Статистические закономерности развития гроз в Северо-Западном регионе "Вологда"
|
Введение 3
1 Физические причины возникновения гроз 5
1.1 Физические причины возникновения кучево-дождевой облачности ... 5
1.2 Электрическая структура грозового облака 7
1.3 Стадии развития грозовых облаков 9
1.4 Классификация грозовых облаков 12
1.5 Грозы как опасное для авиации явление погоды 16
2 Методы и средства обнаружения и прогнозирования гроз 18
2.1 Использование данных ДМРЛ-С и ИСЗ для диагноза и прогноза гроз..18
2.2 Расчетные термодинамические методы прогноза гроз 23
3 Исходный материал и методы его обработки
26
3.1 Характеристика исходного материала и методика его обработки 26
3.2 Физико-географическое описание и климатическая характеристика
Вологодской области и аэродрома Вологда
27
4 Статистические закономерности развития гроз на аэродроме Вологда 33
4.1 Годовой и суточный ход повторяемости гроз
43
4.2 Продолжительность гроз
45
4.3 Повторяемость гроз в зависимости от высоты нулевой изотермы (H0C) 46
4.4 Повторяемость гроз в зависимости от высоты изотермы -22 0 C (H- 22)...47
4.5 Повторяемость гроз в зависимости от высоты верхней границы кучево¬
дождевого облака
49
4.6 Повторяемость гроз в зависимости от отражаемости ДМРЛ-С 50
4.7 Повторяемость гроз в зависимости от температуры воздуха у земли ...53
4.8 Повторяемость гроз в зависимости от синоптической ситуации ...54
4.9 Явления, сопутствующие грозам
55
Заключение 57
Список использованной литературы 59
Приложения А, Б
1 Физические причины возникновения гроз 5
1.1 Физические причины возникновения кучево-дождевой облачности ... 5
1.2 Электрическая структура грозового облака 7
1.3 Стадии развития грозовых облаков 9
1.4 Классификация грозовых облаков 12
1.5 Грозы как опасное для авиации явление погоды 16
2 Методы и средства обнаружения и прогнозирования гроз 18
2.1 Использование данных ДМРЛ-С и ИСЗ для диагноза и прогноза гроз..18
2.2 Расчетные термодинамические методы прогноза гроз 23
3 Исходный материал и методы его обработки
26
3.1 Характеристика исходного материала и методика его обработки 26
3.2 Физико-географическое описание и климатическая характеристика
Вологодской области и аэродрома Вологда
27
4 Статистические закономерности развития гроз на аэродроме Вологда 33
4.1 Годовой и суточный ход повторяемости гроз
43
4.2 Продолжительность гроз
45
4.3 Повторяемость гроз в зависимости от высоты нулевой изотермы (H0C) 46
4.4 Повторяемость гроз в зависимости от высоты изотермы -22 0 C (H- 22)...47
4.5 Повторяемость гроз в зависимости от высоты верхней границы кучево¬
дождевого облака
49
4.6 Повторяемость гроз в зависимости от отражаемости ДМРЛ-С 50
4.7 Повторяемость гроз в зависимости от температуры воздуха у земли ...53
4.8 Повторяемость гроз в зависимости от синоптической ситуации ...54
4.9 Явления, сопутствующие грозам
55
Заключение 57
Список использованной литературы 59
Приложения А, Б
Практически нет такой отрасли народного хозяйства, которая прямо или косвенно, постоянно или временно не испытывала бы влияния метеоусловий. Влияние погоды и климатических условий на производственную и общественно-социальную деятельность постоянна, как постоянна сама атмосфера -часть природной среды обитания человека.
Одним из самых опасных метеорологических явлений является гроза. Каждый год над нашей планетой бушует более 16 миллионов гроз. Энергия всех гроз составляет одну тысячную часть той энергии, которая поступает на Землю от Солнца. Энергия грозового облака размером (10X10) км и высотой (толщиной) 5 км примерно равна энергии атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму или Нагасаки [2]. Сильные грозы сопровождаются ветром со скоростью более 90 км/ч, интенсивными ливнями, градом, и даже смерчами.
