Prognoza convectivă. Dicționar meteorologic glosar de termeni meteorologici
Pentru a prognoza furtuni, averse și alte fenomene asociate cu dezvoltarea norilor puternici de cumulus și cumulonimbus, N.V. Lebedeva a propus utilizarea datelor de sondare matinală pentru a calcula parametrii de convecție, care sunt utilizați pentru a determina posibilitatea apariției anumitor fenomene convective. Acești parametri includ:
1) Deficitul total al temperaturii punctului de rouă la niveluri de 850.700 și 500 hPa (ΣD,°С). Acest parametru ia în considerare indirect influența antrenării și caracterizează posibilitatea formării norilor în stratul de 850-500 hPa. Dacă ΣD>25°С, atunci nu se fac calcule suplimentare, deoarece cu aer foarte uscat în jumătatea inferioară a troposferei, convecția nu duce la formarea de nori cumulonimbus. Dacă ΣD≤25°С, atunci se calculează al doilea parametru.
2) Deficitul de temperatură a punctului de rouă în apropierea solului sau la limita superioară a inversării suprafeței în momentul dezvoltării maxime a convecției (Do, °C). Dacă Do>20°C, atunci nivelul de condensare este situat la o altitudine mai mare de 2,5 km, prin urmare, precipitațiile nu vor ajunge la suprafața pământului și nu se fac calcule suplimentare. La o astfel de înălțime a nivelului de condensare și, prin urmare, la înălțimea limitei inferioare a norilor, o picătură de ploaie în drum spre sol va avea timp să se evapore complet. Dacă nivelul de condensare este situat sub 2 km și există condiții favorabile pentru apariția convecției, atunci în acest caz ar trebui să se determine toți ceilalți parametri.
3) Grosimea stratului convectiv-instabil (CIL) – (ΔНкнс, hPa). Fiecare particulă a acestui strat va participa la convecție la altitudini mari. Cu cât grosimea KNS este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea formării norilor cumulonimbus, cu atât este mai mare probabilitatea dezvoltării activității furtunii (grosimea KNS este determinată de diagrama aerologică).
4) Nivel de condensare (Ncond., km). Nivelul de condensare indică poziția medie a înălțimii bazei norului cumulonimbus. Nivelul de condensare se determină și folosind diagrama aerologică.
5) Nivel de convecție (Nconv., km). Nivelul de convecție ne permite să determinăm poziția medie a vârfurilor norilor cumulonimbus. Este destul de evident că cu cât acest nivel este mai înalt, cu atât ar trebui să fie mai puternici norii de „furtună”.
6) Temperatura aerului la nivelul de convecție (Tconv, °C). S-a stabilit că cu cât această temperatură este mai scăzută, cu atât sunt mai probabile averse și furtuni.
7) Abaterea medie a temperaturii de pe curba de stare (T") de la temperatura de pe curba de stratificare (T). Această abatere este desemnată ΔT și este determinată de formula:
Unde: T" și T sunt temperaturile de pe curba de stare și, respectiv, de curba de stratificare, la niveluri care sunt multipli de 100 hPa, n este numărul de straturi întregi cu grosimea de 100 hPa, începând de la nivelul de condensare până la nivelul de convecție.
Este destul de evident că cu cât ΔT este mai mare, cu atât este mai mare gradul de instabilitate al aerului și, prin urmare, cu atât se poate dezvolta o convecție mai intensă.
8) Puterea verticală medie a norilor convectivi (ΔНк.о, km). Această valoare este definită ca diferența dintre înălțimile nivelului de convecție și nivelul de condensare. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât este mai probabilă apariția fenomenelor convective și cu atât intensitatea acestora este mai mare.
Pe baza rezultatelor calculării celor opt parametri de convecție indicați în conformitate cu tabelul. 1 N.V. Lebedeva sugerează evaluarea posibilității apariției fenomenelor convective.
Valabilitatea prognozei pentru prezența furtunilor folosind metoda N.V Lebedeva este de 80%, iar absența lor este de 89%.
∑D(850-500),°C | (Tmax-Tdmax),°C | ΔΗ kns, hPa | Nkond, km | Nkonv, km | Tconv,°C | ΔT°C | ΔH,km | Fenomene convective |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
>25 | >20 | - | - | - | - | - | - | Nu este de așteptat să se dezvolte convecția |
≤25 | ≤16 | >10 | ≈1.5 | ≥6 | <-22.5 | >4 | ≈4.5 | Averse uşoare cu şanse de tunete sau furtuni uscate |
≤20 | ≤14 | >20 | ≈1.5 | >5 | -22.5<Т<-10 | ≥3 | >3.5 | Averse slabe fără furtuni |
≤20 | ≤14 | >30 | ≈1.5 | ≥8 | <-22.5 | ≥3 | >6.5 | Averse ploaie, furtuni pe alocuri |
≤16 | ≈10 | >60-100 | 1,5>H>1,0 | >8 | <-22.5 | ≥3 | ≥7.5 | Ploaie abundentă și furtuni |
≈16 | ≈10 | - | 1,5>H>1,0 | >8 | <-22.5 | >3 | ≥7.5 | grindină |
SERVICIUL FEDERAL 1№ HIDROMETEOROLOGIE SI MONITORIZAREA MEDIULUI
HIDROMCTE<»РОЛОГНЧВЛШ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР Р Г 6 Ой РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
SHEVELENA OLGA VASILIEVNA
STRUCTURA ASHHM "KGNIH FRONT I! 11 despre gida kosyaktishsh FENOMENE PENTRU sudul Europei de Est
Siatsialyyust 11.00.09 - Mk "gzhfoyaogin, climatologie,
ASH"ORKSH"A!
NN geSh"KsSHIA uchchioy IPMI"NI knndiditi (>g kik muk
Lucrarea a fost efectuată la Centrul de Cercetare Hidrometeorologică al Federației Ruse
Conducător științific: Doctor în Științe Fizice și Matematice, Profesor Shanina I.11.
Adversari oficiali: Doctor Fia"-mat. Științe, Prof. Belov N.11 Candidat la Științe Geografice Velinsky O. K
Organizație de conducere Institutul de Geofizică de Munte înalt, Nalchik
Apărarea va avea loc Nr./0 1993 la ora unu. la şedinţa Consiliului de specialitate K. 024. Vol. 02 Centrul de Cercetare Hidrometeorologică la adresa: 123376, Moscova, B. Predtechensky per., nr. 9-13, Roshydrometcenter.
Teza poate fi găsită în biblioteca Rosgkdrometsentr.
secretar științific
Consiliul de specialitate ^S&lL^ A-I. Strashnaya
0Б111ДЯ ХЛЛЛК.1 ERIST SHA WORK
RELEVANȚA TEMEI. Activitatea convectivă, răspândită în atmosferă, este unul dintre cei mai importanți factori de formare a vremii. Este asociat cu fenomene meteorologice atât de importante și uneori periculoase, cum ar fi averse, furtuni, furtuni, tornade etc. În același timp, prognozarea activității convective este adesea „nu lipsită de subiectivitate”, deoarece focarele convective sunt fenomene la scară mare și sunt astfel localizate departe. departe în intervalul de scale descrise de modelele numerice utilizate în mod operațional în prezent.
Cu toate acestea, de regulă, convegada activă (care duce la dezvoltarea averselor, furtunilor, grindinei, furtunii) se dezvoltă în zone de scară mai mare caracterizate prin anumite proprietăți ale masei de aer (temperatură, umiditate, mișcări verticale, stratificare). Apariția unor astfel de zone favorabile activității convective este descrisă cu succes în cadrul predicțiilor numerice ale presiunii, temperaturii, umidității și vântului. Pentru a prognoza zonele caracterizate, numite zone de convecție activă, a fost dezvoltată o metodă automată de prognoză a zonelor de convecție activă în Departamentul de Meteorologie a Aviației al Centrului Hidrometeorologic al Federației Ruse. Cu toate acestea, în ciuda justificării destul de ridicate a acestei metodologii pentru teritoriul european al țării în ansamblu (justificarea generală pentru sezonul cald din 1992 a fost de 6?. 6%), pentru sudul teritoriului de prognoză justificarea acestei metode este in regula
este semnificativ mai mic decât media, ceea ce indică necesitatea îmbunătățirii metodologiei de prognozare a zonelor de convecție activă pentru aceste zone. Pe de altă parte, nu există nicio îndoială că utilizarea caracteristicilor la scară largă ale câmpurilor termobarice în plus față de metoda particulelor, utilizată predominant în prezent, nu poate decât să ofere un efect pozitiv în prezicerea zonelor AC.
În același timp, folosind caracteristicile câmpului la scară mare pentru a prezice fenomenele de mezo scară, nu se poate refuza studierea fenomenelor la scară medie ca atare, atât teoretic, cât și în ceea ce privește atragerea de noi date de câmp, mai ales când vine vorba de convecția ordonată, care este în prezent puțin înțeleasă. comparativ cu instabilitatea pur termică.
