4.2. Радіолокаційні зображення хмар і опадів.

На даний час накопичений великий фактичний матеріал про радіолокаційні зображення зон атмосферних опадів. Значно менше даних, що відносяться до результатів радіолокаційних спостережень за хмарами без опадів. Це пояснюється тим, що їхнє виявлення можливе тільки радіолокаційними станціями, які характеризуються високим потенціалом. Такими станціями зокрема є наземні метеорологічні РЛС.

Аналізом і фізичною інтерпретацією радіолокаційних відбиттів займалися М. Ф. Котов, П. П. Ніколаєв, В. В. Костарев, В. М. Мучник, Є. М. Сальман, В. Л. Галахов, М. В. Біляків, А. А. Кошовий, М. М. Йоффе, В. Д. Степаненко, Д. Атлас, Р. Векслер, Л. Д. Баттан та ін.

При аналізі і систематизації радіолокаційних зображень хмар і опадів необхідно враховувати, що характер цих зображень залежить не тільки від типу метеорологічної цілі, але також від потенціалу РЛС, типу індикаторів і методики радіолокаційного зондування.

Нижче розглянемо класифікацію радіолокаційних зображень хмар і опадів для метеорологічних РЛС із високим потенціалом.

Тип I. На ІКО зображення хмар і опадів виглядає як різко обведена смуга, довжина якої досягає 200 - 300 км, а ширина - декількох десятків кілометрів. Як правило, зазначені смуги мають осередкову структуру.

Горизонтальні розміри окремих осередків знаходяться в межах 5-30 км. Великі осі осередків орієнтовані в напрямку основної смуги. В одних місцях смуги між осередками спостерігаються невеликі проміжки, в інших осередки зливаються. Вертикальні розміри осередків великі і можуть досягати 8 - 12 км.

Зіставлення результатів радіолокаційних спостережень із синоптичними даними показує, що радіолуна у вигляді смуг обумовлена проходженням холодних фронтів, оклюзією за типом холодного фронту або добре виражених вторинних фронтів. В останньому випадку відстань між окремими осередками іноді перевищує власні їхні розміри. Однак орієнтація осередків уздовж визначеного напрямку залишається.

Виразним прикладом зображення метеорологічної цілі на ІКО у вигляді чітко вираженої смуги є випадок 6 VII 1962 р. (рис.4.3). Ця смуга зберігалася протягом декількох годин і була спричинена потужною купчастою і купчасто-дощовою хмарністю і помірними і сильними дощами, зв'язаними з холодним фронтом. Смуга орієнтована в меридіональному напрямку. Крайні точки смуги розташовуються по азимутах і на віддаленні 30 - 100 км.

Рис.4.3 Радіолуна зон хмар і опадів у вигляді смуги 6 липня 1962 р.,

які пов’язані з холодним фронтом о 8 год 30 хв

Рис.4.4 Дрібноосередкова радіолуна осінніх хмар і опадів у вигляді

смуги, яка зв’язана з холодним фронтом 27 жовтня 1962 р.

З віддаленням від РЛС ширина смуги поступово зменшується від 20 до 5 - 7 км. Верхня межа відбивальних частин осередків була близько 7 км.

У холодне півріччя інтенсивність радіолуни, обумовленої хмарами й опадами, взагалі менше, ніж влітку, тому що переважають хмари шаруватих форм, а опади випадають часто у вигляді снігу. Внаслідок цього фіксуються тільки найбільш відбивальні ділянки атмосферних утворень і структура радіолуни представляється дрібноосередковою.

Приклад такого зображення радіолуни, що відноситься до проходження холодного фронту 27 X 1962 р., представлений на рис.4.4. Вертикальні розміри окремих осередків на ІДВ не перевищують 4,5 - 5 км (рис.4.5). Дрібноосередкова смуга радіолуни витягнута з півдня на північ.

У випадку малорухомих холодних фронтів радіолуна на ІКО може мати вигляд деформованої хвилеподібної смуги (рис.4.6).

У тих випадках, коли в радіусі дії РЛС проходять вторинні холодні фронти, їх зображення на ІКО часто виглядають у вигляді окремих осередків, не орієнтованих уздовж однієї прямої, що мають розмір 5 - 10 км і розділених проміжками. Такі ж зображення обумовлюються купчасто-дощовими, купчасто потужними хмарами і зливовими опадами на основних холодних фронтах, розташованих на великих відстанях від РЛС.

На рис.4.7 показана фотографія ІКО із зображеннями опадів і хмар, які зв'язані з вторинним холодним фронтом. Добре видні дві смуги. Одна проходить південніше від центру екрану по азимутах , а друга паралельна першій і відстає від неї на 80 км до півночі. Довжина смуг порядку 100 - 200 км. Звертає на себе увагу те, що в просторі між смугами зображень метеорологічних цілей майже нема, а до півдня від першої смуги спостерігається дуже велике число луно-сигналів від купчастих потужних і купчасто-дощових хмар, які розвиваються в тилу першого холодного фронту. Вертикальні розміри радіолуни зазначених хмар досягають 6 - 7 км.

Радіолуна у вигляді смуг може спостерігатися при розвитку внутрішньомасових осередків злив і гроз (ліній шквалів), довжина яких дорівнює 30 - 150 км. Вони менш чітко виражені, ніж типові передфронтальні лінії шквалів. Характерною рисою цих радіолун є те, що вони, як правило, розташовуються в холодній повітряній масі по вітру в шарі 0 - 3 км.

Тип II. Цей тип радіолуни характеризується окремими осередками або групами осередків, які безладно розкидані над великою площею. Осередки бувають досить інтенсивними і різко обкресленими при нестійкій температурній стратифікації і великому вологовмісті повітря.

Рис.4.5 Вертикальний розріз хмар і опадів на ІДВ 27 жовтня 1962 р. По вертикалі - кілометрові відмітки висоти, по горизонталі – 10-ти кілометрові відмітки дальності

Рис.4.6 Радіолуна хмар і опадів у вигляді хвилевидної смуги на ІКО

з 10-ти кілометровими відмітками дальності

Рис.4.7 Радіолуна хмар і опадів, зв’язаних з вторинним холодним

фронтом. На ІКО 10-ти кілометрові відмітки дальності

Рис.4.8 Радіолуна внутрішньомасових зливових і грозових осередків.

На ІКО 10-ти кілометрові відмітки дальності.

Радіолуна подібного типу буває при внутрішньомасових зливах і грозах. На рис.4.8 показане зображення на ІКО цього типу радіолуни 2 VII 1962 р.

Тип III. Радіолуни цього типу звичайно зв'язані з теплими фронтами або з фронтами оклюзії по типу теплого фронту, на яких розвивається шарувато-дощова хмарність і обложні опади, які займають великі площі. У зв'язку з цим радіолуни третього типу являють собою великі плями, що охоплюють площі радіусом 100 - 150 км.

Характерний приклад третього типу радіолуни показаний на рис.4.9. Як видно з фотографії ІКО, зображення має вигляд нерівної плями, що проектується асиметрично стосовно центру екрана. У східній половині екрана максимальна відстань краю плями від РЛС 150 - 170 км, а в західній - в основному 50 - 70 км. Яскравість плями помітно зменшується до його периферії, де сигнал зливається із шумами приймача.

Оскільки зазначений теплий фронт розвивався в літню пору, в окремих його місцях спостерігалася купчасто-дощова хмарність, що супроводжується помірними зливовими опадами.

Такий зливовий осередок добре помітний на ІКО по азимуту на віддаленні близько 150 км.

На екрані ІДВ (рис.4.10) вертикальний розріз по азимуту добре ілюструє особливості будови радіолуни III типу у вертикальній площині. Суцільне засвітлення по обрію спостерігається до 150 км. Верхня межа досягає 6 - 7 км.

Оскільки яскравість оцінки зменшується по горизонталі і по вертикалі, зливаючись на межах із шумами приймача, є підстава думати, що геометричні розміри радіолуни менше дійсних розмірів зони шарувато-дощової хмарності й опадів.

Те, що горизонтальні розміри радіолуни опадів менше дійсних, природно, і пояснюється для РЛС із високим потенціалом головним чином впливом кривизни Землі. Якби вертикальні розміри відбивальної зони хмар і опадів зберігалися б постійними по дальності, то при куті місця антени РЛС 0° зазначена зона могла б бути видна тільки до 250 км за умови, що вона досить інтенсивна, щоб забезпечувати луно-сигнал, який перевищує шум приймача. Через те, що в розглянутому випадку випадав помірний дощ, то його дальність виявлення не перевищувала 150 км.

Тип IV. Цей вид радіолуни спостерігається в тропічних і субтропічних районах і обумовлений хмарами й опадами, які зв'язані з тропічними циклонами (тайфунами). Характерною рисою радіолуни даного типу є те, що хмари й опади створюють кругові або спіральні смуги на ІКО, що конвергують поблизу центру тайфуну (рис.4.11).

Рис.4.9 Радіолуна зон опадів, зв’язаних з проходженням теплого фронту

29 липня 1962 р. На ІКО 10-кілометрові відмітки дальності

Рис.4.10 Вертикальний розріз по азимуту 115˚ шарувато-дощових хмар

29. липня 1962 р. на ІДВ (по вертикалі – кілометрові відмітки висоти,

по горизонталі - 10-кілометрові відмітки дальності)

Однак при проходженні тайфуну над сушею вигляд радіолуни стає більш складним. Рух окремих осередків радіолуни купчасто-дощових хмар у тропічному циклоні складний, хоч загалом спрямований проти годинникової стрілки. Нерідко за 430 - 640 км перед системою спіральних смуг спостерігаються вузькі і чітко виражені лінії радіолуни, які рухаються в напрямку тайфуну.

Рис.4.11 Радіолуна хмар і опадів тропічного циклону (тайфуну) на ІКО.

Повторюваність перших трьох основних типів радіолуни, які спостерігаються над Європейською територією СНГ, представлені в наступній таблиці:

Тип радіолуни ..... I II III Сума

Число випадків..... 88 200 114 402

З цієї таблиці випливає, що в 50% випадків спостерігається II тип радіолуни. У два рази менша повторюваність радіолун типів I і III.

Повторюваність різних типів радіолун від синоптичних об'єктів представлена в табл.4.1.

Таблиця 4.1

Синоптичні умови	Тип радіолуни			Сума
	I	II	III
Холодний фронт Вторинний холодний фронт Внутрішньомасові утворення в холодному повітрі Теплий фронт і оклюзія по типу теплого фронту	16 16 21 5	3 23 143 20	2 2 26 85	21 43 190 110

З табл. 4.1 видно, що переважна більшість випадків спостережень припадає на частку внутрішньомасових хмар і опадів (близько 50% усіх випадків). Холодні фронти найчастіше дають на ІКО радіолуну у вигляді чітко вираженої смуги (тип I).

Для внутрішньомасових утворень у холодному повітрі найбільш характерним є зображення у вигляді розкиданих по великій площі осередків (тип II).

Для теплих фронтів і оклюзії по типу теплого фронту дійсно характерним на ІКО є радіолуна у вигляді розмитих плям (тип III).

Разом з тим з таблиці видно, що жоден із синоптичних процесів не зв'язаний з типом радіолуни однозначно.