Анализ условий образования смерчей над территорией Российской Федерации
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОПАСНОЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ - СМЕРЧ 6
1.1. Определение понятия «смерч» 6
1.2. Количественные и качественные характеристики смерчей 7
1.3. Классификация смерчей 8
2. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ СМЕРЧЕЙ 11
2.1 Смерчи мезоциклонного происхождения 11
2.2. Смерчи немезоциклонного происхождения 14
2.3 Классификация причин возникновения смерчей по территории России 15
2.4 Индексы конвективной неустойчивости атмосферы 18
2.5 Регистрация смерчей с помощью данных дистанционного зондирования
Земли 26
3. БАЗА ДАННЫХ О СМЕРЧАХ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОЙ
ЕВРАЗИИ 32
3.1 Источники информации 32
3.2 Ежегодное изменение 35
3.3 Пространственное распределение 35
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕРЧЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ 38
4.1 Смерч над г. Ефремов 40
4.2 Смерч в г. Нефтекамск 51
4.3 Смерч в г. Волгодонск 64
4.4 Смерч в г. Староуткинск 76
4.5 Смерч в с. Центральное 86
4.6 Смерч в г. Пермь 98
4.7 Смерч в г. Рыльск 109
4.8 Облако-воронка в Орехово-Зуево 121
4.9 Смерч в д. Ночка 131
4.10 Смерч в г. Сочи 143
4.11 Совместный анализ 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 164
1. ОПАСНОЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ - СМЕРЧ 6
1.1. Определение понятия «смерч» 6
1.2. Количественные и качественные характеристики смерчей 7
1.3. Классификация смерчей 8
2. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ СМЕРЧЕЙ 11
2.1 Смерчи мезоциклонного происхождения 11
2.2. Смерчи немезоциклонного происхождения 14
2.3 Классификация причин возникновения смерчей по территории России 15
2.4 Индексы конвективной неустойчивости атмосферы 18
2.5 Регистрация смерчей с помощью данных дистанционного зондирования
Земли 26
3. БАЗА ДАННЫХ О СМЕРЧАХ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОЙ
ЕВРАЗИИ 32
3.1 Источники информации 32
3.2 Ежегодное изменение 35
3.3 Пространственное распределение 35
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕРЧЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ 38
4.1 Смерч над г. Ефремов 40
4.2 Смерч в г. Нефтекамск 51
4.3 Смерч в г. Волгодонск 64
4.4 Смерч в г. Староуткинск 76
4.5 Смерч в с. Центральное 86
4.6 Смерч в г. Пермь 98
4.7 Смерч в г. Рыльск 109
4.8 Облако-воронка в Орехово-Зуево 121
4.9 Смерч в д. Ночка 131
4.10 Смерч в г. Сочи 143
4.11 Совместный анализ 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 164
Смерч, торнадо или тромб - это очень опасное метеорологическое явление. Визуально его можно описать, как воронку с отростком, которая, опускаясь из грозового облака, достигает поверхности воды или земли. Проходя над водной поверхностью, смерч всасывает в себя большие объёмы воды, а вместе с ней и водных обитателей: рыб, лягушек и т. д. После того, как смерч выходит на сушу, его сила вращения ослабевает, и вода вместе с представителями водной фауны обрушивается на сушу. Именно таково происхождение «рыбного дождя», наблюдавшегося в разных странах. При прохождении над землёй на своём пути вихрь не щадит никого и ни что и ежегодно наносит огромный экономический ущерб. Особо мощные смерчи могут срывать крыши с домов, разрушать различные постройки, поднимать в воздух целые дома, уносить автомобили, рогатый скот, а также нередко и людей, перенося всё захваченное на большие расстояния.
