هایی در آسمان بریده می‌شوند. یا رعد و برق این فرآیند با صدای بلند (رعد و برق) همراه است.
رعد و برق یک فرآیند پیچیده است. مطالعه آن ممکن است چندین دهه و شاید حتی قرن ها طول بکشد.
1 / 5
✪ چرا: رعد و برق چیست؟ کارتون آموزشی برای کودکان
✪ جایی که می توانید رعد و برق توپ را ببینید
✪ رعد و برق توپ / جن، جن، جت / پدیده رعد و برق
✪ اگر صاعقه به رودخانه برخورد کند چه اتفاقی می افتد
✪ سخت در یک رعد و برق، در آب، در گل! روی اسکوتر برقی ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /
در همان زمان، حدود یک و نیم هزار رعد و برق در زمین وجود دارد؛ میانگین شدت تخلیه ها 100 رعد و برق در ثانیه تخمین زده می شود. توفان های تندری به طور نابرابر در سطح سیاره پخش می شوند. تقریباً ده برابر کمتر رعد و برق در اقیانوس ها نسبت به قاره ها وجود دارد. حدود 78٪ از تمام تخلیه های رعد و برق در منطقه استوایی و استوایی (از 30 درجه عرض شمالی تا 30 درجه عرض جغرافیایی جنوبی) متمرکز شده است. بیشترین فعالیت رعد و برق در آفریقای مرکزی رخ می دهد. در مناطق قطبی قطب شمال و قطب جنوب و بر فراز قطب ها، عملاً هیچ رعد و برقی وجود ندارد. شدت رعد و برق به دنبال خورشید است و حداکثر رعد و برق در تابستان (در عرض های جغرافیایی متوسط) و در ساعات بعدازظهر روز رخ می دهد. حداقل رعد و برق ثبت شده قبل از طلوع خورشید رخ می دهد. توفان های تندری نیز تحت تأثیر ویژگی های جغرافیایی منطقه هستند: مراکز رعد و برق قوی در مناطق کوهستانی هیمالیا و کوردیلرا قرار دارند.
میانگین سالانه روزهای همراه با رعد و برق در برخی از شهرهای روسیه:
| شهر | تعداد روزهای همراه با رعد و برق |
|---|---|
| آرخانگلسک | 20 |
| آستاراخان | 14 |
| بارنائول | 32 |
| بلاگوشچنسک | 28 |
| بریانسک | 28 |
| ولادی وستوک | 13 |
| ولگوگراد | 21 |
| ورونژ | 26 |
| اکاترینبورگ | 28 |
| ایرکوتسک | 15 |
| کازان | 28 |
| کالینینگراد | 18 |
| کراسنویارسک | 24 |
| مسکو | 24 |
| مورمانسک | 4 |
| نیژنی نووگورود | 28 |
| نووسیبیرسک | 20 |
| اومسک | 27 |
| اورنبورگ | 28 |
| پتروپاولوفسک-کامچاتسکی | 1 |
| روستوف-آن-دون | 31 |
| سامارا | 25 |
| سن پترزبورگ | 16 |
| ساراتوف | 28 |
| سوچی | 50 |
| استاوروپل | 26 |
| سیکتیوکار | 25 |
| تومسک | 24 |
| اوفا | 31 |
| خاباروفسک | 25 |
| خانتی مانسیسک | 20 |
| چلیابینسک | 24 |
| چیتا | 27 |
| یوژنو ساخالینسک | 7 |
| یاکوتسک | 12 |
شرایط لازم برای وقوع یک ابر رعد و برق عبارتند از وجود شرایط برای توسعه همرفت یا مکانیسم دیگری که جریان های رو به بالا از منبع رطوبت کافی برای تشکیل بارش ایجاد می کند و وجود ساختاری که در آن مقداری ابر ایجاد می شود. ذرات در حالت مایع و برخی در حالت یخی هستند. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق در موارد زیر می شود:
همه ابرهای رعد و برق، صرف نظر از نوعشان، از مرحله ابر کومولوس، مرحله ابر رعد و برق بالغ و مرحله شکست پیش می روند.
در قرن بیستم، طوفان‌های تندری بر اساس شرایط شکل‌گیری آنها طبقه‌بندی می‌شدند: درون توده‌ای، پیشانی یا کوه‌نگاری. در حال حاضر طبقه بندی رعد و برق ها بر اساس ویژگی های خود رعد و برق رایج تر است و این ویژگی ها عمدتاً به محیط هواشناسی که در آن رعد و برق ایجاد می شود بستگی دارد.