Aspectele enumerate ale problemei studierii și prognozării activității convective determină relevanța acestei lucrări.
SCOPUL LUCRĂRII este de a studia condițiile de apariție a convecției ordonate din punctul de vedere al teoriei instabilității hidrodinamice, de a analiza condițiile sinoptice de formare a structurilor convective ordonate și, în continuare, de a identifica și utiliza cele mai informative. caracteristici la scară largă ca predictori pentru a îmbunătăți metoda utilizată în prezent pentru prezicerea automată a zonelor de convecție activă.
SARCINIILE DE CERCETARE, pe baza scopului lucrării, sunt formulate după cum urmează:
1) Studiul condițiilor de dezvoltare a structurilor convective ordonate (benzi kosh. active) pentru a clarifica unele aspecte ale problemei orientării predominante a structurilor de bandă în intervalele undelor gravitațional-inerțiale și lungimi de undă mai scurte.
noi moduri convective și gravitaționale.
2) Analiza detaliată a condițiilor de formare a structurilor cvasi-periodice observate în câmpurile de nebulozitate și precipitații în cazuri specifice.
3) Analiza fizică și statistică generală a condițiilor de desfășurare atât a convecției ordonate, cât și a convecției dezordonate peste sudul părții europene a CSI pentru a identifica caracteristicile la scară largă care pot servi drept predictori în prognoza AO.
4) Stabilirea conexiunilor de diagnosticare și dezvoltarea unei metodologii îmbunătățite de prognoză a convecției active în regiunile sudice ale țării europene.
METODĂ DE CERCETARE. Lucrarea a folosit metode ale teoriei instabilității hidrodinamice (condiții DLI ynniunin pentru dezvoltarea structurilor convective ordonate și orientarea lor predominantă în domeniile undelor gravitațional-inerțiale și moduri de lungimi de undă mai scurte); metoda sinoptică și elementele metodei climatologice (pentru identificarea tiparelor generale ale condițiilor de circulație ale zonei de studiu); metode de analiză mezometeorologică, în special, analiza isentropică (pentru a studia structura internă a AO-urilor baroclinice și condițiile pentru formarea structurilor convective ordonate în ele); metode computaționale fizico-statistice și sinonimo-statistice (pentru a căuta relații predictive între caracteristicile la scară largă ale câmpurilor termobarice și posibilitatea de „! ioziikio-" 1
de convecţie activă).
MATERIALE UTILIZATE Pentru realizarea sarcinilor atribuite s-au folosit următoarele materiale:
Hărți sinoptice (sol) (1U85-1992)
Hărți topografice de presiune 850 - 300 g1!a (19ВБ-1992)
Radar consolidat K£1r"Sh (1988-1991)
Hărți ale precipitațiilor semi-zilnice (1988-1991)
Imagini MK și TV prin satelit, inclusiv imagini de la radarul VO (1986-1992)
Date de arhivă de analiză a obiectelor pe benzi magnetice (1985-1992)
Date de ieșire ale modelului de prognoză semi-sălbatic pe zece niveluri, utilizat operațional în Centrul Hidrometeorologic al Federației Ruse (1989-1992)
Date de la situl experimental pluviografic UKRNIGII (1985-1988)
Calculele au fost efectuate la Centrul Hidrometeorologic al Federației Ruse pe KS-1060, parțial pe un computer personal.
NOUITATE ŞTIINŢIFICĂ ¡YULU"SHSHU. ÎN TEZEA REZULTATELOR.
1. Pentru prima dată s-a efectuat o analiză a condițiilor de creștere a testamentelor mezoscale neparalele cu frontul (într-un caz special de îndeplinire a condițiilor (1)) și s-au tras concluzii cu privire la raportul de creștere. tarifele decretului! ny și unde simetric instabile, iar acestea din urmă sunt de cca. au fost în creștere mai rapidă și, prin urmare, condițiile predominante.Această concluzie este în concordanță cu observațiile.
2. Pentru prima dată, a fost efectuată o analiză detaliată a trei; structura dimensională a maselor de aer în care s-a dezvoltat golul (precipitația) și se arată că astfel de structuri, paralele cu vântul, forfecarea vântului (deci, temperaturile medii ale stratului) s-au dezvoltat în două situații tipice, caracterizate prin prezența straturi superficiale ale posibilei dezvoltări a convecției și a baroclinicității și a nestationarității semnificative.
3. Pentru prima dată, a fost efectuată o analiză fizică și statistică a relațiilor dintre parametrii de instabilitate statică și parametrii care rasterizează procesele la scară „grilă”, pe de o parte, și prezența sau absența convecției active, pe de altă parte. efectuate
pe baza datelor de ieşire ale schemei operaţionale de analiză obiectivă.
4. A fost dezvoltată o nouă versiune îmbunătățită a metodologiei pentru calcularea și construirea unei hărți a zonelor active de convecție pe baza datelor de prognoză de ieșire.
Aceste noi concluzii principale sunt prezentate pentru apărare.
APROBAREA LUCRĂRII. Principalele rezultate ale lucrării au fost prezentate la seminarii ale Departamentului de Meteorologie Aviatică, un raport pe tema disertației a fost inclus în programul celei de-a 3-a Conferințe Uniune de Meteorologie a Aviației (Suadal, 1990); Principalele rezultate obținute în timpul lucrării și legate de elaborarea unei metodologii de prognostic au fost incluse în rapoartele HMC OAM pe temele 1. 2v.1 (1991) și VII. Zh. 1 (1992). Unele rezultate au fost publicate în articole:
1. Borisova V. V., Shakina N. II, Sheveleva O. V., Analiza isantropică a condițiilor care au format „1 benzi de precipitații detectate de radar prin satelit cu scanare laterală. Procesele Centrului Medical de Stat al Federației Ruse, 1992, numărul 324.
2. Skrintunova E. E., Shakina N. P., Sheveleva O. V. Metodologie îmbunătățită pentru prognozarea zonelor de convecție activă peste sudul Europei de Est, manuscris depus.
VALOAREA PRACTICĂ A LUCRĂRII. Metoda îmbunătățită dezvoltată pentru prognoza automată a zonelor de convecție activă, bazată pe rezultatele testelor de proprietate și operaționale, oferă o creștere semnificativă a succesului prognozării zonelor AC. Metodologia a fost pregătită pentru a fi luată în considerare la Centrul de Design Medical. Implementarea este așteptată în RCPC Moscova și GAMC Vnukovo.
STRUCTURA ȘI SCOPUL LUCRĂRII. Disertația constă dintr-o introducere, patru capitole, o concluzie și o listă de referințe și include 149 de pagini de text tipărit, inclusiv 18 tabele și 35 de figuri. Lista de referințe include 108 titluri.
Introducerea fundamentează relevanța temei disertației, formulează scopul și obiectivele cercetării și subliniază pe scurt conținutul principal al lucrării.
Primul capitol oferă o descriere a problemei, o privire de ansamblu asupra principiilor fundamentale de predicție a convecției folosind metoda particulelor și metode de predicție a condițiilor favorabile activității convective pe suprafețe mari.
Majoritatea metodelor existente de prognoză a convecției se bazează pe următoarea schemă:
1) prognoza stării atmosferei pe care o adunați? la momentul interesului; profilurile verticale ale temperaturii și umidității sunt practic prevăzute pentru 6, 12 sau 18 ore;
2) se apreciaza gradul de stabilitate a acestei stari - posibilitatea dezvoltarii convectiei de la sol sau de la niveluri superioare. În funcție de rezervele de energie de instabilitate, se poate dezvolta convecție de intensitate variabilă. Pentru a prezice utilizarea valorilor de prag shsn ale energiei de instabilitate sau a oricăror cantități asociate, începând de la care apare! probabilitate semnificativă de a dezvolta una sau alta formă de convecție
Există multe evoluții care vizează obiectivarea prognozei activității convective. De regulă, autorul! fie urmează calea obiectivării simple a metodelor de calcul cunoscute (de exemplu, variante ale metodei particulelor), fie, modifică!
metodele de calcul cunoscute creează algoritmi speciali. În prezent, Roshydrometsengr are o metodă de calculare a zonelor de convecție activă, dezvoltată în ZAM, care folosește ca bază metoda lui N.V. Lebedeva de prognozare a joncțiunii intramasei și a funcțiilor discriminante predictive propuse de [\E Reshetov pentru prognoza convecției în zonele baroclinice. Tehnica utilizează datele de ieșire ale schemei de prognoză numerică operațională utilizată în Centrul Hidrometeorologic Rus (modelul emisferic adiabatic multinivel de L. V. Berkovich).
