ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕРЧЕЙ 5
1.1. Общие сведения 5
1.1.1. Строение смерча 6
1.1.2. Количественные и качественные характеристики смерча 9
1.1.3. Классификация смерчей 10
1.2. Механизм формирования смерчей 14
1.2.1. Смерчи мезоциклонного происхождения 14
1.2.2. Смерчи немезоциклонного происхождения 17
1.2.3. Стадии развития смерчей 18
1.3. Количество и распространение 19
ГЛАВА 2. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ . 21
2.1. Поляризационные характеристики радиолокаторов 21
2.2. Ограничения использования метода 25
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 27
3.1. Случаи наблюдавшихся и подтвержденных смерчей 27
3.2. Наблюдательная сеть 44
3.3. Описание радиолокационной информации 46
3.4. Индексы конвективной неустойчивости 71
ВЫВОДЫ 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 81
В настоящее время во многих регионах земного шара отмечается тенденция к увеличению количества опасных метеорологических явлений, которая, в большей степени обусловлена последствиями изменения климата.
Опасное гидрометеорологическое явление (ОЯ) - опасное метеорологическое, агрометеорологическое, гидрологическое и морское гидрометеорологическое явления или их сочетания, которое по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять угрозу жизни или здоровью граждан, а также может наносить материальный ущерб (Паспорт ГМБ Краснодарского края). Среди них одними из наименее изученных и в то же время сложных по своей природе явлений являются смерчи.
Под смерчем понимают интенсивный вихрь относительно небольших горизонтальных масштабов (порядка 10-2000 м), который обычно простирается от нижней границы облака, называемого материнским, к подстилающей поверхности, в качестве которой может выступать поверхность земли или воды. Смерчи возникают в различных частях земного шара, однако частота их появления крайне неодинакова. Наиболее часто, около тысячи случаев в год (Калмыкова, 2019), смерчи регистрируют в США.
Прогнозирование смерчей является одной из актуальнейших и сложных задач синоптической практики (Переходцева, 2010). Данное явление связано с развитием бурной конвективной деятельности и часто сопровождается комплексом других опасных явлений погоды, таких как сильные грозы, шквалистый ветер, обильные ливневые осадки, выпадение крупного града (РД 52.04.563-2013). Благоприятные условия образования смерчей обычно наблюдаются в тёплое полугодие при значительной атмосферной неустойчивости на активных фронтальных волнах и, чаще всего, в синоптических ситуациях, связанных с выходами южных циклонов - в тёплых секторах вблизи точки окклюзии или перед прохождением холодных фронтов.
Стремительное развитие и малые масштабы локальных конвективных явлений, в частности смерчей, представляют сложность в их моделировании и прогнозировании. Одним из самых эффективных методов для идентификации зон опасных явлений погоды, связанных с облачностью, и их перемещения является использование доплеровских метеорологических радиолокаторов (ДМРЛ) с двойной поляризацией (Лялюшкин, и др, 2023), что определяет актуальность выбранной темы.
Цель работы - выявление репрезентативных радиолокационных характеристик смерчеобразующих конвективных ячеек.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Формирование архива с подтвержденными случаями наблюдавшихся смерчей;
2. Анализ индексов конвективной неустойчивости по данным радиозондирования атмосферы;
3. Обработка и визуализация первичной информации радиолокационных данных: радиолокационной отражаемости, доплеровской скорости; шириной спектра , дифференциальной отражаемости, дифференциальной фазой, удельной дифференциальной фазой, коэффициентом корреляции;
4. Анализ основных радиолокационных характеристик зон формирования и динамики смерчеобразующих конвективных ячеек.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения,3 глав, выводов, заключения, списка литературы и электронных источников.
В настоящее время в силу более агрессивного проявления климатических изменений, число случаев возникновения опасных погодных явлений, связанных, например, с глубокой конвекцией, увеличивается, а их прогнозирование представляет определённые сложности по причине их внезапности и огромной разрушительной силы.
Для современных прогностических гидродинамических моделей атмосферы эти процессы чаще всего приобретают подсеточный масштаб, что не позволяет учитывать их в явном виде и определять характер опасного или неблагоприятного явления с необходимой заблаговременностью и точностью.
Задачи наукастинга опасных явлений погоды, таких как очень сильный ветер, шквал, сильный град и др. сегодня не могут быть решены без наличия оперативной качественной радиолокационной информации. Именно данные метеорологических радиолокаторов позволяют в онлайн-режиме отслеживать передвижение и развитие атмосферных фронтов, облачных систем, осадков и наличия грозовых очагов (смерчей).
К отдельной группе риска относятся большие города и населенные пункты, чья инфраструктура и здоровье населения напрямую зависит от своевременного оповещения о приближающихся сильных осадках или резком усилении ветра.
В результате работы была выполнена обработка и визуализация первичной информации радиолокационных данных, были выявлены репрезентативные характеристики смерчеобразующих конвективных ячеек. По полученным данным были установлены общие закономерности. В ходе работы использовались радиолокационные данные, имеющие разрешение 2 на 2 км, однако для изучения любых мезомасштабных процессов и детального выделения всех сигнатур суперячеек и т.п. даже этого не всегда достаточно, не говоря уже об идентификации смерчей. Данный факт значительно затрудняет дальнейшее исследование в этой области. Формирующаяся в ходе многократной аналитической работы база определённых предикторов может позволить разработать качественную методику прогноза смерчей, которая будет внедрена в практику работы метеорологических органов.
