Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта № icon

Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №



Смотрите также:
1   2   3   4   5   6

Введение



Глобальное потепление климата, связанное с постепенным повышением в атмосфере углекислого газа и аэрозоля (создающих парниковый эффект), приводит к климатическим аномалиям и увеличению частоты неблагоприятных явлений погоды во многих регионах мира.

Например, необычно теплая зима на ЕТС РФ, обильные снегопады и зимние паводки в Европе, летние паводки и наводнения ливневого происхождения на Северном Кавказе, Чехии, Германии, Австрии, Китае и др. Одним из эффектов глобального потепления климата является увеличение количества осадков на большей части Российской Федерации.

Статистика показывает, что на Северном Кавказе, начиная с 1960 года, наблюдается устойчивая тенденция увеличения количества осадков и частоты опасных явлений погоды.

Подъем уровня грунтовых вод (который хорошо прослеживается на Северном Кавказе по уровню естественных водоемов, затоплению подвалов старых домов, заболачиванию даже высокогорных альпийских лугов) ограничивает поглощение осадков и также способствует образованию паводков. В связи с этим мониторинг и защита от стихийных явлений погоды, по нашему мнению, должна являться одной из неотъемлемых составных частей программы устойчивого развития экономики Северного Кавказа. Строительство инженерных сооружений для защиты от селей не может гарантировать защиты от опасности повторения трагических последствий от стихии. Поэтому создание эффективной системы оповещения населенных пунктов, хозяйственных и спортивно-оздоровительных объектов о селях и паводках ливневого происхождения (а также гляциального и смешенного происхождения) имеет большую значимость для обеспечения безопасности жизнедеятельности в горах и предгорных районах. Налаженная система прогноза и заблаговременного оповещение (хотя бы за 1 час) обеспечить возможность передислокации людей и движимого имущества.

^ Глава 1 Аналитический отчет о проведении теоретических и экспериментальных исследований


Взаимосвязь между интенсивностью, количеством жидких и смешанных (дождь с градом) осадков с паводками и селями

Местные локальные дожди отличаются большим непостоянством и выпадают преимущественно в летнее и осеннее время года. Ливневые осадки могут давать довольно интенсивное питание рекам с небольшими бассейнами, создавая иногда паводки, как это имеет место в южных районах Европейской территории России (ЕТС).

Дождевые осадки не полностью поступают в реку, часть из них теряется на испарение и впитывание в землю. На величину поверхностного питания реки от дождей влияет интенсивность, продолжительность и частота выпадения осадков, водопроницаемость грунтов, слагающих бассейн, растительный покров, размеры речного бассейна и рельеф его склонов.

Преобладание дождевого питания наблюдается на реках западной части ЕТС, в районах Карпат, Крыма, юго-западной части Кавказа, а также в восточных районах России.


^ Радиолокационный метод измерения осадков

В горных районах Северного Кавказа наиболее частой причиной летних паводков и многих селей являются обильные ливневые осадки с градом. В связи с этим для оповещения о них необходимо разработать радиолокационный метод измерения смешанных осадков (ливень с градом), адаптированный к измерениям в горных районах. Для разных типов осадков получено множество корреляционных связей, отличающихся значениями коэффициентов A и b. Наиболее часто применяемые корреляционные соотношения представлены в таблице 1. Некоторые Z - I соотношения имеют приемлемую точность измерения интенсивности слабых дождей, но завышают количество интенсивных ливней и, наоборот, при достаточно точном измерении интенсивных осадков, получается недооценка слабых дождей [1].


