ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. КУЧЕВО-ДОЖДЕВЫЕ ОБЛАКА 5
1.1. Термодинамические условия образования кучево-дождевых облаков 5
1.2. Классификация кучево-дождевых облаков 7
1.3. Воздушные потоки в зоне кучево-дождевых облаков 14
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ПРОГНОЗА ТОРНАДООПАСНЫХ ОБЛАКОВ.. 21
2.1. Классификация торнадо 21
2.2. Прогностические индексы 24
ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ТОРНАДООПАСНЫХ РЕГИОНОВ 29
3.1. Мур, штат Оклахома, США 29
3.2. Гринсбург, штат Канзас, США 31
3.3. Туапсе, Краснодарский край, Россия 32
3.4. Филадельфия, штат Миссисипи, США 33
3.5. Цукуба, префектура Ибараки, Япония 34
3.6. Бржецлав и Годонин, Южноморавский край, Чехия 35
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В АТМОСФЕРЕ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ТОРНАДО 37
4.1. Примеры случаев торнадо в различных регионах 37
4.2. Анализ прогностических индексов 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
Прогноз атмосферных процессов является важнейшей задачей для метеорологов всего мира. Прогнозирование такого опасного явления погоды, как торнадо, способно спасти множество человеческих жизней и понизить ущерб, причиняемый инфраструктуре. Ввиду специфических условий образования прогнозирование смерчей является довольно трудным процессом. На территории всего земного шара ежегодно наблюдается всё больше и больше случаев торнадо в регионах, для которых это опасное явление характерно. Это связано с изменением климата и увеличением числа метеорологических станций. Исследованием смерчей занимаются специалисты практически всех стран мира и возможность заблаговременного прогнозирования становится более доступной. Это является одной из самых актуальных метеорологических задач.
Целью данной работы является изучение атмосферных процессов, приводящих к торнадообразованию.
Для успешной реализации поставленной нами цели были сформулированы следующие задачи:
1. Изучение литературы об образовании торнадоопасных облаков.
2. Изучение современных моделей образования смерча.
3. Сбор и анализ данных.
4. Оценка эффективности индексов, применяемых для прогноза торнадо в различных регионах.
Выпускная квалификационная работа состоит из содержания, введения, четырёх глав, заключения и списка используемых источников. Список литературы включает в себя 12 источников, таких как: учебная литература, материалы из сети Интернет и базы архивных данных радиозондирования атмосферы. Во введении обозначена цель работы и сформулированы задачи для её успешной реализации. Также указана актуальность данного исследования. В первой главе изучаются общие сведения об образовании и развитии кучево-дождевых облаков и торнадо. Во второй главе рассматривается классификация торнадо по шкалам, принятым ВМО и прогностические индексы (CAPE, Li, SWEAT, Ki, TT). В третьей главе мы рассмотрели особенности физико-географического положения выбранных нами регионов. В четвёртой главе мы изучили случаи торнадо, произошедшие на разных материках в Северном полушарии, провели расчёты и выполнили анализ индексов прогноза торнадо, дали оценку работы прогностических индексов.
В представленной работе был изучен вопрос образования торнадоопасных облаков и выполнен анализ особенностей состава атмосферы. Образование смерчей происходит под мощным кучево- дождевым облаком, которое называется суперячейковым. Эти облака неоднородны и для них характерна значительная турбулентность. Жизненный цикл торнадо характеризуется тремя этапами: этапом зарождения, этапом максимальной мощности и этапом разрушения. За всю историю изучения этого опасного атмосферного вихря были введены различные шкалы силы торнадо и индексы, применяемые для его прогноза.
Смерчи чаще всего образуются в очень неустойчивой воздушной массе с высоким содержанием водяного пара. Вторая половина дня — самое благоприятное время для образования торнадо. Наиболее благоприятная температура воздуха для торнадообразования — 25-30°C. Наиболее часто встречающимся смерчам присваивают категории EF0, EF1, EF2 по расширенной шкале Фудзиты. Для прогноза этого опасного атмосферного явления были разработаны индексы, некоторые из которых (CAPE, Li, SWEAT, Ki, TT) были рассмотрены в рамках этой работы. Нами был составлен прогноз торнадоопасности для 5 различных регионов.
После анализа полученных нами результатов можно сделать следующие выводы:
1. Каждый из индексов показал неустойчивость атмосферы, которая, в свою очередь, приводит к опасным погодным явлениям.
2. Два индекса из пяти (индекс Ki и индекс TT) показывали одинаковые результаты для гроз и торнадо. Использовать эти индексы для прогноза такого опасного явления, как торнадо, нецелесообразно. По нашей оценке, эти индексы не эффективны.
3. Остальные индексы (индекс CAPE, индекс Li и индекс SWEAT) показали результаты для прогноза гроз, которые в несколько раз отличаются от результатов для прогноза торнадо. Мы считаем, что использование этих индексов достаточно эффективно на территории любых стран.
4. Для наиболее точного прогноза следует использовать весь комплекс методов прогнозирования и регулярные данные радиозондирования атмосферы.
В будущем необходимо изучить климатические факторы, влияющие на образование торнадо в различных регионах и рассмотреть особенности прогноза опасных погодных явлений.
