ВВЕДЕНИЕ 3
1. Мезомасштабные системы конвекции 4
1.1. Мезомасштабные системы глубокой конвекции 4
1.2. Мезомасштабные конвективные комплексы (МКК) 5
1.3. Линии шквалов 8
1.4. Дугообразные долгоживущие системы 9
1.5. Некоторые опасные явления, сопутствующие системам глубокой конвекции .. 10
2. Спутник CloudSat, продукты на основе его данных и их использование в
исследовании облачности 13
2.1. Спутник CloudSat 13
2.2. Строение спутника CloudSat 14
2.3. Продукты на основе данных спутника CloudSat 15
2.4. Применение данных спутника CloudSat для исследований облачности 23
3. Исследование вертикальной структуры мезомасштабных конвективных систем над
юго-востоком западной Сибири по данным радара CPR спутника CloudSat 27
3.1. Отбор случаев прохождения МКК, над которыми проходил спутник CloudSat 27
3.2. Оценка внутренней структуры МКК по данным спутника CloudSat 29
3.3. Полученные результаты и их анализ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А - RGB-ИЗОБРАЖЕНИЯ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ОТРАЖАЕМОСТИ И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ МКК 46
Анализ и прогноз мезомасштабных систем глубокой конвекции представляет большой интерес, поскольку с ними бывают связаны интенсивные ливневые осадки и паводки, градобития и шквалистые ветры, приносящие значительный экономический ущерб.
Согласно статистическим данным, в России 40% всех случаев опасных метеорологических явлений приходится на опасные явления (ОЯ), связанные с зонами образования активной конвекции. Основные трудности своевременного прогнозирования конвективной облачности и связанных с ней опасных метеорологических явлений обусловлены большой пространственной и временной изменчивостью облачности и сложностью усвоения информации о ее физических характеристиках в прогностических региональных мезомасштабных моделях
Целью работы является анализ вертикальной структуры мезомасштабных конвективных систем над югом западной Сибири по данным спутника CloudSat. Для этого следует выполнить следующие задачи:
1) Изучить литературу на темы: мезомасштабные конвективные комплексы, спутник CloudSat;
2) На основе изображений облачного покрова спектрорадиометров MODIS и VIIRS дешифрировать случаи прохождения мезомасштабных конвективных систем над югом Западной Сибири;
3) Отобрать и обработать данные CloudSat, соответствующие временным и пространственным границам выделенных случаев;
4) Провести анализ внутренней структуры МКК, а также оценить изменчивость радиолокационной отражаемости и влагосодержания в пределах МКК посредством написания скрипта в среде MATLAB;
5) Рассчитать средние значения исследуемых характеристик и оценить их изменчивость. Представить результаты расчёта в графическом и табличном виде;
6) Провести комплексный анализ полученных результатов.
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
В МКК отмечается суперпозиция радиоэха от множества входящих в него конвективных (грозовых) ячеек. При этом образуется одно огромное радиоэхо с размерами ~50 км и более. Суперпозиция происходит главным образом в верхней половине МКК, в то время как в нижней половине, наоборот, фиксируются отдельные "отроги" радиоэха, связанные с нисходящими потоками и зонами ливневых осадков из отдельных грозовых ячеек, входящих в состав МКК.
В рассмотренных случаях МКК имеют значительно большую протяженность и высоту, а также значения радиоэха и влагосодержания, чем одиночные кучево -дождевые облака.
Среднее значение радиолокационной отражаемости в МКК составляет -2,6 дБ. 11 июня 2012 года наблюдалось максимальное значение радиолокационной отражаемости 22,1 дБ.
Среднее значение влагосодержания в МКК составляет 0,51 г/м3. Максимальное значение влагосодержания наблюдалось совместно с максимальным значением радиоэха 11 июня 2012 года и составило 3,2 г/м3.
Также рассмотрев характеристики различных зон в МКК, относительно радиолокационной отражаемости и влагосодержания, можно сказать, что: тело основного МКК по значениям радиолокационной отражаемости выше -15 дБ и влагосодержанию выше 0,2 г/м3 расположено на высотах 5600 - 7700 м с высотой верхней границы около 11 км и средней протяженностью 85 км. Нижняя граница МКК по Z всегда достигала подстилающей поверхности, а по влагосодержанию находилась на высоте примерно 4,5 км.
Зона МКК со средними значениями (радиолокационной отражаемостью >3 дБ и влагосодержанием >0,45 г/м3), расположена в среднем на высотах 5600 - 8000 м с высотой верхней границы ~10700 м, а средняя протяженность этой зоны 50 - 80 км. Нижняя граница данной зоны по Z в большинстве случаев достигала земли, что является показателем наличия в данном месте ливневых осадков, по влагосодержанию она располагалась на высоте 5,5 км.
Зона МКК с наиболее высокими значениями (радиолокационной отражаемостью >10 дБ и влагосодержанием >0,7 г/м3) расположена в среднем на высотах 6700 - 8000 м с высотой верхней границы ~ 10200 м, а средняя протяженность данной зоны 40 - 50 км. Нижняя граница данной зоны находилась на высотах 3 - 6 км.
