Влияние вариаций скорости изменения геомагнитной активности на фазе роста 24 солнечного цикла на трубопроводы.

Эксперименты, проведенные СВФУ совместно с ИКФИА СО РАН на ответвлении от магистрального газопровода, в 30 км от г. Якутск [Муллаяров В. А. и др. Индуцированный в газопроводе ток от большого магнитного возмущения 21.01.05 / В. А. Муллаяров, В. И. Козлов, Ю. М. Григорьев, Ю. А. Ромащенко // Наука и образование. 2006. №1 (41). С. 53–55.], показали, что даже в условиях слабого геомагнитного возмущения (dВ/dT=55 нТ) 28.05.2011 г. наведенный на трубопроводе ток составлял около 0, 5 А. Вариации магнитного поля измерялись вблизи трубопровода на полигоне ИКФИА и на реперном магнитометре на магнитной станции ИКФИА. Измерения, проведенные для более мощной магнитной бури 21.01.2005 показали, что ток в трубопроводе достигал около 3 А. По измерениям на магнитометрической станции Якутск магнитная буря началась с внезапного начала в 17.12 UT, максимум бухты возмущения зарегистрирован в 19.03 UT. Максимальная вариация в H - компоненте составила 588 нТ. Рассмотрим параметры трех геоэффективных по своему влиянию на магистральные объекты возмущенных периодов 24-го цикла.

07-09.03.2012 наблюдалось сильная магнитная буря, состоящая из трех бурь (https://www.tesis.lebedev.ru/magnetic_storms.html? m=3& d=9& y=2012). Уровень магнитного возмущения 07.03 в период 05-17 ч. был выше G1 и достигал G2, 08.03 в период 08 – 17 ч. выше G1, с 23 ч. 08.03 до 17 ч. 09.03 превышал G1 и 2 – 14 ч. выше G2, 5 -11 ч. выше G3. Общая длительность периодов возмущения dB/dt (в часах) и времени в этих периодах, когда непосредственно наблюдается превышение пороговых уровней (в мин.) представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Частота встречаемости периодов превышения dB/dt различных уровней во время магнитной бури 07-09.03.2012 и вероятность превышения определенного уровня представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Частота встречаемости превышения dB/dt различных уровней во время магнитной бури 07-09.03.2012.

Вероятность превышения определенного уровня dB/dt может быть выражена степенным законом Р = 0, 5838 (dB/dt) ^{-1, 032} при R² = 0, 9852

Частота встречаемости в зависимости от уровня dB/dt

y = 2093, 5(dB/dt) ^{-1, 61} при R² = 0, 8264

Анализ данных, представленных на рисунке 1 показывает, что в течении рассмотренных трех суток интервалы со скоростью изменения магнитного поля соответственно составляли: > 5нТ/мин 30%; > 20 нТ/мин 7%; > 30 нТ/мин 4% и достигали максимального значения 255 нТ/мин.

Частота и вероятность превышения dB/dT различных уровней во время магнитной бури 05-07.08.2011 показана на Рис. 2. Уровень магнитного возмущения 05.08 17 – 20 часов достигал G4 (Kp=8), 20 – 23 G3, при переходе на 06.08 23 – 02 G2, 02 – 05 G1 и далее интенсивность бури равномерно спадала до 08: 00 07.08.2011. За все сутки 05.08.2011 времени интервалы со скоростью изменения магнитного поля > 5нТ составляли 7, 15%, > 20нТ 1, 18%, > 30нТ 0, 42% и < -5нТ6, 6%, < -20нТ 1, 32%, < -30нТ 0, 56%.

Рисунок 2. Частота превышения dB/dT различных уровней во время магнитной бури 05.08.2011

Частота встречаемости данного уровня определяется выражением y = 444, 84x^{-1, 717}, при R² = 0, 8515. Вероятность превышения уровня y = -0, 221ln(x) + 0, 5285 при R² = 0, 96. Или вероятность превышения уровня (Р) log(P) = -0, 0517(dB/dt) - 0, 1946 при R² = 0, 99

Для магнитных возмущений периода 14-16.2012 частота и вероятность превышения dB/dT различных уровней показана на Рис. 3.

Рисунок 3. Частота превышения dB/dT различных уровней во время магнитной бури 14-16.07.2012

Частота встречаемости уровня определяется выражением y = 2395^{-1, 747}, при R² = 0, 8515. Вероятность превышения уровня y = 0, 1625ln(x) + 0, 5998 при R² = 0, 97.

Выводы

Из рассмотрения трех магнитовозмущенных периодов можно сделать вывод, что частота встречаемости определенного уровня скорости изменения геомагнитной активности выражается степенным законом с показателем порядка -1, 7, а вероятность превышения заданного уровня логарифмическим законом, например, для возмущения 05.08.2011, log(P) = -0, 0517(dB/dt) - 0, 1946.

В заключение отметим, что в периоды превышения выделенных выше порогов не только идет усиленная коррозия трубопроводов, даже имеющих специальные меры по защите от коррозии, но и возможны разрушения энергетических систем и повреждения трансформаторов, поскольку наведенные дополнительные токи могут достигать сотен ампер. Отсюда следует необходимость мониторинга и прогноза магнитных бурь и рекомендаций по выделению периодов, в которых нельзя отключать защиту на профилактические работы.