Pe lângă efectul instabilității termice, care provoacă o convecție dezordonată, este necesar să se țină cont de faptul că în atmosfera reală scările orizontului straturilor la care se dezvoltă convecția sunt destul de mari (10 km); 1 la astfel de scări. , straturile cu forfecarea vântului se dovedesc a fi fierbinți - sunt eterogene din punct de vedere termic ca temperatură, ceea ce creează rezerve suplimentare de energie potențială care poate servi drept sursă pentru dezvoltarea mișcărilor care nivelează contrastele de temperatură, „care mișcări cauzate de instabilitatea baroclinică le pot dezvolta cu stratificare indiferentă și chiar slab stabilă; cu stratificare instabilă, acţiunile acestor melisme duc la formarea unor fenomene convective mai intense. Un impuls suplimentar pentru dezvoltarea mișcărilor convective este adesea dat de o creștere forțată a aerului, a cărei intensitate este determinată de factori dinamici.
Adesea, convecția este cea mai intensă pe acoperișuri. Deoarece fronturile sunt zone baroclinice, condițiile de dezvoltare a convecției aici sunt influențate de instabilitatea hidrodinamică. Mișcările verticale pe care le provoacă servesc ca un factor de forță suplimentar pentru convecție sau o suprimă.Hidrodinamică, în special, instabilitatea inerțială
prezintă un mare interes din punctul de vedere al îmbunătăţirii prognozei fenomenelor convective. Cel mai studiat caz special al acestui tip de instabilitate - instabilitatea simetrica - duce la dezvoltarea unor dungi de miscari verticale paralele cu fata Conditiile create in aerul saturat sunt deosebit de favorabile pentru dezvoltarea lor, i.e. în interiorul straturilor de nori.
ÎN CAPITOLUL AL DOILEA se realizează analiza și soluționarea problemei liniare „de instabilitate inerțială în zone frontale. Această problemă este pusă în scopul identificării condițiilor atmosferice în care se dezvoltă structuri convective sub formă de role neparalele cu frontul. predominant.Din observații reiese clar că astfel de structuri sunt destul de rare;de regulă, malurile de nori sunt alungite de-a lungul forfecării vântului, ceea ce corespunde unei direcții paralele cu frontul.Nu considerăm cazul general al problemei, ci unul special. cazul relaţiei caracteristice dintre parametrii undelor şi fluxul principal
k7" - pG, (1)
unde balena sunt numerele undelor de-a lungul axei x și, respectiv, z, G este parametrul Coriolis.
Acest caz este încă mai general decât cazul studiat anterior al așa-numitelor perturbații simetrice. La fel ca cele mai simple cazuri 1=0 sau V=0, se poate rezolva analitic (spre deosebire de cazul general).
G*- 1b + «[ ik(co+ki) +
+ (kA+1g)(o^kiANg(kg+) +1 g"1 (th"- O (2)
unde сО este frecvența complexă, k, 1, m sunt numerele de undă de-a lungul axelor k, y, respectiv z. I*" - frecvența Brent-Väisälä, n -<*■
S-a efectuat un studiu al condițiilor de existență a valorilor neutre-stabile și în creștere (și amortizare conjugată) pentru diferite lungimi de undă, diferite stratificări și grosimi de strat. În continuare, este investigată influența parametrilor de curgere asupra indicelui de creștere a valurilor, care se găsește ca una dintre rădăcinile ecuației cubice (relația de dispersie).
S-a constatat că structurile care nu sunt paralele cu frontul sunt instabile și pot crește într-o gamă largă de condiții, dar creșterea lor este mai lentă decât cea a dungilor paralele cu față, motiv pentru care acestea din urmă ar trebui să domine. Undele de tipul studiat, spre deosebire de undele simetric instabile, formează structuri de bandă ordonate, nu neapărat orientate paralel cu Frontul; formează un unghi arbitrar cu o direcție paralelă cu frontul. Analiza relațiilor de dispersie a arătat că undele de orientare arbitrară pot exista într-un flux cu forfecare și, în același timp, fie neutru stabile, fie instabile într-o gamă largă de condiții, inclusiv la un grad suficient de ridicat de stabilitate. Cu toate acestea, creșterea lor este mai lentă decât cea a dungilor paralele cu față, motiv pentru care acestea din urmă ar trebui să domine. Sursa de energie pentru perturbații de creștere care nu sunt paralele cu frontul este energia cinetică a fluxului de aer cu forfecare verticală a vântului; astfel, sursa este aceeași ca pentru tulburările baroclinic-instabile. Undele luate în considerare sunt mezoscală (lungime de undă 30 - 300 km) și diferă în primul rând de undele baro-pene-instabile de scară sinoptică
non-hidrostagicitatea sa.
Astfel, puținele cazuri de dezvoltare a benzilor convective care nu sunt paralele cu frontul cunoscute din observații nu pot fi explicate prin instabilitate de tip gravitațional-inerțial. Din păcate, în literatura de specialitate nu există date detaliate cu privire la parametrii golurilor și fronturilor neparalele în apropierea cărora au fost observate.
Li 1>f;< условий развития упорядоченных конвективных струк-ур (независим« от их ориентации) приводит к общему выводу.что существование таких структур определяется параметрами более крупномасштабных движений (т.е. движений с характерными размерами, по крайней мере на порядок превышающими размеры конвективных структур). К таким параметрам относится прежде всего сдвиг ветра(связанный с горизонтальным градиентом температуры) и степень статической устойчивости (см. ур-ние (2)). Кроме того, поскольку для развития неустойчивости благоприятны насыщенные влагой слои, к определяющим параметрам следует отнести те, которые характеризуют условия упорядоченного подъема воздуха(давление, лапласиан давления) и степень его увлажнения.
CAPITOLUL TREI analizează structura tridimensională observată a fluxului de aer în condițiile în care au fost înregistrate sisteme ordonate de dungi de precipitații pe suprafața Pământului. Observațiile efectuate cu ajutorul radarului de observație laterală prin satelit (radar BO) indică prezența „urmelor” de trecere a sistemelor de precipitații ordonate. „Lungimea de undă” a fâșiilor paralele de sol umezit în cele 9 cazuri utilizate pentru analiză variază de la 10 la 35 km; Astfel, vorbim de o scară substanțial „subgrid” a fenomenului. Pentru o analiză mai detaliată a câmpului termobaric din atmosferă,
sferă, la momentul cel mai apropiat de observație, analiza izoentropică a fost aplicată folosind o tehnică dezvoltată anterior la OAM și utilizată în mod repetat în scopul analizei mezo-scale. În cadrul acestei tehnici, profilele componentelor de temperatură și vânt sunt reconstruite folosind spline cubice, după care se calculează înălțimile suprafețelor isentropice și ale celor verticale. mișcarea particulelor pe aceste suprafețe. Metoda analizei izoentropice face posibilă determinarea cu mare precizie a poziției suprafețelor izoentropice și a valorii vortexului potențial Ertel, care sunt invarianți materiale ai curgerii hidrostatice; permite, de asemenea, să se calculeze mișcările verticale pe fiecare izosuprafață în mod independent, ceea ce elimină acumulare de erori cu înălțimea. Ca urmare a analizei stării atmosferei la momentul dezvoltării structurilor în dungi în câmpurile de înnorare și precipitații, au fost identificate 2 clase de condiții caracteristice.
Prima clasă include situații asociate cu sectorul cald al ciclonului: fenomenul se formează în aerul sectorului cald în apropierea zonei baroclinice a frontului cald în condițiile erodării acestuia, dezvoltarea convecției este limitată de-a lungul verticalei aşezându-se
lipsa de aer. Prima clasă de situații este asociată cu partea din spate a ciclonului: instabilitatea se dezvoltă în aer rece sub un strat stabil (frontal). Cu toate acestea, în câteva momente situațiile ambelor clase se dovedesc a fi destul de asemănătoare. În cazurile studiate, peste acele zone în care s-au observat dungi de umiditate neuniformă a solului, structura atmosferei cuprindea straturi de dezvoltare probabilă a mișcărilor valurilor cu stratificare apropiată de umiditate indiferentă. Straturile se caracterizează printr-o grosime verticală limitată (până la 4 km). Vântul în aceste cazuri, de regulă, se schimbă puțin cu altitudinea în direcție, în timp ce viteza acestuia crește de obicei, iar pentru cazurile de clasa 1
valoarea sa tipică este de 3-5m/s în apropierea solului și 15-E0m/s în zona tropopauzei; pentru clasa a II-a 5-10, respectiv 25-30 m/s. Direcția vântului este paralelă cu dungile observate. Fenomenul studiat este asociat în mod repetat cu formarea undelor în front sau cu o secțiune în care frontul își schimbă semnul cu o curbură angiciclonică a izohipselor. În alte cazuri (clasa 2), fenomenul se dezvoltă în absența unei zone frontale pronunțate, dar în prezența baroclinicității crescute în troposfera medie și la valori ale funcției frontogenetice corespunzătoare funcției frontogenetice. Adică, în momentul dezvoltării fenomenului are loc în mod necesar non-staționaritatea zonei baroclinice. În același timp, nu a fost înregistrată formarea structurilor de bandă asociate, de exemplu, cu fronturi atmosferice bine dezvoltate, cu mișcare rapidă. care ar fi clar vizibil pe toată grosimea atmosferei şi ar păstra semnul funcţiei frontogenetice în momente succesive în timp. Poate că transformarea zonei baroclinice joacă un anumit rol, creând condiții specifice pentru formarea câmpurilor de precipitații cvasi-periodice.
