Радиолокация

где I j — интенсивность (средняя или максимальная) осадков за

интервал времени A^/.

Интенсивность оценивалась по четырем градациям (см. табл. 2.9). За время существования радиоэха очага Гщах опреде­ лялась максимальное значение интенсивности осадков /max и мак­ симальное значение интенсивности в каждом 10-минутном интер-

J t / hmax

±

«М.гр мин

51

ния ГтахЗа период г^м.гр выпадает значительное количество осад­ ков (до 63,1 % общего количества, выпадающего за Гтах)- Харак­ терно, что для очагов П типа величина ^м.гр не зависит от Ттах- Для очагов П1 типа второй максимум I можно объяснить слия­ нием соседних ячеек.

- мм/мин

^ТПйХ

очаги с Тшах 2—3 ч. На рис. 2.5 прослеживается осредненная за­ висимость между площадью очагов S и временем их существова­ ния Гтах. Естественно, что очаги с большей площадью существуют

52

Таблица 2.12

Максимальная интенсивность 1тах при различных значениях площади

радиоэха зоны осадков 6'

Если принять в качестве критериев увеличения или уменьше­ ния 5 и /шах 25 % их исходных значений, то из табл. 2.13 следует, что за время Гтах величины S и /щах изменяются независимо друг от друга.

На протяжении жизни очагов часто можно наблюдать их рас­ пад на более мелкие очаги, которые существуют некоторое время в непосредственной близости один от другого. Можно отметить определенную закономерность; чем мельче дробится очаг, тем бы­ стрее он заканчивает свое существование (рис. 2.6). Это под­ тверждает и зависимость 7’max(5max) (см. рис. 2.5). Действи­ тельно, в последней стадии своего развития многие очаги, осо­ бенно с большим значением Smax, начинают дробиться на более мелкие, которые постепенно заканчивают свое существование.

53

Такое дробление — надежный прогностический признак распада

очага.

Для оценки изменчивости 1 были использованы две характери­ стики:

Ъпах

нельзя признать существенными (особенно с учетом погрешностей

измерений). Значительные отклонения Д/тах>0,5 мм/мин состав-

•ляют 7—8 %-

2.2.2.Характеристики ячеек осадков в других районах земного шара

Вряде статей [163, 168, 169, 173, 188, 190, 194— 196, 200, 202, ;205—207, 211, 214, 220] приводятся сведения о характеристиках ячеек осадков в разных районах земного шара.

S4

1. Наблюдения на уникальном М РЛ (Я =10 см) на острове Уоллопс-Айленд, штат Виргиния, США, позволили получить пара­

тур ячейки принималась изолиния 1 = 3 мм/ч. Были получены сле­ дующие результаты. Медианная площадь для 1141 ячейки соста­

вективных ячеек для центральных районов США [200]. В ней не указывается количество ячеек, для которых получены данные, но

2. Наиболее систематизированные данные были получены п р и проведении международного эксперимента АТЭП [205] в тропиче­ ской зоне восточной Атлантики у берегов Африки (Д акар). К об­ работке привлекались радиоэхо, на внешнем контуре которых:

2з = 1 5 дБг, что для применяемого М РЛ эквивалентно минимально-

Максимальное время существования составляет 0,7 ч для изоли­ рованных ячеек и 4 ч для ячеек в мезомасштабных образованиях,, а на уровне 90 % интегральной повторяемости — 0,25 и 1,6 ч соот­ ветственно. Максимальные площади равняются 80 и 200 км^, а на

55.

ствования радиоэха Т и площади радиоэха S подчинены логнор­ мальному закону. Это означает, что распределения 5 и Т имеют

ячеек радиоэха распределены по логнормальному закону с мак­

Таким образом, данные работ [205, 222] неплохо согласуются, несмотря на разницу в ограничениях внешнего контура радиоэха (15 и 24 дБг соответственно).

3.В Канаде в районе Монреаля на М РЛ с Я.= 5 см были ис­

диоэха, на внешнем контуре которого задан порог / = / ' осадков, определяемый по формуле (2.6); критерий изолированности ячеек не оговаривался. Данные [192] приведены в табл. 2.15. Из этой таблицы следует, что с увеличением интенсивности осадков раз­ меры площади, на которую они выпадают, уменьшаются, что под­ тверждает информацию табл. 2.6. При сопоставлении результа­ тов табл. 2.6 и 2.15 отметим, что если скорость перемещения осад­ ков равна 60 км/ч, то данные в нижней строке табл. 2.15 будут соответствовать времени существования (мин) осадков с интен­ сивностью более / ' над плювиографом. Естественно, что при ско­ рости 0= 30 км/ч время существования будет в два раза больше.

5 6

время существования изолированных конвективных ячеек редка превышает 70—80 мин, а их площадь — 700 км^.

6. Согласно [211, 219] отдельные конвективные облака над южной Индией имеют диаметр до 10 км и 5 = 1 0 0 ... 150 км^. По­ вторяемость облаков диаметром 20—25 км и 5 = 400 ... 625 км^' составляет в этом районе около 2—3% . Расстояние между изо­ лированными ячейками, входящими в мезомасштабные полосы,, изменяется от О— 10 км (сплошные полосы) до 30—40 км (не­ сплошные полосы). Максимум протяженности безоблачного про­ межутка между двумя соседними очагами в 60 % случаев не превышает 20 км. На севере Индии для аэропорта Нью-Дели по

в 27 % случаев промежуток между ячейками в 3—5 раз превос­ ходит диаметр самих ячеек. Наибольшая изменчивость 5 отме­

осадков, их параметры имеют значительный разброс для различ­ ных регионов. Если в одну выборку включены миниячейки осад­

существования ячейки Т распределяются по логнормальному за­

кону. Однако параметры такого закона распределения должны изменяться от сезона к сезону и определяться географическим положением. Эти закономерности еще предстоит выяснить.

Очевидно, что во всех регионах значения /шах и /ср осадков в ячейке возрастают с увеличением ее площади и времени суще­ ствования. О вертикальной структуре и связи перечисленных па­ раметров с высотой ячейки см. главу 7.

2.3. Оценка полусуточных сумм осадков по данным сетевых М РЛ

2.3.1.Предельная точность радиолокационного метода измерения осадков

Для агрометеорологических и гидрологических расчетов и про­ гнозов информация М РЛ об осадках должна включать данные о районе выпадения, виде и интенсивности / осадков, об их коли­

57

честве Q на площади S и продолжительности выпадения. Радио­ локационные данные об осадках особенно важны, когда они по­ лучены по всему водоразделу и используются для определения возможности катастрофического наводнения. Ценность таких дан­ ных намного увеличивается, когда их можно связать с другой си­ ноптической информацией, особенно в радиусе 100— 120 км.

Методы обработки радиолокационных данных об осадках дол­ жны обеспечивать заданную периодичность оповещения о харак­ тере осадков для своевременного предупреждения о внезапных бурных паводках и составления точных прогнозов увеличения стока из-за затяжных дождей. Последнее необходимо для плани­ рования длительного водопользования из водохранилищ и для эффективной работы ГЭС. Если гидрологу нужна любая досто­ верная информация об осадках на площади, то в его распоряже­ нии есть ряд радиолокационных методов, основное достоинство которых — простота, а недостаток — характер получаемой инфор­ мации (скорее качественный, нежели количественный). Эти ме­ тоды [38—40, 216] сводятся к суммированию количества выпа­ дающих осадков, определенного по их интенсивности, полученной

Интервал между последовательными радиолокационными наблю­ дениями может меняться от 30 до 60 мин. После обработки по­ лучаются данные об относительных экстремумах выпадающих осадков и их принадлежности к следующим градациям; слабые, умеренные, сильные й очень сильные. Результаты таких качест­ венных радиолокационных измерений осадков легко кодируются и передаются всем заинтересованным организациям. Наряду с другими сведениями, которые имеются в распоряжении гидро­ лога, они позволят уверенней выделять наиболее опасные рай­ оны, где возможны наводнения.

Существенно более высокую точность определения / и Q по площади обзора М РЛ дают такие методы, как одноволновый, двухволновый и т. д. с использованием специальной аппаратуры обработки радиолокационных сигналов. Для их реализации были проведены специальные физические исследования, разработаны и созданы электронные схемы обработки радиолокационных си­ гналов от осадков, достигнута высокая стабильность работы этих схем и М РЛ, разработаны методы прецизионной калибровки МРЛ. Все это вместе взятое позволило повысить аппаратурную

58

25 %. Для декадных сумм точность измерений повышалась почти вдвое (ошибка 13—20 % )•

Экспериментальное исследование точности измерения осадков

бок 75 %-ной обеспеченности составляют 28 % в то время как для отдельных дождей — 60 %. При увеличении площади измерений от 100 до 400 км^ наблюдается некоторое снижение ошибок изме­ рений.

Требования, предъявляемые к информации об осадках при составлении гидрологических прогнозов, значительно выше: точ­ ность декадных сумм должна составлять 10% (МРЛ — 2 8 % ), пространственное разрешение — 500— 1000 км^ [142]. По оценкам гидрологов, существующая осадкомерная сеть дает точность де­ кадных сумм 60—70% [142].

В работе [223] приводятся результаты радиолокационных из­ мерений осадков на хорошо откалиброванном М РЛ (Л,= 10 см) и результаты сравнения их с данными дождемеров с плотностью установки приборов, один прибор на 2,6 км^. В 80 % случаев (из рассмотренных 93 дней) радиолокационные оценки слоя осадков за сутки отличаются не более, чем в 2 раза, от оценок, получен­ ных по площади м^езомасштабного осадкомерного полигона (при­ мерно 600 км^) плотной наземной сетью. Таким образом, точность радиолокационных измерений эквивалентна точности измерений наземной сети с плотностью один прибор на 65 км^ [223]. При та­ рировке радиолокационных данных по наземным приборам точ­ ность радиолокационных измерений суточных сумм осадков на площади порядка 600 км^ возрастает в среднем на 15 % и ока­ зывается эквивалентной точности сети с плотностью один прибор на 26 км^.

В работе [179] приведена разработанная авторами логиче­ ская процедура комбинирования радиолокационных данных с ре­ зультатами осадкомерных измерений, позволяющая заметно сни­ зить ошибки измерения количества осадков. При этом данные наземных осадкомеров используются для получения поля радиоло­ кационных калибровочных множителей и для оценки слоя осад­ ков на площадях с существенными искажениями радиолокацион­ ных осадкомерных данных (области интенсивного отражения от местных предметов, районы максимального удаления от радиоло­ катора и зоны, характеризующиеся аномальными условиями рас­ пространения радиоволн). Методика проверена для девяти слу­ чаев конвективных дождей продолжительностью от 2 до И ч на

59