Таблица 1 - Корреляционные связи интенсивности осадков с множителем отражаемости Z (мм63)


Тип осадков

Корреляционная связь

Автор

Обложные дожди

Z = 200I1,6

Маршал и Пальмер

Z = 31I1,71

Бланчард (1953)

Z = 296I1,47

Маршал и Пальмер

Ливневые дожди

Z = 400I1,1

Атлас и Чмела

Z = 358I1,36

Джонс (1956)

Z = 400I1,4

Лоус и Парсонс (1943)

Z = 300I1,5

Джос, Вальфогел (1978)

Z = 209I1,69

Мучник и др. (1961)

Z = 300I1,42

Цикунов (1974)

Грозовые дожди

Z = 219I1,41

Сиварамакришн (1961)

Z = 486I1,37

Джонс (1956)

Z = 290I1,41

Бланчард (1953)

Град смоченный

Z3,3 = 3,5104I0,88

Дуглас и Хичфельд

Z10 = 6,2104I1,37


Радиолокационное измерение осадков обычно осуществляется в приземном слое 1 км слое атмосферы. Однако в горных районах, где высота подстилающей поверхности может быть значительно выше этого слоя, такие измерения осадков становятся не приемлемыми, так как осадки над горами и ущельями не измеряются. Это исключает возможность успешного решения задачи оповещения о паводках в горных районах. Кроме того, применяемые методы не предусматривают измерение смешанных осадков (дождь с градом), при которых чаще всего отмечаются паводки [2]. Для устранения этих недостатков нами предлагается усовершенствованный радиолокационный метод измерения осадков в горных районах, который предусматривает:

- получение универсального Z – I соотношения для слабых, средних и сильных осадков;

  • измерение осадков с учетом высоты местности;

  • измерение смешанных осадков (ливневый дождь с градом);

  • измерение осадков на длине волны λ = 10 см, на которой ослабления радиоволн в интенсивных ливневых осадках мало.

Для измерения интенсивности осадков во всем диапазоне их интенсивностей получено Z – I соотношение, которое приемлемо для дождей всех типов (ливневых, обложных, моросящих). Для этого построено семейство кривых (рисунок 1) для всех Z – I соотношений, приведенных в таблице 1. Усредняя это семейство кривых, построена функция, достаточно удовлетворительно описывающая зависимость I (мм/час) от Z (dBZ) во всем диапазоне интенсивности дождей:



Из рисунка 1 следует, что разброс значений I(Z) относительно усредняющей кривой в области слабых осадков не превышает 50 %, а в области умеренных и сильных осадков не превышает 20 – 30 %.

Для измерения интенсивности градовых осадков получена аналогичная формула:


(1)


В случае смешанных осадков (дождь с градом) доли градовых и дождевых осадков могут варьировать в широких пределах. Вклад градовых осадков увеличивается с увеличением радиолокационной отражаемости [3]. При Z10 < 45 dBZ вероятность градовых осадков ничтожно мала, в области 45 < Z < 65 dBZ вклад градовых осадков увеличивается, а при Z > 65 dBZ основной вклад вносят градовые осадки [4]. Воспользовавшись этим, общую интенсивность смешанных осадков можно рассчитать по алгоритму:


,

где эмпирический коэффициент k = 0,04Z10 – 1,7.



Рисунок 1 - Семейство кривых ZI соотношений, приведенных в таблице 1 и усредняющий их экспоненциальный тренд (жирная линия).


Количество осадков за весь период осадков (слой осадков) на каждой элементарной площадке площади обзора рассчитывается путем суммирования во времени:


(2)

где Ii – интенсивность осадков в i-ый промежуток времени Δt; N – число радиолокационных циклов обзора пространства.


Этот алгоритм измерения осадков реализован в программном обеспечении автоматизированной радиолокационной системы АСУ «МРЛ».

^ Взаимосвязь между количеством осадков с паводками

С целью оценки точности радиолокационных измерений осадков в горных районах, а также оценки надежности предлагаемой системы проведены экспериментальные исследования. Радиолокационные измерения осадков проводились на автоматизированном радиолокаторе МРЛ-5 Кызбурунского научно-исследовательского полигона. Наземные измерения осадков проводились с помощью плювиографов, размещенных в равнинных и горных районах на различном удалении от радиолокатора (от 12 до 70 км) [5]. Для пространственно-временного совмещения данных была осуществлена спутниковая привязка координат радиолокационных и наземных пунктов измерений [6].

