CC BY
15
ВЕСТНИК 2/2011
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ.
ЯВЛЕНИЕ КОСМОГЕННОЙ ЭВОЛЮЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЛОБАЛЬНЫХ ВАРИАЦИЙ МАКСИМАЛЬНЫХ И СРЕДНЕСУТОЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
LOADINGS AND INFLUENCES ON BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS. THE SPACEGENIC EVOLUTIONS
PHENOMENON OF THE MAXIMAL AND DAILY AVERAGE TEMPERATURES INTENSITY GLOBAL VARIATIONS IN THE URBANIZED TERRITORIES
В.И. Теличенко, M.C. Хлыстунов, В.И. Прокопьев, Ж.Г. Могилюк
V.I. Telichenko, M.S. Hlystunov, V.I. Prokopjev, J.G. Mogiluk
МГСУ (НИУ)
В статье рассматриваются материалы открытия методом вариометрического спектрального анализа неизвестного ранее явления глобальных вариаций температуры в результате действия гравидинамических возмущений в околоземном космическом пространстве.
In article are presented materials of opening by a spectral variametric analysis method of the unknown person before phenomenon of temperature global variations as a gravidy-namic indignations action result in a circumterraneous space.
Проблема износа инженерных коммуникаций, строительных конструкций зданий и сооружений, как в России, так и за рубежом, существенно обостряется не прогнозируемым ранее ростом интенсивности малоизученных ранее аварийно опасных климатических и геолого-геофизических процессов и, как следствие, ненормированных сверхпроектных нагрузок и воздействий на здания, сооружения.
Настоящая статья является первой из серии публикаций авторов в области малоизученных ранее явлений глобальной активации геолого-геофизических и климатических процессов на Земле гравидинамическими возмущениями в околоземном космическом пространстве.
В статье 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.
2/2п11 ВЕСТНИК _2/2°1]_мгсу
Теоретические открытие явлений космогенной эволюции интенсивности климатических и геолого-геофизических процессов было реализовано авторами до взрыва кометы Шумейкера-Леви на Юпитере и представлено вместе с формулой открытия в докладе на I Международном аэрокосмическом конгрессе в августе 1994 года, 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 (ЮНЕСКО-ЦПК им.Ю.А.Гагарина, 2000 г.), на IV Всероссийской научной конференция «Физические проблемы экологии (Эколо-гическая физика)» в 2004 г. и на Международной конференции «Повышение безопас-ности 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 гравидинами-ческого механизма его реализации, авторами был применен метод спектрального ва-риаметрического 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 Шумейкера-Леви на Юпитере. 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 года) в пределах солнечной системы на активацию космо-земных связей и ожидаемое последующее «возбуждение» природных процессов на Земле или отсутствие такого влияния.
Для выполнения исследований методом спектрального вариаметрического анализа эволюционных процессов авторами была сформулирована научная гипотеза о закономерностях активации изучаемого явления, одним из следствий которой являлась «гипотетическая» схема (рис.1) реализации предполагаемого механизма влияния гравитационного возмущения на вариации интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы.
Вцши ичнеш ид ГОингцуе
Нчимушулце ицрнпм Юинтврц
чу шепни ЦчИишциитини П»;Ш п и[ни1|Ч1гги ни пи мичноА и-ч Ы
♦ 1кШ)УЛЛ1:и1и: рпдкдлини* ; |ШЦ1ПЛЦ|1ГСШИ|Ц [и-днпщит шшнр; I и-ч иоЙ 1'Пи I к-ми
Д Колебания иш1!111:и11;[1К1и, и пш чи^ш теи-ннитИ ш>мI[питIи. цити:ч1нтщ циучкин^
* Г.кКвдмтк «артоса иниадлаичч йшибайАиищтурЬи ирлщшер^спсишу
сиос пнжфери Чсмли
Лишний ирошкиц ПМЛииШк (шрМЫШН ПН «ПИШПк-ЮИ ОДЦ-Тмими [цмнСршури и I ц>и I [|]]гср*Пос шин с:юе тшнифсри
(11дир11М1ф, и Лчшьни. Кучиу-Айрсм. 11 и КшбдДс)
Рис.1. Схема постулируемого механизма влияния гравитационного возмущения на вариации интенсивности колебаний температуры в приповерхностном слое атмосферы Земли
Операционная схема метода спектрального вариаметрического анализа эволюции представлена блок-схемой алгоритма его реализации на рисунке 2, согласно которой в
ВЕСТНИК мгсу
2/2011
первом блоке операций формируется массив данных наблюдений за период [1ь12] колебаний параметра исследуемого процесса Т(1), во втором - выделяются и нормируются по максимальному значению за период наблюдений вариации этого параметра, на третьем - вычисляется спектральный образ этих вариаций.
