ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ И ГОРОДА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 6
1.1 Физико-географическое описание Ленинградской области 6
1.2 Климатические характеристики 9
ГЛАВА 2. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 17
2.1 ДМРЛ-С 17
2.1.1 Характеристики облачности получаемые с помощью ДМРЛ-C 25
2.2 ГПС «Blitzortung» 30
2.3 ГПС «Алвес» 32
ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСКИХ ГРОЗОГРАДОВОГО ОБЛАКА 35
3.1 Аэросиноптический анализ 22.07.2017 г 35
3.2 Анализ электрических и радиолокационных характеристик 37
3.3 Связь частоты разрядов с характеристиками облака 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
На нашей планете в каждый момент времени одновременно действует около полутора тысяч гроз и происходит около ста грозовых разрядов в секунду. Несмотря на столь впечатляющую распространенность и историю исследования, насчитывающую более двух веков, грозовые процессы остаются изученными не достаточно полно и являются объектом живого интереса ученых-метеорологов.
Помимо чисто научного интереса, исследования гроз имеют и высокую практическую значимость. Прогноз и диагноз опасных явлений погоды, связанных с развитием кучево-дождевой облачности, является обязательным условием для осуществления подавляющего большинства видов хозяйственной деятельности человека. Без точного и своевременного их прогноза сегодня не обходится ни один рейс гражданской и военной авиации, а также невозможна эффективная работа ремонтных и спасательных служб. В электроэнергетической отрасли, обладая информацией о местах возникновения грозовых разрядов, можно достаточно быстро находить повреждения, вызванные прямым попаданием молнии в элементы воздушных линий электропередачи. Накапливая статистику о пространственном распределении молний за значительный период, можно дополнительно усиливать молниезащиту объектов, находящихся в районах с высокой плотностью распределения молний.
Грозовая активность зачастую сопровождается ливневыми осадками, градом, штормовым и ураганным ветрами. Грозовая ячейка формируется в результате атмосферных процессов, обусловливающих появление и развитие мощной конвективной облачности. Водность облака непрерывно возобновляется восходящими потоками в течение всего периода осадкообразования. Поэтому при интенсивных ливнях с градом на отдельных участках земной поверхности может образоваться слой воды более 50 - 100 мм. Такое количество воды не может впитаться почвой, большая ее часть стекает в русла рек низины, повышает уровень воды и приводит к формированию паводков и селей. [1]
В задачи прогноза грозовой активности входят предсказание зарождения грозовой ячейки, определения ее параметров и физических характеристик, а также дальнейшей динамики. Значительные успехи в изучении молниевых ячеек были достигнуты благодаря развитию сетей метеорологических радиолокаторов, позволивших проводить оценку, как параметров самих разрядов, так и метеорологической обстановки, характерной для их возникновения [5]. На сегодняшний день немаловажным источником информации для составления надежного прогноза гроз, помимо радиолокационной, является и грозопеленгационная информация.
Актуальность и практическая значимость работы. Явления погоды, связанные с образованием грозоградовой облачности, такие как грозы, град, шквал и другие, являются опасными. Для минимизации материального ущерба и обеспечения безопасных авиаперевозок необходимо совершенствовать диагноз и прогноз таких явлений. Одним из путей к этому является выявление связей электрических и радиолокационных характеристик грозоградового облака.
Цель работы: Исследование связей электрических и радиолокационных характеристик грозоградового облака в условиях Северо-Запада России.
Задачи ВКР формулируются, исходя из поставленной цели:
- кратко исследовать физико-географические и климатические характеристики района исследования - Ленинградской области и Санкт- Петербурга;
- ознакомиться с особенностями радиотехнических средств исследования грозовой деятельности, таких как: ДМРЛ-С, ГПС «Blitzortung»; ГПС «Алвес»;
- провести анализ связей электрических и радиолокационных характеристик мощного грозоградового облака, развивавшего в районе Санкт- Петербурга 22.07.2017;
-сделать выводы по проделанной работе.
Структура работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, 3 глав, состоящих из подглав, заключения и списка использованных источников, включает в себя 50 страниц.
Совершенствование методов прогноза и диагноза грозовых процессов с целью ослабления их негативного влияния на хозяйственную деятельность человека невозможно без формирования более полных и точных научных представлений о физике кучево-дождевых облаков. Один из перспективных путей решения этой задачи - выявление связей между частотой электрических разрядов и характеристиками Cb, получаемыми с помощью метеорологических радиолокаторов.
В данной работе были проанализированы результаты наблюдений за грозоградовым облаком, развивавшимся в районе Санкт-Петербурга 22.07.2017г. Выполнено детальное комплексное исследование развития грозо-градового облака с использованием дистанционных средств измерений: доплеровского поляризационного радиолокатора и грозопеленгационных систем ГПС «Алвес» и «Blitzortung». В ходе анализа полученной информации рассматривалась связь между такими радиолокационными характеристиками облака, как высота верхней границы, максимальная интенсивность осадков, вертикально проинтегрированная водность, объем переохлажденной части облака с отражаемостями более 35-55 dBZ, с частотой молниевых разрядов.
Установлено, что частота разрядов слабо коррелирует с высотой верхней границы облака и максимальной интенсивностью осадков, коэффициенты корреляции частот с объемами переохлажденной части облака со значениями отражаемости, превосходящими 35 дБZ и вертикально проинтегрированной водностью существенно выше.
Было выявлено, что значительное увеличение частоты электрических разрядов происходит приблизительно через 20 минут после достижения максимальных значений объемов переохлажденных частей облака с отражаемостями, превышающими 35-55 дБZ, и значений вертикально проинтегрированной водности. Данный вывод соответствует принятой гипотезе электризации конвективных облаков, согласно которой, процессы электризации в облаке определяются наличием крупных ледяных частиц. Однако для накопления заряда, достаточного для возникновения молниевой активности, требуется, чтобы с момента появления ледяных частиц прошло некоторое время.
