Тематическое исследованиеАнализ исторических геомагнитных данных для выявления опасных явлений космической погоды
Как исторические данные, собранные геомагнитными обсерваториями Geoscience Australia, влияют на принятие решений в области электроэнергетики в Австралии.
Последнее обновление страницы:15 September 2021
В чем проблема
Защита от перебоев в подаче электроэнергии, вызванных космической погодой
Геомагнитные бури вызываются взаимодействием солнечного ветра и электрических токов в магнитосфере и ионосфере Земли. Геомагнитно-индуцированные токи (ГИК) - это электрические токи, возникающие в длинных проводниках во время каждой геомагнитной бури. Эти токи могут передаваться по линиям электропередачи, вызывая нестабильность и перебои в работе систем передачи электроэнергии.
Когда солнечная вспышка направлена в сторону Земли, электромагнитное излучение, распространяющееся со скоростью света, достигает ее чуть более чем за восемь минут, синхронизируясь с визуальным наблюдением события. Значительная часть энергии этого излучения поглощается ионосферой, самопроизвольно повышая плотность ионизации в ней и сигнализируя о начале магнитной бури. Небольшим признаком такого рода событий является эффект солнечной вспышки, который сразу же обнаруживается магнитными обсерваториями в дневное время.
Излучению частиц от солнечной вспышки, движущемуся со скоростью около 1000 км в секунду, требуется день или два, чтобы достичь Земли. По прибытии оно сжимается и генерирует ударную волну в магнитном поле Земли, которая регистрируется магнитными обсерваториями по всему миру. Наблюдается внезапный скачок напряженности магнитного поля, за которым следуют значительные изменения в его напряженности и ориентации. Такие магнитные бури могут длиться от нескольких часов до нескольких дней.
Воздействие экстремальных геомагнитных бурь на общество вызывает все большую обеспокоенность, особенно учитывая нашу зависимость от инфраструктуры, электроэнергии и телекоммуникационного оборудования. Перебои в подаче электроэнергии в дома, деловые, финансовые и промышленные центры приводят к серьезным сбоям в работе и, возможно, к экономическим потерям на миллиарды долларов.
Самое сильное метеорологическое событие за последнее время – шторм в Квебеке в 1989 году – произошло 13-14 марта 1989 года. Из-за этого сработали автоматические выключатели в системе передачи электроэнергии Hydro-Québec и вся провинция Квебек в Канаде осталась без электричества примерно на девять часов. Отключение электроэнергии затронуло энергосистемы в Соединенном Королевстве, Соединенных Штатах и Швеции, а на линиях электропередачи в Квинсленде также возникли проблемы с работой, вызванные штормом.
Австралия исторически считалась страной с низким уровнем риска экстремальных геомагнитных бурь и ГИКОВ из-за расположения нашего континента на низких и средних широтах. Однако в последнее время взаимосвязанность электросетей через государственные границы, формирующая систему Национального рынка электроэнергии (NEM), сделала Австралию все более уязвимой для GICS из-за необходимости в длинных линиях электропередачи. Сеть NEM протянулась более чем на 5000 километров через Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Викторию, Тасманию и Южную Австралию и обеспечивает около 80% всей электроэнергии, потребляемой в Австралии.
Решение
Анализ данных геомагнитной обсерватории
Компания Geoscience Australia работаетАвстралийская сеть геомагнитных обсерваторий– группа геомагнитных обсерваторий по всей Австралии и Австралийской антарктической территории. Сеть имеет:
- более 180 лет велось наблюдение за магнитным полем Земли на территории, занимающей одну восьмую часть планеты. Это позволило получить исключительные данные, позволяющие проводить бесценные научные исследования
- Позволил провести анализ конкретных опасных явлений космической погоды за три десятилетия для разработки статистической модели активности геомагнитных бурь в Австралии.
- позволило разработать модель, показывающую электрические поля в Австралии, вызванные сильной магнитной бурей в Квебеке в 1989 году
- это позволило использовать моделирование для прогнозирования интенсивности геомагнитно-индуцированных токов в электросетях Австралии
- были объединены с магнитотеллурическими данными, полученными вАвстралийский магнитотеллурический проект по литосферной архитектуре (AusLAMP)разрабатывать национальные стратегии и оценки рисков для оказания помощи в уменьшении опасности космической погоды.
