Задача проекта
Для системы мониторинга космофизических факторов необходимо было знать градиент изменения ионизации атмосферного воздуха для калибровки чувствительных электродных датчиков. Возможности использовать счетчик аэроэконов не было, поэтому задача была решена аналитическим методом.
Реализация проекта
Для реализации проекта в библиотеке были получены в бумажном виде метеорологические ежегодники и другие материалы, по которым удалось восстановить безразрывный датасет измерений ионизации за период в 1.2 года еще 70-х годов прошлого века.
На основе этих данных были проведены попытки поиска корреляции с историческими метеорологическими данными за тот же период с ближайшей метеостанции глобальной сети измерений (ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/gsod) на основе гипотезы взаимосвязанности. В результате была выявлена слабая корреляция между повышением ионизации и трендом на снижение среднесуточной температуры при выборе окон анализа в пределах 2-4 суток.
Эта находка давала определенное направление для поиска, с учетом того, что мы знали, что фоновый уровень ионизации в интересующей нас точке невысокий. Т.е. есть все предпосылки для того, чтобы поискать причины наличия слабой корреляции с температурой воздуха.
Эти причины нашлись тоже в библиотеке, в трудах медика - доктора Чукалова, посвященным ближайшему курорту, причем только в качестве описания наблюдения, которая заключалось в том, что резкий рост ионизации воздуха в интересующей нас точке напрямую связан с северным ветром, который "надувает" аэроионы из местности, богатой битумом и сланцем.
К сожалению, в исторических данных NOAA отсутствуют данные о превалирующем направлении ветра и его силе. По этой причине проверить наблюдение доктора аналитически оказалось невозможно. Пришлось проверять опытным путем.
Изучив геологию местности и выходы грунтовых вод, также описанные в книге, инфильтрующие через интересующие нас битумные толщи, мы пришли к выводу, что их выход должен сопровождаться выносом вместе с водой свободных радикалов, то есть сопровождаться небольшим повышением радиационного фона на период их полураспада. Если это так, то наблюдение можно считать верным и строить модель.
Согласно розе ветров, северный ветер оказался достаточно редким явлением - не более 7-10% в году, что в целом совпадало и с "выбросами" уровня ионизации на исторических данных. По факту именно программная компенсация этих "выбросов", влияющих на точность электростатических измерений, и была нашей задачей. Но нужно было и проверить наблюдение и сделать измерения, позволяющие построить зависимость градиента ионизации в направлении север-юг от силы северного ветра.
Для реализации этого мы сначала провели измерения радиационного фона и состава воды в двух намеченных точках выхода грунтовых вод. Гипотеза подтвердилась - радиационный фон воды превышал фоновый в течение нескольких минут после истекания, а арендованный счетчик аэроэнов показывал на два порядка больший уровень ионизации, чем в интересующей нас точке.
Результаты автоматизации
На базе полученных данных удалось построить корреляционную функцию, обеспечивающую достаточную для нашей целей компенсации точность предсказания ионизации воздуха и обойтись без дорогих и сложных счетчиков аэроионов в измерительном комплексе. За рамками остались другие источники ионизации - в первую очередь антропогенные, но на фоне выявленной зависимости их возможным влиянием допустимо пренебречь ввиду несопоставимых уровней влияния на измерительную систему.