شرط لازم اصلی برای تشکیل ابرهای رعد و برق، وضعیت ناپایداری جو است که جریان های صعودی را تشکیل می دهد. بسته به اندازه و قدرت این گونه جریان ها، ابرهای رعد و برق از انواع مختلفی تشکیل می شوند.
ابرهای کومولونیمبوس تک سلولی (Cb) در روزهای با باد کم در یک میدان فشار کم گرادیان ایجاد می‌شوند. به آنها داخل توده یا محلی نیز می گویند. آنها از یک سلول همرفتی با جریان رو به بالا در قسمت مرکزی آن تشکیل شده‌اند، می‌توانند به شدت رعد و برق و تگرگ برسند و با بارش به سرعت فرو بریزند. ابعاد چنین ابری عبارتند از: عرضی - 5-20 کیلومتر، عمودی - 8-12 کیلومتر، طول عمر - حدود 30 دقیقه، گاهی اوقات تا 1 ساعت. پس از رعد و برق تغییرات عمده ای در آب و هوا وجود ندارد.
تشکیل ابر با تشکیل یک ابر کومولوس با آب و هوای منصفانه (Cumulus humilis) آغاز می شود. در شرایط مساعد، ابرهای کومولوس حاصل در هر دو جهت عمودی و افقی به سرعت رشد می کنند، در حالی که جریان های رو به بالا تقریباً در کل حجم ابر قرار دارند و از 5 متر بر ثانیه به 15-20 متر بر ثانیه افزایش می یابند. جریان های نزولی بسیار ضعیف هستند. هوای اطراف به دلیل اختلاط در مرز و بالای ابر به طور فعال به داخل ابر نفوذ می کند. ابر وارد مرحله میانی کومولوس (Cumulus mediocris) می شود. کوچکترین قطرات آب که در نتیجه تراکم در چنین ابری ایجاد می شوند به قطرات بزرگتر ادغام می شوند که توسط جریان های صعودی قدرتمند به سمت بالا منتقل می شوند. ابر هنوز همگن است و از قطرات آب تشکیل شده است که توسط یک جریان صعودی نگه داشته شده است - هیچ بارندگی نمی بارد. در بالای ابر، زمانی که ذرات آب وارد منطقه دمای منفی می شوند، قطرات به تدریج شروع به تبدیل شدن به کریستال های یخ می کنند. ابر وارد مرحله ابر کومولوس قدرتمند (Cumulus congestus) می شود. ترکیب ترکیبی ابر منجر به بزرگ شدن عناصر ابر و ایجاد شرایط برای بارش و تشکیل رعد و برق می شود. چنین ابری کومولونیمبوس (Cumulonimbus) یا (در مورد خاص) کومولونیمبوس طاس (Cumulonimbus calvus) نامیده می شود. جریان عمودی در آن به 25 متر بر ثانیه می رسد و سطح قله به ارتفاع 7-8 کیلومتر می رسد.
ذرات بارندگی در حال تبخیر هوای اطراف را خنک می کنند که منجر به تشدید بیشتر جریان های پایین می شود. در مرحله بلوغ، هر دو جریان هوا به سمت بالا و پایین به طور همزمان در ابر وجود دارند.
در مرحله فروپاشی در ابر، جریان های رو به پایین غالب است که به تدریج کل ابر را می پوشاند.
این رایج ترین نوع طوفان تندری است که با اختلالات مزو مقیاس (دارای مقیاس 10 تا 1000 کیلومتر) همراه است. یک خوشه چند سلولی شامل گروهی از سلول های رعد و برق است که به صورت یک واحد حرکت می کنند، اگرچه هر سلول در خوشه در مرحله متفاوتی از توسعه ابرهای رعد و برق قرار دارد. سلول های رعد و برق بالغ معمولاً در قسمت مرکزی خوشه قرار دارند و سلول های در حال پوسیدگی در سمت بادگیر خوشه قرار دارند. اندازه عرضی آنها 20-40 کیلومتر است، قله های آنها اغلب به تروپوپوز می رسد و به استراتوسفر نفوذ می کند. رعد و برق های خوشه ای چند سلولی می توانند تگرگ، بارش باران و وزش باد نسبتا ضعیف را ایجاد کنند. هر سلول جداگانه در یک خوشه چند سلولی حدود 20 دقیقه بالغ می ماند. خود خوشه چند سلولی می تواند چندین ساعت وجود داشته باشد. این نوع رعد و برق معمولاً شدیدتر از طوفان تندری تک سلولی است، اما بسیار ضعیف تر از طوفان ابرسلولی است.