În plus, în al treilea capitol, a fost efectuată o analiză comparativă a câmpurilor mișcărilor verticale calculate prin metoda analizei entropice (și s-au obținut valorile mișcărilor verticale, care au fost bine consistente în timp și spațiu), cu câmpurile de mișcări verticale calculate prin metoda general acceptată.În general, câmpurile de mișcări verticale atribuite prin ambele metode oferă imagini rezumative ale distribuției mișcărilor verticale.Totuși, în cazul calculelor folosind metoda analizei izoentropice, rezultatele se dovedesc a fi mai puțin netede și mai detaliate, ceea ce este avantajul acestei metode
CAPITOLUL PATRU este dedicat analizei fizice și statistice
condiţii pentru dezvoltarea convecţiei active peste zona de studiu şi îmbunătăţirea metodei de prognozare obiectivă a zonelor de convecţie activă. Sunt prezentate caracteristicile climatice ale precipitațiilor și fenomenelor convective asupra teritoriului luat în considerare. Se analizează conexiunile dintre diverși parametri de stratificare și procesele sinoptice, se selectează un sistem de predictori potențiali și se efectuează o analiză discriminantă a eșantionului. Următorii predictori au fost considerați cei mai informativi:
1) O, TK (distanta Mahalanobiea 1681,21)
2) aH&o>O, NK (distanța Mahalanobis 1643,01) (3)
3) dT, B, TK (distanța Mauchlanobis 1638,37)
4) 0, ¡^ , NK (distanța Mahalanobis 1628,67), Aici dH^ este laplacianul geopotențialului suprafeței izobare 850 hPa. Această valoare în sine este destul de informativă ca criteriu de separare. Astfel, când se folosește 4 Н^ ca singur predictor la o valoare de prag a lui Yuda, succesul prognozei s-a dovedit a fi următorul: precizie generală de 74. OX, precizia prognozei pentru prezența convecției active 62. O7., acuratețea prognozei absenței sale 79. 3 predictibilitatea prezenței convecției active 65.17., avertismentul absenței sale - 83.57..
O - deficit de punct de rouă total pe suprafețe izobare 850, 700, BOOgSH" În raport cu materialele noastre, criteriul de separare prin această valoare este valoarea sa 34*, spre deosebire de valoarea 2B", folosită în metoda lui N. E. Lebedeva, care, aparent, se explica prin caracteristicile climatice ale zonei de studiu
dT“ - diferența dintre temperatura termometrelor uscate și umede de la suprafață este de 850 hPa, adică o valoare care caracterizează apropierea vaporilor de aer față de apa saturată. S-a constatat că
Tabelul 1 Caracteristicile eficienței separării utilizând combinații ale celor trei și patru parametri cei mai informativi
PREDICTORI
justificarea costumului
oh|n£i|ots |AK | AK
preuire-adeshjust
criterii
Rubinstein
discriiiiinant
funcții (I, - pentru trecut și alte numerar. (C, - pentru prognoza absenței unui fenomen.
b,-0. 058^+0. 430+0. 897TX--9. 425
1^=0. 031d|^+0. 6310+0. 766Zh--10.064
b, -0,115dts+0,2380+0. 004NK--4.749
b^-0,095aH^O. 3250+0. 005NK--7.902
b, -0,57dT -O, 3160+0,93TK-9,16 |_x -0,888^T +0. 4070+0. 783GK--10.823
b -0,1450+0. OZbTs^+0,002NK--3,376
B-O. 2260+0,044^+0,003NK--7,706
și -0,088L^+4T +0,3490+0,8791"
10. 455 G-O. 067^^5+1. 217LT +0,4320+ +0,745-K-11,586
I_I-■ ■ ■ *
simțind apropierea vaporilor de aer de saturație. Sa constatat că valoarea pragului trebuie considerată a fi dT ~ 3,5*. Această valoare se dovedește a fi foarte informativă atunci când se calculează folosind date dintr-o arhivă de analiză a obiectelor (acuratețea generală 777., criteriul lui Bagrov 0,60, criteriul lui Obukhov O. 54), dar când se calculează folosind date de prognoză numerică, succesul prognozei folosind &T brusc scade, ceea ce se explică prin acuratețea insuficientă a umidității prognozate a parametrilor din schema de funcționare curentă în comparație cu prognoza caracteristicilor presiunii
leniya. Având în vedere acest lucru, pentru utilizare în îmbunătățite
leniya. Ținând cont de acest lucru, se propune o funcție discriminantă pentru utilizare în metodologia îmbunătățită, care include o caracteristică de presiune.
Нloc¿ geopotențial al unei suprafețe izobare de 1000 rila, care caracterizează mărimea presiunii de suprafață. Fiind folosit ca unic predictor, acesta cel mai mare, cu criteriul de separare a 117dams, asigură următorul succes al prognozei: acuratețea generală a prognozei 69,7Z, acuratețea prognozei pentru prezența fenomenului 51,1%, acuratețea prognozei pentru absența acestuia 94,3%, prognozată pentru prezența fenomenului 96,4%, prevenirea absenței sale este de 45,2%.
Pentru fiecare dintre combinații (.), valorile justificării și avertismentului, criteriile Bagrov și Obukho, precum și criteriul Rubinstein, care ia în considerare valoarea inegală a pierderilor din alarme false și alarme false, au fost obținute pe un eșantion dependent.
dintre aceste fenomene pentru probabilitatea de prag P=0. b (Tabelul 1). În continuare, au fost găsite funcții discriminante pentru fiecare combinație a celor trei parametri.
În plus, s-au efectuat calcule pentru probe parțiale obținute din eșantionul general, împărțindu-le în funcție de valorile parametrilor individuali. În general; împărțirea în probe parțiale nu a condus la o îmbunătățire semnificativă a rezultatelor.
Pe baza acestor rezultate, a fost formulată o metodologie îmbunătățită pentru prognoza automată a zonelor de convecție activă. Se folosește prima dintre funcțiile dc-criminant (3). Tehnica include următorii pași
1) Calculul laplacienilor geopotenţialului pe suprafaţa 850g11&.
2) „Calculul parametrilor de convecție: altitudinea și temperatura de condensare.
3) Calculul caracteristicilor de umiditate: deficitul său total pe suprafețe de 850, 700, 500 hPa, precum și diferențele de temperatură
bulbi uscati si umezi langa pamant.
4) Calculul valorilor funcţiei discriminante
1 ^,115-^0,240 b 0,004"NK -4,749 (4)
5) Calculul probabilității de apariție a unui fenomen.
$) Pe baza valorilor probabilității, se construiește automat o hartă a convecției active. Zona este conturată printr-o izolinie dar cu valori de probabilitate de 25% (în conformitate cu criteriile de separare specificate mai sus). În plus, sunt evidențiate în special acele părți ale zonei în care apariția convecției active poate fi considerată aproape necondiționată (valoarea probabilității de 607 sau mai mult).
Metodologia a fost testată în mod cvasi-online la Laboratorul de Testare a Noilor Metode de Prognoză în conformitate cu
Orez. 1. Subregiune a teritoriului de prognoză pentru care a fost elaborată o metodologie îmbunătățită de prognozare a zonelor de convecție activă.
subiectul 1.2v.1 bazat pe materialul sezonului cald din 1992.
