动态量热法研究近地大气流动热状态

Исследование теплового состояния приземных атмосферных потоков методом динамического калориметрирования

现代社会面临如何预测全球未来发展问题，例如地球变暖问题，是其中一个值得探讨的问题。如何看待这一问题 在科学界既有支持者也有反对者。

应该承认，大规模开采、加工和使用化石能源（石油、天然气、煤炭），导致全球变暖（变冷）将对未来几代人的经济和社会环境产生消极影响。

对这种现象的评估预测是基于长期观察期内超过平均统计温度标准。然而，该标准并未反映出太阳辐射热通量产生热量以及碳氢燃料燃烧过程中释放到大气中热量增量的定量评估。

该项目使用作者团队开发的硬件和软件以及动态量热法，调查和评估大气热状态，并记录、处理和存储热通量形成变化数据。这可以监控地球大气热状态和预测全球变暖（变冷）过程的可能后果。

目前，世界各地气象站监测到的平均温度上升是全球变暖的主要标志。然而，全球社会经济活动产生热量都存在于大气表层，该热量确定存在很大误差，计算误差由数量众多的温度、压力、湿度等传感器决定。

动态量热法是为了确定不同气候和其他条件下热交换器的热传递而开发，也可用于量化气流移动气团。在这种情况下，测量误差仅由一种仪器误差决定——热通量传感器。因此，可以更准确地确定热量并以“在+8 °C时感觉像0°C”的复型形式改进预测评估。记录相对静止和移动气团热量可以建立天气条件标准评估，例如，在某些天气条件下，学校停课，或取消生物物体（包括人类）疲劳阈值。可以举出很多相关例子。

基于理论和实验方法，将有可能：

1) 验证动态量热法对近地气团热通量进行定量和预测评估可能性工作假设。

2）获得研究学科领域新知识。

3) 制定评估近地大气层热状态方法，包括实践使用新知识的方法和工具。

4) 进行实验研究和处理获得数据，论证研发工业样机（动态热量计）技术解决方案。

5) 硕士和研究生教育中使用设计方案。

        Современное общество всё больше сталкивается с проблемами прогнозирования глобальных процессов, которые со всей очевидностью проявляются в настоящее время, а также будут ускоряться в ближайшей и среднесрочной перспективе. Одна из таких проблем – проблема глобального потепления, носящая дискуссионный характер. Среди научного контингента находятся как сторонники, так и противники этой теории.

        Следует признать, что масштабы добычи, переработки и потребления энергетических сырьевых ресурсов (нефть, газ, уголь) настолько велики, что не исключается сценарий негативного воздействия глобального потепления (похолодания) на экономическую и социальную сферу будущих поколений.

        Прогнозные оценки этого явления строятся на критерии превышения среднестатистической температуры на длительном периоде наблюдений.

        Однако такой критерий не отражает количественную оценку тепла, формирующегося из теплового потока солнечного излучения и приращения теплоты, выделяющейся в атмосферу при сжигании углеводородного топлива.

         В настоящем проекте предлагается исследовать и оценивать тепловое состояния атмосферы с помощью разработанных авторским коллективом аппаратно-программных средств и метода динамического калориметрирования, с регистрацией, обработкой и хранением данных об изменении формирующегося теплового потока.

        Это позволит контролировать тепловое состояние атмосферы планеты и прогнозировать возможные последствия процесса глобального потепления (похолодания).

         В настоящее время основным признаком глобального потепления является повышение средней температуры, контролируемой множественными метеостанциями, рассредоточенными по всему миру. Однако количество теплоты формирующейся в поверхностных слоях атмосферы, где происходит вся социально-экономическая деятельность мирового сообщества, может быть определено с большой погрешностью, определяемой погрешностью вычисления многочисленными датчиками температуры, давления, влажности и пр.

        Метод динамического калориметрирования, разработанный с целью определять теплоотдачу теплообменников при разных климатических и иных условиях, вполне может быть использован и для количественного определения передвигающихся масс воздушного потока. При этом погрешность измерения определяется погрешностью только одного прибора – датчика теплового потока. Таким образом, можно более точно определять количество теплоты и уточнить прогнозную оценку в виде реплики «ощущается, как 0 при +8 °С». Регистрация количества теплоты, относительно неподвижных и перемещающихся масс позволит установить критериальную оценку погодных условий, при которых отменяются, например, занятия в школьных учреждениях, или порог выносливости биологических объектов (в том числе человека). Примеров можно приводить много.

        На основе теоретических и экспериментальных методов станет возможным:

        1) Проверка рабочей гипотезы о возможности использования метода динамического калориметрирования для количественной и прогнозной оценки тепловых потоков приземных воздушных масс.

        2) Получение новых знаний в предметной области исследований.

        3) Разработка методологии оценки теплового состояния приземных атмосферных слоев, включающей разработку методов и средств, которые позволят применить новые знания в практике.

        4) Проведение экспериментальных исследований и обработка полученных данных с целью обоснования технических решений, направленных на разработку промышленных образцов устройств (динамических калориметров).

        5) Использование проектных решений в образовательном процессе магистров и аспирантов.