رعد و برق خطی چند سلولی خطی از طوفان های تندری با یک جبهه طوفانی طولانی و به خوبی توسعه یافته در لبه جلویی است. خط اسکوال ممکن است ممتد یا حاوی شکاف باشد. یک خط چند سلولی نزدیک به یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود که معمولاً افق را در سمت غربی (در نیمکره شمالی) می پوشاند. تعداد زیادی از جریان‌های هوای صعودی/نزولی با فاصله نزدیک به ما این امکان را می‌دهد که این مجموعه طوفان‌های تندری را به عنوان چند سلولی معرفی کنیم، اگرچه ساختار رعد و برق آن به شدت با یک طوفان خوشه‌ای چند سلولی متفاوت است. خطوط سنگلاخ می توانند تگرگ بزرگ (به قطر بیش از 2 سانتی متر) و رگبارهای شدید ایجاد کنند، اما معروفند که آنها جریان های پایینی قوی و قیچی های بادی تولید می کنند که برای هوانوردی خطرناک است. یک اسکال لاین از نظر خواص شبیه به جبهه سرد است، اما نتیجه محلی فعالیت طوفان است. غالباً یک خط تهوع در جلوی یک جبهه سرد رخ می دهد. در تصاویر رادار، این سیستم شبیه پژواک کمانی است. این پدیده برای آمریکای شمالی معمول است؛ در اروپا و قلمرو اروپایی روسیه کمتر مشاهده می شود.
ابر سلول بسیار سازمان یافته ترین ابر رعد و برق است. ابرهای سوپرسل نسبتاً کمیاب هستند، اما بزرگترین تهدید را برای سلامتی و زندگی انسان و دارایی آنها به شمار می‌روند. ابر ابر سلولی شبیه به یک ابر تک سلولی است که هر دو دارای یک منطقه جریان صعودی هستند. تفاوت در اندازه سوپرسل نهفته است: قطر حدود 50 کیلومتر، ارتفاع - 10-15 کیلومتر (اغلب مرز بالایی به استراتوسفر نفوذ می کند) با سندان نیم دایره ای منفرد. سرعت جریان رو به بالا در یک ابر ابر سلولی بسیار بیشتر از سایر انواع ابرهای رعد و برق است: تا 40-60 متر بر ثانیه. ویژگی اصلی که ابر ابرسلولی را از سایر انواع ابرها متمایز می کند وجود چرخش است. جریان صعودی چرخشی در ابر ابرسلولی (که در اصطلاح رادار مزوسیکلون نامیده می‌شود) پدیده‌های آب و هوایی شدید مانند تگرگ بزرگ (قطر 2 تا 5 سانتی‌متر، گاهی اوقات بیشتر)، رگبار با سرعت‌های تا 40 متر بر ثانیه و گردبادهای مخرب قوی ایجاد می‌کند. شرایط محیطی عامل اصلی تشکیل ابر ابر سلولی است. یک ناپایداری همرفتی بسیار قوی هوا مورد نیاز است. دمای هوای نزدیک زمین (قبل از رعد و برق) باید +27...+30 و بالاتر باشد، اما شرط اصلی لازم وزش باد با جهت متغیر است که باعث چرخش شود. چنین شرایطی با برش باد در تروپوسفر میانی به دست می آید. بارش تشکیل شده در جریان بالا در امتداد سطح بالایی ابر توسط یک جریان قوی به منطقه جریان پایین منتقل می شود. بنابراین، مناطق جریان صعودی و نزولی در فضا از هم جدا می شوند که عمر ابر را برای مدت طولانی تضمین می کند. معمولاً باران خفیفی در لبه جلویی ابر ابر سلولی وجود دارد. بارندگی شدید در نزدیکی منطقه بالارونده رخ می دهد و شدیدترین بارش و تگرگ بزرگ در شمال شرقی منطقه اصلی بالابر رخ می دهد. خطرناک ترین شرایط در نزدیکی منطقه اصلی جریان بالا (معمولاً به سمت عقب طوفان) مشاهده می شود.