Наиболее часто смерчи возникают в низких (тропических) широтах, а особенно они распространены в Америке. В умеренных широтах они возникают реже, но в последнее время интенсивность их появления здесь увеличилась [1]. Чтобы избежать значительного экономического ущерба и гибели людей, необходимо знать заранее, какие метеорологические условия способствуют формированию смерчей, с целью их прогнозирования. Сделать это можно, изучив синоптическую ситуацию и значения метеорологических величин во время уже наблюдавшихся смерчей. С помощью этого можно выявить какие-либо закономерности, которые в дальнейшем могут помочь предсказывать появление смерчей.
Из всего вышесказанного следует актуальность темы выпускной квалификационной работы бакалавры.
Целью исследования является изучение синоптической ситуации в момент формирования смерчей, выявление закономерностей и особенностей в полях метеорологических величин, способствующих формированию смерчей на территории России.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- Составлен архив смерчей на территории Российской Федерации;
- Из архива были выбраны 10 наиболее ранних смерчей и изучены метеорологические условия в момент их формирования;
- Были выявлены закономерности в полях метеорологических величин, способствующие формированию смерчей.
Текст ВКР состоит из введения, четырёх глав и заключения. Список использованных источников содержит 15 наименований.
Во введении сформулирована актуальность темы, поставлены цели и задачи работы.
Первая глава посвящена основным понятиям о смерчах.
Вторая глава посвящена изучению механизма формирования смерчей и методам их регистрации.
В третьей главе приведено описание базы данных о смерчах на территории Северной Евразии за период с X века по 2016 год.
Четвёртая глава посвящена исследованию смерчей на территории России.
В заключении подведены итоги и сформулированы основные выводы.
Наиболее часто смерчи возникают в низких (тропических) широтах, а особенно они распространены в Америке. В умеренных широтах они возникают реже, но в последнее время интенсивность их появления здесь увеличилась [1]. Чтобы избежать значительного экономического ущерба и гибели людей, необходимо знать заранее, какие метеорологические условия способствуют формированию смерчей, с целью их прогнозирования. Сделать это можно, изучив синоптическую ситуацию и значения метеорологических величин во время уже наблюдавшихся смерчей. С помощью этого можно выявить какие-либо закономерности, которые в дальнейшем могут помочь предсказывать появление смерчей.
Из всего вышесказанного следует актуальность темы выпускной квалификационной работы бакалавры.
Целью исследования является изучение синоптической ситуации в момент формирования смерчей, выявление закономерностей и особенностей в полях метеорологических величин, способствующих формированию смерчей на территории России.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- Составлен архив смерчей на территории Российской Федерации;
- Из архива были выбраны 10 наиболее ранних смерчей и изучены метеорологические условия в момент их формирования;
- Были выявлены закономерности в полях метеорологических величин, способствующие формированию смерчей.
Текст ВКР состоит из введения, четырёх глав и заключения. Список использованных источников содержит 15 наименований.
Во введении сформулирована актуальность темы, поставлены цели и задачи работы.
Первая глава посвящена основным понятиям о смерчах.
Вторая глава посвящена изучению механизма формирования смерчей и методам их регистрации.
В третьей главе приведено описание базы данных о смерчах на территории Северной Евразии за период с X века по 2016 год.
Четвёртая глава посвящена исследованию смерчей на территории России.
В заключении подведены итоги и сформулированы основные выводы.
Смерч - это одновременно потрясающее и ужасающее природное явление. Оно всегда вызывает страх и в то же время интерес. Как и при каких условиях формируется это необычное явление? В данной работе были рассмотрены механизмы формирования смерчей мезоциклонного и немезоциклонного происхождения, виды смерчей, их качественные и количественные характеристики, и места на территории России, где наиболее часто возникают смерчи.
Таким образом, изучив 10 смерчей, сформировавшихся на территории России в разное время, можно сделать следующие выводы:
Наличие холодного фронта при формировании смерчей удалось установить только по статьям СМИ из Интернета. Таким образом, холодный фронт наблюдался в двух случаях, в одном случае - быстро перемещающийся холодный фронт 2-го рода.
