15. Вычисление вертикальной составляющей скорости
ветра и вертикальных токов конвекции
16. Поля облачности и осадков.
Поле облачности. Поле облачности является чрезывчайно сложным дискретным полем, подверженным большой временной изменчивости. Оно описывается рядом характеристик, определяемых как инструментально ( высота нижней и верхней границ), тка и визуально ( количество и форма облаков). Для поля облачности характерно существование облачных систем в виде полос, ячеек, гряд, вихрей различного масштаба.
Облачность образуется практически в пределах всей тропосферы и располагается в больших диапозонах высот. Горизонтальная протяженность облачных систем изменяется в крайне широких пределах: от 10 до 10000 км. Использование снимков облачного покрова для диагноза и прогноза синоптического положения основывается на 2-х тезисах.
1) Облачность не появляется беспричинно, она возникает при благоприятной для этого синоптической обстановке в определенных гигро- и термодинамических условиях, способствующих конденсации водяного пара.
2) Тенденция развития синоптического процесса обнаруживается в поле облачности раньше, чем ее признаки можно заметить в поле температуры и давления.
Следовательно, изменение облачного покрова следует рассматривать, как тенденцию в эволюции полей температуры и давления.
Важно выявить ту облачность, которая еще явно не связана с основными синоптическими системами и может быть результатом вновь зарождающегося процесса или признаком, указывающим на тенденцию в направлении перестройки синоптических процессов. Как известно, облачные системы тесно связаны с барическим полем атмосферы. Изменение барического поля приводит к эволюции облачной системы. При этом изменяются форма, конфигурация, строение облачной системы. Но вся система в целом сохраняется, пока сохраняется то барическое образование, которое способствовало возникновению этой облачной системы.
Анализ спутниковых снимков показал, что нередки случаи, когда облачность на снимках появляется несколько раньше, а исчезает позже, чем обнаруживается или исчезает на синоптических картах барическое образование, с которым связана эта облачность. В значительной степени это относится к зарождению циклонов и возникновению атмосферных фронтов.
Прогноз эволюции облачного поля Наиболее реальным способом прогноза облачности с использованием спутниковых снимков является метод формальной экстраполяции, т.е. экстраполяции наблюдаемого в данный момент облачного поля на будущее, исходя из тех изменений, которые наметились в предшествующий эволюции облачного поля. Метод формальной экстраполяции можно использовать как для прогноза всей облачной системы в целом, так и для прогноза ее деталей. Для прогноза эволюции облачной системы синоптического масштаба (облачные полосы и спирали, облачные вихри; сюда же следует отнести облачные поля, состоящие из ячеек, если линейные размеры этих полей более 500 км) следует использовать 3 последовательных снимка облачного покрова через 12-часовые интервалы времени.
По ним определяются такие характеристики, как
- скорость перемещения и ее тенденция (замедление, ускорение);
- направление перемещения и его тенденция (отклонение вправо или влево от прямолинейного движения);
- увеличение или уменьшение облачной системы по длине, ширине, закручивание или раскручивание спирали.
Все эти данные экстраполируются на сутки вперед и наносятся на прогностическую карту барического поля. Затем по 2-м соседним по времени снимкам определяется тенденция эволюции самих облаков (внутри этой облачной системы): облака уплотняются или, наоборот, рассеиваются, исчезают старые и появляются новые облачные структуры и т.д. Эти данные могут служить основой для корректировки прогностического барического поля, например, при прогнозе циклогенеза. Прогноз эволюции систем субсиноптического масштаба (вихри в слоистой и слоисто-кучевой облачности, в кучевой и кучево-дождевой облачности, линии шквалов, скопления кучево-дождевых облаков) следует составлять, используя только два соседних снимка, поскольку изменчивость этих систем в целом больше, чем изменчивость систем синоптического масштаба.
Здесь облачная система экстраполируется на последующие 12 часов с учетом только тех изменений, которые произошли в ней за предыдущие 12 часов
Для прогноза эволюции облачных систем мезомасштаба (гряды, ячейки, бороды, волнистообразные облака, мезовихри) 12-часовой промежуток времени оказывается слишком большим, чтобы можно было использовать метод экстраполяции (табл. 2.1). В этих случаях используется прогноз синоптического положения, исходя из которых делается вывод о сохранении тех условий, которые способствуют формированию той или иной мезомасштабной системы. Таблица 2.1 Примерные данные о соотношении горизонтальных и временных масштабов облачных систем
Облачные системы |
Линейные размеры, км |
Время существования, сутки |
Мезомасштабные Субсиноптические Синоптические Планетарные |
10-100 100-500 500-1500 тысячи |
0,5-1 1-2 2-10 десятки
|
Поле осадков. Поле осадков значительно сложнее поля облачности. Обложные осадки, как правило, имеют фронтальное происхождение и формируются в системы, а ливневые осадки имеют очаговый характер. Годовой ход количества ливневых осадков в общих чертах соответствует годовому ходу температуры. Обложные осадки чаще всего выпадают из системы облаков As-Ns, имеющих, как правило, фронтальное происхождение. Интенсивность этих осадков прямым образом связана с вертикальной мощностью облаков. Зона обложных осадков, выпадающих из системы облаков As-Ns, может соединиться с зоной обложных осадков, выпадающих из достаточно мощных внутримассовых слоистообразных облаков, хотя для последних наиболее характерны моросящие осадки, отличающиеся от обложных значительно меньшей интенсивностью. Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых облаков как внутримассового, так и фронтального происхождения