مطالعات هواپیماها و رادارها نشان می دهد که یک سلول رعد و برق معمولاً به ارتفاع حدود 8-10 کیلومتر می رسد و حدود 30 دقیقه عمر می کند. یک طوفان تندری جدا شده معمولاً از چندین سلول در مراحل مختلف رشد تشکیل شده است و حدود یک ساعت طول می کشد. رعد و برق های بزرگ می توانند ده ها کیلومتر قطر داشته باشند، اوج آنها می تواند به ارتفاع بیش از 18 کیلومتر برسد و می تواند ساعت ها ادامه یابد.
جریان های صعودی و پایینی در طوفان های تندری جدا شده معمولاً بین 0.5 تا 2.5 کیلومتر قطر و 3 تا 8 کیلومتر ارتفاع دارند. گاهی اوقات قطر جریان صعودی می تواند به 4 کیلومتر برسد. در نزدیکی سطح زمین، قطر نهرها معمولاً افزایش می یابد و سرعت آنها در مقایسه با نهرهای بلندتر کاهش می یابد. سرعت مشخصه جریان صعودی در محدوده 5 تا 10 متر بر ثانیه است و در بالای رعد و برق های بزرگ به 20 متر بر ثانیه می رسد. هواپیماهای تحقیقاتی که از میان ابرهای رعد و برق در ارتفاع 10000 متری پرواز می کنند، سرعت بالارفتن بیش از 30 متر بر ثانیه را ثبت می کنند. قوی ترین جریان های صعودی در طوفان های تندری سازمان یافته مشاهده می شود.
در برخی از رعد و برق ها، جریان های شدید هوا به سمت پایین رخ می دهد و بادهایی با نیروی مخرب در سطح زمین ایجاد می کند. بسته به اندازه آنها، به این گونه جریان های رو به پایین اسکوال یا میکروسکوال می گویند. یک اسکال با قطر بیش از 4 کیلومتر می تواند بادهایی با سرعت 60 متر بر ثانیه ایجاد کند. میکروسکوال ها از نظر اندازه کوچکتر هستند، اما سرعت باد تا 75 متر بر ثانیه ایجاد می کنند. اگر از هوای به اندازه کافی گرم و مرطوب، رعد و برق مولد طوفان تشکیل شود، آنگاه میکروسکوال با بارش شدید باران همراه خواهد بود. با این حال، اگر یک طوفان رعد و برق از هوای خشک تشکیل شود، بارش ممکن است در هنگام سقوط تبخیر شود (باندهای بارش در هوا یا virga)، و میکروسکوال خشک خواهد شد. بادهای رو به پایین یک خطر جدی برای هواپیماها هستند، به ویژه در هنگام برخاستن یا فرود، زیرا بادهای نزدیک به زمین با تغییرات ناگهانی شدید در سرعت و جهت ایجاد می کنند.
به طور کلی، یک ابر همرفتی فعال تا زمانی که شناوری خود را از دست بدهد بالا خواهد آمد. از دست دادن شناوری با بار ایجاد شده توسط بارش تشکیل شده در یک محیط ابری یا مخلوط شدن با هوای سرد خشک اطراف یا ترکیبی از این دو فرآیند مرتبط است. رشد ابرها را نیز می توان با یک لایه وارونگی مسدود کننده متوقف کرد، یعنی لایه ای که دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد. به طور معمول، ارتفاع ابرهای رعد و برق به حدود 10 کیلومتر می رسد، اما گاهی اوقات به ارتفاع بیش از 20 کیلومتر می رسد. هنگامی که میزان رطوبت و ناپایداری جو بالا باشد، با بادهای مساعد، ابر می تواند به سمت تروپوپوز رشد کند، لایه ای که تروپوسفر را از استراتوسفر جدا می کند. تروپوپوز با دمایی مشخص می شود که با افزایش ارتفاع تقریباً ثابت می ماند و به عنوان منطقه ای با ثبات بالا شناخته می شود. به محض اینکه جریان صعودی شروع به نزدیک شدن به استراتوسفر می کند، خیلی زود هوا در بالای ابر سردتر و سنگین تر از هوای اطراف می شود و رشد قسمت بالایی متوقف می شود. ارتفاع تروپوپوز به عرض جغرافیایی منطقه و فصل سال بستگی دارد. از 8 کیلومتر در مناطق قطبی تا 18 کیلومتر و بالاتر در نزدیکی استوا متغیر است.