Согласно статьям СМИ из Интернета, конвективная неустойчивость наблюдалась в трёх случаях. Но, так как смерчи возникают в основном из кучево-дождевого облака, то можно предположить, что конвективная неустойчивость наблюдалась во всех случаях.
Адвекция холода в средней тропосфере (500 гПа) наблюдалась в пяти случаях, адвекция тепла - в трёх случаях. Также, в двух случаях смерч возникал на границе между адвекцией тепла и адвекцией холода.
Струйное течение в средней тропосфере наблюдалось в трёх случаях, остальные шесть - это области с высокими скоростями ветра.
Также, в ходе исследования выяснилось, что смерчи возникали по отношению к струйному течению или области высоких скоростей ветра с северо-запада, севера, юга и юго-востока от него. Наблюдается один случай, когда смерч возник в середине струйного течения.
Направление ветра в области формирования смерча в шести случаясь было юго-западное, в двух - юго-восточное и в одном случае южное, в одном
- северо-западное.
В пограничном слое, на уровне 850 гПа, адвекция тёплого воздуха с юго-востока наблюдалась в четырёх случаях. При этом, в двух из них адвекция тепла, помимо юго-востока, наблюдалась также и с северо-запада. Адвекция тепла отмечалась в двух случаях с северо-востока, в одном случае
- с юго-запада и ещё в одном - с севера.
Адвекция холода на уровне 850 гПа наблюдалась в двух случаях, в одном с запада, в другом с юго-востока.
В двух случаях наблюдалась изотермия.
Струйное течение нижнего уровня не наблюдалось ни разу. Шесть случаев - это области с высокими скоростями ветра. В остальных случаях наблюдались скорости ветра в пределах 8-10 м/с и в одном случае наблюдался штиль.
Смерчи возникали с северной, восточной, западной и юго-восточной стороны областей с высокими скоростями ветра.
Направление ветра в области формирования смерчей в трёх случаях менялось с юго-западного на юго-восточное, в одном - с западного на юго-западное и ещё в одном случае - с северного на северо-западное. Также в двух случаях наблюдалось юго-восточное направление ветра и один случай с западным направлением ветра, и ещё один - с юго-западным направлением.
Струйное течение на уровне 300 гПа наблюдалось в девяти случаях, и только в одном - отсутствовало.
При анализе полей ветра на уровне 1000 гПа в пяти случаях наблюдалась конвергенция потоков ветра. Ветер менял своё направление в двух случаях с юго-западного на юго-восточное, в двух других - с юго-восточного на северо-восточное и один случай - с южного на северо-восточное. Также наблюдался один случай с юго-западным направлением ветра и один - с северо-западным направлением. В трёх случаях наблюдался штиль (<2 м/с).
Температура воздуха у поверхности земли во время формирования смерчей варьировалась в пределах от +17 0С до +27 0С. При этом только в двух случаях температура воздуха была меньше +20 ОС: +17 и +19 ос.
Анализ вертикального распределения температуры воздуха в слое атмосферы показал, что в области формирования смерчей во всех случаях наблюдались положительные температуры воздуха до уровня 700-650 гПа. В одном случае до уровня 600 гПа. Также, вблизи смерча в шести случаях наблюдалась граница между тёплой и холодной воздушными массами, в двух случаях смерч возник в относительно холодной воздушной массе, где температура у земли составляла не более +20 0С и в двух случаях смерч возник в тёплой воздушной массе, где температура воздуха составляла порядка +25...+30 ос.
В трёх случаях температура воздуха была в пределах +25...+27 ос, а в остальных случаях она была в пределах +20...+23 ос.
Температура точки росы в шести случаях имела значения в пределах +15...+20 ос, в трёх случаях - в пределах +10...+15 ос и один случай, когда её значения были высокими, в пределах +20...+25 ос...
Таким образом, изучив 10 смерчей, сформировавшихся на территории России в разное время, можно сделать следующие выводы:
Наличие холодного фронта при формировании смерчей удалось установить только по статьям СМИ из Интернета. Таким образом, холодный фронт наблюдался в двух случаях, в одном случае - быстро перемещающийся холодный фронт 2-го рода.