Компания Geoscience Australia сотрудничает с государственными и местными органами власти, а также отраслевым сектором по управлению чрезвычайными ситуациями по всей Австралии в разработке местных оценок рисков. За дополнительной информацией обращайтесьhazards@ga.gov.au
Как мы туда попали
Анализ исторических данных о космической погоде для выявления региональных опасностей
Компания Geoscience Australia провела сценарный анализ, используя данные, предоставленные сетью, для оценки экстремальных значений геоэлектрического поля в Южной Австралии, Виктории и Новом Южном Уэльсе, вызванных штормом в Квебеке в 1989 году.
Сравнивая данные о шторме в Квебеке в 1989 году, зафиксированные геомагнитными обсерваториями Канберры и острова Маккуори, мы пришли к выводу, что интенсивность геомагнитно-индуцированных токов тесно связана с геологической структурой. Исследование показало, что электрические поля грунта в электрически резистивных породах были более интенсивными, чем в проводящих бассейнах.
Регионы с более сложным геологическим строением были определены как наиболее опасные для космической погоды из-за локальных изменений геоэлектрического поля, таких как электрически резистивные породы вблизи береговых линий, прилегающих к глубоким океанам с высокой электропроводностью.
Это исследование позволило нам определить регионы Австралии, которые могут быть более уязвимы к GICS, что способствует планированию мер по снижению опасности космической погоды по всей Австралии.
Трехмерная модель электропроводности Австралийского региона с изображениями электропроводности на глубинах a. 25 км и b. 170 км
Жду с нетерпением
Поддержка развития инфраструктуры Австралии с помощью научных исследований опасных факторов
- Компания Geoscience Australia проведет дальнейшую работу по оценке электрического поля земли вдоль трасс линий электропередачи Национальной системы рынка электроэнергии. В ходе этого исследования будет предпринята попытка определить линии электропередачи NEM, которые более уязвимы к GICS, что поможет в планировании и разработке более устойчивой системы передачи электроэнергии по всей Австралии.
- Компания Geoscience Australia создаст пилотную геоэлектрическую обсерваторию для сравнения смоделированного электрического поля с измеренными значениями поля для проверки достоверности моделей GIC.
- Мы продолжаем сотрудничать с австралийскими и международными научными организациями в проведении долгосрочных исследований, направленных на снижение риска стихийных бедствий.
- Наши научные данные и инструменты отражают последние достижения в области науки, технологий и передовой практики. Мы работаем над включением оценки различных факторов риска, чтобы обеспечить максимальную защиту населения Австралии от последствий опасных природных явлений.
Прибрежные районы, такие как район реки Маргарет в Западной Австралии, где электрически резистивные породы непосредственно примыкают к глубоководным районам Индийского океана с высокой электропроводностью, характеризуются геомагнитной опасностью, превышающей среднюю
Как мы можем вам помочь
Свяжитесь с нами, чтобы лучше понять риск геомагнитной опасности в вашем штате, регионе или секторе и разработать целенаправленные и эффективные стратегии снижения рисков.
Нашресурсы космической погодыэто может помочь определить районы с повышенной опасностью в вашем регионе, чтобы вы могли принимать более обоснованные решения о стихийных бедствиях.
Электронная почтаhazards@ga.gov.au
Как мы можем помочь вам снизить риск космической погоды
Значения опорного геомагнитного поля Австралии (AGRF)
Рассчитайте значения геомагнитного поля в Австралии.
Система быстрого учета запасов (RICS)
Создавайте и сохраняйте цифровые изображения застроенной территории с геотегами, используя эту систему быстрого сбора данных.
Системный анализ устойчивости инфраструктуры (SIRA)
Проанализируйте уязвимость объектов инфраструктуры к воздействию опасных природных явлений.
Оценка воздействия опасных факторов (Hazlmp)
Загрузите данные об опасностях, подверженности риску и уязвимости в это программное обеспечение для анализа потенциального ущерба, причиненного стихийными бедствиями.