Анализ экспериментальных данных показал, что предложенный метод измерения осадков в горных районах дает более точный результат, чем традиционные методы, не учитывающие рельефа местности, а также наличие в ливневых осадках градовой компоненты. Данные наблюдений показали достаточно высокую надежность диагноза паводковой ситуации по данным радиолокационных наблюдений и, следовательно, возможность заблаговременного оповещения о ливневых паводках, еще на стадии выпадения осадков и начала формирования их стока в паводковые русла.

На рисунке 2 представлена карта количества осадков в районе интенсивного паводка (в поселке Звездный, расположенном западнее г. Нальчик). Слой осадков выпавших с 1859 до 2243 19.08.2005 г. в водосборе, охваченного паводком обычно полусухого русла речки Шалушка, превысил 40 мм. Из рисунка 2 следует, что даже без учета осадков в предыдущие дни и ожидаемого количества осадков, можно уверенно говорить о паводковой опасности. Критерием паводковой опасности с большой вероятностью может служить слой выпавших осадков более 30 – 40 мм, хотя это зависит от площади водосбора, крутизны и степени увлажненности склонов. Наличие таких осадков в селевых очагах может стимулировать формирование селей.

На рисунке 3 показана интегрированная картина ливневых паводков за 2 дня:

  • паводок № 1 в поселке Звездный, 19 августа 2005 г.;

  • паводок № 2 в русле реки Баксан в районе с. Баксаненок, 21 июня 2005 г.;

  • паводок № 3 в русле реки Малка в районе с. Псыхурей, 21 июня 2005 г.;

  • паводок № 4 в русле реки Малка в районе станицы Новопавловской, 21 июня 2005 г. По аналогии можно получить интегрированную карту ливневых паводков за сезон.

Как видно из рисунков 2 и 3 предлагаемый метод обеспечивает достаточно точную локализацию территорий, охватываемых паводками в радиусе 100 - 120 км от пункта наблюдений. Например, обнаружен серьезный паводок, отмечавшийся 10 июля в районе г. Зеленокумска, расположенного на расстоянии около 100 км от пункта наблюдений, где слой осадков достиг 160 мм, а также более слабые паводки, отмечавшиеся в Ставропольском крае. При этом метод позволяет успешно обнаружить не только разрушительные паводки, но и относительно не опасные (например, каждый предсказанный по радиолокационным данным случай небольших паводков в г. Нальчике, приводящий к обильному стоку ливневой воды по улицам города и переполнявший ливневую канализацию, подтверждался в реальном масштабе времени - еще в процессе наблюдений (по телефону).

Следует отметить, что при наличии градовых осадков они дают наибольший вклад в суммарное количество осадков. Чем мощнее градовый процесс, тем больше вклад града в суммарное количество осадков [7]. Поэтому мощные градовые процессы на Северном Кавказе практически всегда приводят к паводкам 1 или 2 типа. Ливневые осадки без града также приводят к паводкам, но при большей длительности осадков. В большинстве случаев кучево-дождевая облачность с градом содержит несколько конвективных ячеек. Поэтому при многоячейковых процессах могут образоваться паводки вдоль траектории перемещения каждой мощной ячейки [8].



Рисунок 2 - Карта слоя осадков, выпавших 19.08.2005 г. с 1859 до 2243 в водосборе р. Шалушка, где наблюдался интенсивный паводок (район паводка выделен кольцом).




Рисунок 3 - Карта ливневых паводков, наблюдавшихся 21 июня и 19.08.2005 г.


Например, такие паводки 06.07.2003 г. сформировались, как показано на рисунке 4, севернее и северо-восточнее г. Тырныауз (бассейны реки Малка и Баксан), в бассейне реки Чегем, а особенно сильный паводок сформировался восточнее села Лескен в бассейне реки Урух, где слой осадков достиг более 40 мм.



Рисунок 4 - Карта количества осадков на территории Кабардино-Балкарии Красный цвет показывает районы наибольшего количества осадков, где сформировались паводки.


