ЯВЛЕНИЯ КОСМОГЕННОЙ ЭВОЛЮЦИИ ГЛОБАЛЬНЫХ ВАРИАЦИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ КЛИМАТИЧЕСКИХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Одной из наиболее острых проблем современного состояния объектов промышленного и гражданского строительства и ЖКХ в настоящее время является значительный износ инженерных коммуникаций, а также строительных конструкций зданий и сооружений, включая деградацию геотехнической надежности их оснований.

Актуальность этой проблемы стала существенной по той причине, что ранее не прогнозировался существенный рост интенсивности аварийно опасных климатических и геолого-геофизических процессов и факторов. Эти процессы и факторы на сегодняшний день представляют угрозу не только здоровью и комфортности жизнедеятельности человека, но являются также причиной возникновения новых и малоизученных ранее и, как следствие, ненормированных сверхпроектных нагрузок и воздействий на здания, сооружения, в том числе на высотные и подземные, и их основания.

В связи с этим существенно выросла актуальность, научная и практическая значимость фундаментальных и прикладных исследований в области прогноза эволюции этих процессов и их влияния на деградацию надежности строительных объектов на глубину градостроительного планирования (до 100 лет), но не менее проектного срока их безопасной эксплуатации.

Применение спектрального вариометрического анализа эволюционных процессов позволило установить доминирующую роль орбитальных циклов и гравидинамических радиальных резонансов планет Солнечной системы в процессах глобальных сейсмических, метеорологических и климатических процессов на Земле.

Явление космогенной эволюции интенсивности вариаций максимальных и среднесуточных температур

Проблема износа инженерных коммуникаций, строительных конструкций зданий и сооружений как в России, так и за рубежом, существенно обостряется не прогнозируемым ростом интенсивности малоизученных ранее аварийно опасных климатических и геолого геофизических процессов и, как следствие, ненормированных сверхпроектных нагрузок и воздействий на здания, сооружения.

В разделе рассматриваются основные материалы исследований авторов в области обнаружения, классификации, интерпретации и верификации глобальных (мирового масштаба) колебаний температуры, в результате которых было открыто неизвестное ранее явление космогенной эволюции интенсивности глобальных вариаций максимальных и среднесуточных температур на урбанизированных территориях в результате действия гравидинамических возмущений в околоземном космическом пространстве.

Теоретическое открытие явлений космогенной эволюции интенсивности климатических и геолого-геофизических процессов было реализовано авторами до взрыва кометы Шумейкеров — Леви на планете Юпитер и представлено вместе с формулой открытия в докладе на I Международном аэрокосмическом конгрессе в августе 1994 г., а экспериментальное подтверждение этих явлений — в докладах на VII Российском симпозиуме «Механика невесомости. Итоги и перспективы фундаментальных исследований гравитационно-чувствительных систем» в 2000 г., на IV Всероссийском экологическом семинаре (ЮНЕ-СКО-ЦПК им. Ю.А.Гагарина, 2000 г.), на IV Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)» в 2004 г. и на Международной конференции «Повышение безопасности зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации» в 2009 г.

Для экспериментальной верификации явления космогенной эволюции интенсивности глобальных колебаний температурных нагрузок на урбанизированных территориях, а также в целях идентификации причинно-следственных связей и гравидинамического механизма его реализации авторами был применен метод спектрального вариометриче-ского анализа эволюционных процессов по данным метеорологических наблюдений максимальных, минимальных и среднесуточных температур в ряде географически разнесенных городов Земли (Москва, Лондон, Анкоридж, Буэнос-Айрес, Канберра, Токио и др.) в периоды до и после взрыва кометы Шумейкеров — Леви на планете Юпитер. Такое сопоставление, «до и после», было выбрано в целях обнаружения влияния всплеска гравитационного возмущения в результате взрыва кометы на Юпитере (с 16 по 22 июля 1994 г.) в пределах солнечной системы на активацию космоземных связей и ожидаемое последующее «возбуждение» природных процессов на Земле или отсутствие такого влияния.

Для выполнения исследований методом спектрального вариометри-ческого анализа эволюционных процессов авторами была сформулирована научная гипотеза о закономерностях активации изучаемого явления, одним из следствий которой являлась «гипотетическая» схема (рис. 6.1) реализации предполагаемого механизма влияния гравитационного возмущения на вариации интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы.

