Радиолокация

Таблица 7.11

Статистические параметры высоты 4 )лдиаэха гроз Я за грмовой сезон по данным 17 МРЛ за 5 лет Свсего 85 значений Н )

Н км К,.

7.4. П араметры распределений характеристик р ади оэха явлений н ад акваториями морей и прибреж ны ми районам и

Изучение основных параметров статистических распределений радиолокационных характеристик Я и Igz облаков было прове­ дено для акваторий Черного, Карского и Восточно-Сибирского морей [49, 65]. Известно, что обширные водоемы оказывают боль­ шое влияние на находяшиеся над ними воздушные массы и раз­ витие атмосферных процессов, в результате чего изменяются па­ раметры облачности и, следовательно, их радиолокационные ха­ рактеристики. Это в свою очередь приводит к изменению радио­

включал определение и дифференциацию синоптического положе­ ния с привлечением результатов радиозондирования и данных прибрежных метеостанций о явлениях погоды и их продолжи­ тельности.

199

7.4.1. Акватория Черного моря и прибрежные районы (сезонные особенности)

над Черным морем необходимо: увеличение контрастов темпе­ ратур над его восточной половиной, усиление адвекции холода и наличие термической ложбины. Над морем радиоэхо внутри­

лее суши. В дневные часы конвекция над морем ослабевает в ре­ зультате ослабления вертикального переноса тепла в атмосфере по сравнению с переносом над сушей. Это объясняется различием теплоемкости воды и суши, а также тем, что над морем затраты тепла на испарение больше, чем над сушей.

Весной, когда в дневные часы значительно возрастает конт­ раст температур между сушей и морем, при малоградиентных барических полях возникает бризовая циркуляция, приводящая к формированию устойчивой стратификации воздуха в прибреж­ ных районах, которая препятствует развитию конвективной об­ лачности. Высокая абсолютная и относительная влажность ниж­ него слоя воздуха над морем в этот период способствует образо­ ванию морских туманов и низкой облачности, ухудшающих видимость. Эти образования выносятся также и на побережье, осложняя полеты авиации.

затухая. Зимой над акваторией Черного моря грозы могут воз­ никать в любое время, но больше половины всех гроз приходится на ночные часы — с 21 до 5 ч. В период с 15 до 20 ч вероятность гроз относительно невелика. В большинстве случаев развитие грозовой деятельности зимой связано с холодными фронтами. В результате распределения областей холода над акваторией Чер­ ного моря создаются условия, благоприятные для циклогенеза в этом районе. Над относительно теплым морем воздушные массы приобретают дополнительную неустойчивость, и развитие мощной конвективной облачности с грозами может носить затяжной ха­

выпадением снега. При переходе с теплой поверхности моря на холодную сушу очаги гроз быстро затухают.

Весь массив радиолокационных характеристик летних грозо­ вых СЬ над акваторией Черного моря и прибрежных районов был разделен на пять групп (табл. 7.12). Первые три группы связаны со следующими синоптическими ситуациями: прохождение фронта, обусловливающего РКО с грозами, только над сущей; прохожде­ ние фронта, обусловливающего РКО с грозами, только над мо­

200

Таблица 7.12

Основные параметры (Л1 — среднее значение и £) — дисперсия) статистических распределений радиолокационных характеристик радиоэха грозовых облаков в районе Черного моря

включали радиолокационные характеристики внутримассовых летних грозовых СЬ в зависимости от характера подстилающей поверхности — суша и море соответственно.

Из анализа табл. 7.12 видно, что при внутримассовой ситуа­ ции средние значения характеристик больше, чем при фронталь­ ной. Анализ радиоэха овенних грозовых СЬ показал, что большие значения Ятах и отражаемости над морем обусловлены особен­ ностями термического режима Черного моря в этот период года.