Deși această metodologie a fost dezvoltată doar pentru o parte a teritoriului european al țării (Fig. 1), dar în curs de dezvoltare a subiectului 1.2c. 1, în timpul testelor s-a încercat generalizarea lui pentru întregul ETC, care într-o oarecare măsură s-a justificat. Caracteristicile de succes prognozate pentru teritoriul pentru care metodologia a fost elaborată direct se dovedesc a fi mai mari decât pentru întregul teritoriu în ansamblu și, cu atât mai mult, mai mari decât pentru părțile nordice și centrale ale acestuia: Și de ce sunt destul de mari chiar și pentru nordul ETC. Caracteristicile succesului prognozei sunt prezentate în Tabelul 2. Deci, oferind justificare pentru toată lumea
Masa 2. Indicatori ai succesului prognozat folosind metoda propusă
1 |Indicatori de succes ai orasului - Dp in toata Europa - 1 Pentru nu >:ch corect. Pentru sud
| prognoză, X teritoriul țării părți (Fig. 4.6) părți
| 1 (repetare naturală)
capacitate 48,5 53,2 43,6
|capacitate generala de procesare 70. 8 66. 7 78. 1
|justificarea pro-
predicția prezenței fenomenului 76. 7 76. 2 84. 0
|justificarea pro-
gnoza absenţei fenomenelor. 67,5 60,9 75,2
|andreductibilitate
| fenomene B7. g 54,5 61,4
avertisment de la-
absenţa fenomenului 83,7 80,6 90,9
Criteriul Bagrov 0,411 0,345 0,54
1 criteriul Obuhov 0. 497. 0.35 0. 521
a teritoriului în ansamblu este de 70,8%, acuratețea prognozei pentru prezența fenomenului este de 76,77., acuratețea prognozei pentru absența fenomenului este de 67,5%, fenomenul prezis este de 57,27%, predicția de absența acestuia este de 87. pentru partea de sud a teritoriului acești indicatori sunt mai mari cu 4-8. Criteriile lui Bagrov și Obukhov sunt 0,411 și 0,497 în primul caz și 0,54 și 0,621 în al doilea. Pentru comparație, prezentăm ratele de succes obținute pe același material atunci când predicăm folosind o metodă acceptată anterior. Acestea sunt: justificarea generală 67. 5X, Tabel. 3. Indicatori ai succesului prognozei folosind metoda propusă în cazul trecerii la o formă probabilistică de prognoză
1 | Probabilitatea estimată de apariție a AK 1 2 1 ........ 1 (Frecvența reală de apariție pentru un oraș dat- | 1 ciD 1 1 |
| 90-100 ■ 1 1 | 95.2 |
| 80-90 | 97.8 |
| 70-80 | 96.6 |
| 60-70 | 90.7 |
| 50-60 | 82.3 |
| 40-50 | 76.5 |
| 30-40 I p.o " |
| 20-30 | 51.2 |
| 10-20 I 48,7 |
| 0-10 1 | 28.5 | | |
justificarea prognozei pentru prezența unui fenomen 60,6%, justificarea previziunii absenței unui fenomen 76,6X, fenomen prevenit 76,8%, prevenirea absenței acestuia 60,3%, criteriul ¿ng-row 0,365, criteriul Obukhov 2 O. Este evident că utilizarea unei metode noi, îmbunătățite oferă beneficii semnificative chiar și pentru nordul teritoriului, ca să nu mai vorbim de partea de sud a acestuia.
În tabel Tabelul 3 prezintă caracteristicile formei probabilistice a prognozei. Valorile repetabilității reale a fenomenului se dovedesc a fi oarecum „deplasate” către valori mai mari, ceea ce se explică prin diferența dintre dimensiunile eșantionului de absență și prezență a fenomenului. Valoarea pragului real se dovedește a fi o probabilitate de apariție a fenomenului de aproximativ 25%, ceea ce confirmă corectitudinea alegerii criteriului de separare pentru o formă alternativă de prognoză.
PRINCIPALELE REZULTATE ȘI CONCLUZII
1. Prin rezolvarea analitică a ecuației undelor inerțiale-instabile, se selectează din spectrul soluțiilor sale o clasă de unde ale căror lungimi de undă satisfac condiția ku""tG, se determină vitezele de fază ale acestora, ratele de creștere și alte caracteristici în anumite condiții. Scopul acestui studiu a fost o evaluare a posibilității de dezvoltare a structurilor de valuri situate la un unghi arbitrar față de linia frontului atmosferic.S-a descoperit că, deși astfel de valuri vor exista într-o gamă largă de condiții, fiind atât neutru-stabil și instabil, totuși ratele lor de creștere, cu toate acestea fiind egale, se dovedesc a fi mai mici, dar viteza a crescut
Aceasta este mai mare decât cea a undelor simetric instabile studiate anterior, care formează structuri cu dungi orientate paralel cu partea frontală. De aici concluzionăm că acesta din urmă ar trebui să prevaleze în condiții reale, ceea ce este confirmat de datele de teren.
2. Au fost studiate și clasificate condițiile sinoptice pentru formarea structurilor de fâșii bogate în carne de umiditate eterogenă a solului. Scopul acestui studiu este acela de a afla în ce măsură structura tridimensională a fluxului și caracteristicile sale la scară largă sunt legate de posibilitatea formării neomogenităților de mezo scară în domeniile elementelor meteorologice. S-a dezvăluit că există 2 clase de condiții pentru formarea lor, dintre care prima este asociată cu sectorul cald al ciclonului și include prezența unui front atmosferic de erodare (de obicei cald) cu viteze caracteristice ale vântului de 3-5 m. /s lângă Hemli și 15-20 m/s în zona tropopauzei; stratul de dezvoltare a convecției are o grosime verticală mică (1,5-3 km) și este limitat de mișcări verticale în jos. A doua clasă este asociată cu partea din spate a ciclonului și se caracterizează printr-o exacerbare a zonei baroclinice cu viteze ale vântului de 5-10, respectiv 25-30 m/s; dezvoltarea convecției în aer rece este limitată de un strat de stabilitate sporită situat la o altitudine de 3-6 km. Structura câmpurilor de elemente meteorologice a fost restabilită prin metoda analizei izoentropice
3. În procesul cercetării (punctul 2), s-a constatat că la calcularea mișcărilor verticale folosind metoda analizei izoentropice, care exclude acumularea erorilor cu înălțimea, este posibil să se obțină câmpuri de mișcări verticale care sunt bine consecvente în timp si spatiu. Există un acord general cu câmpurile de mișcări verticale calculate din
modelul operațional adoptat de Roshydrrmetcenter, totuși,
Analiza izoentropică oferă o imagine mai puțin neclară și netezită, ceea ce reprezintă un avantaj.
4. A fost efectuat un studiu statistic asupra posibilității de a utiliza ca predictori diferite caracteristici la scară largă („grilă”) ale fluxului de aer. Studiul a fost realizat pentru teritoriul din sudul părții europene a țării pe materialul a 3 anotimpuri calde (1988-1990). Am selectat acele cantități (laplacieni ai geopotențialului diferitelor suprafețe izobare, gradient de temperatură orizontal etc.) care, chiar și cu baza de date existentă, s-au dovedit a fi predictori semnificativi în prognoza convecției active. Alte mărimi, cum ar fi frontogeneza, unghiul de advecție etc., au fost respinse pentru că la calcularea lor folosind aproximații cu diferențe finite ale derivatelor, are loc o netezire excesivă și, în consecință, o pierdere a valorii predictive a mărimilor calculate (deși, desigur, marimile hidrodinamice corespunzatoare sunt semnificative pentru formarea campurilor de nori si precipitatii mezoscala).
5. Folosind metoda analizei discriminante asupra materialului specificat, s-au stabilit legături între cantitățile selectate, care fac posibilă prezicerea apariției convecției active pe baza datelor din colțurile grilei regionale (pe materialul de analiză a obiectelor, i.e. în cadrul conceptului RR). Următoarele combinații de predictori s-au dovedit a fi optime:
a) Laplacian al geopotenţialului suprafeţei izobare 8П0гПн, deficit total de umiditate pe suprafeţe 500, 700.850 rila, temperatura (sau înălţimea) nivelului de condensare.
b) diferenţa dintre temperatura aerului şi temperatura umezită
termometru pe suprafata izobara 850 hPa, deficit total de umiditate pe suprafete izobare 500, 700, 850 hPa, temperatura nivelului de condensare.
b) deficit total de umiditate, geopotenţial al suprafeţei izobare 1000 hPa, înălţimea nivelului de condensare.
Cu cât mai puțin succes a fost obținută prognoza pentru alte combinații de parametri, inclusiv laplacianul geopotențialului pe suprafața ZOOgPa, gradientul orizontal de temperatură pe suprafața de 850 hPa.
ü. A fost elaborată o metodă de calcul a zonelor de convecție activă, inclusă ca una locală în recomandările pentru introducerea unei prognoze automate bazate pe datele de ieșire ale modului operațional numeric emisferic w. Tehnica a trecut testele autorului și operaționale, este de așteptat să fie implementată în F 11.311 ^> bine și GAMC Vnukovo.
Utilizare: in toate domeniile activitatii umane in care este important sa se cunoasca in prealabil aparitia unor situatii care sunt insotite de pagube materiale semnificative. Esența: valorile presiunii atmosferice, ale temperaturii și ale umidității aerului sunt măsurate în diferite puncte ale atmosferei. Din acestea, se determină valorile vitezei verticale maxime ale aerului convectiv și ale vitezei verticale ale mișcării ordonate la scară largă la nivelul de 850 hPa. În plus, se măsoară amplitudinea variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului la scară largă la nivelul de 850 hPa. O prognoză a fenomenelor convective spontane este dată atunci când este îndeplinită o anumită condiție. Rezultat tehnic: creșterea fiabilității prognozării oricăruia dintre tipurile cunoscute de fenomene hidrometeorologice convective spontane sau combinarea acestora.