Цй Щ) ■
Н'МЙ'
а^чгй мишгм
г
. I Г11—I
Рис.2. Блок-схема алгоритма реализации спектрального вариаметрического анализа эволюции температуры в периоды [1ь12] и [13Д4]
На четвертом этапе, формируется теоретическая модель механизма реализации исследуемого процесса, спектральный образ математической модели которого М(1) полученный путем преобразования Фурье его нормированных вариаций, сопоставляется (операция «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.
Сопоставление спектров (2-1) и (2-1 а) позволит выявить новые или рост активности учтенных ранее причинно-следственных связей эволюции температурных процессов в период [13Д4] после взрыва кометы по сравнению с более ранним периодом наблюдений [^у.
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) может быть реализованы и в спектральной области, как показано на рисунке 3.
Рис. 3. Вариант блок-схемы алгоритма операций по спектральной верификации теоретической модели эволюционного процесса
2/2011 ВЕСТНИК _2/2011_мгсу
Показателем адекватности теоретической модели будет значение коэффициента кросскорреляции или свертки спектральных образов наблюдаемого и моделируемого по гипотезе параметра Т исследуемого процесса.
Вариаметрический анализ эволюции климатических процессов, проведенный авторами по данным метеорологических наблюдений в ряде географически разнесенных городов Земли показал, что спектр эволюции интенсивности вариаций температуры во всех перечисленных городах, как правило, содержит две группы спектральных компонент: одна из них носит глобальный, общепланетарный характер и наблюдается во всех перечисленных городах, 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.
Например, если установленная закономерность эволюции г-го параметра климатических процессов, например, максимальных, минимальных или среднесуточных температур для конкретного у-го города или территории, будет в спектральном отображении представлена в виде спектральной функции эволюции к. (/), то тогда глобальная составляющая эволюции этого параметра К1гл (/) может быть выделена в результате кросскорреляции в спектральной области эволюционных спектральных функций по всем исследуемым городам или территориям, то есть
K ь, (f) =
П k* (f)
. у=1
где J - количество локальных точек (районов) наблюдения
вариации г-го 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-ой урбанизированной территории может
1
быть представлена выражением: K tmK(f) = K 9 (f) = k9(f) - [k9 (f) * Kki (f)]2
В инициативном порядке авторами был разработан программный комплекс «Evo-lution-7MG», в том числе, входящий в него пакет программ «Evolution-T», для анализа и прогноза эволюции максимальных, среднесуточных и минимальных температурных режимов эксплуатации зданий и сооружений.
В настоящей статье ограничимся рассмотрением последовательности аналитических операций по обнаружению и верификации спектральных закономерностей влияния всплеска гравитационного возмущений 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 правило, представляются на сайтах соответствующих служб в виде таблиц значений: T-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 года по август 2009 года включительно.
При построении спектров колебаний и вариаций температурных параметров использовались два массива данных: до ([t1,t2] - с января 1973 года по декабрь 1993 года, включительно) и после падения кометы Шумейкера - Леви на планету Юпитер ([t3,t4] -
ВЕСТНИК 2/2011
с августа 1994 года по август 2009 года включительно). Диапазон спектрального преобразования (^пш-^пах) лежал в пределах от 2,1*10-9 до 2,89*10-6 Гц, (4-5488 суток).
Вариации по каждой дате вычислялись по отклонению исследуемого параметра от среднего значения по данной дате за всю историю метеонаблюдений (более 100 лет).