Взрыв кометы на Юпитере

Возмущение орбиты Юпитера

Возмущение 1равитационного поля в пространстве солнечной системы 1

Возбуждение радиальных гравитационных резонансов планет солнечной системы

Колебания интенсивности, в том числе тепловой компоненты, солнечного излучения

Глобальные вариации интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы Земли

Локальные проявления глобальных вариаций интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы Земли (например, в Лондоне, Буэнос-Айресе, Анкоридже и Канберре)

Рис. 6.1. Схема постулируемого механизма влияния гравитационного возмущения иа вариации интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы Земли

Операционная схема метода спектрального вариометрического анализа эволюции представлена блок-схемой алгоритма его реализации на рис. 6.2, согласно которой в блоке 1 операций формируется массив данных наблюдений за период [Zi, колебаний параметра исследуемого процесса T(z), в блоке 2 — выделяются и нормируются по максимальному значению за период наблюдений вариации этого параметра, в блоке 3 — вычисляется спектральный образ этих вариаций.

Блок-схема алгоритма реализации спектрального вариометрического анализа эволюции температуры в периоды [/,, Г] и [r, /]

Рис. 6.2. Блок-схема алгоритма реализации спектрального вариометрического анализа эволюции температуры в периоды [/,, Г2] и [r3, /4]

В блоке 4 формируется теоретическая модель механизма реализации исследуемого процесса, спектральный образ математической модели которого M(f), полученный путем преобразования Фурье его нормированных вариаций, сопоставляется (блок 5) со спектрами нормированных вариаций данных наблюдений. В случае совпадения спектров модельных и натурных вариаций теоретическая модель может быть верифицирована как адекватная наблюдаемому явлению или процессу.

Дополнительно сопоставление спектров 2-1 и 2-1а позволит выявить новые или рост активности учтенных ранее причинно-следственных связей эволюции температурных процессов в период [tj, /4] после взрыва кометы по сравнению с более ранним периодом наблюдений |Д, t2].

В случае неадекватности моделей наблюдаемому явлению или процессу формируется новая гипотеза, и эта последовательность операций 4 и 5 повторяется до тех пор, пока достоверность верификации не достигнет требуемой точности или достоверности соответствия (адекватности) наблюдаемому процессу.

Операции верификации математических моделей (теоретических гипотез) могут быть реализованы и в спектральной области, как показано на рис. 6.3.

Вариант блок-схемы алгоритма операций по спектральной верификации теоретической модели эволюционного процесса

Рис. 6.3. Вариант блок-схемы алгоритма операций по спектральной верификации теоретической модели эволюционного процесса

Показателем адекватности теоретической модели будет значение коэффициента кросскорреляции или свертки спектральных образов наблюдаемого и моделируемого по гипотезе параметра Т исследуемого процесса.

Вариометрический анализ эволюции климатических процессов, проведенный авторами по данным метеорологических наблюдений в географически разнесенных городах Земли показал, что спектр эволюции интенсивности вариаций температуры во всех перечисленных ранее городах, как правило, содержит две группы спектральных компонент: одна из них носит глобальный, общепланетарный, характер, а вторая представляет собой отражение локальных природных и техногенных проявлений климатических особенностей на прилежащей к городам территории и подлежит климатическому районированию, например на предмет выделения или идентификации доминирующих локальных циклических (спектральных) компонент.

Если установленная закономерность эволюции z-ro параметра климатического процесса, например, максимальных или среднесуточных температур для конкретного у-го города или территории, будет в спектральном отображении представлена в виде спектральной функции эволюции то тогда глобальная составляющая эволюции этого параметра KiTn(f) может быть выделена в результате кросскорреляции в спектральной области эволюционных спектральных функций по всем

исследуемым городам или территориям, т.е.

**,(/)=

ПШ)

(6.1)

где J — количество локальных точек (районов) наблюдения вариаций z-ro климатического параметра.

В свою очередь, составляющая локальных проявлений местных (локальных) закономерностей эволюции климатического параметра в спектральном отображении для конкретного у-го города или конкретной у-й урбанизированной территории может быть представлена выражением

. (6.2)

В инициативном порядке авторами был разработан программный комплекс «Evolution-7MG», в том числе входящий в него пакет программ «Evolution-Т» для анализа и прогноза эволюции максимальных, среднесуточных и минимальных температурных режимов эксплуатации зданий и сооружений.

В настоящей монографии ограничимся рассмотрением последовательности аналитических операций по обнаружению и верификации спектральных закономерностей влияния всплеска гравитационного возмущения в результате взрыва кометы на Юпитере, например по данным метеорологических наблюдений максимальных и среднесуточных температур в городах: Лондон, Анкоридж, Буэнос-Айрес и Канберра. Данные метеонаблюдений, как показано в главе 1, представляются на сайтах соответствующих служб в виде таблиц значений: Т-Mean temperature (°C); TM-Maximum temperature (°C); Tm-Minimum temperature (°C).

Для исследования и верификации в случае подтверждения гипотезы рассматриваемого явления были использованы данные метеорологических наблюдений в указанных выше городах в период с января 1973 по август 2009 г. включительно.

При построении спектров колебаний и вариаций температурных параметров использовались два массива данных: до ([гь fr] — с января 1973 по декабрь 1993 г. включительно) и после падения кометы Шумейкеров — Леви на планету Юпитер ф3, t4] — с августа 1994 по август 2009 г. включительно). Диапазон спектрального преобразования (/inin—/шах) лежал в пределах от 2,1 • 10'9 до 2,89-10'6 Гц (от 4 до 5488 сут).

Вариации по каждой дате вычислялись по отклонению исследуемого параметра от среднего значения по данной дате за всю историю метеонаблюдений (более 100 лет).

Для иллюстрации промежуточных результатов анализа на рис. 6.4 приведены спектры вариаций максимальной суточной температуры в г. Лондоне и г. Анкоридже (нижняя огибающая спектра — по данным с января 1973 по декабрь 1993 г., верхняя — с августа 1994 по август 2009 г. включительно).

Спектры вариаций среднесуточной температуры в г. Лондоне и г. Анкоридже

Рис. 6.4. Спектры вариаций среднесуточной температуры в г. Лондоне и г. Анкоридже:

верхняя кривая по данным в период с августа 1994 по август 2009 г.; нижняя кривая по данным в период с января 1973 по декабрь 1993 г.

На рис. 6.5 приведены кросскорреляционные спектры вариаций максимальной и среднесуточной температур по выбранным четырем городам.

Кросскорреляционные спектры вариаций максимальной среднесуточной температуры в городах Лондоне, Анкоридже, Буэнос-Айресе и Канберре

Рис. 6.5. Кросскорреляционные спектры вариаций максимальной среднесуточной температуры в городах Лондоне, Анкоридже, Буэнос-Айресе и Канберре: верхняя кривая по данным в период с августа 1994 по август 2009 г.; нижняя кривая по данным в период с января 1973 по декабрь 1993 г.

Спектры вариаций максимальной и среднесуточной температур в городах Лондоне, Анкоридже, Буэнос-Айресе и Канберре в периоды до и после взрыва кометы на Юпитере, а также их кросскорреляционные спектры подтверждают гипотезу о существовании неизвестного ранее явления космогенной эволюции интенсивности глобальных вариаций максимальных и среднесуточных температур на урбанизированных территориях гравидинамического происхождения.

Доминирующие циклы эволюционных вариаций температуры имеют более высокую частоту (меньший период), чем сезонный годичный, что подтверждается сеткой орбитальных частот и частот гравидинами-ческих радиальных резонансов планет, а также комбинационных гармоник их нелинейного взаимодействия между собой и с возмущениями на Солнце.

Наряду с этим сравнительный анализ спектров вариаций температур и сетки гравидинамических резонансов планет солнечной системы и их гармоник подтверждает существенную роль этих резонансов в эволюции температурных процессов в приповерхностных слоях атмосферы как важной составляющей условий жизнедеятельности человека и биосферы в целом, а также одним из доминирующих факторов потенциального снижения климатической устойчивости и надежности строительных объектов в условиях глобального изменения климата, в том числе в результате многоцикловой термодеформационной усталости строительных конструкций и соответствующей эволюции геологических и геоэкологических процессов в грунтах оснований.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >