Характеристики облачности в горных районах Восточных Саян
Исследуется структура грозовых облаков в горных районах Восточных Саян по спутниковым данным. Основным методом исследования явилось дешифрирование космических снимков, сопоставление снимков облачности и синоптических карт, определение горизонтальных размеров конвективных ячеек. По выходным данным прогностической модели GFS определены метеорологические параметры, количественно оценена потенциальная энергия конвективной неустойчивости и влагосодержание облаков, которые определяют интенсивность развития конвекции и вероятность образования гроз. Проведена классификация гроз по структуре и мезоструктуре облачного покрова в горных районах Восточных Саян.
Ключевые слова: Восточные Саяны, грозы, облачность, энергия неустойчивости, конвекция.
Oshorov A.М., Shutukova T.B.
The structure of thunderstorm clouds in the mountainous areas of the Eastern Sayan is studied based on satellite data. The main method of investigation was interpretation of space images, comparison of clouds and synoptic maps, determination of horizontal dimensions of convective cells. According to the output data of the GFS predictive model, meteorological parameters are determined, the potential energy of the convective instability and the moisture content of the clouds are quantified, which determine the intensity of convection development and the probability of thunderstorms. Classification of thunderstorms on the structure and mesostructure of the cloud cover in the mountainous areas of the Eastern Sayan has been carried out.
Keywords: East Sayans, thunderstorms, cloudiness, energy of instability, convection.
Влияние гор на метеорологический режим нижнего слоя тропосферы давно привлекает внимание метеорологов. Известно, что даже небольшие возвышенности приводят к значимому увеличению сумм атмосферных осадков, а внутри горных районов велика горизонтальная неоднородность метеорологических полей [2].
|
|
|
Территория горных районов Восточных Саян занимает площадь около 250 тыс. км2 и считается одной из наиболее труднопроходимых и малонаселенных в Сибири с плотностью населения менее 1 человека на 1 км2. Здесь сосредоточены высочайшие вершины Восточного Саяна – гора Мунку-Сардык (3491 м), альпийские вершины Тункинских (3266 м) и Китойских (3215 м) гольцов [8]. Меридионально ориентированные хребты Восточного Саяна являются основным препятствием для господствующих западных и северо-западных потоков на территории юга Восточной Сибири [5].
Особенно трудно в горных районах прогнозировать грозы. Важным инструментом исследования гроз служат спутниковые данные, которые позволяют анализировать мезоструктуру грозовых облаков, динамику развития конвективных ячеек во времени, проводить анализ характеристик облачности, включая водность и вертикальную протяжённость [1, 4].
В этой связи была поставлена цель – исследовать структуру грозовых облаков в горных районах Восточных Саян по спутниковым данным за 2015–2017 гг. В качестве исходного материала использованы архивы облачности ИСЗФ СО РАН, Terra и NASA. Кроме того, в работе использованы данные метеорологических наблюдений на станциях Аршан (900 м) и Тунка (722 м). Для определения влагосодержания облачности использовались выходные данные прогностической модели GFS.
|
|
|
Изображения облачности, получаемые с помощью метеорологических спутников, отличаются от полученных путём наземных наблюдений тем, что дают целостную картину распределения облаков над обширными территориями, соизмеримыми с основными синоптическими объектами [7]. По космическому снимку можно определить площадь очагов гроз, текстуру и мезоструктуру облачного поля и сопоставить их с синоптической ситуацией. В работе [9] в зависимости от занимаемой площади грозовые очаги были разбиты на три группы: мезо-α (200–2000 км), мезо-β (20–200 км) и мезо-γ (2–20 км) зоны.
В данной работе проанализированы метеорологические параметры на территории Восточных Саян в период с 1.01.2017 по 7.11.2017 гг. в сроки 17 и 23 часа местного времени по данным модели GFS [10]. Установлено, что в исследуемый период температура воздуха изменялась в пределах от -41,3°С до 25,5°С, т.е. размах колебаний достигал 66,8°С. У поверхности Земли чаще всего отмечался западный и северо-западный ветер со средней скоростью 3-4 м/с. Значения потенциальной энергии конвективной неустойчивости [3,6], характеризующие возможность развития конвекции и образования грозовых облаков варьировали от нулевых значений до 162 Дж/кг. Рассчитывалось влагосодержание облаков, которое в среднем составило 0,14 кг/м2, максимальные значения достигали 0,98 кг/м2. В изменениях данного показателя хорошо выражена цикличность колебаний ≤10 дней, которая указывает на вклад процессов синоптического характера (рис.1).
|
|
|
Рис.1. Изменение максимальных значений влагосодержания атмосферы (кг/м2) на территории Восточных Саян 1.01.2017-06.11.2017 гг.