Invenția se referă la meteorologie și mai precis la metode de predicție a unor astfel de fenomene hidrometeorologice convective periculoase și spontane (averse, grindină, furtuni) în anumite zone ale globului, care sunt dezvoltate pe baza datelor privind valorile parametrilor meteorologici din ziua anterioară și poate fi utilizat cel mai eficient în toate domeniile activității umane în care este important să cunoașteți în prealabil posibilitatea apariției unor astfel de situații, care sunt însoțite de pagube materiale semnificative. Există o metodă cunoscută de prognoză a fenomenelor hidrometeorologice convective spontane, care constă în măsurarea în diferite puncte ale atmosferei a valorilor presiunii atmosferice, temperaturii și umidității aerului, care determină valoarea vitezei maxime verticale a aerului convectiv (Ghidul scurt -prognoze meteo pe termen.Partea 1. L.: Gidrometeoizdat, 1986, p. 444-448). Dezavantajul acestei metode cunoscute este că este limitată în aplicare doar pentru prognoza unuia dintre fenomenele convective periculoase și anume grindina. Dintre cele cunoscute, cea mai apropiată ca esență tehnică și rezultatul obținut este o metodă de prognoză a fenomenelor hidrometeorologice convective spontane, care constă în măsurarea în diferite puncte ale atmosferei a valorilor presiunii atmosferice, temperaturii și umidității aerului, din care se obține valoarea se determină viteza maximă verticală a aerului convectiv și viteza verticală a mișcării ordonate pe aer la scară largă.nivel 850 hPa (Ghid de diagnosticare și prognoză a precipitațiilor periculoase și mai ales periculoase, grindina și furtunii pe baza datelor de la radarele meteorologice și artificiale). Sateliții Pământului. / N.I. Glushkova, V.F. Lapcheva. M.: Roshydromet, 1996, p. 112 -113). Dezavantajul acestei metode cunoscute este că este limitată în aplicare doar pentru prognoza unui tip de fenomene convective periculoase, și anume averse. Ca urmare, fiabilitatea prognozării altor fenomene convective periculoase (grindină, furtuni), care în unele cazuri sunt observate simultan cu averse, nu este ridicată. Rezultatul tehnic al invenţiei este de a creşte fiabilitatea prognozării oricăruia dintre tipurile cunoscute de fenomene hidrometeorologice convective spontane sau combinarea acestora. Acest rezultat tehnic se realizează prin faptul că în metoda de prognozare a fenomenelor hidrometeorologice convective spontane, inclusiv măsurarea în diferite puncte ale atmosferei a valorilor presiunii atmosferice, temperaturii și umidității aerului, determinând din acestea valoarea convectivei verticale maxime. viteza aerului și viteza verticală a mișcării ordonate la scară largă la nivelul de 850 hPa, conform invenției, se măsoară suplimentar amplitudinea variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate la scară largă a aerului la nivelul de 850 hPa , iar prognoza fenomenelor convective spontane este dată dacă este îndeplinită condiția c 1 W m +c 2 850 +c 3 850 +c 4 0, unde: c 1 , c 2, c 3, c 4 - coeficienți empirici, valori ale căror pentru perioada caldă a anului sunt, de exemplu: c 1 = 2 (s/m), c 2 = -0,52 (12 h/hPa), c 3 = -0,16 (12 h/ hPA), c4 = -90; W m - valoarea vitezei convective verticale maxime (m/s); 850 - valoarea vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului pe scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h); 850 - valoarea amplitudinii variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului la scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h). Soluția tehnică propusă respectă condițiile de brevetare „Noutate”, „Etap inventiv” și „Aplicabilitate industrială”, având în vedere setul declarat de caracteristici: măsurarea presiunii atmosferice, a temperaturii și umidității aerului în diferite puncte ale atmosferei, determinarea viteza maximă de convecție verticală din aer și viteza verticală a mișcării ordonate la scară largă la nivelul de 850 hPa, măsurare suplimentară a amplitudinii variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate la scară largă a aerului la nivelul de 850 hPa și prognozarea fenomenelor convective spontane atunci când condiția c 1 W m +c 2 850 +c 3 850 +c 4 este îndeplinită 0, unde: c 1, c 2, c 3, c 4 sunt coeficienți empirici, valorile care pentru perioada caldă a anului sunt, de exemplu: c 1 = 2 (s/m), c 2 = -0,52 (12 h/m hPA), c 3 = -0,16 (12 h/hPA), c 4 = -90; W m - valoarea vitezei convective verticale maxime (m/s); 850 - valoarea vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului pe scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h); 850 - valoarea amplitudinii variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului la scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h) asigură obținerea unui rezultat neevident; creşterea fiabilităţii prognozării oricăruia dintre tipurile cunoscute de fenomene hidrometeorologice convective spontane sau combinarea acestora. Metoda propusă în prezenta invenție pentru prognozarea fenomenelor hidrometeorologice convective spontane poate fi utilizată în toate domeniile activității umane în care este important să se cunoască în prealabil posibilitatea apariției unor astfel de situații, care sunt însoțite de pagube materiale semnificative.
Revendicare
O metodă de prognoză a fenomenelor hidrometeorologice convective spontane în jumătatea caldă a anului, care constă în măsurarea în diferite puncte ale atmosferei a valorilor presiunii atmosferice, temperaturii și umidității aerului, de la care valoarea vitezei maxime verticale a aerului convectiv. și se determină viteza verticală a mișcării ordonate la scară largă la nivelul de 850 hPa, caracterizată prin aceea că, în plus, se măsoară amplitudinea variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate la scară largă a aerului la nivelul de 850 hPa, și se oferă o prognoză a fenomenelor convective spontane dacă este îndeplinită condiția c 1 W m +c 2 850 +c 3 850 +c 4 0, unde c 1 , c 2 , c 3 , s 4 - coeficienți empirici, valorile dintre care s 1 = 2 (s/m), s 2 = -0,52 (12 h/hPa), s 3 = -0,16 (12 h/hPa), s 4 = -90; W m - valoarea vitezei convective verticale maxime, (m/s); 850 - valoarea vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului pe scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h);
850 - valoarea amplitudinii variației zilnice a vitezei verticale a mișcării ordonate a aerului la scară largă la nivelul de 850 hPa (hPa/12 h).
Brevete similare:
Invenția se referă la meteorologie și este destinată utilizării în sistemul de măsuri de protecție atmosferică pentru identificarea rapidă a surselor de poluare a aerului (PA) cu nivelul actual de reglementare-neautorizat al emisiilor de substanțe nocive (HS)
Dezvoltator șef – Alexander Sprygin ( [email protected]).
Cu asistența și sprijinul lui Alexander Conrad și Alexander Terekhin ( [email protected]).
Pentru compilarea hărților a fost folosit software-ul GRADS.
Prognoza de la +3 la +72 ore (3 zile).
001 | 002 | 003 | 004 | 005 | 006 | 007 | 008 | 009 | 010 | 011 | 012 | 013 | 014 | 015 | 016 | 017 | 018 | 019 | 020 | 021 | 022 | 023 | 024 | 025 | 026 | 027 | 028 | 029 | 030 | 031 | 032 | 033 | 034 | 035 | 036 | 037 | 038 | 039 | 040 | 041 | 042 | 043 | 044 | 045 |
046 | 047 | 048 | 049 | 050 | 051 | 052 | 053 | 054 | 055 | 056 | 057 | 058 | 059 | 060 | 061 | 062 | 063 | 064 | 065 | 066 | 067 | 068 | 069 | 070 | 071 | 072 | ||||||||||||||||||
Laplacian de presiune atmosferică redusă (Presiunea la nivelul mării, SLP)
Laplacian SLP - Operator Laplace pentru câmp de presiune redusă. În contextul studiului nostru, cel mai semnificativ este că valorile pozitive ale laplacianului determină convergența fluxurilor și contribuie la apariția unor mișcări ascendente la scară largă în troposfera inferioară, favorabile formării fenomenelor convective.
Umiditate specifică
Umiditate specifică - masa vaporilor de apă în grame pe kilogram de aer umidificat [g/kg], adică raportul dintre masele de vapori de apă și aerul umidificat. Cu cât umiditatea specifică a aerului este mai mare, cu atât particula care se ridică este mai rapidă saturată, cu atât limita inferioară a tulburării convective este mai mică și se dezvoltă mai repede la încălzire.
Advecția temperaturii la nivel izobar de 850 hPa
Advecția căldurii pozitive la acest nivel contribuie la generarea și dezvoltarea furtunilor convective puternice.
Convergența umidității
Convergența fluxurilor de aer umed contribuie la intensificarea formării norilor cumulonimbus și la formarea unei organizări mezoscale a furtunilor convective (de-a lungul liniilor sau în apropierea centrelor de valori pozitive de convergență).
Viteza și direcția vântului la diferite niveluri
Vânt la diferite niveluri - deplasarea și intensificarea vântului cu înălțimea pot îmbunătăți semnificativ convecția chiar și în condiții inițial nefavorabile (instabilitate slabă) și sunt incluse în ecuațiile unui număr de indici convectiviPunct de rouă la o înălțime de 2 m de la suprafață
punct de condensare - temperatura la care umiditatea din aer începe să se condenseze. Cu cât este mai mare punctul de rouă, cu atât particula care se ridică este mai rapidă saturată, cu atât limita inferioară a tulburării convective este mai mică și se dezvoltă mai repede la încălzire.
PELERINĂ
z f, z n
Tν colet
Тν bnv
g
).