Спектры вариаций максимальной суточной температуры по этим городам приведены на рис.4 (синяя или нижняя огибающая спектра - по данным с января 1973 года по декабрь 1993 года, красная или верхняя - с августа 1994 года по август 2009 года включительно).
вТч ^ I йттп*
» «и до ' Vп гтйхъ ПА с^шя
Рис.4. Спектры вариаций среднесуточной температуры в Лондоне и Анкоридже
На рис.5 приведены кросскорреляционные спектры вариаций максимальной и среднесуточной температуры по всем четырем городам.
Спектры вариаций максимальной и среднесуточной температуры в 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.
Лондоне, Анкоридже, Буэнос-Айресе и Канберре
Доминирующие циклы эволюционных вариаций температуры имеют более высокую частоту (меньший период), чем сезонный годичный, что подтверждается сеткой орбитальных частотах и частот гравидинамических радиальных резонансов планет, а также комбинационных гармоник их нелинейного взаимодействия между собой и с возмущениями на Солнце.
2/2П11 ВЕСТНИК
_2/20u_мгсу
Наряду с этим сравнительный анализ спектров вариаций температур и сетки гра-видинамических 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.
Литература
1. Теличенко В.И., Король Е.А., Хлыстунов М.С. Детальные исследования и анализ мало изученных причинно-следственных связей и механизмов подготовки и реализации аварий на строительных объектах. - Москва-Иваново: Вестник отделения строительных наук РААСН, том 2, 2010, стр.324
2. Джанибеков В.А. Хлыстунов М.С., Подувальцев В.В. Космогенные процессы деградации геотехнической надежности промышленных объектов и техносферы мегаполисов. IV Всероссийская научная конференция «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)». Сб. трудов. -М.: ИПМ РАН -МГУ им .Ломоносова М.В., 2004
3. Никитский В.П., Хлыстунов М.С. Проблема контроля уровня микрогравитации на борту космической станции и международная проблема глобальных катастроф. Theses " International aerospace congress IAC "94" -M-H.: NASA, Org. committee IAC " 94, 1994
Literatura
1. Telichenko V.I., Korol' E.A., Hlystunov M.S. Detal'nye issledovaniya i analiz malo izuchennyh prichinno-sledstvennyh svyazei i mehanizmov podgotovki i realizacii avarii na stroitel'nyh ob'ektah. -Moskva-Ivanovo: Vestnik otdeleniya stroitel'nyh nauk RAASN, tom 2, 2010, str.324
2. Djanibekov V.A. Hlystunov M.S., Poduval'cev V.V. Kosmogennye processy degrada-cii geotehnicheskoi nadejnosti promyshlennyh ob'ektov i tehnosfery megapolisov. IV Vse-rossiiskaya nauch-naya konferenciya «Fizicheskie problemy ekologii (Ekologicheskaya fizika)». Sb. trudov. -M.: IPM RAN -MGU im.Lomonosova M.V., 2004
3. Nikitskii V.P., Hlystunov M.S. Problema kontrolya urovnya mikrogravitacii na bortu kosmicheskoi stancii i mejdunarodnaya problema global'nyh katastrof. Theses " International aerospace congress IAC "94" -M-H.: NASA, Org. committee IAC " 94, 1994
Ключевые слова: здания, сооружения, основания, надежность, глобальные изменения климата, неизвестное ранее явление, космогенная эволюция температуры, термодеформации, вариометрический метод, циклическая усталость, эволюционные циклы, алгоритмы верификации, прогноз
Keywords: buildings, constructions, bases, reliability, climate global changes, unknown earlier phenomenon, spacegenic, temperature evolution, thermodeformations, variametric analysis method, cyclic weariness, evolutionary cycles, verification algorithms, forecast
129337, Москва, Ярославское ш.26, тел.769-73-87, [email protected]
Рецензенты: д.т.н., проф. В.Б.Николаев, зам. научного руководителя ОАО «НИИЭнергетических сооружений Росгидро» - зам. директора НТЦ Сооружений, конструкций и материалов; Зам.директора по науке ВНИИГИМ, к.т.н. М.А.Волынов, С.н.с. ВНИИГИМ, д.ф.-м.н. Н.М. Евстигнеев