هنگامی که یک ابر همرفتی کومولوس به لایه مسدود کننده وارونگی tropopause می رسد، شروع به پخش شدن به سمت بیرون می کند و مشخصه " سندان" ابرهای رعد و برق را تشکیل می دهد. بادهایی که در ارتفاع سندان می وزند مواد ابری را در جهت باد می وزند.
هواپیمایی که از میان ابرهای رعد و برق پرواز می کند (پرواز در ابرهای کومولونیمبوس ممنوع است) معمولاً با ضربه ای روبرو می شود که هواپیما را تحت تأثیر جریان های متلاطم ابر به بالا، پایین و به طرفین پرتاب می کند. تلاطم جوی باعث ایجاد احساس ناراحتی برای خدمه و مسافران هواپیما شده و باعث ایجاد استرس ناخواسته در هواپیما می شود. تلاطم در واحدهای مختلف اندازه گیری می شود، اما اغلب آن را در واحدهای g - شتاب سقوط آزاد (1g = 9.8 m/s2) تعریف می کنند. تلاطم یک گرمی باعث ایجاد تلاطم می شود که برای هواپیما خطرناک است. در بالای رعد و برق های شدید، شتاب عمودی تا سه گرم ثبت شده است.
سرعت و حرکت یک ابر رعد و برق به جهت باد بستگی دارد، در درجه اول به تعامل جریان های صعودی و نزولی ابر با جریان های هوای حامل در لایه های میانی جو که در آن رعد و برق ایجاد می شود. سرعت یک رعد و برق جدا شده معمولاً حدود 20 کیلومتر در ساعت است، اما برخی از رعد و برق ها بسیار سریعتر حرکت می کنند. در شرایط شدید، یک ابر رعد و برق می تواند با سرعت 65-80 کیلومتر در ساعت در هنگام عبور از جبهه های سرد فعال حرکت کند. در اکثر طوفان های تندری، با پراکندگی سلول های رعد و برق قدیمی، سلول های رعد و برق جدید پشت سر هم ظاهر می شوند. در بادهای خفیف، یک سلول منفرد می تواند در طول عمر خود مسافت بسیار کوتاهی را طی کند، کمتر از دو کیلومتر. با این حال، در طوفان‌های تندری بزرگتر، سلول‌های جدید توسط جریان رو به پایینی که از یک سلول بالغ جریان می‌یابد، ایجاد می‌شوند و ظاهر حرکت سریعی را به وجود می‌آورند که همیشه با جهت باد منطبق نیست. در طوفان های تندری چند سلولی بزرگ، الگویی وجود دارد که در آن سلول جدیدی در سمت راست جریان هوای حامل در نیمکره شمالی و در سمت چپ جهت حامل در نیمکره جنوبی تشکیل می شود.
انرژی که یک طوفان رعد و برق را تحریک می کند از گرمای نهان آزاد شده در هنگام متراکم شدن بخار آب و تشکیل قطرات ابر ناشی می شود. به ازای هر گرم آبی که در جو متراکم می شود، تقریباً 600 کالری گرما آزاد می شود. هنگامی که قطرات آب در بالای ابر یخ می زند، 80 کالری اضافی در هر گرم آزاد می شود. انرژی گرمایی نهان آزاد شده تا حدی به انرژی جنبشی جریان رو به بالا تبدیل می شود. تخمین تقریبی از کل انرژی یک طوفان رعد و برق را می توان بر اساس مقدار کل آبی که به عنوان بارش از ابر ریخته شده است، انجام داد. انرژی معمولی در حدود 100 میلیون کیلووات ساعت است که تقریباً معادل یک بار هسته ای 20 کیلوتنی است (اگرچه این انرژی در حجم بسیار بیشتری از فضا و در مدت زمان طولانی تری آزاد می شود). رعد و برق های چند سلولی بزرگ می توانند ده ها و صدها برابر انرژی بیشتری داشته باشند.
