СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЫПАДЕНИЯ ОСАДКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF PREDICTING PRECIPITATION AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано как на метеорологических станциях, так в любом месте и в любом регионе суши, в пределах ареала обитания ногохвосток (везде, кроме пустынь и высокогорий).
Известны способы прогноза метеорологических характеристик (температура воздуха, осадки и др.) основанные на учете особенностей движения луны (патент РФ №2127440, G01W 1/00, 1999), либо луны, планет и солнечной активности (патент РФ №2002282, G01W 1/00,1993), либо изменения угловой скорости вращения земли (патент РФ №2182344, G01W 1/00, 2002). Данные способы предназначены для долгосрочных прогнозов
Известен способ определения изменения погоды, заключающийся в измерении и сравнении информационных метеорологических величин. При этом атмосферное давление, температуру и относительную влажность воздуха измеряют с начала суток каждые три часа. Изменение погоды определяется сравнением полученных данных в заданном временном интервале, а наборы измеренных в течение текущих и предшествующих суток метеорологических величин сравнивают между собой и по полученным значениям составляют прогноз изменения погоды (патент РФ №2200336, 2003).
Однако известный способ позволяет прогнозировать с достаточной точностью только среднесрочные изменения погоды.
Известен способ прогнозирования погоды, заключающийся в измерении и сравнении информативных метеорологических величин в заданном временном интервале, с последующим расчетом прогноза погоды с использованием компьютера (Патент РФ №2279699, G01W 1/10, 2006).
Недостатком известного способа является его значительная сложность, так как здесь требуется ряд измерительных приборов, а также необходимость множества измерений различных метеорологических величин несколько раз в течение суток.
Известны наблюдения за поведением насекомых (муравьи, пчелы, шершни, слепни и др.), изменения в поведенческой реакции которых можно увязать с возможными изменениями погоды, в том числе с выпадением осадков (Н.А.Ясаманов. Информация насекомых. - М.: Знание, 1989, гл. Занимательная климатология, Интернет: <URL http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000049/st020.shtml>).
Но это в основном доступно только специалистам и не отработана сама технология таких наблюдений, позволяющая достоверно осуществлять прогноз возможного выпадения осадков.
Задачей предложенного способа является получение точного краткосрочного прогноза выпадения осадков в конкретной местности.
Технический результат заключается в упрощении и удешевлении краткосрочного прогноза выпадения осадков в конкретной местности.
Технический результат достигается тем, что способ прогнозирования выпадения осадков заключается в одноразовом ежесуточном подсчете количества ногохвосток (Collembola, Insecta), укрывшихся в безопасном убежище, а для составления прогноза на следующий день, количество ногохвосток, укрывшихся в убежище в день учета, нужно разделить на количество этих животных, укрывшихся в убежище за сутки до этого, если в результате подсчета получается цифра 1,1 и более, то выпадение осадков неизбежно.
Насекомые обладают особой чувствительностью, поэтому они могут уловить даже самые слабые сигналы о каких либо опасных для их жизни изменений погоды (Чернышев В.Б. Экология насекомых. - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 304 с.)
Такая способность насекомых играет громадную роль в их жизни, помогая заранее подготовиться к неблагоприятным периодам. Для того чтобы выжить в периоды дождей, насекомые приобрели способность заблаговременно прятаться во всевозможных убежищах (Чернов Ю.И. Природная зональность и животный мир суши. - М.: Мысль, 1975. - 220 с.), которыми в природе для них являются трещины, полости, углубления, например, на коре деревьев.
Ногохвостки относятся к насекомым и местом их обитания является подстилка почвы. Точность прогноза обусловлена способностью ногохвосток улавливать даже самые слабые сигналы о каких-либо опасных для их жизни изменений погоды. Эти животные научились выделять из многочисленных комбинаций природных факторов те, которые точно указывают на время и место выпадения осадков. Таким образом, данный способ предполагает использование ногохвосток в качестве датчиков изменения погоды.
Способ заключается в том, что проводится одноразовый ежесуточный учет ногохвосток, находящихся в безопасном для них убежище, а для установления возможности появления осадков в определенный день учитывается количество ногохвосток, находящихся в этом укрытии в этот день, затем определяется отношение: количество ногохвосток в этот день/количество ногохвосток в предыдущие сутки наблюдения, если это отношение равно или больше 1,1 - то выпадение осадков неизбежно.
Испытания способа проводились в местах массового обитания ногохвосток обитания с 16.04 по 25.10.2005 г. и с 31.05. по 20.09.2006 г.
Одновременно с учетами ногохвосток ежедневно проводилась запись ряда метеорологических данных: температура воздуха, давление и количество осадков. Была обнаружена связь изменения количества ногохвосток, находящихся в безопасном убежище в течение наблюдаемого времени, с возможным выпадением осадков (см. фиг.3). Опыт показал, что ногохвостки реагировали в большинстве случаев за сутки до выпадения осадков (реже - за несколько часов). Обработанные результаты наблюдения отражены в таблицах на фиг.5 и 6.
Индекс «1,1» был выделен в качестве минимального значения в результате анализа всех случаев колебания численности ногохвосток, которые предшествовали выпадению осадков.
Для реализации данного способа создано устройство, позволяющее вести учет ногохвосток.
