Введение 3
Глава 1 5
1. Общие сведения о грозах 5
1.1. Строение грозового облака и его стадии развития 6
1.2. Классификация гроз 11
1.3. Основные методы прогнозирования гроз 17
1.4. Международные индексы для оценки конвективной неустойчивости
атмосферы 27
1.4.1. Lifted Index 27
1.4.2. K индекс 29
1.4.3. Total Totals 30
1.4.4. Convective available potential energy 30
1.4.5. Convective inhibition 33
2. Климатические и геофизические особенности города Саратова 35
2.1. Географическое положение и характеристика климата 35
2.2. Физико-географическое положение аэропорта «Гагарин» 37
Глава II 39
Глава III 41
Заключение 56
Список используемой литературы 58
Приложения
Сейчас используется множество подходов к прогнозированию гроз, среди которых методы с применением индексов конвекции. Они предоставляют возможность быстро сориентироваться в вероятности возникновения грозовых активностей, что существенно упрощает принятие решения прогнозистом. Для вычислений конвективных характеристик применяются достаточно лёгкие формулы и данные атмосферного зондирования. Но несмотря на удобство получения и использования данных, мы не можем с полной точностью оценивать индексы по всей территории России. Пороговые значения индексов неустойчивости для прогноза конвективных явлений определены лишь для зарубежных территорий и некоторых российских регионов. Они могут существенно отличаться от фактических значений в том или ином рассматриваемом городе, поэтому необходима корректировка региональных пороговых значений индексов для упрощения последующего прогнозирования гроз в конкретной локации.
Цели данной работы можно сформулировать следующим образом:
- провести анализ параметров конвективной неустойчивости атмосферы в дни с грозами и без гроз для района аэропорта «Гагарин» в городе Саратове за период с начала работы аэропорта с августа 2019 г. по сентябрь 2023 г.;
- определить их пороговые значения для дальнейшего возможного использования при составлении прогноза внутримассовых и фронтальных гроз.
Для достижения поставленных целей необходимо выполнить следующие задачи:
- создать базу данных с грозовыми явлениями в аэропорту «Гагарин» за период 08.2019-09.2023;
- систематизировать и провести анализ гроз по синоптическим картам;
- выбрать и проанализировать индексы конвективной неустойчивости атмосферы в указанные дни;
- выявить пороговые значения индексов неустойчивости, при которых наблюдаются грозы над территорией Саратова;
- сравнить полученные пороговые значения для Саратова с общепринятыми международными данными.
В ходе моих исследований было выявлено 143 случая с грозовыми явлениями в аэропорту «Гагарин» в городе Саратове за период с конца августа 2019 года по сентябрь 2023 года. Среди них с мая наблюдается тенденция к увеличению числа дней с грозовой активностью, которая достигает максимума в июле (зафиксировано 50 случаев) и снижается к сентябрю. Меньше всего гроз было зафиксировано в октябре: всего 1 случай за весь период. При этом первая фактическая гроза на аэродроме Гагарин была зафиксирована только 27 апреля 2020 года.
Для анализа параметров конвективной неустойчивости атмосферы я определила все дни с грозовой активностью за рассматриваемый период: всего наблюдалось 133 дня с грозой. Число выявленных случаев и дней с грозовой активностью отличаются, так как в некоторые дни было обнаружено несколько гроз. Мною был проведён анализ данных по синоптическим картам, где количество внутримассовых составило 90 случаев гроз, а фронтальных составило 53 случая (на холодном фронте 17, на тёплом - 18 и на фронте окклюзии тоже 18), а также систематизированы полученные значения. Я исследовала индексы конвективной неустойчивости за все дни с грозовой активностью и получила по ним результаты статистических характеристик за разные виды гроз, а также рассмотрела несколько дней с отсутствием грозовой деятельности и проверила значения индексов конвекции в такие дни. Были определены близкие пороговые значения параметров конвективной неустойчивости для территории Саратова и проведено сравнение с известными зарубежными таблицами пороговых значений индексов. Отмечу, что пороговые значения индексов для Саратова не совсем совпадают с зарубежными. Из 5 просматриваемых индексов больше всего отличие показывает индекс CAPE. Полученные мною доверительные интервалы CAPE для Саратова как при внутримассовых, так и для фронтальных гроз захватывают только 2 пункта количественной оценки, соответствующие значениям от 0 до 2500. При внутримассовых грозах полный охват определений прослеживается для индексов LI, TT и CIN. При фронтальных грозах ситуация не так однозначна, так как разным фронтам соответствует разная количественная оценка индексов неустойчивости.
Я пришла к выводу, что область количественной оценки для порогов, определённых зарубежными странами, обширнее наблюдаемых данных на территории Саратова. Причиной этого является то, что пороги индексов составлены для зарубежных территорий, где в целом количество, интенсивность гроз, мощность развивающейся конвекции часто гораздо мощнее проявлений грозовой активности в российских регионах, например, в Саратове, в силу физико-географических и климатических особенностей местности. Выявленные отличия в определения порогов значений индексов дают повод для более детальной и глубокой разработки количественных оценок для локального прогнозирования гроз.
