ВВЕДЕНИЕ 3
1 Основные сведения о грозе 5
1.1 Физика грозы и условия их образования 5
1.2 Классификация гроз 12
2 Методы прогноза гроз 14
2.1 Методы прогноза гроз, основанные на адиабатической модели 14
2.1.1 Метод частицы 14
2.1.2 Метод Бейли 15
2.1.3 Метод Н.В. Лебедевой для прогнозирования гроз 17
2.1.4 Метод Г.Д. Решетова для прогнозирования гроз 19
2.1.5 Метод Вайтинга для прогнозирования гроз 21
2.1.6 Метод Б.Е. Пескова для прогнозирования гроз 23
2.1.7 Метод Н.П. Фатеева для прогнозирования гроз 23
2.1.8 Метод Р.А. Ягудина для прогнозирования гроз 24
2.2 Методы прогноза гроз, основанные на неадиабатичности атмосферы 25
2.2.1 Метод Фауста для прогнозирования гроз 25
2.2.2 Метод И.А. Славина для прогнозирования гроз 26
2.3 Индексы неустойчивости 27
3 Модельный прогноз и обработка 33
3.1 Данные для прогноза 33
3.2 Модель WRF-ARW 35
3.3 Численные эксперименты 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
Приложение А 66
Гроза является одним из опасных явлений погоды. Она представляет определённую опасность как для различных отраслей народного хозяйства (сельского хозяйства, энергетики, транспорта, авиации), так и для людей. Такая опасность связана с тем, что грозы сопровождаются сильными электрическими разрядами или молниями, интенсивными ливневыми осадками, шквалистым усилением ветра, градом, смерчем. Поэтому грозы необходимо уметь прогнозировать.
Целью данной работы было осуществить гидродинамический прогноз гроз для г.Владимир.
Объектом исследования является гроза. Предмет исследования- моделирование метеорологических величин с помощью мезомасштабной гидродинамической модели WRF-ARW для прогноза грозовой деятельности в г.Владимир.
Основные задачи исследования включают в себя следующее:
1. Адаптировать модель WRF-ARW к региону исследования;
2. Собрать архив данных о грозах в г.Владимир;
3. Собрать базу данных анализа для использования их в качестве начальных условий;
4. Провести численный эксперимент по моделированию с использованием модели WRF-ARW;
5. Разработать методику прогноза гроз и провести верификацию.
Данная выпускная квалификационная работа бакалавра включает в себя введение, три главы, заключение и одно приложение. Список использованных источников содержит 12 наименований.
В первой главе описана физика грозы, распределение гроз и их статистика.
Вторая глава содержит основные методы прогноза гроз.
В третьей главе рассмотрены данные о грозах в г.Владимир, и представлены результаты гидродинамического моделирования.
В заключении представлены основные выводы проведённого исследования.
В ходе исследования были изучены классификация гроз и процессы, приводящие к их образованию, а также были рассмотрены методы их прогноза.
Особое внимание было уделено развитию грозовой деятельности в г.Владимир. Случаев с грозами на данной территории по данным грозопеленгаций за 2021 г. насчитывалось 38 случаев. Перед началом работы были собраны данные о грозах в исследуемом регионе по данным сайта https://rp5.ru/,затем создан банк данных, который содержит десять дней с грозами, десять- с ливнем, и десять- с ясной погодой.
После сбора данных была проведена практическая работа, которая заключалась в численных прогнозах метеорологических величин с использованием модели «Weather Research and Forecasting- Advanced Research WRF» (WRF-ARW).
На основе полученных величин были проанализированы метеорологические поля с целью выявления предпосылок для образования гроз в г.Владимир.
В качестве основных предикторов были использованы индексы неустойчивости: Vertical Totals (VT), Cross Totals (CT), Lifted index (LIFT), Showalter index (SHOW), K-index (KIND), Total Totals index (TOTL). Наилучшие результаты прогноза показали два индекса KIND и TOTL. Наихудшие результаты были у индексов LIFT и SHOW. По их значениям все 30 дней должно было наблюдаться отсутствие грозы или ливневого дождя.
Помимо вышеперечисленных индексов неустойчивости, в работе были спрогнозированы основные параметры, расчёт которых может также указывать на наличие или отсутствие грозовой деятельности. Среди них выступали: значения влагосодержания атмосферы, энергия неустойчивости, положения изотерм -10 и -20 °С, высота нижней границы облака. Таким образом, выбранные параметры необходимо использовать совместно с индексами KIND и TOTL, так как не все предикторы указывали на наличие грозы, поэтому необходимо внимательно изучать данную территорию и синоптическую ситуацию, а также анализировать и проверять методы на выявление наилучшего для данной местности.