جریان های رو به پایین در طوفان های تندری در ارتفاعاتی رخ می دهد که دمای هوا کمتر از دمای منطقه اطراف است و این جریان پایین با شروع به ذوب ذرات بارش یخی و تبخیر قطرات ابر حتی سردتر می شود. هوا در جریان رو به پایین نه تنها متراکم تر از هوای اطراف است، بلکه دارای حرکت زاویه ای افقی است که متفاوت از هوای اطراف است. برای مثال، اگر در ارتفاع 10 کیلومتری یک جریان رو به پایین رخ دهد، آنگاه با سرعت افقی به میزان قابل توجهی بیشتر از سرعت باد در زمین به سطح زمین می رسد. در نزدیکی زمین، این هوا قبل از رعد و برق با سرعتی بیشتر از سرعت حرکت کل ابر به جلو منتقل می شود. به همین دلیل است که یک ناظر روی زمین نزدیک شدن یک طوفان رعد و برق را از طریق جریان هوای سرد حتی قبل از اینکه ابر رعد و برق در بالای سر قرار گیرد، احساس خواهد کرد. جریان نزولی که بر روی زمین پخش می شود، منطقه ای به عمق 500 متر تا 2 کیلومتر با تفاوت مشخص بین هوای سرد جریان و هوای گرم و مرطوب ایجاد می کند که از آن طوفان رعد و برق تشکیل می شود. عبور از چنین جبهه ی غلیظی به راحتی با افزایش باد و کاهش ناگهانی دما مشخص می شود. در عرض پنج دقیقه، دمای هوا می تواند 5 درجه سانتیگراد یا بیشتر کاهش یابد. یک اسکوال یک دروازه اسکال مشخص با محور افقی، کاهش شدید دما و تغییر جهت باد را تشکیل می دهد.
در موارد شدید، جلوی خمیده ایجاد شده توسط جریان رو به پایین می تواند به سرعت بیش از 50 متر بر ثانیه برسد و باعث تخریب خانه ها و محصولات شود. بیشتر اوقات، هنگامی که یک خط سازمان یافته از رعد و برق در شرایط باد شدید در سطوح متوسط ایجاد می شود، طوفان شدید رخ می دهد. در عین حال، مردم ممکن است فکر کنند که این تخریب ناشی از یک گردباد بوده است. اگر شاهدی وجود نداشته باشد که ابر قیفی شکل مشخصه یک گردباد را دیده باشد، می توان علت تخریب را با ماهیت تخریب ناشی از باد تعیین کرد. در گردبادها، تخریب به صورت دایره‌ای رخ می‌دهد و طوفان رعد و برق ناشی از جریان رو به پایین باعث تخریب در درجه اول در یک جهت می‌شود. هوای سرد معمولا با باران همراه است. در برخی موارد، قطرات باران با ریزش کاملاً تبخیر می‌شوند و در نتیجه یک رعد و برق خشک رخ می‌دهد. در وضعیت مخالف، نمونه ای از رعد و برق های شدید چند سلولی و ابرسلولی، باران شدید و تگرگ رخ می دهد که باعث سیل ناگهانی می شود.
گردباد یک گرداب قوی و در مقیاس کوچک در زیر ابرهای رعد و برق با محوری تقریباً عمودی اما اغلب منحنی است. از حاشیه تا مرکز گردباد، افت فشار 100-200 hPa مشاهده می شود. سرعت باد در گردبادها می تواند بیش از 100 متر بر ثانیه باشد و از نظر تئوری می تواند به سرعت صوت برسد. در روسیه، گردباد نسبتاً نادر رخ می دهد. بیشترین فراوانی گردبادها در جنوب بخش اروپایی روسیه رخ می دهد.
در طوفان‌های رعد و برق کوچک، پیک بارش شدید پنج دقیقه‌ای می‌تواند از ۱۲۰ میلی‌متر در ساعت تجاوز کند، اما همه باران‌های دیگر از شدت قدر کمتری برخوردارند. یک رعد و برق متوسط حدود 2000 متر مکعب باران تولید می کند، اما یک رعد و برق بزرگ می تواند ده برابر این میزان بارندگی را تولید کند. رعد و برق های سازمان یافته بزرگ مرتبط با سیستم های همرفتی در مقیاس متوسط می توانند 10 تا 1000 میلیون متر مکعب بارندگی ایجاد کنند.