- CAPE sub 0
- CAPE de la 0 la 1000
- CAPE de la 1000 la 2500
- CAPE de la 2500 la 3500
- CAPE peste 3500
Index ridicat
Indicele de flotabilitate (Li)
umiditatea aerului
LI ≥ 4
LI 2…3
LI 1…2
LI 0...1
LI 0...-1
LI -1…-2
LI -2…-3
LI -3…-4
LI -4…-5
LI -5…-6
LI< -6
- LI bazat pe suprafață -
- Cel mai bun LI -
Index ridicat
Indicele de flotabilitate (Li) este un alt indicator al instabilitatii. Acest indice se calculează folosind formula:
Li = T500mb(amb.) - T500mb(frecvent),
adică valoarea temperaturii stratului de aer la nivelul de 500 hPa (aproximativ 5,5 km) minus valoarea temperaturii masei de aer ridicată ca urmare a convecției la nivelul de 500 hPa și invadarea acestui strat de aer. De exemplu, temperatura stratului de aer la 500 hPa este de -5°. Temperatura masei de aer, care din cauza convecției s-a ridicat la nivelul de 500 hPa și a invadat acest strat de aer, este de +3°. Scăderea: -5-(+3)=-8. LI = -8. Și nu este nimic complicat aici. Dacă convecția este atât de violentă încât masele de aer în creștere pur și simplu nu au timp să se răcească mai mult decât aerul din jurul lor, atunci apar valori LI puternic negative (-3 sau mai mici), care servesc drept „hrană” pentru furtunile puternice. Valorile negative indică instabilitate în atmosferă și indică prezența unor curenți ascendenți puternici care provoacă furtuni și precipitații abundente. Dimpotrivă, în absența convecției, stratul de aer la nivelul de 500 hPa este omogen și nu apar minicataclisme atmosferice. Acest indicator este adesea folosit împreună cu CAPE pentru a prognoza furtunile. Cu toate acestea, este necesar să se țină cont umiditatea aerului, deoarece Numai convecția nu este suficientă pentru a provoca o furtună.
LI ≥ 4 – stabilitate absolută, probabilitate de furtună 0%;
LI 2…3– posibil cong. Cu izolat, probabilitate de furtună 0 – 19%;
LI 1…2– convecție slabă (Cu cong.), probabilitate de furtuni 19 – 32%;
LI 0...1– posibile averse slabe (Cb izolat), probabilitate de furtună 32 – 45%;
LI 0...-1– sunt posibile furtuni usoare, probabilitate 45 – 58%;
LI -1…-2– furtuni slabe aproape peste tot, sunt posibile furtuni, probabilitatea de furtuni este de 58 – 71%;
LI -2…-3– probabilitatea de furtuni este mare (71 – 84%), acestea pot fi moderate;
LI -3…-4– sunt de așteptat furtuni puternice (probabilitate 84 – 100%), furtună, este posibilă grindină;
LI -4…-5– furtuni puternice peste tot, furtuni, grindină, convecție profundă;
LI -5…-6– furtuni foarte puternice, formare de supercelule, grindină mare, posibile tornade;
LI< -6 – convecție „explozivă”, tornade, inundații, furtuni distructive, gradul de amenințare este extrem de ridicat;
Există 2 tipuri de indice de flotabilitate:
- LI bazat pe suprafață - acest indice se calculează pe oră, presupunând că particula se ridică de la suprafață. Pentru a-l calcula, se utilizează valoarea umidității și a temperaturii solului. Această metodă este valabilă pentru un strat limită adiabatic bine amestecat, aproape uscat, unde caracteristicile suprafeței sunt similare cu cele observate în stratul de 50 – 100 mb.
- Cel mai bun LI - cea mai mică valoare Li calculată de la suprafața solului până la stratul de 850 mb.
Energia potențială disponibilă convectivă (CAPE)
PELERINĂ – energia potențială convectivă disponibilă este cantitatea de energie de flotabilitate disponibilă pentru a accelera o particulă de aer pe verticală sau cantitatea de lucru efectuată de o particulă de aer pe măsură ce se ridică. Folosit pentru a prognoza activitatea furtunilor și fenomenele convective. CAPE este aria pozitivă de pe diagramă dintre linia adiabatică umedă și curba de condiție a aerului de la nivelul convecției libere până la nivelul egalizării temperaturii. CAPE se măsoară în Jouli per kg de aer și se calculează folosind formula:
z f, z n
- înălţimile, respectiv, de convecţie liberă şi nivelul de egalizare a temperaturii (flotabilitatea neutră);
Tν colet
- temperatura virtuală a unei anumite particule de aer;
Тν bnv
- temperatura ambientală virtuală;
g
- accelerație în cădere liberă (9,81 m/s 2).
Când o particulă este instabilă (temperatura ei este mai mare decât cea din jur), ea va continua să crească până când ajunge la un strat stabil (deși impulsul, gravitația și alte forțe pot face ca particula să se miște în continuare). Există diferite tipuri de CAPE: Downdraft CAPE (DCAPE) - arată potențialele precipitații etc.
- CAPE sub 0– stare de echilibru (furtunile sunt imposibile);
- CAPE de la 0 la 1000– instabilitate slabă (sunt posibile furtuni);
- CAPE de la 1000 la 2500– instabilitate moderată (furtuni puternice și averse);
- CAPE de la 2500 la 3500– instabilitate severă (furtuni foarte puternice, grindină, furtună);
- CAPE peste 3500– convecție explozivă (supercelule, tornade etc.).
Indicele de forfecare la nivel scăzut
Acest indice arată diferența dintre viteza vântului la suprafață și la o altitudine de 700 mb. Mărimea forfecării vântului în stratul inferior (0 - 3 km) este o caracteristică importantă pentru prezicerea drepturilor și ecourile de arc.
Dacă schimbarea este mai mică 11 m/s– schimbare slabă, apariția unui „eco de arc” este puțin probabilă;
Dacă schimbarea este de la 12 până la 19 m/s– forfecare moderată („ecoul arcului” probabil împreună cu vânturi distructive);
Dacă schimbarea este mai mare 20 m/s– forfecare puternică (apariția de 100% a „ecoului arcului” împreună cu vânturile distructive care persistă la înălțimi semnificative de la suprafață).
Forfecare strat adânc (DLS)
Definit ca mărimea diferenței vectoriale dintre vectorul vitezei vântului la o altitudine de 450 mb și vectorul vântului de la suprafața pământului. Ca alternativă, poate fi utilizată lungimea hodografului în stratul de la 0 la 6 km. Forfecarea din acest strat este folosită pentru a determina potențialul supercelulă. Cu toate acestea, acesta nu este un indicator foarte bun pentru determinarea potențialului de rotație în stratul inferior.
- DLS: 35 – 39 kt– potențial scăzut de dezvoltare a supercelulelor;
- DLS: > 40 kt– dezvoltarea unei supercelule este cea mai probabilă.
* Indicele experimental al furtunilor convective puternice SCS (Severe Convective Storm)
Un indice cuprinzător, testabil, dezvoltat dintr-o combinație de indici de convecție care au cele mai bune rezultate în prognozarea furtunilor severe. Indicele ia în considerare cele mai importante condiții pentru formarea unei convecție puternică organizată, cum ar fi: instabilitatea, forfecarea vântului, advecția termică, vorticitatea, caracteristicile specifice de temperatură și umiditate la diferite niveluri.
Formulă**: SCS = 0,083*scpsfc+0,667*ui+0,5*mcsi+0,0025*sweat+0,025*ti,
Unde:
scpsfc – index SCP, folosind sfcCAPE,
ui – indicele Peskov,
mcsi – indice MCS,
transpirație – indice de transpirație,
ti – indicele Thompson.
Interpretarea valorilor indicelui SCS:
- <1 : nu este de așteptat dezvoltarea unor furtuni convective puternice (MCS), pe alocuri sunt posibile furtuni slabe;
- 1…2 : MCS sunt puțin probabile (probabilitate aproximativ 10-20%). Sunt posibile furtuni moderate cu evenimente adverse izolate (EA);
- 2...3 : șansă ușoară de MCS (20-40%), condiții pentru fenomene convective nefavorabile și furtuni moderate;
- 3...4 : probabilitate medie de MCS (40-60%), posibile complexe de evenimente adverse (CAE), uneori evenimente periculoase (HE);
- 4...5 : probabilitate mare de a dezvolta MCS (60 – 90%) și OC;
- >5 : probabilitate foarte mare (>90%) de dezvoltare a MCS stabil dominant (pe o rază de aproximativ 100-150 km de la valorile indicelui maxim), un complex de fenomene periculoase deosebit de distructive.
Direcția de mișcare a furtunilor convective
Harta poate fi utilizată pentru a estima mișcarea celulelor de furtună și a sistemelor convective de mezo scară. Sunt afișate numai fluxurile pentru valorile indicelui SCS >1.
Calculul se bazează pe direcția debitelor la nivelurile de 500 și 700 hPa.