В качестве примера взаимосвязи между интенсивностью, количеством жидких и смешанных (дождь с градом) осадков с паводками и селями, представлены случаи с паводками и количество выпавших осадков в данном водосборе:

  • 22.06.2003 г., когда в г. Зеленокумск в течение 1 часа выпало более 40 мм осадков;

  • 06.07.2003 г. севернее г. Чикола в течение 1,5 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 09.07.2003 г. в русло реки Малка в сторону селения Куба за 2 часа выпало более 40 мм осадков;

  • 10.07.2003 г. в г. Нальчик и селения Аушигер за 40 мин выпало более 40 мм осадков;

  • 19.07.2003 г. севернее г. Георгиевск на обширной территории, порядка 200 км2 выпало более 40 мм осадков в течение 1,5 часов;

  • 29.07.2003 г. Юго-Восточнее г. Кисловодск выпало более 80 мм осадков, дождь шел  2 ч., в селении Хабаз в течение 1,5 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 27.07.2004 г. в бассейне реки Малка в районе с. Малка и Псыхурей в течение 1,2 часа выпало более 80 мм осадков;

  • 28.07.2004 г. в районе озера Тамбукан слой осадков достиг более 80 мм на площади около 80 км2 и общим количеством осадков более 107 м3), в этот же день отмечался такой же слой осадков на площади около 10 км2 вблизи ст. Зольской, дождь шел  3,5 ч.;

  • 21.08.2004 г. в бассейне реки Шалушка вблизи п. Каменка, Яникой в течение 2,2 часа выпало более 80 мм осадков;

  • 24.08.2004 г. в бассейне реки Малка в с. Сармаково и в бассейне реки Терек выше г. Беслан в течение 1,5 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 01.09.2004 г. в русле реки Куркужин с выходом в сторону с. Куба-Таба в течение 0,8 часа выпало более 80 мм осадков;

  • 02.09.2004 г. в бассейнах рек Кенделен (выше с. Кенделен) и Подкумок восточнее ст. Новопавловская в течение 1,2 часа выпало более 80 мм осадков;

  • 11.06.2005 г. в бассейне реки Баксан с выходом в сторону с. Кенделен и с. Заюково, в течение 4 часов выпало более 80 мм осадков;

  • 16.06.2005 г. в русле реки Малка на обширной территории порядка 3103 км2, в течение 9 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 21.06.2005 г. в бассейне реки Малка, в течение 5 часов выпало более 40 мм осадков (рисунок 3);

  • 28.06.2005 г. в русло реки Малка, с выходом в сторону с. Куба и в районе озера Тамбукан, выше селения Заюково в течение 6,5 часа выпало более 40 мм осадков;

  • 12.08.2005 г. в сторону г. Ессентуки и г. Пятигорск, выпало более 80 мм осадков, на территории порядка 1,2 103 км2 в течение 3,5 ч.;

  • 19.08.2005 г. в бассейне реки Шалушка с катастрофическим паводком в поселке Звездный (описание см. выше);

  • 22.07.2007 г. в русло реки Чегем в селении Чегем в течение 3 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 26.07.2007 г. большое количество осадков, более 40 мм, выпадало в течение 6 часов, в нескольких районах: в русло реки Нальчик, с выходом к г. Нальчик, близ селения Кашхатау, в русло реки Малка с выходом к селам Хабаз и Каменомост;

  • 08.08.2007 г. в русло реки Малка с выходом к г. Прохладный в течение 1,5 часов выпало более 40 мм осадков;

  • 09.08.2007 г. Северо-Восточнее г. Минводы в течение 2,5 часов выпало более 40 мм осадков, на территории 100 км2;

  • 15.08.2007 г. в селении Залукокаже в течение 2,5 часов выпало более 80 мм осадков;

  • 17.08.2007 г. в русло реки Черек с выходом в селение ст. Лескен в течение 2 часов выпал слой осадков более 40 мм;

  • 22.08.2007 г. в русло реки Чегем восточнее селения Чегем в течение 2,5 часов выпало более 40 мм осадков; Таким образом, предлагаемый метод обеспечивает достаточно точную локализацию паводков и селей ливневого происхождения [9].

В заключение следует отметить необходимость дальнейшей экспериментальной проверки метода с выделением наиболее паводкоопасных очагов и характеристик бассейнов их водосбора, а также развитием способов доставки информации до потенциальных потребителей.