Дешифрирование снимков облачности показало, что в 40% случаев грозы отмечались в зоне атмосферных фронтов, преимущественно холодных, в 36% случаев это внутримассовые грозы, которые имели вид отдельных изолированных ячеек, и в 24% случаев на снимках облачности при грозах отмечалось сочетание ячейковой и грядовой текстуры облаков. В целом, увеличение размеров конвективных ячеек отмечалось в дневные и вечерние часы, что указывает на термическую составляющую в развитии конвекции. Наглядно это видно на примере развития внутримассовой грозы 21.06.2015 г. (рис.2). В большинстве случаев высота грозовых облаков на территории Восточных Саян по спутниковым данным достигала градаций 8800–9600 м, но в середине лета грозовые облака нередко пробивали тропопаузу.
|
|
|
Впервые выполнен анализ динамики развития конвективных ячеек в дневные часы. Оказалось, что после затухания грозового облака может вновь возобновиться конвективный рост облака. Примерно за три часа размер отдельных конвективных ячеек увеличивается вдвое. Иногда существенных изменений в размерах конвективных ячеек не наблюдается.
Рис.2. Снимки грозовой облачности 21 июня 2015 г. в 03.40 до 05.18 всв (всемирное гринвичское время) или в 12.40 и 14.18 ч. местного времени по данным архива космических снимков «Terra»
В настоящее время нами проволится анализ численных значений температуры верхней границы облака, которые косвенно характеризуют влагосодержание облака, и определяются размеры конвективных ячеек. Наглядно это видно на рис.3, где показано развитие конвективных ячеек в условиях неоднородного рельефа Восточных Саян при прохождении фронтальной облачности, которая сопровождалась образованием гроз и выпадением ливневых осадков 25.06.2015 г.
Рис.3. Карты распределения температуры (верхние рисунки) и снимки облачности (нижние рисунки) при образовании гроз 25.06.2015 г. в горных районах Восточных Саян
Список использованной литературы
1. Алексеева А.А. Распознавание конвективных стихийных явлений погоды на основе цифровой информации с ИСЗ с целью их сверхкраткосрочного прогноза / А.А. Алексеева // Труды Гидрометцентра России. – 2000. – Вып. 335. – С.59–73.
2. Ананова Л.Г. Особенности радиолокационных характеристик конвективной облачности при шквалах на юго-востоке Западной Сибири / Л.Г. Ананова, В.П. Горбатенко, И.А. Луковская //Метеорология и гидрология. – 2007. – № 7.– С.5–15.
3. Богаткин О.Г. Расчет параметров конвекции при обильных ливневых дождях в Армении / О.Г. Богаткин, А.М. Геворгян // Проблемы лётной эксплуатации и безопасность полётов. – 2009. – Вып. 3. – С.74–79.
4. Бухаров М.В. Диагноз вероятности гроз по спутниковой информации / М.В. Бухаров// Метеорология и гидрология. – 2013. – № 8. – С.5–16.
5. Выркин В.В. Строение рельефа речных долин Окинского плоскогорья (Восточный Саян) /В.В. Выркин, М.Ю. Опекунова // География и природные ресурсы. – 2015. – № 2 – С.106–113.
6. Василевский К.Д. Одномерная модель формирования кучевого облака / К.Д. Василевский, В.П. Садоков // Труды Гидрометцентра России. – 2010. – Вып. 344. – С.99–113.
7. Волкова Е.В. Детектирование облачности и выделение зон осадков регионального масштаба по данным полярно-орбитальных метеорологических ИСЗ / Е.В. Волкова, А.Б. Успенский // Метеорология и гидрология. – 2002. – Т. 4. – С.28–38.
8. Комплексная оценка территории Тункинского национального парка. – Улан-Удэ, БНЦ СО РАН, 1995. – 84 с.
9. Толмачева Н.И. Исследование динамики конвективной облачности по радиолокационной информации / Н.И. Толмачева // Географический вестник. – 2010. – №4 (15) – С.22–34.
10. Электронный ресурс – URL: /http:// earth.nullschool.net // (дата обращения 15.11.2017)
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 276; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!