7.4.2. Акватории северных морей и их прибрежные районы (сезонные особенности)

Рассматривая климатические особенности этого района [128], необходимо отметить, что основная его часть находится под влия­ нием отрога Сибирского антициклона. В то же время юго-запад- ная часть этого района находится под влиянием области низкого давления, расположенной над северной частью Тихого океана, что приводит к мощному устойчивому перемещению масс холод­ ного воздуха с континента на океан.

Летние воздушные массы, формирующиеся над Северным Л е­ довитым океаном, отличаются от зимних большей влажностью,

201

контрасте температур между сушей и морем возрастает повторяе­

рые разновидности низкой слоистой облачности. По этой причине рассматривались радиоэхо только хорошо обнаруживаемых обла­ ков с явлениями.

В середине лета (июле) рассматриваемый район находится на периферии циклона, центр которого располагается над Таймыром. Приземное атмосферное давление здесь составляет примерно 1000 гПа. Наблюдается мощный вынос теплого воздуха в восточ­ ный район Арктики по периферии Сибирского антициклона, что обусловливает образование над рассматриваемым районом куче­ во-дождевых облаков, сопровождающихся ливневыми дождями. В осеннее время благодаря интенсивной циклонической деятель­ ности район Карского моря часто оказывается под влиянием цик­ лонов, вторгающихся с запада, что ведет к образованию низкой

благоприятные условия для развития кучево-дождевой облачно­ сти, сопровождающейся либо ливневым снегом, либо мокрым сне­ гом с дождем. В весенний период, когда происходит перестройка циркуляции атмосферы от зимы к лету и над Арктикой устанав­ ливается область повышенного давления, а над средними широ­ тами формируются циклонические поля, для района Карского моря характерны такие явления, как мокрый снег, снег с дождем, хорошо обнаруживаемые МРЛ.

Из табл. 7.13, в которой приведены данные М РЛ для района северных морей, видно, что в летний период средние значения высоты РКО, сопровождающихся ливневым дождем, над сушей несколько больше, чем над морем, из-за различной интенсивности процесса конвекции [49]. Однако по микроструктуре эти облака над сушей и морем не различаются, что подтверждается одина­ ковыми средними значениями \ g z . Если сравнивать средние зна­ чения Z для обложного и ливневого дождя над однотипными под­ стилающими поверхностями, то среднее значение 2 для ливневых дождей больше, чем для обложных, что связано со спецификой образования облаков слоистых форм и вертикального развития

вэтом районе.

Взимний период разделение подстилающей поверхности на море и сушу условно. Кроме того, в это же время наблюдается выравнивание средних месячных значений давления и темпера­ туры воздуха над северной частью Азиатского материка и приле­ гающими к нему арктическими морями. В связи с этим средние значения отражаемости для однотипных явлений над сушей и мо­ рем одинаковы. Зимние ливневые осадки выделяются по своим характеристикам на фоне обложного снега. В случаях когда при визуальных наблюдениях и на экранах М РЛ осадки из СЬ зам а­ скированы слоисто-дождевой облачностью с обложными осад-

202

Таблица 7.13

Статистические параметры распределений характеристик Я тах и Ig Zmax радиоэха в районе северных морей

ками, «выбросы» отражаемости, характерные для ливневого снега, связаны с опасными явлениями типа «снежных зарядов». Среднее значение г ливневого снега весной и в конце зимнего пе­

рассмотрим по данным неавтоматизированных наблюдений в ра­

203

Н нн

Рис. 7.8. Распределение высоты радиоэха гроз (1 —3 ) и РКО (грозы, ливни, град и СЬ без осадков) [4-—6 ) , полученных в радиусе 40 км от МРЛ для трех районов СССР.

I, 4 — 45° с. ш.; г, 5 — 56° с. ш.; 3. 5 — 59° с. ш.

204

среднее годовое количество осадков за апрель—октябрь изменялось от 370 до 386 мм. Основные результаты приведены в табл. 7.14 и на рис. 7.8.

