Введение 3
1 Конвективные облака и торнадо 5
1.1 Конвективная облачность 5
1.1.1 Кучевые облака 9
1.1.2 Кучево-дождевые облака 10
1.2 Классы кучево-дождевых облаков 10
1.3 Общее описание торнадоопасных облаков 19
2 Модель развития торнадоопасного облака 23
2.1 Физическое описание возникновения торнадо 23
2.2 Система классификации торнадо 32
2.3 Индексы для прогноза торнадо. 38
3 Оценка эффективности различных индексов активности
конвективных процессов 46
3.1 Джоплин, штат Миссури. США. 22 мая 2011 г 46
3.2 г. Севастополь и г. Туапсе. Россия. 30 июня 2018 г 48
3.3 Эль-Рино, штат Оклахома. США. 31 мая 2013 г 49
3.4 Пилджер. Небраска. США 16 нюня 2014 г 50
3.5 Анализ индексов неустойчивости атмосферы 51
Заключение 58
Список использованной литературы 60
Погода в жизни человека играет важную роль, а прогнозирование атмосферных процессов стало неотъемлемой частью современного мира. Прогнозы опасных явлений погоды способны сохранить множество жизней и снизить возможный ущерб. Одним из самых опасный атмосферных явлений является торнадо, спрогнозировать который довольно трудно ввиду специфических особенностей процесса образования.По всему земному шару каждый год фиксируется все больше случаев появления торнадо даже в регионах, для которых не характерен данный атмосферный вихрь. Возможная причина данной ситуации - это изменение климата. Изучением торнадо занимаются исследователи практически всех стран, потому что возможность прогнозирования опасных явлений является одной из наиболее актуальных задач в метеорологии.
Целью данной работы является изучение особенностей эволюции мощных кучево-дождевых облаков и погодных условий, приводящих к образованию торнадо.
Для реализации поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Сбор и изучен литературы об условиях формирования торнадоопасных облаков,
2. Изучение современных моделей развития торнадо,
3. Сбор данных, прогнозирование и оценка работы индексов неустойчивости для случаев возникновения торнадо в различных регионах.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав и заключения. В списке литературы содержится 17 источников, включающие научную и учебную литературу, материалы из глобальной сети Интернет, а так же базы архивных данных метеорологических наблюдений.
Во введении сформулирована цель работы, поставлены задачи для ее достижения, указана актуальность данного исследования.
В первой главе изучается общие сведения о конвективных и торнадоопасных облаках.
Во второй главе рассматривается процесс развития торнадоопасного облака, системы классификации торнадо и индексы неустойчивости атмосферы, используемые для прогноза торнадо.
В третьей главе изучаются случаи возникновения торнадо на Черном море и Североамериканском континенте, проведен расчет и анализ индексов неустойчивости в роли прогностического параметра по отношению к торнадо.
Торнадо образуется под особо мощными кучево-дождевыми облаками (суперячейковыми), которые обладают значительной неоднородностью и турбулентностью. Процесс эволюции торнадоопасного облака можно представить в три этапа: зарождение и усиление, этап максимальной мощности и этап разрушения. В процессе изучения этого опасного явления погоды были созданы различные системы классификации мощности смерчей и индексы, способные его прогнозировать.
В результате проделанной работы можно представить следующие выводы:
1. Торнадо чаще всего образуется во второй половине дня, когда температура воздуха составляет 25-30°С, в сильно неустойчивой воздушной массе с большим содержанием водяного пара.
2. Вертикальные движения способствуют энергообменусуперячейки с подоблачным слоем, что приводит к концентрации в торнадо больших запасов кинетической энергии.
3. По статистическим данным наиболее часто встречаются торнадо категории F0, F1 и F2 по шкале Фудзиты и EF0, EF1U EF2 по улучшенной шкале Фудзиты. Вихри более высоких категорий фиксируются намного реже.
4. Для прогноза торнадо был разработанцелый комплекс методов прогнозирования. В данной работе мы использовали пять индексов, которые входят в комплекс прогнозирования. С помощью индексов TT, Ki, SWEAT, LIU CAPE составили прогноз торнадоопасности для четырех случаев, в которых наблюдались торнадо и грозы в различных регионах.
После анализа полученных результатов можно сделать вывод, что все из использованных индексов показывали неустойчивость атмосферы, которая приводит к опасным явлениям погоды, но два из пяти индексов (ТТ и Ki) показывали результаты для гроз сравнимые со значениями для мощных 58
торнадо, что указывает на то, что использовать данные индексы для прогноза торнадоопасности нельзя. Три из пяти (SWEAT, LIU CAPE) показали результаты, различающиеся для гроз и торнадо в 3-4 раза. Это указывает на то, что эти индексы можно использовать для прогноза торнадо и на Североамериканском континенте, и на территории России. Все из используемых индексов показали увеличение неустойчивости атмосферы с приближением торнадо и гроз. Наиболее точно можно составить прогноз, пользуясь полным комплексом прогностических методов, имея обширную сеть метеорологических станций, покрывающих всю территорию страны и регулярные данные радиозондирования состояния атмосферы.
В дальнейшем необходимо рассмотреть влияние климатических факторов на формирование торнадоопасных облаков в различных регионах и особенностей прогнозирования опасных явлений погоды и сопровождающих их явлений погоды.