Гроза опасна практически для всех. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, которую не интересовала бы возможность возникновения грозы.
Грозы оказывают негативное влияние и на все виды транспорта. Наземный транспорт страдает от очень плохой видимости на дорогах, поваленных ветром деревьев. Морской и речной транспорт притягивает к себе молнию на открытой воде, испытывает трудности при преодолении волн.
Но самое большое влияние грозы оказывают на воздушный транспорт, на авиацию. Полеты в зоне грозовой деятельности запрещены.
В связи с этим своевременное обнаружение грозоопасных областей пространства; определение тенденции развития, направления и скорости перемещения грозовых очагов являются актуальными проблемами для авиационных метеорологов. Для решения задач управления воздушным движением необходимо располагать точной информацией о координатах грозовых очагов, высоте их верхней границы.
Актуальность исследования статистических закономерностей
развития гроз на аэродроме Вологда заключается в том, что успешность прогнозирования одного из самых опасных для авиации явлений погоды (грозы) зависит от степени его изученности на местном материале.
Целью работы является проведение исследования статистических закономерностей развития гроз на аэродроме Вологда.
Задачи ВКР:
- оценить годовой и суточный ход гроз, их продолжительность;
- определить повторяемость гроз в зависимости от: высоты нулевой изотермы, высоты изотермы -22 0 С, высоты верхней границы кучево-дождевого облака, радиолокационной отражаемости, температуры воздуха в момент начала явления;
- выявить основные синоптические ситуации, характерные для развития гроз;
- сделать выводы по проделанной работе.
Структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. В первой главе излагаются теоретические основы возникновения гроз. Во второй главе описываются методы и средства обнаружения и прогнозирования гроз. Третья глава состоит из характеристики исходного материала, методики его обработки, физико-географического и климатического описания аэродрома Вологда. В четвертой главе рассмотрена повторяемость гроз и выявлены статистические закономерности гроз на аэродроме Вологда в зависимости от времени года, времени суток, продолжительности явления, высоты нулевой изотермы, высоты изотермы минус 22О C, высоты верхней границы кучево¬дождевой облачности, от радиолокационной отражаемости, от температуры воздуха у земли в момент начала явления, от синоптической ситуации.
Данная работа представляет практический интерес для синоптиков АМСГ Вологда. Исследования такого рода ранее на АМСГ не проводились.
Одним из самых опасных метеорологических явлений является гроза. Каждый год над нашей планетой бушует более 16 миллионов гроз. Энергия всех гроз составляет одну тысячную часть той энергии, которая поступает на Землю от Солнца. Энергия грозового облака размером (10X10) км и высотой (толщиной) 5 км примерно равна энергии атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму или Нагасаки [2]. Сильные грозы сопровождаются ветром со скоростью более 90 км/ч, интенсивными ливнями, градом, и даже смерчами.
Гроза опасна практически для всех. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, которую не интересовала бы возможность возникновения грозы.
Грозы оказывают негативное влияние и на все виды транспорта. Наземный транспорт страдает от очень плохой видимости на дорогах, поваленных ветром деревьев. Морской и речной транспорт притягивает к себе молнию на открытой воде, испытывает трудности при преодолении волн.
Но самое большое влияние грозы оказывают на воздушный транспорт, на авиацию. Полеты в зоне грозовой деятельности запрещены.
В связи с этим своевременное обнаружение грозоопасных областей пространства; определение тенденции развития, направления и скорости перемещения грозовых очагов являются актуальными проблемами для авиационных метеорологов. Для решения задач управления воздушным движением необходимо располагать точной информацией о координатах грозовых очагов, высоте их верхней границы.