^ Радиолокационные исследования градовых облаков

Концептуальные модели градовых облаков

На основе обобщения литературных данных, а также результатов многолетних (1966 – 1996 гг.) радиолокационных исследований структуры и динамики развития градовых облаков на Северном Кавказе, Закавказье, Средней Азии, Украине, Болгарии, и Аргентине проведена детальная классификация градовых процессов и выделено 5 основных типов (рисунок 5):




Рисунок 5 - Основные типы градовых процессов и их повторяемость на Северном Кавказе.


  • одноячейковые - с осесимметричными, не взаимодействующими между собой малоподвижными короткоживушими конвективными ячейками;

  • неупорядоченные многоячейковые - с осесимметричными и несимметричными слабо взаимодействующими между собой конвективными ячейками, возникающими в любой части облачной системы и движущимися в разных направлениях с разной скоростью;

  • упорядоченные многоячейковые - с несимметричными периодически возникающими на наветренном фланге, взаимодействующими между собой конвективными ячейками, движущимися в Северном полушарии преимущественно вправо, а в Южном полушарии влево от направления ведущего потока;

  • переходного (гибридного) типа, имеющие в структуре и динамике развития особенности упорядоченных многоячейковых и суперячейковых процессов;

  • суперъячейковые, состоящие из одной мощной несимметричной КЯ, длительное время существующей в стадии квазистационарного состояния и движущейся в Северном полушарии преимущественно вправо, а в Южном полушарии влево от направления ведущего потока.

Суперъячейковые и упорядоченные многоячейковые градовые облака с несимметричным с конвективными ячейками по особенности строения и эволюции во времени в сою очередь делятся на два класса:

  • градовые облака с правосторонним развитием, имеющие область восходящего потока и область нового роста на правом наветренном фланге и движущиеся вправо от ведущего потока, характерные для Северного полушария (рисунок 6);

  • градовые облака с левосторонним развитием, имеющие область восходящего потока и область нового роста на левом наветренном фланге и движущиеся влево от ведущего потока, чаще встречающиеся в Южном полушарии.



Рисунок 6 - Градовые облака с левосторонним (Аргентина) и правосторонним (Северный Кавказ) развитием.


Для всех перечисленных типов градовых процессов построены эмпирические модели, содержащие типовые структуры радиоэха, закономерности их эволюции во времени, основные параметры, аэросиноптические и термодинамические условия развития, длительность существования. Установлено место формирования условий для зарождения града, место формирования зародышей града, роста и выпадения града [10].


^ Основные положения механизма образования града

В процессе градообразования условно выделены 4 стадии:

  • формирование условий, необходимых для зарождения града;

  • зарождение града (образование зародышей градин);

  • рост града;

  • выпадение града.

В соответствии с этими стадиями градообразования в структуре радиоэха градовых облаков выделены четыре зоны (рисунок 7):

  • зона формирования (I), переохлажденная часть области нового роста, где происходит формирование условий для зарождения града, преимущественно конденсационный и начало коагуляционного роста облачных частиц, расположенная в фидерных облаках несимметричных градовых ячеек и во вновь развивающихся КЯ одноячейковых процессов в интервале температур -5  -20 С и имеющая отражаемость Z10 < 15 dBZ;

  • зона зарождения града (II) - переохлажденная часть области нового роста градового процесса, расположенная во фронтальной части навеса радиоэха несимметричных градовых ячеек и области первого радиоэха новых ячеек в слабом, но усиливающимся во времени восходящем потоке (2 – 7 м/с) в интервале температур -5  -20 С, где начался интенсивный коагуляционный рост частиц, имеющая отражаемость 15 < Z10 < 35 dBZ;

  • зона роста града (III) - область высокого содержания зародышей града и растущих градин, расположенная в навесе радиоэха в усиливающихся во времени мощных восходящих потоках в слое от 00 до -40С, имеющая отражаемость 35 < Z10 < 65 dBZ;



Рисунок 7 - Типовая структура суперъячейкового облака с правосторонним (а, б, в) и левосторонним (а, б, г) развитием и схема засева с целью прерывания града;

а) вертикальный разрез в плоскости поперек направления перемещения;

б) вертикальный разрез в плоскости перемещения движения облака; в) и г) горизонтальные разрезы на высоте засева в случае правостороннего (а, б, в) и левостороннего развития, соответственно. I - зона формирования; II - зона зарождения града; III - зона роста града; VI – зона выпадения града; V - зона восходящих потоков; траектории ракет для засева показаны красными линиями.