Как показало специальное исследование, наиболее эффективно работает устройство на опушке леса в зарослях кустарников со значительным слоем подстилки. Наличие слоя подстилки необходимо, так как этот субстрат наиболее заселен ногохвостками, по сравнению с дерном и ветошью степи и луга. В процессе получения прогноза необходимо не допускать полного высыхания подстилки, так как в результате специально проведенного эксперимента было установлено, что в случае длительной засухи ногохвостки покидают подстилку, и прогноз выпадения осадков становится невозможным. Вне помещений оптимальным периодом использования устройства является май-август, так как в это время в подстилке отмечается наибольшая численность ногохвосток. В течение прочих месяцев года устройство следует устанавливать в теплицах или оранжереях.
Расчет прогноза не следует производить в случаях попадания в прозрачные емкости незначительного (до 10 экземпляров) количества ногохвосток.
На фиг.1 изображено устройство для осуществления способа прогнозирования выпадения осадков с емкостью в виде пробирки; на фиг.2 - то же устройство с плоской прозрачной емкостью; на фиг.3 - график зависимости колебания численности ногохвосток от количества осадков при размещении устройства под открытым небом; на фиг.4 - график зависимости численности ногохвосток от количества осадков при размещении устройства в помещении; на фиг.5, 6 - таблица результатов испытания способа.
Устройство состоит из деревянного колышка 1, например, длиной 43 см и диаметром 2,5 см, и прикрепленной сверху воронки 2, например, от пластиковой бутылки. К горлышку воронки привинчивалась пробка 3 с трубочкой 4, на которую одевается прозрачная емкость 5, объемом 15 мл. На торцевой части колышка сделана наклонная прорезь 6 для прохода ногохвосток в прозрачную емкость 5.
Для подсчета количества ногохвосток, попавших в прозрачную емкость, необходимо отвинтить пробку в верхней части устройства, перевернуть ее отверстием вверх и слегка встряхнуть так, чтобы сидящие на внутренней поверхности трубки ногохвостки оказались на дне емкости. Далее следует извлечь трубку из емкости, а ногохвосток вытряхивать порциями на пластину из любого материала, окрашенную в черный цвет. На черном фоне очень хорошо видны мелкие ногохвостки, что значительно облегчает их подсчет. Всех подсчитанных насекомых необходимо отпустить в районе места обитания, чтобы не снижать их численности в подстилке.
Данная конструкция очень удобна для проведения учетов, так как здесь при проведении учетов для замены прозрачной емкости достаточно отвинтить пробку в верхней части ловушки. Прозрачная емкость может быть выполнена в виде пробирки или выполнена из двух прозрачных пластин 7, разделенных упругой прокладкой 8 с п-образным вырезом, и скрепленных с торцов скобами 9 и 10, причем нижняя скоба 10 выполнена с отверстием и возможностью закрепления на узкой части (горлышке) воронки.
Снизу, недалеко от края воронки 2, может быть установлена сетка 11, препятствующая проникновению внутрь прозрачной емкости 5 крупных экземпляров хищных беспозвоночных (пауков, уховерток и др.). В целях исключения гибели ногохвосток при проведении учетов, из устройства может быть удалена трубочка 4.
Используя в течение 2005-2006 гг. данное устройство, были предсказаны все дожди, прошедшие в период исследования в районе работы устройства.
Исследования проводились на территории урочища Морозова гора (заповедник «Галичья гора », Липецкая область) с 16.04 по 25.10.2005 г. и с 31.05. по 20.09.2006 г. В течение всего времени исследования 3 экземпляра устройства стояли в зарослях малины на территории усадьбы заповедника. Всего за это время было проведено 375 учетов. Одновременно с учетами ногохвосток ежедневно проводилась запись ряда метеорологических данных: температура воздуха, давление и количество осадков. При этом не было отмечено связи колебания численности ногохвосток с температурой и давлением, но была обнаружена четкая связь с выпадением осадков (см. фиг.3). Опыт показал, что ногохвостки реагировали в большинстве случаев за сутки до выпадения осадков (реже - за несколько часов). Наиболее резкое возрастание численности ногохвосток в устройствах наблюдалось перед грозами. В процессе апробации устройства был отмечен ряд эпизодов, когда ногохвостки никак не реагировали в случаях, когда ливневые дожди проходили в 3 км от места установки устройства. Данные факты говорят о том, что представители этой группы насекомых точно знали, что дождевая туча не пройдет над местом их обитания. Таким образом, было получено подтверждение точности прогноза при помощи ногохвосток.
С 19.07 по 26.07 2006 г. были проведены испытания данного способа при размещении устройства внутри помещения. Устройство было размещено над емкостью с ногохвостками. Результаты испытания приведены на фиг.4. У ногохвосток, находящихся как в помещении, так и под открытым небом, отмечена одинаковая реакция на приближение дождевых туч, что позволяет существенно расширить временные рамки применения данного способа для прогноза выпадения осадков.
При использовании настоящего способа прогнозирования выпадения осадков не требуется измерений каких-либо метеорологических величин, благодаря чему способ прост в применении.
Предлагаемый способ может быть полезным для многих сфер народного хозяйства, таких как строительство, сельское хозяйство, но особенно значимым представляется его применение в районе аэродромов, космодромов и иных объектов, где крайне важен точный прогноз.