Актуальность исследования статистических закономерностей
развития гроз на аэродроме Вологда заключается в том, что успешность прогнозирования одного из самых опасных для авиации явлений погоды (грозы) зависит от степени его изученности на местном материале.
Целью работы является проведение исследования статистических закономерностей развития гроз на аэродроме Вологда.
Задачи ВКР:
- оценить годовой и суточный ход гроз, их продолжительность;
- определить повторяемость гроз в зависимости от: высоты нулевой изотермы, высоты изотермы -22 0 С, высоты верхней границы кучево-дождевого облака, радиолокационной отражаемости, температуры воздуха в момент начала явления;
- выявить основные синоптические ситуации, характерные для развития гроз;
- сделать выводы по проделанной работе.
Структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. В первой главе излагаются теоретические основы возникновения гроз. Во второй главе описываются методы и средства обнаружения и прогнозирования гроз. Третья глава состоит из характеристики исходного материала, методики его обработки, физико-географического и климатического описания аэродрома Вологда. В четвертой главе рассмотрена повторяемость гроз и выявлены статистические закономерности гроз на аэродроме Вологда в зависимости от времени года, времени суток, продолжительности явления, высоты нулевой изотермы, высоты изотермы минус 22О C, высоты верхней границы кучево¬дождевой облачности, от радиолокационной отражаемости, от температуры воздуха у земли в момент начала явления, от синоптической ситуации.
Данная работа представляет практический интерес для синоптиков АМСГ Вологда. Исследования такого рода ранее на АМСГ не проводились.
На основании выполненного исследования статистических закономерностей развития гроз на аэродроме Вологда можно сделать следующие выводы:
1. Аэродром Вологда расположен в зоне умеренно - континентального климата.
2. На аэродроме в среднем наблюдается 29,8 гроз в год.
3. За период 2015 -2019 гг. грозы отмечались с мая по сентябрь. Самая ранняя гроза отмечена 02 мая 2015 г, она носила внутримассовый характер. Самая поздняя -27 сентября 2015 г на фронте окклюзии.
4. Максимальная продолжительность гроз за этот период составила 5ч 54 мин, минимальная -10 минут. Средняя- 3ч 07 мин.
5. По высоте нулевой изотермы наибольшее количество гроз приходится на интервал 3,1 км-3,5 км (36,2% или 54 случая). Средняя высота нулевой изотермы 2,86 км.
6. Высота изотермы -22 °С при грозах на аэродроме Вологда находится в пределах от 4,47 км до 7,69 км. Наибольшая повторяемость (32,2%) приходится на интервал 6,6-7,0 км. Средняя-6,13 км.
7. Максимальная высота кучево-дождевой облачности при грозах на аэродроме Вологда составила 17,0 км. Минимальная - 6,5 км. Наиболее часто вершины Cb достигают высот 8-10 км и 11-13 км (45,2% и 42,3% соответственно). Средняя высота -11,7 км.
8. Наибольшее количество случаев гроз (34,3%) приходится на интервал Z 3 от 31 до 35 dBZ. В большинстве случаев (38,7%) грозы наблюдаются при значениях Zmax от 46 до 50 dBZ.
9. В 97,9% случаев грозы предусмотрены ДМРЛ-С с той или иной долей вероятности. В 2,1% фактически наблюдавшаяся гроза не была обнаружена радиолокатором.
9. Наибольшее количество гроз происходит при температуре воздуха у земли от 16 до 20 °С. Это 38,9%. При температуре 21-25 °С грозы наблюдаются в 32,9% случаев. Минимальная температура при грозе 9,5 °С, максимальная 31,2 °С. Температура 9,5 °С отмечена 04.05.16 г при грозе на холодном фронте, температура 31,2 °С - 08.06.19 г при грозе в размытом барическом поле.
10. Большинство гроз на аэродроме Вологда носят фронтальный характер (54,4%). При прохождении фронтов окклюзии отмечено 25,5% случаев. Остальные грозы внутримассовые, в 24,8% случаев наблюдаются в размытом (малоградиентном) барическом поле.
11. В основном на аэродроме Вологда отмечаются слабые грозы (47,6%). В 2 случаях (1,4%) за пятилетний период при грозах наблюдался град, в 7 случаях (4,7%) скорость ветра при грозе была более 15 м/с. Сильный ливневой дождь при грозе отмечен в 11,4% случаев.
12. Наиболее сильные и опасные грозы на аэродроме Вологда наблюдаются при смещении холодного фронта с волнами с запада, юго- запада и северо-запада во второй половине дня. Это связано с увеличением влагосодержания воздуха в нижнем слое тропосферы при прохождении фронта над Рыбинским водохранилищем и Кубенским озером.
1. Аэродром Вологда расположен в зоне умеренно - континентального климата.
2. На аэродроме в среднем наблюдается 29,8 гроз в год.
3. За период 2015 -2019 гг. грозы отмечались с мая по сентябрь. Самая ранняя гроза отмечена 02 мая 2015 г, она носила внутримассовый характер. Самая поздняя -27 сентября 2015 г на фронте окклюзии.
4. Максимальная продолжительность гроз за этот период составила 5ч 54 мин, минимальная -10 минут. Средняя- 3ч 07 мин.
5. По высоте нулевой изотермы наибольшее количество гроз приходится на интервал 3,1 км-3,5 км (36,2% или 54 случая). Средняя высота нулевой изотермы 2,86 км.
6. Высота изотермы -22 °С при грозах на аэродроме Вологда находится в пределах от 4,47 км до 7,69 км. Наибольшая повторяемость (32,2%) приходится на интервал 6,6-7,0 км. Средняя-6,13 км.
7. Максимальная высота кучево-дождевой облачности при грозах на аэродроме Вологда составила 17,0 км. Минимальная - 6,5 км. Наиболее часто вершины Cb достигают высот 8-10 км и 11-13 км (45,2% и 42,3% соответственно). Средняя высота -11,7 км.
8. Наибольшее количество случаев гроз (34,3%) приходится на интервал Z 3 от 31 до 35 dBZ. В большинстве случаев (38,7%) грозы наблюдаются при значениях Zmax от 46 до 50 dBZ.
9. В 97,9% случаев грозы предусмотрены ДМРЛ-С с той или иной долей вероятности. В 2,1% фактически наблюдавшаяся гроза не была обнаружена радиолокатором.
9. Наибольшее количество гроз происходит при температуре воздуха у земли от 16 до 20 °С. Это 38,9%. При температуре 21-25 °С грозы наблюдаются в 32,9% случаев. Минимальная температура при грозе 9,5 °С, максимальная 31,2 °С. Температура 9,5 °С отмечена 04.05.16 г при грозе на холодном фронте, температура 31,2 °С - 08.06.19 г при грозе в размытом барическом поле.
10. Большинство гроз на аэродроме Вологда носят фронтальный характер (54,4%). При прохождении фронтов окклюзии отмечено 25,5% случаев. Остальные грозы внутримассовые, в 24,8% случаев наблюдаются в размытом (малоградиентном) барическом поле.
11. В основном на аэродроме Вологда отмечаются слабые грозы (47,6%). В 2 случаях (1,4%) за пятилетний период при грозах наблюдался град, в 7 случаях (4,7%) скорость ветра при грозе была более 15 м/с. Сильный ливневой дождь при грозе отмечен в 11,4% случаев.
12. Наиболее сильные и опасные грозы на аэродроме Вологда наблюдаются при смещении холодного фронта с волнами с запада, юго- запада и северо-запада во второй половине дня. Это связано с увеличением влагосодержания воздуха в нижнем слое тропосферы при прохождении фронта над Рыбинским водохранилищем и Кубенским озером.