  • зона выпадения града (IV) - область наиболее крупного града и нисходящих потоков, расположенная в приземном слое, имеющая радиолокационную отражаемость Z10 > 5 dBZ.

Стадия формирования условий зарождения града - длительная стадия развития конвективного облака до мощно-кучевого (Cu Cong), продолжительность которой, в зависимости от термодинамического состояния атмосферы, составляет 20 - 30 мин. На этой стадии происходит формирование струи восходящего потока, увеличение водности и конденсационный рост частиц. Она завершается формированием микрофизических и динамических условий для зарождения града, возникновением зародышей града, началом их гравитационного роста и появлением первого радиоэха с Z10  15 dBZ. В зрелых несимметричных градовых облаках эта стадия проходит в фидерных облаках.

Вид осадков, образующихся при дальнейшем развитии конвективной ячейки, зависит от высоты первого радиоэха Нпр. При зарождении первого радиоэха выше уровня изотермы - 8ºС осадкообразование идет через ледяную фазу, и такие ячейки обычно достигают градового состояния. При зарождении первого радиоэха на уровне 00 и ниже преимущественно образуются осадки в виде дождя, и ячейки редко перерастают в градовое состояние. Более быстрый механизм роста ледяных частиц (по Бержерону-Финдайзену, с дальнейшей агрегацией и обзернением) обуславливает более быстрое развитие градоопасных ячеек по сравнению с неградоопасными.

Зарождение града происходит в области слабых (2 - 5 м/с), но усиливающихся во времени восходящих потоках. Зародышами града является крупа, либо замерзшая капля с различной их повторяемостью. Большинство первых зародышей образуется на крупе, а число капельных зародышей увеличивается в процессе роста града за счет срыва капель с растущих в мокром режиме или тающих градин. Доля капельных зародышей тем больше, чем больше водность облака и температура на уровне основания облака. К концу стадии зарождения града концентрация облачных капель с 5 < d < 150 мкм составляют 108 -109 м-3, капельная водность 0,5 < q < 4,0 г/м3, а концентрация крупы достигает 103 - 104 м-3 при d = 0,6 – 2,0 мм. Таким образом, концентрация зародышей града всегда избыточна и только малая их доля вырастает в град из-за избирательности процесса роста.

Рост града происходит в усиливающихся во времени восходящих потоках при температуре от 0 до - 30ºС путем коагуляции с переохлажденной мелкокапельной и крупнокапельной фракцией. В процессе роста града реализуется множество сложных микрофизических эффектов:

  • срыв крупных капель с растущих градин, часть которых замерзает и пополняет число зародышей града, другая часть захватывается растущими градинами;

  • размножение кристаллов по Халлету-Моссопу;

  • агрегация кристаллов и их обзернение;

  • столкновение растущих градин и зародышей града, ведущих либо к смерзанию, либо отскоку с разбрызгиванием имеющейся на них воды, сколу кристаллов и др.

Эти процессы ведут к сложной и крайне неоднородной микроструктуре зоны роста града, порождают огромные концентрации зародышей града. Значительные пространственно-временные вариации водности облака, концентрации и размеров зародышей града приводят к изменению режимов роста градин и образованию его слоистой структуры и для этого необязателен многократный подъем и опускание растущих градин.

Выпадение града начинается в момент, когда в нарастающих восходящих потоках высота Wmax превысит высоту максимального радиоэха Zmax, либо скорость гравитационного падения отдельных градин Vg не превысит Wm. При этом происходит обрушение градовых осадков. Обрушение начинается с узкого конуса, постепенно расширяющего во времени. Град начинает выпадать, преодолевая восходящий поток, и продолжает интенсивно расти до уровня изотермы 0 0С.

