Динаміка конвективних хмарних систем і небезпечних явищ погоди на півдні України по даним радіолокаційних спостережень

11. Справдженість прогнозу градонебезпечності конвек-тивних хмар з використанням поляризаційного методу складає більше 98%.

12. Виконані в дисертаційній роботі теоретичні і експериментальні дослідження комплексного використання радіолокаційної і гідродинамічної моделі прогнозу небезпечних явищ погоди, пов'язаних з конвективними хмарними системами показали можливість їх використання в оперативній прогностичній практиці і штормооповіщення при гідрометеорологічному обслуговуванні різних галузей народного господарства України (авіації, сільського господарства, морського флоту та ін.).

Підсумковий висновок зробленої роботи заключається в тому, що представлений комплексний підхід до радіолокаційного дослідження конвективних хмарних систем для півдня України є перспективним і може використовуватися для інших регіонів.

 

 

1. Корбан О. В. Радіолокаційний прогноз шквалів: Сб. Метеорология, климатология и гидрология. – Вып. 35. – 1998. – с. 129-133.

2. Корбан О. В. Структура полів вітру у фронтальних та внутрішньомасових хмарах: Сб. Метеорология, климатология и гидрология. – Вып. 35. – 1998. – с. 134-137.

3. Корбан О. В. Мезоструктура конвективных облачных систем по данным МРЛС для территории Северного Причерноморья: Сб. Метеорология, климатология и гидрология. – Вып. 36. – 1998. – с. 31-35.

4. Ефимов В. А., Ефимов А. В., Конкин В. В., Корбан О. В., Петерсон В. Б. Экстраполяция результатов дистанционного зондирования применением свойства аналитичности главных осей тензора скоростей деформации // Труды XV Всероcсийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Вып. 1. – Санкт-Петербург. – 1997. – с. 209-210.

5. Корбан О. В. Радиолокационное исследование структуры атмосферных фронтов, на фоне которых возникают шквалы // Труды Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Вып. 1. – Санкт-Петербург. – 1998. – с. 219-220.

6. Ефимов В. А., Корбан О. В. Модель облачных слоев в циклоне по данным радиолокационных наблюдений //Тезизы докладов XIV Всеросийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Санкт-Петербург. – 1996. – с. 10.

7. Корбан О. В. Динамика конвективных облачных систем на юге Украины по данным радиолокационных наблюдений // Тезисы докладов XVII Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Санкт-Петербург. – 1999. – с. 13.

8. Корбан О. В. Опасные явления погоды на территории Крыма по данным сетевых радиолокационных наблюдений // Тезисы докладов XVII Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Санкт-Петербург. – 1999. – с. 13.

9. Корбан О. В. Радиолокационные исследования влияния бризовой циркуляции на режим конвективных облаков в северном Причерноморье // Тезисы докладов XVII Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». – Санкт-Петербург. – 1999. – с. 13.

 

 

Дисертація присвячена дослідженню динамічних процесів в конвективних хмарах, з якими пов'язані небезпечні явища погоди на півдні України.

Вперше отримані просторово-часові характеристики конвективних хмарних систем і виявлена роль мезоциклонів в утворенні небезпечних явищ погоди, установлений зв'язок поля вітру з динамічними процесами в конвективних хмарах. Розроблені гідродинамічна і поляризаційна моделі купчасто-дощових хмар, за допомогою яких ідентифіковані небезпечні явища погоди. Основні результати впроваджені в оперативну роботу Одеської та Кримської воєнізованих служб, і можуть використовуватися в оперативних підрозділах метеослужб України при розробці гідродинамічних методів прогнозу небезпечних явищ погоди.

Ключові слова: конвекція, поляризація, модель, мезоструктура, шквали, смерчі.

 

Предложен комплексный подход к радиолокационному исследованию динамики конвективных облачных систем и опасных явлений погоды на юге Украины, включающий импульсные, доплеровские и поляризационные методы. Показана его правомочность для идентификации и прогноза опасных явлений погоды, проведен анализ радиолокационных наблюдений за конвективными облачными системами на юге Украины за период с 1974 по 1988 гг. Детально рассмотрены условия образования опасных явлений погоды при различных синоптических ситуациях.

Выполнено радиолокационное исследование мезоструктуры конвективных облачных систем для юга Украины, и моделирование механизма взаимодействия конвективных ячеек с полем ветра, исследована поляризационная структура конвективных облаков. Установлено, что развитие мощных кучево-дождевых облаков связано в основном с атмосферными фронтами. В 60% случаев развитие конвективных облаков отмечалось при прохождении фронтальных разделов. Характерной чертой развития конвективных облаков в прибрежной зоне Черного моря является их образование на стационарных холодных фронтах. Выявлено совместное влияние макроциркуляционных условий и бризов мезомасштабной циркуляции на режим формирования конвективных облачных систем. Получены аэросиноптические условия образования и развития грозо-градовых процессов для территории Крыма за 10 лет (1976-1985 гг.). Установлено, что выпадение града наблюдалось в основном при прохождении атмосферных фронтов (в среднем 12 случаев в год) и только в 5 случаях в год град выпадал при внутримассовом развитии грозовой деятельности. В тоже время грозо-градовые процессы в данном регионе Украины связаны с прохождением вторичных и основных холодных фронтов с волновыми возмущениями. Преобладающими потоками являются западный, северо-западный и северный, что совпадает с преобладающим прохождением вторичных и основных холодных фронтов со скоростью смещения от 5 до 50 км/час. По средним высотным барическим (АТ-500 гПа) и термическим (ОТ 500/1000) полям выявлено 5 основных типов синоптических ситуаций при развитии грозо-градовых процессов. Исследована динамика градовых процессов сетевыми метеорологическими радиолокационными станциями применительно к территории Крыма и приведены результаты радиолокационных исследований опасных явлений погоды. Проведенный совместный анализ синоптической и радиолокационной информации позволил осуществить прогноз смерча. Данные радиолокационных наблюдений показали, что смерчи связаны двумя типами мезомасштабной циркуляции: с облаками, имеющими горизонтальную ось вращения, наблюдающимися на линии неустойчивости перед быстро движущимися холодными фронтами и с облаками, вращающимися вокруг вертикальной оси.

Разработана гидродинамическая модель взаимодействия конвективных облачных систем с полем ветра, основанная на цепочках Кармана. Используя полученную гидродинамическую модель шквалового облака, проведен расчет функции тока в облаке. Эффект вовлечения в данной модели считается полностью сбалансированным стеканием холодного воздуха с вершины облака. Получено экспериментальное подтверждение связи динамических процессов в конвективных облаках и поля ветра с помощью радиолокационного метеорологического поляриметра. Измерена радиолокационная отражаемость линии шквалов, которая составила величину от 5 до 10 дБZ, горизонтальные и вертикальные сдвиги ветра, значения которых соответствовали 2, 2 10-2 с-1 и 7 10-2 с-1. Исследована поляризационная структура конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений погоды. Показана возможность идентификации града и ливня в мощных кучево-дождевых облаках по значениям коэффициентов поляризационной матрицы рассеяния. Расчеты показали, что поляризационная матрица конвективных облаков имеет диагональную форму. Получено вертикальное распределение поляризационных параметров в градовых облаках, из которых выпадал град размером от 0, 4 до 0, 6 см и в ливневых с интенсивностью дождя от 0, 1 до 20 мм/час. Установлена ориентация и фазовое состояние гидрометеоров, их форма, показана возможность радиолокационного прогноза грозоопасности кучево-дождевых облаков, определение в них полной структуры турбулентных зон, вызывающих болтанку судна.

Полученые в диссертационной работе радиолокационные характеристики конвективных облаков, с которыми связаны опасные явления погоды, а также предложенные гидродинамическая и поляризационная модели динамических процессов в конвективных облаках могут использоваться в оперативных подразделениях метеослужбы Украины при прогнозе опасных явлений погоды.

Ключевые слова: конвекция, поляризация, модель, мезоструктура, шквалы, смерчи.

 

The thesis is dedicated to the study of dynamic processes within convective clouds reluted to hazardous weather phenomena in the south of the Ukraine. Spatio-temporal features of the convective cloud systems are obtained for the first time. The role of mesocyclones in hazardous wenther phenomenon formation is explored and wind field to dynamic process within convective cloud relationstip is established. Hydrodynamic and polarization models of the clouds, enabling one to make an identification of hazardous weather phenomena, are worked out.

Principal results of the study have been introduced into the Odessa and Crimean departments' for the seeding service operation and thereby can be brought to practice in other operative seeding units for the meteorological service of the Ukraine.

Key words: convection, polarization, model, mesostructure, squall, tornado.