Регулярные вариации низкочастотных акустических полей

Актуальность
Источники инфразвуковых волн:
Сгорающие части спутников
Полярное сияние
Землетрясения
Взрывы
Вулканы
Самолеты
Тайфуны
Обтекания гор

Исследование суточных и сезонных изменений статистических характеристик инфразвуковых полей, а также разработка эмпирической модели регулярных вариаций низкочастотных акустических полей.
Цель магистерской работы
1) Формирование базы данных регистрируемых низкочастотных акустических полей.
2) Статистическая обработка базы данных низкочастотных акустических полей с целью выделения регулярных вариаций.
3) Выявление корреляционных связей между низкочастотными акустическими полями и метеорологическими параметрами окружающей среды.
4) Разработка эмпирической модели регулярных вариаций низкочастотных акустических полей.
Задачи магистерской работы

Скорость ветра
Направление ветра
Температура
Абсолютная влажность
Относительная влажность
Атмосферное давление
Метеорологические величины окружающей среды

Рисунок 3 – Суточная динамика среднечасовой амплитуды атмосферных колебаний давления в частотном диапазоне 0.33-0.008 Гц в Киеве (толстая линия) и Антверпен (тонкая линия), усредненная за год (с 1 июля 2005 до 30 июня 2006) (а); усредненная за зиму, период (с 1 декабря 2005 до 28 февраля 2006) (b) [1]
1. Didyk L. A., Gorgo Yu. P., Dirckx J. J. J., Bogdanov V. B., Buytaert J. A. N,. Lysenko V. A, Didyk N. P., Vershygora A. V., Erygina V. T. Atmospheric pressure fluctuations in the far infrasound range and emergency transport events coded as circulatory system diseases // Int J Biometeorol, – N 52. – 2008. – P. 553-561.
2. Соловьев А.В., Провоторов Д.С., Бочаров А.А., Вознесенская К.В. Сезонно-суточные вариации фоновых инфразвуковых колебаний давления в частотном диапазоне 0,01-32Гц в городе Томске.// Изв. вузов. Сер. Физика. – 2012. – Т. 55. – № 8. – С. 79–85.
Сезонно-суточные изменения инфразвуковых шумов
Рисунок 2 – Суточное изменение микропульсаций атмосферного давления в диапазоне частот 0.01-1.6 Гц.[2]
Рисунок 1 – Сезонное изменение среднеквадратичного отклонения микропульсаций атмосферного давления в диапазоне частот 0.01-1.6 Гц [2]

Аппаратура для измерения инфразвуковых сигналов
Техническими характеристиками:
1. Диапазон измерения давления: 0,01÷200Па.
2. Полоса регистрации (по уровню -3дБ): 0,0001÷10Гц.
3. Уровень выходного сигнала: ± 10В.
4. Напряжение питания: ±12В.
5. Потребляемый ток: не более 100мА.
6. Вес микробарометра: не более 1,5 кг.
7. Условия эксплуатации микробарометра:
8.Температура окружающей среды: +10 ÷ +35°С.
9.Относительная влажность воздуха: не более 90%.
Рисунок 5 – Схема ISGM03
Рисунок 4 – Дифференциальный микробарометр ISGM03

Сезонно-суточные изменения инфразвуковых шумов
Рисунок 7 – Среднесуточное изменение среднеквадратичного отклонения инфразвуковых шумов за каждый месяц 2015 года
Рисунок 6 – Среднесуточное изменение скорости ветра за каждый месяц 2015 года

Сезонно-суточные изменения инфразвуковых шумов
Рисунок 8 – Сезонные изменения скорости ветра за 2015 год
Рисунок 9 – Сезонные изменения среднеквадратичного отклонения инфразвукового шума за 2015 год

Корреляционная связь
Рисунок 11 – Среднесуточное изменение среднеквадратичного отклонения инфразвуковых шумов (красным цветом) и скорости ветра (синим цветом) за декабрь
Рисунок 10 – Среднесуточное изменение среднеквадратичного отклонения инфразвуковых шумов (красным цветом) и скорости ветра (синим цветом) за октябрь

Корреляционная связь
Таблица 1 – Значение коэффициента корреляции с метеорологическими
параметрами

Регрессионный анализ
Таблица 2 – Значение коэффициентов регрессии инфразвукового фона от скорости ветра и абсолютной влажности воздуха
Рисунок 12 – Восстановленные значения инфразвуковых шумов за каждый месяц 2015 года

Заключение
Особенность суточных вариаций параметров инфразвуковых шумов заключается в увеличении среднеквадратического отклонения в дневное время суток и уменьшение в ночное время.
Изменение сезонных параметров инфразвуковых шумов показало, что происходит увеличение среднеквадратического отклонения в зимние месяцы года и уменьшение в летние месяцы года.
Особенность суточных вариаций параметров скорости ветра заключается в увеличении скорости ветра в дневное время суток, чаще всего максимальное значение наблюдается в период времени с 9 до 15 часов, а к вечеру скорость ветра снижается, и чаще всего ее минимальное значение наблюдается в период времени с 15 до 21 часов.
Изменение сезонных параметров скорости ветра показало, что при переходе с зимнего времени года на летнее происходит постепенное снижение скорости ветра; при переходе от летнего времени года к зимнему происходит постепенное увеличение скорости ветра.
Особенность суточных вариаций параметров абсолютной влажности воздуха заключается в увеличении в дневное время суток, и снижения в ночное время суток.
Изменение сезонных параметров абсолютной влажности воздуха, показало постепенное уменьшение абсолютной влажности воздуха при переходе от летнего времени года к зимнему; при переходе с зимнего на летнее время года происходит постепенное увеличение абсолютной влажности воздуха.
Оценка и сравнение суточных и сезонных особенностей значений инфразвуковых шумов и скорости ветра, позволила выявить схожесть в тенденции их изменения. А полученная корреляционная связь стандартного отклонения флуктуаций инфразвукового давления с метеорологическими параметрами качественно показала, что доминирующим параметром, от которого зависят инфразвуковые колебания давления это скорость ветра.

Спасибо за внимание !

Рисунок 14 – Среднесуточное изменение температуры воздуха за каждый месяц 2015 года
Рисунок 13 – Среднесуточное изменение угла направления ветра за каждый месяц 2015 года

Рисунок 15 – Среднесуточное изменение относительной влажности воздуха за каждый месяц 2015 года
Рисунок 16 – Среднесуточное изменение атмосферного давления за каждый месяц 2015 года