4.3. Радіолокаційне дослідження купчасто-дощових і грозових хмар.

У результаті одночасних радіолокаційних, літакових і наземних спостережень за купчасто-дощовими хмарами було встановлено, що вказані хмари складаються з одного чи декількох осередків і характеризуються різко вираженим полем вертикальних швидкостей, опадами й електричним полем. Можна розрізнити три стадії в житті окремого осередку, які визначаються напрямком і величиною вертикальних рухів повітря.

Купчаста хмара перебуває в першій стадії розвитку, коли висхідні рухи спостерігаються у всьому осередку. Друга стадія - період зрілості - характеризується наявністю як висхідних, так і спадних рухів повітря, випаданням опадів нижче основи хмари і виникненням блискавки. У третій стадії відбувається розпад хмари, внаслідок того, що в ній переважають слабкі спадні рухи. Спостерігається зменшення інтенсивності опадів і електричної активності.

Тривалість першої стадії, починаючи від моменту радіолокаційного виявлення хмари, порядку 10 - 15 хв. Друга стадія, протягом якої випадає більша частина опадів, продовжується від 15 до 30 хв. Третя стадія триває близько 30 хв. Таким чином, тривалість життя окремого осередку за даними радіолокаційних спостережень складає біля однієї години, хоча іноді вона буває і менше 30 хв.

При тривалих і безперервних радіолокаційних і літакових спостереженнях за купчастими потужними хмарами, які розвиваються, і купчасто-дощовими хмарами було встановлено, що верхня межа радіолуни росте одночасно з ростом дійсної верхньої межі хмари, яка спостерігається візуально. При цьому в момент виникнення радіолуни її вершина розташовується значно нижче від вершини хмари, що спостерігається візуально. Як тільки хмара досягне максимального розвитку, радіолокаційно вершина хмари може бути близька до хмари, яку спостерігаємо візуально.

Звичайно швидкість росту вершини радіолуни трохи більше ніж швидкість росту вершини хмари. Однак при визначенні першої швидкості необхідно враховувати те, що збільшення вертикальних розмірів радіолуни з часом, за якими розраховуються зазначені швидкості, залежить не тільки від переносу вверх частинок хмар і опадів вертикальними потоками повітря, які виявляються радіолокатором, але також і від факту виникнення цих частинок на різних висотах усередині хмари.

На рис.4.12 представлений розподіл вертикальних складових швидкостей радіолуни. Швидкості підйому радіолуни для деяких купчасто потужних і купчасто-дощових хмар, які ще розвиваються, можуть досягати 10 - 15 м/с. Швидкості опускання вершин радіолун звичайно більші швидкостей підйому.

20 %

10

50 40 30 20 10 0 10 20

- ω, м/с + ω, м/с

Рис.4.12 Вертикальні швидкості підйому і опускання купчасто потужних

і купчасто-дощових хмар

Установлено, що швидкості росту вершин радіолун хмар, які розвиваються, в тропіках над континентами, майже в два рази більші, ніж у радіолун хмар, які розвиваються над океанами. Характерною рисою радіолун купчасто-дощових хмар є велика вертикальна довжина, що досягає в наших помірних широтах 14 - 15 км, а в тропіках 17 - 18 км. На рис.4.13 показаний вертикальний розріз Сb з верхньою межею на 13 км, проведений за допомогою РЛС.

Аналіз великого числа радіолокаційних спостережень показує, що максимальний горизонтальний розмір окремих купчасто-дощових хмар приблизно такий же, як і їхній вертикальний розмір. Групи ж купчасто-дощових хмар, зв'язані з атмосферними фронтами, можуть мати горизонтальні розміри порядку декількох десятків, а іноді і сотень кілометрів.

За даними В. М. Мучника, максимум повторюваності горизонтальних розмірів осередків злив і гроз лежить у межах 6 - 10 км. Понад 90% зазначених зон мають довжину менше 40 км і тільки 2 - 3% - більше 60 км.

Практичний інтерес представляють дані про час існування конвективних осередків радіолуни. По фотографіях ІКО, зроблених через короткі інтервали часу, рівні декільком десяткам секунд, було встановлено, що швидкості збільшення і зменшення площ зазначених радіолун дуже значні. Іноді протягом декількох хвилин картина радіолуни може змінитися до невпізнанності.

Рис.4.13 Вертикальний розріз купчасто-дощової хмари на ІДВ. Верхня

межа радіолуни на висоті 13 км.

Еволюція радіолуни конвективної хмари характеризується спочатку збільшенням початкової площі, а потім виникненням нових осередків, які дуже швидко утворюються і надалі з нею зливаються.

Тривалість існування радіолуни конвективних хмар у значній мірі залежить від загальної метеорологічної обстановки, при якій відбувається розвиток купчастих потужних і купчасто-дощових хмар. За даними Л. Баштана середній час існування локальних конвективних осередків радіолун, отриманих за допомогою 10-см радіолокатора, складає 23 хв. Максимальний же час близький до однієї години (табл.4.2).

Дані таблиці дозволяють визначити середній час розвитку радіолуни до максимального діаметра, який виявився рівним 20,3 хв. Середній же час розвитку радіолуни до максимальної висоти складає 9,5 хв.

Таблиця 4.2

Час існування, хв	Максимальні горизонтальні розміри, км								Число випадків
	0-1,44	1,6-3,04	3,2-4,64	4,8-6,24	6,4-7,84	8,0-9,44	9,6-11,04	10,8-11,64
5,0—9,9 10,0—14,9 15,0—19,9 20,0—24,9 25,9—29,9 30,0—34,9 35,0—39,9 40,0—44,9 45,0—49,9 50,0—54,9	1 1 1	2 3 9 7 2	6 5 6 5 5 1 1	4 1 1	1 2	1 1		1	3 10 15 18 8 5 4 2 1 1
Число випадків	3	23	29	6	3	2		1	67

Характерною рисою радіолун купчасто-дощових хмар є дуже великі значення потужності прийнятих сигналів та їх градієнтів, обумовлених великою відбивною здатністю і її просторовою мінливістю (табл.4.3). Крім того, радіолуни купчасто-дощових хмар у вертикальній площині на ІДВ часто не мають видимих зображень шару сніжинок, які тануть.

Як відомо, особливо важливе значення має інформація про грозову активність купчасто-дощових хмар. При звичайній індикації відбитих сигналів на ІКО, ІДВ та індикаторі типу А безпосередній розподіл грозових осередків від зливових без спеціальної апаратури, як правило, виключається. Внаслідок цього для розпізнавання цих типів осередків використовуються непрямі ознаки, засновані на різних залежностях, установлених для різних фізико-географічних умов і конкретних РЛС шляхом статистичної обробки даних.

Таблиця 4.3 Повторюваність (%) радіолокаційної відбиваності Z