Отношение числа гроз к числу всех случаев наблюдения РКО изменяется с уменьшением широты от 9,4 до 26% , количество РКО, для которых Я > 1 0 км, увеличивается от 0,9 до 8,2% , воз­ растают с уменьшением широты средние высоты Яср гроз, ливней и РКО. Для анализа данных в других регионах надо отметить, что в зависимости от широты места 10—25 % наблюдаемых СЬ могут быть грозовыми. По-видимому, при ф<;45° с. ш. относи­ тельное количество гроз в грозовой сезон будет еще больше. Зна­

Яср РКО на 0,3 км, а Яср гроз — на 0,2 км.

Распределение высот РКО и радиоэха гроз в рассматривае­ мых пунктах (см. рис. 7.8) лучше всего аппроксимируются лог­ нормальным законом (7.4). Медианные значения высоты РКО со­ ставляют 3,5; 4,2 и 5,5 км, а для гроз они равны 6,9; 7,5 и 8,5 км. Средние квадратические отклонения приведены в табл. 7.14.

Рисунок 7.8 и табл. 7.14 позволяют получить количественные оценки средних и медианных значений распределений высоты РКО в зависимости от условий формирования выборки. Очевидно,

изотермы Яо°с позволила выявить ряд интересных закономерно­ стей (табл. 7.15). (Высоту Яо-с на М РЛ получают несколько раз в день по данным аэрологического зондирования в пункте, бли­ жайшем к М РЛ .) Они сводятся к следующему.

Средняя высота РКО Яср возрастает с увеличением Яо°с и для

возрастает средняя высота радиоэха от переохлажденной части

облака ДЯ2= Яер2 — Яо°с. Среднее значение A H s по всем широ­ там составляет 3,0 км. Разность между максимальным и мини­ мальным значениями ДЯф изменяется в тех же пределах, что и

205

Таблица 7.15

Статистические параметры распределений радиолокационных характеристик по данным трех МРЛ, расположенных на разных широтах на территории ЕТС (в радиусе 40 км от МРЛ)

мальным и минимальным значениями в выборке.

206

примерно в два раза больше, чем АЯ^. Среднее по всем широтам

Я по сравнению с приведенными в табл. 7.6 обусловлено увеличением интервала высот.

2 0 7

16 грозовых сезонов.

, Когда на появление случайных величин оказывает влияние од­ новременно множество факторов, причем невозможно установить приоритет какого-либо из них, то эти величины распределяются по нормальному закону. Это полностью относится и к статисти­ ческой выборке высот радиоэха гроз, приведенной в табл. 7.16.

Действительно, данные табл. 7.16 объединяет только общая методика наблюдений гроз на М РЛ (по квадратам 30X 30 км) и условия сопоставления радиолокационных данных с данными ме­ теостанций [62]. Расчеты показывают [62], что по статистическим

принадлежат одной генеральной совокупности. Этот вполне зако­ номерный факт подтверждается разбросом средних высот радио­ эха (см. табл. 7.11). Однако можно, по-видимому, принять, что выборки табл. 7.15 пригодны для сопоставления с аналогичными данными для других регионов с учетом сделанных оговорок.

7.5.2. Высота радиоэха СЬ в различных регионах

Ночной максимум повторяемости гроз отмечается северо-во- сточнее Майами — над водными пространствами вплоть до Ба­ гамских островов. Днем повторяемость гроз максимальна над су­ шей. В отличие от Флориды в центре США СЬ при Ятах = 7,2 ...

8,4 км не обязательно будут давать осадки. Как уже отмечалось, чисто капельные тропические СЬ часто дают осадки, целиком рас­ полагаясь в области положительных температур, в то время как для центральной части США необходимым условием выпадения дождя из СЬ является переохлаждение в верхней части облака

иналичие ледяной фазы.

В[204] проведено сопоставление данных самолетных и радио­ локационных наблюдений за высотой верхней границы гроз в Ок­

208