Распространение градообразования в пространстве в зависимости от типа градового процесса может быть: дискретным, непрерывным и дискретно-непрерывным.

В одноячейковых процессах все стадии градообразования проходят одна за другой последовательно во времени в одной конвективной ячейке, потом - в другой, и процесс градообразования имеет дискретное распространение в пространстве.

В суперячейковых процессах все четыре стадии градообразования проходят одновременно в разных точках пространства: формирование условий для зарождения града происходит в фидерных облаках у ведущего края радиоэха основного облака; зона зарождения располагается во фронтальной части навеса радиоэха; зона роста – в средней и тыловой части навеса радиоэха, а зона выпадения в столбе максимального радиоэха.

Квазинепрерывное обновление зоны формирования и последовательная смена стадий градообразования в каждой точке пространства обуславливают непрерывное распространение процесса градообразования в пространстве и непрерывную полосу града на земле.

В многоячейковых процессах градообразования имеет дискретно-непрерывное распространение: дискретное за счет периодического появления новых конвективных ячеек на наветренном фланге и непрерывное за счет непрерывности распространения градообразования в каждой ячейке.

Время градообразования в фиксированной точке пространства от момента появления первого радиоэха до появления града диаметром 1,5 см составляет в среднем 8 мин, варьируя в пределах от 5 до 25 мин.


^ Радиолокационное обнаружение града

Для распознавания градовых, градоопасных и потенциально-градоопасных облаков был создан набор различных радиолокационных методов, основанных на частотной зависимости рассеяния и ослабления микрорадиоволн гидрометеорами, доплеровского сдвига частоты и деполяризации радиоэха, собственного радиотеплового излучения гидрометеоров [11].

Из всего арсенала разработанных методов обнаружения града: одноволновые физико-статистические, двухволновые, радиолокационно-радиометрические поляризационные, доплеровские наиболее приемлемыми по оперативности, надежности и удобству применения оказались одноволновый и двухволновый методы.

Физической основой одноволнового метода распознавания градовых облаков является отображение совокупностью предикторов условий градообразования: большая вертикальная протяженность облака, повышенная водность, необходимая для роста града, расположение зоны повышенной водности в области отрицательных температур.

Этот метод при использовании оптимальной длины волны 10 см обеспечивает распознавание градовых облаков с надежностью 90 - 95 %, а также определение их предградового состояния и тенденции в развитии [12].

Для повышения эффективности метода в рамках данной темы наряду с ранее используемыми одномерными параметрами (максимальная отражаемость Zmax и превышением высоты повышенного радиоэха над уровнем изотермы 0оС ∆H45) введены новые параметры: водосодержание слоя роста града ∆q (кг/м2) и соотношение водосодержания переохлажденной и теплой части облака:


.


Двухволновый метод основан на том, что в мелкодисперсных осадках независимо от их интенсивности отношение отражаемости для длин волн 1 = 3,2 и 2 = 10 см равно , а с укрупнением града уменьшается в 10 - 100 раз.

Этот метод обеспечивает распознавание градовых облаков и измерение размера и кинетической энергии града (при условии введения коррекции на ослабление 3,2 см излучения в осадках).

Потенциальная градоопасность облаков определяется по высоте и температуре зарождения первого радиоэха новых конвективных ячеек. Ячейки, первое радиоэхо которых зародилось выше уровня изотермы - 8оС и имеют водосодержание ∆q > 2 кг/м2, а также > 2 становятся градовыми в среднем через 6 - 10 минут.

Ячейки, первое радиоэхо, которых зародилось ниже изотермы 0 оC обычно не достигают градовой стадии.

Объекты воздействия всех категорий засеваются в один ярус, при этом, как правило, объекты I категории засеваются однократно, второй – двукратно, третьей - трехкратно, четвертой - четырехкратно с интервалом между засевами 5 мин, соответствующим минимальному времени градообразования.

Независимо от категории объекта воздействия, разовый засев осуществляется за минимально возможное время (за 1 - 2 минуты) с введением упреждения на их перемещение.




страница2/6
Дата конвертации05.11.2013
Размер0,77 Mb.
ТипОтчет
1   2   3   4   5   6
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы