Прогнозирование гроз в аэропорту г. Сочи
|
Сокращения 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБРАЗОВАНИЕ ГРОЗ 6
1.1 Типы и основные характеристики гроз 9
1.2 Основные методы прогноза гроз 11
1.3 Влияние гроз на безопасность работы авиации 23
2. ВЫБОР РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Краткие физико-географические и климатические особенности
аэропорта г. Сочи 25
2.2 Основные технические характеристики аэропорта г. Сочи 27
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГРОЗ В АЭРОПОРТУ Г. СОЧИ 29
3.1 Систематизация и анализ исходных данных 29
3.2 Анализ синоптических условий 32
3.3 Анализ индексов неустойчивости 36
3.4 Спутниковые снимки в прогнозировании гроз 46
3.5 Методы прогноза гроз, использующиеся на АМСГ Сочи 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
Список использованных источников 57
Приложение А: исходные данные 58
Приложение Б: архив спутниковых снимков 94
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБРАЗОВАНИЕ ГРОЗ 6
1.1 Типы и основные характеристики гроз 9
1.2 Основные методы прогноза гроз 11
1.3 Влияние гроз на безопасность работы авиации 23
2. ВЫБОР РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Краткие физико-географические и климатические особенности
аэропорта г. Сочи 25
2.2 Основные технические характеристики аэропорта г. Сочи 27
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГРОЗ В АЭРОПОРТУ Г. СОЧИ 29
3.1 Систематизация и анализ исходных данных 29
3.2 Анализ синоптических условий 32
3.3 Анализ индексов неустойчивости 36
3.4 Спутниковые снимки в прогнозировании гроз 46
3.5 Методы прогноза гроз, использующиеся на АМСГ Сочи 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
Список использованных источников 57
Приложение А: исходные данные 58
Приложение Б: архив спутниковых снимков 94
Гроза - это комплексное атмосферное явление с многократными электрическими разрядами в виде молний, сопровождающихся громом. Гроза связана с развитием мощных кучево-дождевых облаков. При грозах наблюдаются интенсивные ливневые осадки в виде дождя, града, а иногда и снега. Сухие грозы без осадков у земной поверхности бывают сравнительно редко.
Информация о фактически наблюдаемом явлении, а также о его прогнозе является востребованной во многих сферах деятельности человека и в большей или меньшей степени может повлиять даже на планы обычного обывателя, не говоря уже об: авиаперевозках, сельском хозяйстве, энергетическом комплексе и многих других отраслях экономики. Все они подвержены влиянию неблагоприятных и опасных явлений, в их числе и грозы, которые их сопровождают и способны нанести серьёзный, а иногда и непоправимый, ущерб.
Для авиации опасны все процессы, происходящие в кучево-дождевых облаках. В их числе турбулентность, обледенение, возможность поражения самолёта молниями и электризация, ухудшение видимости в ливневых осадках и градобитие. Недостаточный учёт этих факторов может привести к самым печальным последствиям. Вывести из строя воздушное судно способен мощный и внезапный нисходящий поток на некотором удалении от грозового облака. Цена за ошибку как синоптика, так и пилота слишком высока и может стоить жизни сотен пассажиров.
Последствия грозовой деятельности могут сказаться и на работе линий связи и линий электропередачи из-за их обрыва или повреждения за счёт механической нагрузки от шквалистых порывов ветра или существенного перенапряжения при попадании молниевого разряда. Поэтому своевременное предупреждение об ожидаемом опасном явлении погоды поможет предотвратить возможные негативные последствия и минимизировать экономические потери. В связи с этим очень важно развивать точность их прогнозирования.
В данной работе рассматриваются характерные синоптические ситуации, приводящие к грозам в аэропорту г. Сочи и оценивается возможность их прогноза по индексам конвективной неустойчивости воздушной массы за период с 01 июня 2020 года по 31 мая 2021 года.
Цель работы: определить возможность прогноза гроз по индексам конвективной неустойчивости воздушной массы и выявить синоптические ситуации, при которых возникали ошибки прогноза «лишних» гроз на аэродроме г. Сочи.
Задачи для выполнения поставленной цели:
- изучить физико-географические и климатические особенности региона;
- подготовить исходные данные для систематизации и анализа прогноза гроз;
- произвести выбор индексов конвективной неустойчивости воздушной массы, подтверждающих прогноз наличия и отсутствия грозы.
Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников, приложений А, Б (исходные данные и архив спутниковых снимков). В виду большого объёма, исходные данные в приложении представлены только за июнь, остальные доступны по ссылке https://cloud.mail.ru/public/CiUc/tnLf3wpxk.
В первой главе рассматриваются основные факторы, приводящие к возникновению гроз, проводится их типизация и связь с синоптической ситуацией, описываются основные методы их прогнозирования.
Вторая глава посвящена краткому описанию физико-географических, климатических и технических характеристик аэропорта г. Сочи.
Третья глава включает в себя описание исходных данных, результаты их систематизации и анализа, данные расчетов основных индексов неустойчивости и статистические данные по методам прогноза гроз, применяемых на АМСГ аэропорта г. Сочи.
Информация о фактически наблюдаемом явлении, а также о его прогнозе является востребованной во многих сферах деятельности человека и в большей или меньшей степени может повлиять даже на планы обычного обывателя, не говоря уже об: авиаперевозках, сельском хозяйстве, энергетическом комплексе и многих других отраслях экономики. Все они подвержены влиянию неблагоприятных и опасных явлений, в их числе и грозы, которые их сопровождают и способны нанести серьёзный, а иногда и непоправимый, ущерб.
Для авиации опасны все процессы, происходящие в кучево-дождевых облаках. В их числе турбулентность, обледенение, возможность поражения самолёта молниями и электризация, ухудшение видимости в ливневых осадках и градобитие. Недостаточный учёт этих факторов может привести к самым печальным последствиям. Вывести из строя воздушное судно способен мощный и внезапный нисходящий поток на некотором удалении от грозового облака. Цена за ошибку как синоптика, так и пилота слишком высока и может стоить жизни сотен пассажиров.
Последствия грозовой деятельности могут сказаться и на работе линий связи и линий электропередачи из-за их обрыва или повреждения за счёт механической нагрузки от шквалистых порывов ветра или существенного перенапряжения при попадании молниевого разряда. Поэтому своевременное предупреждение об ожидаемом опасном явлении погоды поможет предотвратить возможные негативные последствия и минимизировать экономические потери. В связи с этим очень важно развивать точность их прогнозирования.
В данной работе рассматриваются характерные синоптические ситуации, приводящие к грозам в аэропорту г. Сочи и оценивается возможность их прогноза по индексам конвективной неустойчивости воздушной массы за период с 01 июня 2020 года по 31 мая 2021 года.
Цель работы: определить возможность прогноза гроз по индексам конвективной неустойчивости воздушной массы и выявить синоптические ситуации, при которых возникали ошибки прогноза «лишних» гроз на аэродроме г. Сочи.
Задачи для выполнения поставленной цели:
- изучить физико-географические и климатические особенности региона;
- подготовить исходные данные для систематизации и анализа прогноза гроз;
- произвести выбор индексов конвективной неустойчивости воздушной массы, подтверждающих прогноз наличия и отсутствия грозы.
Работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников, приложений А, Б (исходные данные и архив спутниковых снимков). В виду большого объёма, исходные данные в приложении представлены только за июнь, остальные доступны по ссылке https://cloud.mail.ru/public/CiUc/tnLf3wpxk.
В первой главе рассматриваются основные факторы, приводящие к возникновению гроз, проводится их типизация и связь с синоптической ситуацией, описываются основные методы их прогнозирования.
Вторая глава посвящена краткому описанию физико-географических, климатических и технических характеристик аэропорта г. Сочи.
Третья глава включает в себя описание исходных данных, результаты их систематизации и анализа, данные расчетов основных индексов неустойчивости и статистические данные по методам прогноза гроз, применяемых на АМСГ аэропорта г. Сочи.
Важную роль в формировании климата и погоды в окрестностях аэродрома г. Сочи играет рельеф. Море в районе Сочи не замерзает никогда, а температура морской воды обычно превышает температуру воздуха больше полугода - с сентября по март. Прибрежная территория характеризуется высоким уровнем относительной влажности. Её содержание здесь близко к состоянию насыщения. Близость Главного Кавказского хребта обеспечивает защиту от вторжений холода с севера, а также задержку влажного воздуха в долине. В свою очередь, здесь же развита горно-долинная циркуляция воздушных масс. Над ближайшими к аэродрому горами в дневные часы за счёт дополнительного ускорения восходящих токов перегретого воздуха часто возникает внутримассовая грозовая деятельность, горы так же служат обострению фронтальных разделов, но иногда выступают и в качестве фронтолиза. Всё во многом зависит от направления перемещения атмосферного фронта.
2. Подготовлены исходные данные для систематизации и анализа прогноза гроз.
Для решения поставленных задач были использованы данные суточных прогнозов по аэродрому Сочи в коде TAF, данные о фактической погоде в коде METAR, данные аэрологического зондирования на станции Туапсе, архив синоптических приземных карт и спутниковые снимки RDT за период с июня 2020 года по май 2021 года по каждому сезону.
3. Произведён выбор индексов конвективной неустойчивости воздушной массы, подтверждающих прогноз наличия или отсутствия грозы. Полученные результаты, наряду с имеющимися местными методами, можно использовать как дополнительный предиктор при прогнозировании гроз в аэропорту г. Сочи и повысить оправдываемость прогноза путём уменьшения количества «лишних» гроз в прогнозах.
Комплексный анализ всех собранных материалов по годовой выборке выявил возможность успешного прогнозирования грозовой деятельности с помощью нескольких надёжных индексов неустойчивости: по наличию явления - это Cross Totals и CINS, по отсутствию - CAPE и SWEAT. В зимние месяцы их стоит согласовывать с методом Акулининой, который даёт хорошие результаты при прогнозе фронтальных гроз у Черноморского побережья. В тёплое полугодие точно так же не будет лишним согласовывать прогноз гроз с методом Сосина, статистический учёт которого ведётся на АМСГ Сочи и показывает неплохие результаты.
Отметим, что некоторые индексы неустойчивости сработали со 100 % оправдываемостью - это прослеживается весной, осенью и зимой, и во многом связано со сравнительно небольшим количеством выборки, особенно по наличию явления. Тут же следует учесть и удалённость аэрологической станции Туапсе, откуда была использована информация по расчётным индексам неустойчивости воздушной массы.
Использование современных спутниковых ресурсов позволит увеличить точность сверхкраткосрочного прогнозирования многих конвективных явлений.
2. Подготовлены исходные данные для систематизации и анализа прогноза гроз.
Для решения поставленных задач были использованы данные суточных прогнозов по аэродрому Сочи в коде TAF, данные о фактической погоде в коде METAR, данные аэрологического зондирования на станции Туапсе, архив синоптических приземных карт и спутниковые снимки RDT за период с июня 2020 года по май 2021 года по каждому сезону.
3. Произведён выбор индексов конвективной неустойчивости воздушной массы, подтверждающих прогноз наличия или отсутствия грозы. Полученные результаты, наряду с имеющимися местными методами, можно использовать как дополнительный предиктор при прогнозировании гроз в аэропорту г. Сочи и повысить оправдываемость прогноза путём уменьшения количества «лишних» гроз в прогнозах.
Комплексный анализ всех собранных материалов по годовой выборке выявил возможность успешного прогнозирования грозовой деятельности с помощью нескольких надёжных индексов неустойчивости: по наличию явления - это Cross Totals и CINS, по отсутствию - CAPE и SWEAT. В зимние месяцы их стоит согласовывать с методом Акулининой, который даёт хорошие результаты при прогнозе фронтальных гроз у Черноморского побережья. В тёплое полугодие точно так же не будет лишним согласовывать прогноз гроз с методом Сосина, статистический учёт которого ведётся на АМСГ Сочи и показывает неплохие результаты.
Отметим, что некоторые индексы неустойчивости сработали со 100 % оправдываемостью - это прослеживается весной, осенью и зимой, и во многом связано со сравнительно небольшим количеством выборки, особенно по наличию явления. Тут же следует учесть и удалённость аэрологической станции Туапсе, откуда была использована информация по расчётным индексам неустойчивости воздушной массы.
Использование современных спутниковых ресурсов позволит увеличить точность сверхкраткосрочного прогнозирования многих конвективных явлений.