Согласно статьям СМИ из Интернета, конвективная неустойчивость наблюдалась в трёх случаях. Но, так как смерчи возникают в основном из кучево-дождевого облака, то можно предположить, что конвективная неустойчивость наблюдалась во всех случаях.
Адвекция холода в средней тропосфере (500 гПа) наблюдалась в пяти случаях, адвекция тепла - в трёх случаях. Также, в двух случаях смерч возникал на границе между адвекцией тепла и адвекцией холода.
Струйное течение в средней тропосфере наблюдалось в трёх случаях, остальные шесть - это области с высокими скоростями ветра.
Также, в ходе исследования выяснилось, что смерчи возникали по отношению к струйному течению или области высоких скоростей ветра с северо-запада, севера, юга и юго-востока от него. Наблюдается один случай, когда смерч возник в середине струйного течения.
Направление ветра в области формирования смерча в шести случаясь было юго-западное, в двух - юго-восточное и в одном случае южное, в одном
- северо-западное.
В пограничном слое, на уровне 850 гПа, адвекция тёплого воздуха с юго-востока наблюдалась в четырёх случаях. При этом, в двух из них адвекция тепла, помимо юго-востока, наблюдалась также и с северо-запада. Адвекция тепла отмечалась в двух случаях с северо-востока, в одном случае
- с юго-запада и ещё в одном - с севера.
Адвекция холода на уровне 850 гПа наблюдалась в двух случаях, в одном с запада, в другом с юго-востока.
В двух случаях наблюдалась изотермия.
Струйное течение нижнего уровня не наблюдалось ни разу. Шесть случаев - это области с высокими скоростями ветра. В остальных случаях наблюдались скорости ветра в пределах 8-10 м/с и в одном случае наблюдался штиль.
Смерчи возникали с северной, восточной, западной и юго-восточной стороны областей с высокими скоростями ветра.
Направление ветра в области формирования смерчей в трёх случаях менялось с юго-западного на юго-восточное, в одном - с западного на юго-западное и ещё в одном случае - с северного на северо-западное. Также в двух случаях наблюдалось юго-восточное направление ветра и один случай с западным направлением ветра, и ещё один - с юго-западным направлением.
Струйное течение на уровне 300 гПа наблюдалось в девяти случаях, и только в одном - отсутствовало.
При анализе полей ветра на уровне 1000 гПа в пяти случаях наблюдалась конвергенция потоков ветра. Ветер менял своё направление в двух случаях с юго-западного на юго-восточное, в двух других - с юго-восточного на северо-восточное и один случай - с южного на северо-восточное. Также наблюдался один случай с юго-западным направлением ветра и один - с северо-западным направлением. В трёх случаях наблюдался штиль (<2 м/с).
Температура воздуха у поверхности земли во время формирования смерчей варьировалась в пределах от +17 0С до +27 0С. При этом только в двух случаях температура воздуха была меньше +20 ОС: +17 и +19 ос.
Анализ вертикального распределения температуры воздуха в слое атмосферы показал, что в области формирования смерчей во всех случаях наблюдались положительные температуры воздуха до уровня 700-650 гПа. В одном случае до уровня 600 гПа. Также, вблизи смерча в шести случаях наблюдалась граница между тёплой и холодной воздушными массами, в двух случаях смерч возник в относительно холодной воздушной массе, где температура у земли составляла не более +20 0С и в двух случаях смерч возник в тёплой воздушной массе, где температура воздуха составляла порядка +25...+30 ос.
В трёх случаях температура воздуха была в пределах +25...+27 ос, а в остальных случаях она была в пределах +20...+23 ос.
Температура точки росы в шести случаях имела значения в пределах +15...+20 ос, в трёх случаях - в пределах +10...+15 ос и один случай, когда её значения были высокими, в пределах +20...+25 ос...