توزیع و حرکت بارهای الکتریکی در داخل و اطراف یک ابر رعد و برق فرآیندی پیچیده و دائماً در حال تغییر است. با این وجود، می توان تصویری کلی از توزیع بارهای الکتریکی در مرحله بلوغ ابر ارائه داد. ساختار دوقطبی مثبت غالب به این صورت است که در آن بار مثبت در بالای ابر و بار منفی در زیر آن در داخل ابر قرار دارد. در پایه ابر و زیر آن بار مثبت کمتری وجود دارد. یون‌های جوی که تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت می‌کنند، لایه‌های غربالگری را در مرزهای ابر تشکیل می‌دهند و ساختار الکتریکی ابر را از یک ناظر خارجی می‌پوشانند. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که در شرایط جغرافیایی مختلف، بار منفی اصلی یک ابر رعد و برق در ارتفاعات با دمای محیطی از ۵- تا ۱۷- درجه سانتیگراد قرار دارد. هر چه سرعت جریان رو به بالا در ابر بیشتر باشد، مرکز بار منفی در ارتفاع بالاتری قرار می گیرد. چگالی بار فضایی در محدوده 1-10 C/km³ است. نسبت قابل توجهی از طوفان های تندری با ساختار بار معکوس وجود دارد: - یک بار منفی در قسمت بالایی ابر و یک بار مثبت در قسمت داخلی ابر، و همچنین یک ساختار پیچیده با چهار منطقه یا بیشتر از بارهای حجمی. از قطبیت های مختلف
مکانیسم‌های زیادی برای توضیح شکل‌گیری ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق پیشنهاد شده‌اند و هنوز هم منطقه‌ای برای تحقیقات فعال است. فرضیه اصلی بر این واقعیت استوار است که اگر ذرات ابرهای بزرگتر و سنگین تر عمدتاً بار منفی داشته باشند و ذرات کوچک سبکتر بار مثبت داشته باشند، در این صورت جداسازی فضایی بارهای فضایی به دلیل این واقعیت است که ذرات بزرگ با سرعت بیشتری سقوط می کنند. اجزای ابر کوچک این مکانیسم به طور کلی با آزمایش های آزمایشگاهی سازگار است که انتقال بار قوی را نشان می دهد وقتی دانه های یخ (دانه ها ذرات متخلخلی هستند که از قطرات آب منجمد ساخته شده اند) یا تگرگ با کریستال های یخ در حضور قطرات آب فوق سرد شده برهم کنش می کنند. علامت و بزرگی بار منتقل شده در طول تماس ها به دمای هوای اطراف و محتوای آب ابر و همچنین به اندازه بلورهای یخ، سرعت برخورد و عوامل دیگر بستگی دارد. عمل سایر مکانیسم های الکتریکی نیز امکان پذیر است. هنگامی که مقدار بار الکتریکی حجمی انباشته شده در ابر به اندازه کافی بزرگ می شود، تخلیه رعد و برق بین مناطقی که دارای علامت مخالف هستند رخ می دهد. تخلیه همچنین می تواند بین ابر و زمین، ابر و جو خنثی یا ابر و یونوسفر رخ دهد. در یک رعد و برق معمولی، بین دو سوم تا 100 درصد تخلیه‌ها، تخلیه‌های درون ابری، بین ابری یا ابر به هوا است. باقی مانده تخلیه ابر به زمین است. در سال های اخیر، مشخص شده است که رعد و برق را می توان به طور مصنوعی در ابر آغاز کرد، که در شرایط عادی به رعد و برق تبدیل نمی شود. در ابرهایی که دارای مناطق برق‌دار هستند و میدان‌های الکتریکی ایجاد می‌کنند، رعد و برق می‌تواند توسط کوه‌ها، ساختمان‌های مرتفع، هواپیماها یا موشک‌هایی که خود را در منطقه‌ای از میدان‌های الکتریکی قوی می‌بینند آغاز شود.
اقدامات پیشگیرانه به این دلیل است که صاعقه عمدتاً به اجسام بالاتر برخورد می کند. این به این دلیل اتفاق می افتد که تخلیه الکتریکی مسیر کمترین مقاومت، یعنی مسیر کوتاهتر را دنبال می کند.
در هنگام رعد و برق، هرگز نباید:
عدم رعایت این قوانین اغلب منجر به مرگ یا سوختگی و جراحات شدید می شود.