K.O.index
KO-Index este conceput pentru a determina instabilitatea convectivă a stratului de aer. În cele din urmă, reprezintă gradientul vertical mediu al temperaturii potențial echivalent (pseudopotențial) și se calculează folosind următoarea formulă:
KO-Index = 0,5 [ Te(700hPa) + Te(500hPa)] - 0,5 [ Te(1000hPa) + Te(850hPa)],
Unde Te- valoarea temperaturii potenţiale echivalente pe o anumită suprafaţă.
- KO-Index > 6: probabilitatea unei furtuni este zero;
- KO-Indice de la 2 la 6 : posibilă desfăşurare de furtuni slabe;
- KO-Index< 2 : Șansă semnificativă de apariție a furtunilor.
Ti - indicele Thompson
Un alt indice folosit pentru a evalua puterea unei furtuni. La testarea acestui indicator în Statele Unite, s-a obținut o relație bună între condițiile meteorologice severe și Ti >40. Calculat folosind formula:
Ti = Ki-Li
, Unde
Ki - indice K, Li - indice ridicat.
Ti< 25
- Fără furtuni.
TI 25 - 34- Sunt posibile furtuni.
TI 35 - 39- Furtuni, uneori puternice.
TI ≥ 40- Furtuni puternice.
indicele Peskov
Conform acestei metode, o furtună este posibilă dacă parametrul u ia valori pozitive. Se calculează folosind următoarea formulă:
unde (T * -T) 600 - abaterea curbei de stare de la curba de stratificare la nivelul 600 hPa;
(T - T d ) 500 - deficit punct de rouă la 500 hPa;
Laplacianul presiunii de suprafață, care caracterizează convergența de suprafață a fluxurilor, se calculează folosind 8 puncte situate la 250 km de punctul central;
|ΔV|300/700 - modul diferență #1080; vectori eolian la nivelurile de 700 şi 300 hPa.
Criteriul u poate varia ușor în funcție de condițiile locale. Pentru prognoza pentru aerodrom și zonele învecinate se utilizează criteriul u > 0. Într-o altă versiune a metodei, nu se dă o furtună dacă abaterea curbei de stare de la curba de stratificare la nivelul de 500 hPa este negativă, iar dacă abaterea este pozitivă, dacă suma deficitelor punctului de rouă la niveluri. de 700 și 500 hPa este egală cu 25-30 °C (mai precis, această valoare se regăsește prin programe speciale). Curba de stare este construită din temperatura maximă de la suprafața pământului; curba de stratificare prognostică este construită în mod obișnuit.
SWEAT - Indicele de amenințare cu vreme severă
SUDOARE
- Indicele de instabilitate dezvoltat de US Air Force. SWEAT este un criteriu cuprinzător pentru diagnosticarea și prognoza fenomenelor meteorologice periculoase și naturale asociate norilor convectivi. SWEAT include umiditatea de la troposfera inferioară, gradul de instabilitate, viteza vântului de la mijlocul și cel de jos de la troposfera și advecția aerului cald (deviația de temperatură între niveluri de 850 și 500 hPa). Prin urmare, acest indicator este o încercare de a combina caracteristicile cinematice și termodinamice ale atmosferei într-un singur indice:
TRANSpirație = 12⋅Td850 + 20⋅(TT- 49) + 3,888⋅F850 + 1,944⋅F500 + (125⋅), Unde
Td850 - temperatura punctului de rouă la 850 hPa (în grade Celsius),
TT - Indicele totalurilor totale,
F850 - viteza vântului la 850 hPa (în m/s),
F500 - viteza vântului la 500 hPa (în m/s),
D500 și D850 sunt direcția vântului pe suprafețele corespunzătoare (în grade).
Ultimul termen din formulă va fi zero dacă nu este îndeplinită oricare dintre următoarele condiții:
- D850 în intervalul de la 130 la 250 de grade;
- D500 în intervalul de la 210 la 310 grade;
- Diferența de direcție a vântului (D500 - D850) este pozitivă;
- F850 si F500 viteza vantului ≥ 7 m/s.
SUDOARE< 250
- nu sunt conditii pentru aparitia unor furtuni puternice;
TRANSpirație 250-350- sunt conditii pentru furtuni puternice, grindina si furtuni;
TRANSpirație 350-500- sunt conditii pentru furtuni foarte puternice, grindina mare, furtuni puternice, tornade;
TRANSpirație ≥ 500- conditii pentru furtuni foarte puternice, grindina mare, furtuni puternice, tornade puternice.
Indicele MCS (Indexul Sistemului Convectiv Mezoscală)
Index MCS concepute pentru prognoza sistemelor convective mezoscale. Cu ajutorul acestui indicator sunt identificate zonele în care există condiții favorabile pentru dezvoltarea ISS și întreținerea acestora în următoarele 6 ore, cu condiția ca nimic să nu împiedice mișcările convective. Acest indice se calculează după cum urmează:
unde fiecare termen din ecuație (indice Li, forfecare în stratul de 0-3 km și advecție de temperatură la nivelul 700 hPa) este normalizat. Trebuie remarcat faptul că acest parametru are sens dacă există condiții pentru dezvoltarea convecției (de exemplu, la Li< 0). Для расчёта индекса могут использоваться как фактические, так и прогностические данные необходимых параметров.
Dezvoltarea norilor cumulonimbus supercelule (supercelule) este de așteptat la SCP>
Parametru compozit supercelulă (SCP)
Un indicator cuprinzător pentru prognoza celor mai importante condiții pentru dezvoltarea norilor cumulonimbus supercelule (cea mai stabilă și puternică formă de nori Cb, care sunt asociate cu multe fenomene convective periculoase). Calculul utilizează valori normalizate ale energiei de instabilitate (se folosesc 2 opțiuni pentru parametrul CAPE - sbCAPE sau MU CAPE), forfecarea vântului (în stratul 0-6 km) și parametrul de vorticitate în stratul 0-3 km:
SCP (sfcCAPE/MU CAPE) =(sb CAPE(MU CAPE)/1000)*(DLS/20)*(SRH_3km/50)
Dezvoltarea norilor cumulonimbus supercelule (supercelule) este de așteptat la SCP>0, probabilitatea generării lor este proporțională cu valorile indicelui.Probabilitate de grindină semnificativă (mare), %
Un parametru folosit de Storm Predictor Center (SUA) pentru a prezice probabilitatea unei grindini mari (diametru > 5 cm).
Calculat folosind formula:
VASA = [(MUCAPE j/kg) * (Raportul de amestec al MU PARCEL g/kg) * (700-500mb RATA LAPSE c/km) * (-500mb TEMP C) * (0-6km Forfecare m/s) ] / 44.000.000
Unde:
Raportul de amestec al MU PARCEL - raportul de amestec într-un strat instabil,
700-500mb LAPSE RATE - gradient vertical de temperatură în stratul de 700-500 hPa,
500mb TEMP C - temperatura la 500 hPa,
Forfecare 0-6 km - forfecarea vântului în stratul de 0-6 km.
* Probabilitatea de furtuni, %
Indicele experimental testat al probabilității generale de furtună bazat pe instabilitatea umidității și indicii de convergență:
** TSP = ((0,05*KI -0,003*sbCAPE-LI-0,6*KO+0,18*MConv)/6)*100
Unde:
LI - Index crescut,
indicele KO - KO,
MConv - convergența umidității la suprafață.
** Formula poate fi modificată pe baza rezultatelor testării.
* Probabilitatea unor furtuni convective puternice, %
Un indicator al probabilității de generare a sistemelor convective de mezo scară și a complexelor convective, supercelulă Cb și alte furtuni convective puternice, pe baza indicelui SCS:
** SCSP = (SCS/6)*100
** Formula poate fi modificată pe baza rezultatelor testării.
Diametru maxim grindina (cm)
Un indice testat bazat pe calculul vitezei maxime a mișcărilor în sus în aer instabil.
Calculat folosind formula:
Unde:
sbCAPE - energie de instabilitate,
Parametru semnificativ de tornadă
Un indicator al probabilității de apariție a tornadelor.
Calculat folosind formula:
STP=(sbCAPE/1500)*((2000-PLCL)/1000)*(SRH_1km/150)*(DLS/20)
Unde:
sbCAPE - energie de instabilitate,
PLCL - Presiune la nivelul condensului,
SRH_1km - vorticitate în stratul 0-1 km,
DLS - forfecarea vântului în stratul 0-6 km.
Tip de indice testat modificat (conform estimărilor preliminare, valorile sunt mai eficiente pentru ETR):
STPmod=1,5*(sbCAPE/1500)*((2000-PLCL)/1000)*(SRH_1km/150)*(DLS/20)
Dezvoltarea tornadelor poate fi așteptată cu valori pozitive ale indicelui.
Direcția și viteza de mișcare a furtunilor convective
Rafale maxime de vânt, m/s
- „Cronicile lui Amber”. Cărți în ordine. Recenzii. Roger Zelazny „Cronicile lui Amber Roger Zelazny Cei nouă prinți ai chihlimbarului a continuat
- Ciupercă de orez: beneficii și daune
- Energia umană: cum să vă aflați potențialul energetic Energia vitală umană după data nașterii
- Semne zodiacale pe elemente - Horoscop