Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Гроза и ее характеристики 5
1.1 Пространственное распределение грозовой активности 6
1.2 Образование внутримассовых гроз 7
1.3 Образование фронтальных гроз 8
1.4 Формирование грозовой облачности 9
1.5 Особенности пограничного слоя при развитии конвекции 10
1.6 Характеристики конвекции, используемые для прогноза гроз 12
2 Описание методов и материалов 14
2.1 История наблюдений и исследований 15
2.2 16
2.3 Солнечная радиация 18
2.4 Циркуляция атмосферы над регионом исследования 18
2.5 Индексы неустойчивости атмосферы 18
2. 6 Используемые для исследования материалы 20
3 Анализ данных 23
3.1. Анализ индексов неустойчивости 23
3.1.1 Индекс SHOW 23
3.1.2 Индекс LIFT 26
3.1.3 Индекс KIND 29
3.1.4 Индекс TOTL 31
3.2 Сравнение общих значений индексов 34
3.2.1 Ежемесячные значения 34
3.2.2 Сравнение среднегодовых значений 39
3.3 Сравнение полученных результатов с предыдущими исследованиями 41
Заключение 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 47
Выявление природы опасных явлений погоды (ОЯ), связанных с зонами активной конвекции (ливней, града, шквалов), исследование их повторяемости, условий образования являются необходимостью для повышения качества их прогноза.
Основная задача разработки качественного прогноза конвективных явлений это создание основы для численного моделирования процессов, связанных с конвекцией. Для разработки методов прогноза развития конвекции применяется несколько подходов, из которых наиболее распространенным за рубежом является статистическая интерпретация численных характеристик прогностических полей по той или иной действующей модели. В прогностических моделях типа «мезомасштабные модели ММ5 V2 (PUS/NCAR)» или «WRF» практикуется использование значений индексов неустойчивости атмосферы, характеризующих интенсивность конвекции по ряду параметров [6-11]. Наиболее
распространенные индексы Showalter index, Lifting index, которые
характеризуют устойчивость атмосферы. Вторую группу индексовпредставляют индексы, в которых кроме стратификации температуры,присутствуют характеристики влажности: К index, TOTL index. Третьягруппа индексов - это индексы, оценивающие энергию конвективногопотенциала атмосферы: CAPE, Convective Inhibition. И четвертая группаиндексов - это группа, в которой присутствуют характеристики сдвига ветра,например, BRNCH index. Отобранные для включения в модель индексыиспользуются для прогноза гроз с заблаговременностью 24 часа и более. Подинамике значений индексов оценивается перспектива развития опасныхявлений, обусловленных конвекцией. До использования индексов в той илииной модели определены пределы изменчивости значений индексов,благоприятствующие развитию прогнозируемого опасного конвективногоявления над конкретным районом. Попытка перенести конечные результатызарубежных исследований на наш регион не имела успеха, поскольку3
термодинамические характеристики атмосферы различны. Поскольку для ряда равнинных территорий юго-востока Западной Сибири определены пределы изменчивости индексов, характеризующий конвективный потенциал атмосферы, особый интерес представляют аналогичные исследования для горной территории и предгорной. Даже небольшие возвышенности на местности приводят к усилению конвекции за счёт вынужденного подъема и образованию облаков.
Целью настоящей работы является исследование ряда индексов неустойчивости атмосферы над Алтайским краем, определяемых по результатам аэрологического зондирования.
Для достижения поставленной цели решался ряд задач:
1. Обзор литературы по теме;
2. Описание методов и материалов, использованных для исследования;
3. Статистический анализ индексов неустойчивости SHOW, LIFT, KIND, TOTL в июне, июле и августе по данным аэрологического зондирования ст. Барнаул.
4. Определение пороговых значений индексов неустойчивости атмосферы для их прогноза с разной вероятностью.
На территории Западной Сибири, согласно публикации [25] пожары от гроз в 2016-2021 году достигали 43% (в рамках крупных территориальных зон). Для территории Республики Алтай эти значения несколько выше. Например за период 2016 - 2020 год от разрядов молний зафиксировано 61% возгораний от их общего числа [26].
Поэтому повышение качества прогноза гроз на территории Алтайского края очень актуально.
Данных аэрологического зондирования для использования их в прогнозе гроз над территорией Алтайского края недостаточно, однако полученные в настоящей работе результаты могут быть использованы для:
Понимания вероятности образования молний в дневное и ночное время при разных диапазонах параметров неустойчивости атмосферы определенных в районе аэрологической станции Барнаул.
Выявления грозовых облаков по данным зондирования атмосферы с метеорологических спутников по полученным пороговым значениям ряда индексов неустойчивости атмосферы.
Выводы:
1. Индекс SHOW принимают минимальные значения в июне в утренние часы (10,1°С), и в августе в вечерние часы (-6,4°С). Индекс LIFT принимает минимальное значение в утренние часы в августе (-5,6°С) и в вечерние часы в июне (-6,5°С). Максимальные средние значения SHOW и LIFT принимают значения в июле и равны 3,8°С для обоих индексов ;
2. Средние значения индексов KIND и TOTL принимают наименьшие значения в июле и составляют 23,2°С и 20,7°С. В утренние часты максимальное значение индекса KIND приходится на июнь и составило 47,8°С, а в вечерние сроки на август и составило 41,9°С . Минимальные средние значения индекса TOTL в июле составляют 41,6°C в утренние часы и 39,3 в вечерние. Максимальное значения в утренние часы приходится на июнь и составляет 61,4°С , а в вечерние часы максимальное значение приходится на август и составляет 60, 8°С;
3. Общие средние значения индексов SHOW и LIFT в дни, когда регистрировалась гроза, отличаются от средних значений, полученных с учетом времени, когда грозы наблюдались в ближайшее время к сроку аэрологического зондирования.
4. Общие средние значения индексов TOTL и KIND не имеют больших различий в дни, когда грозовая активность отмечалась в ближайшее к сроку время;
5. При сравнении полученных пороговых значений с данными предыдущих исследований можно сделать вывод о том, что грозы в исследуемый период с 2019 по 2023 годы возникают и при условиях соответствующих более устойчивой атмосфере
6. При сравнении пороговых значений с другими регионами замечена большая разница в пороговых значениях индексов неустойчивости атмосферы над Алтайским краем. Для индексов SHOW и LIFT разница составляет 1-2°С, для индексов TOTL и KIND 8-10°C.
