Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Объективный анализ облачности и опасных явлений погоды по данным радиолокационных и станционных наблюдений

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Объективный анализ облачности и опасных явлений погоды по данным радиолокационных и станционных наблюдений"

На правах рукописи

Смирнова Анна Александровна

ОБЪЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ ОБЛАЧНОСТИ И ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПОГОДЫ ПО ДАННЫМ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ И СТАНЦИОННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Специальность25.00.30—Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Пермь 2004

Работа выполнена на кафедре метеорологии и охраны атмосферы Пермского государственного университета

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Калинин Николай Александрович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, доцент Шварц Константин Григорьевич

кандидат географических наук, доцент Тудрий Вадим Дмитриевич

Ведущая организация:

Институт радарной метеорологии (п. Воейково, Ленинградская область)

Защита состоится 16 апреля 2004 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.189.10 при Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан 15 марта 2004 г.

E-mail: meteo(5).psu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, доцент

Т.А. Балина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дистанционные средства зондирования атмосферы (в частности метеорологические радиолокаторы) широко используются на гидрометеорологической сети. Их применение позволяет получать информацию о мезомасштабных явлениях в атмосфере. При редкой сети метеорологических станций радиолокатор дает синоптику возможность оценить количественные и качественные характеристики атмосферных явлений, таких как облачность и осадки, обнаружить фронты, линии неустойчивости, грозо- и градоопасные конвективные ячейки на расстоянии до 300 юи от места установки локатора. Высокое пространственное и временное разрешение радиолокационной информации позволяет проследить эволюцию барического образования и оценить степень опасности явления, приближающегося к пункту наблюдения.

Сумма экономического ущерба, причиняемого проходящим через пункт опасным явлением, зависит от заблаговременности его предсказания. Участившиеся в последние годы случаи катастрофических погодных явлений повышают ценность радиолокационной информации, поскольку редкая сеть гидрометеостанций не всегда позволяет предсказать опасное явление, особенно если оно формируется на неосвещенной метеостанциями территории.

Достоверность информации метеорологических радиолокаторов повышается при сложных метеорологических условиях, что обусловило его основную задачу — штормооповещение. Однако, способность радиолокатора обнаруживать облачность дает возможность моделировать поля пространственного распределения облачности, совмещая площадные и контактные методы радиолокационных и станционных измерений облаков на основе численных методов.

Радиолокационные наблюдения расширяют и дополняют станционную информацию об облачности и опасных явлениях погоды, что особенно важно в условиях редкой метеорологической наблюдательной сети. Поэтому необходимо совершенствовать методы совместного анализа этих видов информации.

Исследование проводилось для территории, ограниченной радиусом 200 км от МРЛ, которая включает в себя три субъекта Российской Федерации: центральную и южную части Пермской области, юго-восточную часть Коми-Пермяцкого автономного округа и юго-запад Свердловской области.

Целью работы является исследование конвективной облачности и опасных явлений погоды, связанных с кучево-дождевыми облаками, а также построение полей пространственного распределения облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• выявление физико-географических и сезонных особенностей радиолокационного обнаружения и радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды (ОЯП) на территории исследования;

• определение особенностей пространственной структуры радиолокационной отражаемости кучево-дождевой облачности (СЬ) с ОЯП;

• анализ статистических характеристик рп.ттгтпгаптпгетй ттрпкппмргти и высоты верхней границы радиоэха СЬ с ОЯП;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА I

• оценка радиолокационных критериев принятия решения об ОЯП;

• рассмотрение повторяемости конвективной облачности и ОЯП, связанных с СЬ, в зависимости от времени суток, месяца и сезона года и типа синоптической ситуации;

• определение способа перевода радиолокационного изображения в балл облачности;

• разработка методики численного анализа полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений.

Характеристика исходного материала. Радиолокационные данные представлены информацией, получаемой МРЛ-5 (г. Пермь) с помощью АМРК «Метеоячейка». Данные станционных наблюдений включают следующие материалы по 23 метеорологическим станциям (МС) территории исследования: Таблицы метеорологических наблюдений, штормовые телеграммы, приземные и кольцевые карты погоды, информация синоптических бюллетеней, метеорологических ежемесячников и ежегодников. Период исследования: 1998-2002 гг.

Научная новизна'.

• Исследована зависимость между радиолокационными параметрами куче-во-дождевой облачности с явлениями.

• Определена роль однозначных и комплексных критериев радиолокационного распознавания ОЯП, связанных с кучево-дождевой облачностью.

• Проведен численный анализ полей облачности на основе вариационного согласования радиолокационных и станционных данных.

Практическая значимость:

• Выполненные расчеты позволяют выбрать наиболее информативные критерии радиолокационного распознавания опасных явлений погоды на исследуемой территории, а также на территориях со сходными физико-географическими условиями.

• Разработанная методика численного анализа позволяет повысить качество объективного анализа облачности, а также может служить основой при построении полей других метеовеличин (температуры, ветра, осадков, характеристик влажности воздуха).

Выполненная работа нашла научно-практическую реализацию в гранте РФФИ (проект 01-05-96454) «Исследование опасных явлений погоды с использованием радиолокационных, радиозондовых и станционных измерений» (руководитель НА Калинин), 2001-2003 гг.; программе «Университеты России» (проект УР.01.08.016) «Объективный анализ полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений» (руководитель НА Калинин), 2002-2003 гг.; гранте Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития при поддержке Научно-образовательного центра «Неравновесные процессы в сплошных средах» (проект 03-02н-022а) «Численное моделирование полей облачности в атмосфере», 2003 г.

Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в обосновании актуальности темы диссертации, определении цели и задач исследования, проведенгаграсчетов и анализе полученных данных, разработке методики

численного анализа полей облачности, формулировке основных выводов диссертации.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

1. Научно-практической конференции «Научные достижения студентов на рубеже веков» (Пермь, 2000 г.);

2. Международной научно-практической конференции «Университетское образование и регионы» (Пермь, 2001 г.);

3. Всероссийской научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященной 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии «Метеорологические наблюдения, оценка и прогноз метеорологических и гелиогеофизических условий» (Санкт-Петербург, 2002 г.);

4. Международной научно-практической конференции «География и регион. Наблюдения, анализ и прогноз метеорологических условий» (Пермь, 2002

г.);

5. Юбилейной Всероссийской научной конференции «Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы» (г. Москва, 2002 г.);

6. Научной конференции, посвященной 125-летию основания Томского государственного университета и 70-летию геолого-географического факультета (Томск, 2003 г.);

7. Региональной научно-практической конференции «Географические проблемы Уральского Прикамья» (Пермь, 2003 г.);

8. X Международной Юбилейной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2003» (Москва, 2003 г.);

9. XV Всероссийской конференции молодых ученых Сибири и Дальнего Востока «География: новые методы и перспективы развития» (Иркутск, 2003 г.);

10. Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003 г.);

11. Конференции молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах» (Пермь, 2003 г.).

Результаты исследований, выполненных по теме диссертации, изложены в 15 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 140 наименований. Объем диссертации составляет 121 страницу, включая 16 рисунков и 24 таблицы, а также содержит 3 приложения на 16 страницах.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Вероятность радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды, связанных с кучево-доавдевой облачностью, и подтвержденных визуально близка к вероятности их радиолокационного обнаружения.

Степень достоверности радиолокационной информации определяется путем ее сопоставления с данными метеорологических станций. МРЛ распознает только те явления погоды, которые могут быть обнаружены. Вероятность обнаружения облачности (отношение числа случаев, наблюдаемых на МРЛ, к числу случаев, наблюдаемых на МС) зависит от водности облаков, их мощности и удаления от радиолокатора. При заданном потенциале МРЛ вероятность обнаружения определяется только микроструктурными особенностями облаков и осадков, которые зависят от сезона и физико-географических условий.

Для сопоставимости радиолокационных и станционных данных информация об облачности и ОЯП была сгруппирована следующим образом: 0 — кучевая облачность; N — слоисто-дождевая облачность; 5 — облачность нижнего яруса; ливневый дождь (снег); гроза; град. Проведенное исследование показало, что МРЛ дает полное представление о наличии и местоположении гроз, града, ливней. Конвективная облачность без осадков или со слабыми ливнями и слоисто-дождевая облачность обнаруживаются до расстояния 150 км. Облака нижнего яруса обнаруживаются до расстояния 100 км.

Радиолокационное распознавание облачности и явлений погоды осуществляется по радиолокационным критериям распознавания. При этом вероятность радиолокационного обнаружения облачности и явлений несколько отличается от вероятности их распознавания. Вероятность распознавания зависит от потенциала МРЛ, удаления явления от радиолокатора, наличия между распознаваемым явлением и МРЛ экранирующих осадков, состояния радиопрозрачного укрытия антенны МРЛ (сухое или мокрое). Вероятность радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды для территории исследования приведена в табл. 1.

Таблица 1

Вероятность радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды, (%)

Вид облачности и осадков по станциопиым данным Радиус обзора метеорологического радиолокатора, км

0-50 50-100 100-150 0-150

е 71 58 45 58

N 60 59 46 55

Б 33 35 19 29

ливень 79 62 60 68

гроза 97 90 89 92

град - 100 75 88

2. Анализ радиолокационных характеристик СЬ позволяет установить значения критериев принятия решения об опасных явлениях погоды для конкретной территории.

Интерпретация картин радиоэха явлений осуществляется по значению радиолокационных характеристик (высоте распространения радиоэха; его радиолокационной отражаемости; площади, занятой радиоэхом; скоростью и направлением перемещения радиоэха), которые зависят от физических параметров облачной атмосферы.

Радиолокационная отражаемость Z является одной из основных радиолокационных характеристик, по которым определяется вид явления. Отражаемость обычно выражается формулой:

где N — число частиц (капель или кристаллов) в единице объема облака или осадков Уэ; £>, — диаметр сферических частиц, мм.

Отражаемость облаков и осадков измеряется в мм 6/м3 или дБ2.

Каждому виду явления соответствует определенное значение и вертикальная структура отражаемости (рис. 1). Отражаемость изменяется во всем слое облака от его основания до верхней границы. Зона максимальной отражаемости в ливнях находится на уровне нулевой изотермы (2?) > в грозах и граде — на уровне ЪЪ, который расположен на 2-2,5 км выше изотермы 0°С (уровень массовой кристаллизации капель). Отражаемость в СЪ растет до уровней 7,2,2з, а затем убывает по экспоненциальному закону со скоростью, различной для разных видов явления.

И „км

О 10 20 30 40 » 2

Рис 1. Вертикальные профили отражаемости (2) в СЬ:

1 — в ячейках с градом с вероятностью совпадения радиолокационной п станционной нпфорчации 70-90 %; 2 — с градом с вероятностью 30 - 70 %; 3 — с грозой с вероятностью более 90 %; 4 — с грозой с вероятностью 70-90 %; 5 — с грозой с вероятностью 30 - 70 %; 6 — с ливнем сильным; 7 — с ливпем умеренным; 8 — с ливнем слабым

В зависимости от стадии развития СЬ, вида и интенсивности конвективного явления, высоты вертикального разреза, отражаемость в ОЯП на территории исследования изменяется от 3 до 59 ЙВ/. При этом диапазон изменения отражаемости в ливнях 3 - 50, в грозах 30 - 54, в граде 45 - 59 p$Z. Наиболее часто встречающиеся значения отражаемости составляют для ливней 18, гроз 35 и града 50 дБ7.

В ходе статистического анализа значений отражаемости СЬ с явлениями были рассчитаны дисперсия, мода и медиана, а также исследованы особенности изменения отражаемости во всем слое облака и в ОЯП.

Отражаемость конвективных явлений растет до высоты 4-6 км, где достигает максимальных значений, а затем уменьшается до верхней границы радиоэха. Скорость убывания отражаемости выше уровня /таах различна для града, гроз и ливней и описывается экспоненциальным законом:

(2)

где к — высота, отсчитываемая вверх от центра зоны максимальной отражаемости 2„и*; у— вертикальный градиент отражаемости. Аналогичным образом происходит убывание отражаемости от центра зоны в горизонтальном направлении (горизонтальный градиент отражаемости — а).

Рассчитанные значения Т'для СЬ в облачных слоях различной толщины и а на различном удалении от /тах подтверждают тот факт, что вертикальные размеры СЬ с градом и грозой превышают их размеры по горизонтали.

Другой основной радиолокационной характеристикой для определения вида явления служит высота верхней границы радиоэха облачности. Максимальная высота до которой распространяются СЬ, также как и отражаемость, зависит от состояния атмосферы. Для территории исследования были определены значения высоты распространения радиоэха СЬ с различными явлениями, получены статистические параметры распределения высоты радиоэха (дисперсия, мода, медиана), выявлена закономерность увеличения толщины переохлажденной части кучево-дождевого облака с ростом уровня изотермы 0°С для различных явлений, получены уравнения регрессионной зависимости //щах от уровня нулевой изотермы, а также зависимости между и высотой распространения радиоэха СЬ с явлениями.

АМРК «Метеоячейка» производит распознавание облачности и опасных явлений погоды в автоматическом режиме на основании алгоритмов, занесенных в программу расчета критериев опасности АМРК. Работа на абонентском пункте АМРК не позволяет выявить их значения. Поэтому при выполнении настоящей работы критерии рассчитывались по формулам для неавтоматизированных МРЛ, а полученные значения сравнивались с информацией МРЛ, представленной в обработанном виде, а также с данными станционных наблюдений.

Насколько наблюдаемое конвективное облако приблизилось к стадии ку-чево-дождевого или грозового облака можно определить по критерию потенциальной грозоопасности к Этот критерий определяет следующие параметры облаков: максимальные значения радиолокационной отражаемости, соответст-

вующие моменту появления крупных частиц в переохлажденной части Си cong., и мощность переохлажденной части. Таким образом, с учетом нормировки критерий потенциальной грозоопасности рассчитывается по формуле:

k -Zmm ^ Za Яти

где Zо = —20 дБZ— минимальная радиолокационная отражаемость в Си cong.; Я о°с высота нулевой изотермы; Zknax — значение максимальной отражаемости в облаке. При к=— 1,0 состояйСЙ£Жго§-.актеризуется как «весьма опасное» для перехода в СЬ.

В оперативной работе для принятия решения об ОЯП используются критерии распознавания. Они определяются для каждого физико-географического района в процессе эксплуатации МРЛ, корректируясь каждый год. Выделяют однозначные и комплексные критерии распознавания ОЯП.

Были рассчитаны следующие однозначные критерии распознавания: величина отражаемости в СЬ с явлением на уровне Z, или Z,, выраженная в условных единицах lgZ2, lgZ3; Ятах; ЛЯ=Ятах-Я_22°с и АН^о„ =Ятах-ЯТр0П.

Комплексные критерии рассчитываются на основании нескольких радиолокационных параметрах. При проведении исследования рассчитывались критерий грозоопасности

Уменьшить ошибочную интерпретацию явлений, особенно при резкой смене погоды, позволяет применение процедуры ежедневной корректировки критерия грозоопасности по высоте изотермы -22°С:

7Кр=Я_22 »с • lgZrom„. (4)

При УЧГцр — фиксируется ливень, который в зависимости от \gZ2, IgZi, Я щах и Готносится к градациям ливень сильный, ливень умеренный и ливень слабый. На территории исследования Г,ф = 7,7.

Для территории исследования были получены значения радиолокационных критериев распознавания и их статистические характеристики; произведено сравнение полученных критериев с приведенными в литературных источниках для различных областей Российской Федерации, Украины и Белоруссии.

Наибольшая неопределенность отмечается при распознавании сильных ливней и слабых гроз. Выявить границу между ними можно основе построения дискриминантной функции. Наиболее информативными предикторами для построения дискриминантной функции являютс.я три радиолокационных ха-р а к т е р и Я пвх> lg Z3 иЯ_22°с-л ь з у я Я_22°с как параметр, были построены кривые и{Н „и*, Ig Zз, Я_22°с) = 0 в плоскости Я тах, lg Z3 (рис. 2.). При и > О фиксируются грозы, при и < О — ливни. Аналитическое выражение для дискриминантной функции будет иметь следующий вид:

а(Ятах, lg Z3, Я_22 -с) = 0,0548 Ятах + 0,325 lg Z3 + 0,08 Я .22 -1,23. (5)

(3)

Применение дискриминантной функции ведет к занижению количества гроз в 2 - 7 % случаев, при этом число «ложных» гроз составляет 3 - 10 %.

СЬ часто сопровождаются шквалистым усилением ветра, диагноз которого может быть произведен с помощью МРЛ. Исследование показало, что для диагноза плевала в СЬ наиболее информативными являются следующие характеристики радиоэха: if ma*; -Z^; разность значений lg Z2 и lg Z3; АН; АН-^а.

Районы с ОЯП могут быть выявлены с помощью параметра, позволяющего оценить массу воды на единицу площади в столбе по всей вертикальной протяженности СЬ, — вертикально проинтегрированной водности (vertically integrated liquid water content) (Л/):

(6)

где 2 г— отражаемость на / - м уровне облака; ДА — разница высот между [ - м и (7 + 1) - м уровнями СЬ. Вычисления Л/ведутся до уровня 2 ц.] =0.

Анализ полученных значений свидетельствует, что этот критерий может быть использован при распознавании типа опасного явления: ливень, гроза, град. Испытание его работы на независимом материале показало 80 % - ю степень его надежности.

На основании исследования была определена степень информативности каждого критерия и их комплекса, выработаны рекомендации по совместному использованию радиолокационных критериев распознавания для каждого вида явления.

Кучевые и кучево-дождевые облака связаны с процессом конвекции в неустойчивой атмосфере. Развитию конвекции способствует термическая неустойчивость атмосферы, когда вертикальный температурный градиент превышает адиабатический или псевдоадиабатический градиент. Термическая неустойчивость достигается за счет высоких температуры и относительной влажности воздуха, наличия конвергенции потоков вблизи атмосферных фронтов, а также вследствие неоднородности подстилающей поверхности и горных хребтов. Поскольку температурный режим атмосферы играет важную роль в образовании конвективной облачности, то ее появление зависит от времени суток, сезона или периода года. Повторяемость ОЯП на территории исследования в зависимости от времени суток приведена на рис. 3.

В годовом ходе максимум конвективной облачности приходится на весну и лето, когда наряду с фронтальной облачностью, происходит развитие облаков конвекции, а минимум на зиму и осень, когда основной причиной образования конвективных облаков является циклоническая деятельность.

На рис. 4 приведена повторяемость числа гроз за грозовой сезон на территории исследования по информации МС (а) и МРЛ (б). Визуально можно определить, что в целом картина повторяемости по двум видам информации совпадает. Отмечается существенное различие в числе случаев гроз на юго-востоке территории, где углы закрытия обзора МРЛ превышают 0°.

Возникновению ОЯП способствуют благоприятные физико-метеорологические условия, которые определяются конкретной синоптической ситуацией.' Проведенный анализ позволил выявить четыре основных типа синоптических ситуаций, отмечающихся на территории исследования, которые ведут к образованию ОЯП: холодный (включая вторичный холодный) фронт, теплый фронт, фронт окклюзии и внутримассовую неустойчивость. Рассмотрена повторяемость ОЯП при конкретных синоптических ситуациях в зависимости от сезона и месяца. Выявлено, что абсолютное большинство отмеченных случаев связано с областями пониженного атмосферного давления.

а) 6)

Рис. 4. Повторяемость гроз за период исследования (число случаев за грозовой сезон по срокам): а) по информации МС; б) по информации МРЛ

Полученная в результате анализа повторяемость ОЯП при определенных синоптических ситуациях на территории Уральского Прикамья была сравнена с данными, приведенными другими авторами для территории Восточной Сибири, Беларуси и севера ЕТР.

3. Построение полей пространственного распределения облаков возможно на основе численного анализа облачности по данным радиолокационных и станционных измерений.

На редкой сети МС для определения значений метеовеличин в неосвещенной точке целесообразно использовать поля, построенные численными методами. Разработанная методика построения полей облачности основана на методе вариационного согласования станционных наблюдений за облачностью и радиолокационных наблюдений за гидрометеорами, при котором учитываются преимущества обоих видов наблюдений.

Для приведения разнородной радиолокационной и станционной информации об облачности к одному виду был определен способ перевода радиолокационного изображения в балл облачности. Для этого район радиолокационных измерений разбивался на квадраты, в каждом из которых количество облаков определялось по 10-балльной шкале как доля площади, занятой облачностью. Распределение балла облачности (и) больше, чем любой другой метеовеличины зависит от размера квадрата, с помощью которого определено и, поэтому для выбора оптимального размера квадрата были определены п для различных квадратов, размер которых изменялся от 4x4 до 400x400 км. После проведения анализа предпочтение было отдано квадрату 25x25 км. Квадрат такого размера хорошо согласуется с радиусом обзора наблюдателем небосвода при определении п на МС, и со значениями горизонтальной дальности видимости.

Процедура анализа состоит из следующих основных этапов:

1. Климатического контроля станционных данных.

2. Формирования поля нулевого приближения посредством перевода радиолокационного изображения в балл облачности.

3. Формирования поля первого приближения с использованием различных подходов — метода невязок или метода весовых коэффициентов — с целью достижения наилучшего результата анализа.

4. Вариационного согласования анализируемого поля и его пространственных производных с учетом среднеквадратических ошибок полей, полученных на этапе 2. и 3. с использованием итерационной процедуры.

5. Оценки качества анализа путем интерполяции проанализированных значений на станции, исключенные из анализа и сравнения интерполированного значения и анализа.

Исходный функционал, подлежащий минимизации:

Здесь Ж— искомое поле облачности; N0 — поле нулевого приближения, в качестве которого использовались радиолокационные данные; N1 — поле первого приближения, построенное методом весовых коэффициентов с использованием двух видов информации об облачности (станционной и радиолокационной); О— область анализа; а и Ъ — постоянные весовые коэффициенты.

Варьируя исходный функционал и приравнивая первую производную к нулю, получаем эллиптическое уравнение Эйлера, которое решается при введении граничного условия Дирихле = ^^. Уравнение содержит большое число переменных, поэтому решается методом итераций.

Заметим, что итерационный процесс сходится лишь для случаев, когда отмечаются сложные метеорологические условия, например, при прохождении атмосферных фронтов, сопровождающихся облачными системами большой мощности. В этом случае МРЛ хорошо воспроизводит облачное поле в районе измерений. При малооблачной погоде с облаками небольшой вертикальной протяженности преимущественно верхнего и среднего ярусов сходимость итерационного процесса не достигается.

Для оценки полученного поля были рассчитаны_среднее арифметическое значение балла облачности по полю за каждый срок (X ) и среднее квадратиче-ское отклонение (с). Контроль проводился по значениям этих характеристик, полученных по результатам анализа станционных измерений количества облачности (табл. 2).

Таблищ2

Значение статистических характеристик полей облачности, построенных по результатам численного анализа и станционных наблюдений (балл)

Статистическая Станционные Численный

характеристика измерения аяа-шз

X 2,9 3,2

<т 2,4 2а

Результаты таблицы показывают, что среднее арифметическое значение балла облачности по полю численного анализа выше, чем по полю только станционных наблюдений. Отмечается также уменьшение величины среднеквадра-тического отклонения для поля анализа в среднем в 1,1 раза по сравнению с той же характеристикой по станционным измерениям. Приведенные оценки свидетельствуют о большей точности полей облачности, полученных на основании проведенного анализа, в сравнении с1 полями облачности, полученными только по станционным наблюдениям (рис. 5).

На основании визуального анализа рисунков можно отметить, что радио -локационные данные дополняют картину распределения облачности, полученной по станционным наблюдениям, и дают информацию об облачности по территории, не освещенной данными метеостанций.

Поля распределения количества облачности, используемые при построении анализа, за 27.07.2000 г. (срок 9 ч МСВ):

а) контрольное поле анализа, построенное по станционным данным (ЛУ;

б) поле анализа, построенное по данным радиолокационных наблюдений (Мо):

в) поле анализа, используемое в качестве поля первого приближения (М ]);

г) окончательное поле анализа (М)

Проведенное исследование показало достаточную степень надежности предложенной методики и может быть использовано в оперативной работе для получения площадных характеристик облачности на редкой сети метеостанций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Определена вероятность обнаружения и распознавания ОЯП для теплого и холодного периодов года. Произведено ее сравнение с данными ГГО. По результатам исследования выявлено, что вероятность радиолокационного распознавания конвективных явлений близка к вероятности их радиолокационного обнаружения.

2. Построены вертикальные профили отражаемости СЪ с опасными явлениями погоды для исследуемой территории. Проанализированы статистические характеристики значений отражаемости на разных уровнях в облаке, а также среднее значение отражаемости. Получены характерные величины отражаемости для кучево-дождевых облаков с разными видами явлений.

3. Проведен анализ статистических характеристик высоты верхней границы радиоэха кучево-дождевой облачности с ОЯП. На основании радиолокационных данных о распределении Нт„ конвективных явлений в зависимости от Н^с, а также зависимости между ¿тая. И //щах получены соответствующие уравнения регрессии.

4. Выявлено, что диагноз опасных явлений погоды дает наилучшие результаты при использовании нескольких радиолокационных характеристик. Такой подход позволяет уменьшить число неверно распознанных явлений и, следовательно, повысить оправдываемость радиолокационного метода наблюдений за ОЯП. Проведен анализ критерия А/* (вертикально проинтегрированная водность), который используется метеорологами в США. А/ позволяет распознать грозы и град с вероятностью не менее 80 %.

5. На основании анализа синоптических карт выявлено четыре типа основных синоптических ситуаций, при которых на территории Уральского Прикамья отмечаются ОЯП. Так, конвективные явления возникают в основном при внутримассовой неустойчивости и на холодном фронте (39 и 31 % случаев соответственно). В течение суток максимум повторяемости ОЯП приходится на полдень и послеполуденные часы (69 %), в годовом ходе наибольшая повторяемость отмечается в мае - августе (56,4 %).

6. Разработан способ перевода радиолокационного изображения в балл облачности посредством разбиения территории радиолокационных наблюдений на квадраты со сторонами 25x25 км.

7. Разработан и апробирован метод численного анализа полей облачности на основе вариационного согласования радиолокационных и станционных данных об облачности. Метод дает наилучший результат при сложных метеорологических условиях.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Методические аспекты обработки информации метеорологического автоматизированного радиолокационного комплекса // Университетское образование и регионы: Тез. Междунар. науч.-практ. конф. / Пермь: Перм. ун-т, 2001. С. 236-237 (соавторы НА. Калинин, Н.И. Толмачева).

2. Оценка качества объективного анализа полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений // В сб.: Проблемы и перспективы географических исследования / Пермь: Перм. ун-т, 2001. С. 112-120 (соавторы Н.А. Калинин, Н.И. Толмачева).

3. Исследование опасных явлений погоды с использованием радиолокационных, радиозовдовых и станционных измерений // Региональный конкурс РФФИ-Урал / Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2002. С. 125-127 (соавторы НА. Калинин, А.Д. Наумов, Н.И. Толмачева).

4. К вопросу распознавания опасных явлений погоды, связанных с кучево-дождевой облачностью, по данным МРЛ-5 // География и регион. Наблюдения, анализ и прогноз метеорологических условий: Матер. Междунар. науч.-практ. конф.. / Пермь: Перм. ун-т, 2002. С. 17-21 (соавторы Н.А. Калинин, АД. Наумов, Н.И. Толмачева).

5. Оценка эффективности радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды // География и регион. Наблюдения, анализ и прогноз метеорологических условий: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. / Пермь: Перм. ун-т, 2002. С.28-30 (соавтор Н.А. Калинин).

6. Совместное использование данных радиолокационных и станционных наблюдений для анализа облачных полей // Метеорология и гидрология, 2002, № 8. С. 53-60 (соавтор Н.А. Калинин).

7. Численный анализ данных радиолокационных и станционных измерений облачности // Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы: Матер. Юб. Всерос. науч. конф. / М.: МГУ, 2002. С. 77-78 (соавтор НА. Калинин).

8. Анализ полей облачности с использованием данных радиолокационных и станциопных измерений // В сб.: Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы / Пермь: Перм. ун-т, 2002. С. 94-98.

9. Численный анализ данных радиолокационных и станционных измерений облачности // Метеорология и гидрология, 2003, № 7. С. 31 - 39 (соавтор Н.А Калинин).

10. Облачность как индикатор изменения климата // Тез. Всемирной конференции по изменению климата / М.: Ин-т глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, 2003. С. 445 (соавторы НА Калинин, Н.И. Толмачева).

11. Пространственная структура и статистические характеристики радиолокационной отражаемости опасных явлений погоды на территории Уральского Прикамья //В сб.: Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы / Пермь: Перм. ун-т, 2003. С. 9-16 (соавторы НА Калинин, Н.И. Толмачева, А.Д. Наумов).

12. Использование численных методов для построения полей пространственного распределения облачности // Матер. Всерос. науч. конф., посвященной 125-летию основания Томского государственного университета и 70-летию геолого-географического факультета / Томск: Томск, ун-т, 2003. С. 224-225.

13. Радиолокационный метод исследования условий формирования опасных явлений погоды, связанных с кучево-дождевой облачностью // Ломоносов - 2003: Тез. докл. по материалам X Междунар. Юб. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых / М.: МГУ, 2003. С. 118.

14. Численный анализ полей облачности с использованием радиолокационных и станционных измерений // География: новые методы и перспективы развития: Матер. XV Всерос. конф. молодых ученых Сибири и Дальнего Востока / Иркутск: Ин-т географии СО РАН, 2003. С. 117.

15. Исследование опасных явлений погоды с использованием радиолокационных, радиозондовых и станционных измерений // Региональный конкурс РФФИ-Урал / Пермь: ПНД УрО РАН, 2003. С. 262-266 (соавторы НА Калинин, А.Д. Наумов, Н.И. Толмачева).

Подписано в печать 9.03.04 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 64 I Отпечатано ан ризографе ООО Учебный центр «Информатика». 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15.

5239

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Смирнова, Анна Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО РАДИОЛОКАТОРА ДЛЯ ДИАГНОЗА ОБЛАЧНОСТИ И ЯВЛЕНИЙ ПОГОДЫ.

1.1. Метеорологическая эффективность радиолокационного метода наблюдений.

1.1.1. Исходные данные, используемые в анализе.

1.1.2. Вероятность радиолокационного обнаружения облачности и опасных явлений погоды на территории исследования

1.1.3. Сравнение радиолокационного и станционного методов наблюдений за облачностью и опасными явлениями погоды.

1.2. Радиолокационные характеристики кучево-дождевых облаков с метеорологическими явлениями.

1.2.1. Пространственная структура отражаемости кучеводождевой облачности.

1.2.2. Статистические характеристики отражаемости кучево-дождевой облачности

1.2.3. Статистические характеристики верхней границы радиоэха облачности

2. РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОВТОРЯЕМОСТЬ КОНВЕКТИВНОЙ ОБЛАЧНОСТИ И ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

ПОГОДЫ НА ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Способ представления информации на автоматизированном метеорологическом радиолокационном комплексе «Метеоячейка»

2.2. Критерии опасных явлений погоды на территории центральной части Уральского Прикамья.

1 т 2.2.1. Радиолокационные критерии принятия решения об опасных явлениях погоды (грозе, граде, ливнях, шквалах).

2.2.2. Вертикально-проинтегрированная водность, как критерий опасности конвективных явлений.

2.3. Повторяемость опасных явлений погоды на территории исследования.

2.3.1. Оценка повторяемости конвективной облачности и опасных явлений погоды в зависимости от сезона, месяца и времени суток.

2.3.2. Повторяемость опасных явлений погоды при различных синоптических ситуациях.

3. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПОЛЕЙ ОБЛАЧНОСТИ

ПО ДАННЫМ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ И СТАНЦИОННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ.

3.1. Оценка возможности совместного использования данных радиолокационных и станционных наблюдений для анализа полей пространственного распределения облачности.

3.2. Приведение радиолокационной и станционной информации кодномувиду.

3.3. Метод численного анализа полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений

3.3.1. Схема анализа.

3.3.2. Выбор поля первого приближения.

Щ- 3.3.3. Численные эксперименты со схемой анализа.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Объективный анализ облачности и опасных явлений погоды по данным радиолокационных и станционных наблюдений"

Актуальность темы. Дистанционные средства зондирования атмосферы (в частности метеорологические радиолокаторы) широко используются на гидрометеорологической сети. Их применение позволяет получать информацию о мезомасштабных явлениях в атмосфере. При редкой сети метеорологических станций радиолокатор дает синоптику возможность оценить количественные и качественные характеристики атмосферных явлений, таких как облачность и осадки, обнаружить фронты, линии неустойчивости, грозо- и градоопасные конвективные ячейки на расстоянии до 300 км от места установки локатора. Высокое пространственное и временное разрешение радиолокационной информации позволяет проследить эволюцию барического образования и оценить степень опасности явления, приближающегося к пункту наблюдения.

Сумма экономического ущерба, причиняемого проходящим через пункт опасным явлением, зависит от заблаговременности его предсказания. Участившиеся в последние годы случаи катастрофических погодных явлений повышают ценность радиолокационной информации, поскольку редкая сеть гидрометеостанций не всегда позволяет предсказать опасное явление, особенно если оно формируется на неосвещенной метеостанциями территории.

Достоверность информации метеорологических радиолокаторов повышается при сложных метеорологических условиях, что обусловило его основную задачу — штормооповещение. Однако, способность радиолокатора обнаруживать облачность дает возможность моделировать поля пространственного распределения облачности, совмещая площадные и контактные методы радиолокационных и станционных измерений облаков на основе численных методов.

Радиолокационные наблюдения расширяют и дополняют станционную информацию об облачности и опасных явлениях погоды, что особенно важно в условиях редкой метеорологической наблюдательной сети. Поэтому необходимо совершенствовать методы совместного анализа этих видов информации.

Исследование проводилось для территории, ограниченной радиусом 200 км от метеорологического радиолокатора (MPJT), расположенного на авиационной метеорологической станции Большое Савино (г. Пермь). Эта территория включает в себя три субъекта Российской Федерации: центральную и южную части Пермской области, юго-восточную часть Коми-Пермяцкого автономного округа и юго-запад Свердловской области.

Целью работы является исследование конвективной облачности и опасных явлений погоды, связанных с кучево-дождевыми облаками, а также построение полей пространственного распределения облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• выявление физико-географических и сезонных особенностей радиолокационного обнаружения и радиолокационного распознавания облачности и опасных явлений погоды (ОЯП) на территории исследования;

• определение особенностей пространственной структуры радиолокационной отражаемости кучево-дождевой облачности (СЬ) с ОЯП;

• анализ статистических характеристик радиолокационной отражаемости и высоты верхней границы радиоэха СЬ с ОЯП;

• оценка радиолокационных критериев принятия решения об ОЯП;

• рассмотрение повторяемости конвективной облачности и ОЯП, связанных с СЬ, в зависимости от времени суток, месяца и сезона года и типа синоптической ситуации;

• определение способа перевода радиолокационного изображения в балл облачности;

• разработка методики численного анализа полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений.

Научная новизна:

• Исследована зависимость между радиолокационными параметрами ку-чево-дождевой облачности с явлениями.

• Определена роль однозначных и комплексных критериев радиолокационного распознавания ОЯП, связанных с кучево-дождевой облачностью.

• Проведен численный анализ полей облачности на основе вариационного согласования радиолокационных и станционных данных.

Практическая значимость:

• Выполненные расчеты позволяют выбрать наиболее информативные критерии радиолокационного распознавания опасных явлений погоды на исследуемой территории, а также на территориях со сходными физико-географическими условиями.

• Разработанная методика численного анализа позволяет повысить качество объективного анализа облачности, а также может служить основой при построении полей других метеовеличин (температуры, ветра, геопотенциала, осадков и т.п.).

Выполненная работа нашла научно-практическую реализацию в гранте РФФИ (проект 01-05-96454) «Исследование опасных явлений погоды с использованием радиолокационных, радиозондовых и станционных измерений» (руководитель Н.А. Калинин), 2001-2003 гг.; программе «Университеты России» (проект УР.01.08.016) «Объективный анализ полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений» (руководитель Н.А. Калинин), 2002-2003 гг.; гранте Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития при поддержке Научно-образовательного центра «Неравновесные процессы в сплошных средах» (проект 03-02н-022а) «Численное моделирование полей облачности в атмосфере», 2003 г.

Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях:

1. Научно-практической конференции «Научные достижения студентов на рубеже веков» (Пермь, 2000 г.);

2. Международной научно-практической конференции «Университетское образование и регионы» (Пермь, 2001 г.);

3. Всероссийской научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященной 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии «Метеорологические наблюдения, оценка и прогноз метеорологических и гелиогеофизических условий» (Санкт-Петербург, 2002 г.);

4. Международной научно-практической конференции «География и регион. Наблюдения, анализ и прогноз метеорологических условий» (Пермь, 2002 г.);

5. Юбилейной Всероссийской научной конференции «Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы» (г. Москва, 2002 г.);

6. Научной конференции, посвященной 125-летию основания Томского государственного университета и 70-летию геолого-географического факультета (Томск, 2003 г.);

7. Региональной научно-практической конференции «Географические проблемы Уральского Прикамья» (Пермь, 2003 г.);

8. X Международной Юбилейной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2003» (Москва, 2003 г.);

9. XV конференции молодых ученых Сибири и Дальнего Востока «География: новые методы и перспективы развития» (Иркутск, 2003 г.);

10. Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003 г.);

11. Конференции молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах» (Пермь, 2003 г.).

Результаты исследований; выполненных по теме диссертации, изложены в 18 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 140 наименований. Объем диссерта

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Смирнова, Анна Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Опасные явления погоды, связанные с кучево-дождевой облачностью, в силу своей локальности и непродолжительности существования трудно проследить по синоптической информации, получаемой с сети наблюдательных метеорологических станций. Диагноз и прогноз конвективных явлений осуществляется с помощью метеорологических радиолокаторов. В настоящей работе проведен совместный анализ радиолокационных и станционных данных для оценки количественных и качественных характеристик СЬ с явлениями, а также для выявления возможности построения полей пространственного распределения облачности по информации этих видов наблюдений. На основании проведенного исследования получены следующие основные результаты:

1. Определена вероятность обнаружения и распознавания ОЯП для теплого и холодного периодов года. Произведено ее сравнение с данными ГГО. По результатам исследования выявлено, что вероятность радиолокационного распознавания конвективных явлений близка к вероятности их радиолокационного обнаружения.

2. Построены вертикальные профили отражаемости СЬ с опасными явлениями погоды для исследуемой территории: Проанализированы статистические характеристики значений отражаемости на разных уровнях в облаке, а также среднее значение отражаемости. Получены характерные величины отражаемости для кучево-дождевых облаков с разными видами явлений.

3. Проведен анализ статистических характеристик высоты верхней границы радиоэха кучево-дождевой облачности с ОЯП. На основании радиолокационных данных о распределении Ятах конвективных явлений в зависимости от Яо°с» а также зависимости между Zmax и Ятах получены соответствующие уравнения регрессии.

4. Выявлено, что диагноз опасных явлений погоды дает наилучшие результаты при использовании нескольких радиолокационных характеристик.

Такой подход позволяет уменьшить число неверно распознанных явлений и, следовательно, повысить оправдываемость радиолокационного метода наблюдений за ОЯП. Проведен анализ критерия Л/ (вертикально проинтегрированная водность), который используется метеорологами в США. Л/ позволяет распознать грозы и град с вероятностью не менее 80 %.

5. На основании анализа синоптических карт выявлено четыре типа основных синоптических ситуаций, при которых на территории Уральского Прикамья отмечаются ОЯП. Так, конвективные явления возникают в основном при внутримассовой неустойчивости и на холодном фронте (39 и 31 % случаев соответственно). В течение суток максимум повторяемости ОЯП приходится на полдень и послеполуденные часы (69 %), в годовом ходе наибольшая повторяемость отмечается в мае — августе (56,4 %).

6. Разработан способ перевода радиолокационного изображения в балл облачности посредством разбиения территории радиолокационных наблюдений на квадраты со сторонами 25x25 км.

7. Разработан и апробирован метод численного анализа полей облачности на основе вариационного согласования радиолокационных и станционных данных об облачности. Метод дает наилучший результат в теплый период года при сложных метеорологических условиях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Смирнова, Анна Александровна, Пермь

1. Абшаев М.Т. Вероятностно-статистический метод индикации градовых облаков. Труды ВГИ, 1969, вып. 13. С. 13-22.

2. Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс «Метеоячейка». ИТАБ.416311.001 РЭ 2002. Центральная часть.

3. Базлова Т.А. и др. Метеорологические автоматические радиолокационные сети. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002.332 с.

4. Балбуцкий И.М., Брылев Г.Б., Куликова Г.И. Зависимость высот верхних границ радиоэха конвективных и слоистообразных облаков от высоты уровня нулевой изотермы / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 42-46.

5. Баттан Л.Дж.Радиолокатор наблюдает за погодой. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. 107 с.

6. Баттан Л.Дж. Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 196 с.

7. Белов П.Н., Борисенков Е.П., Панин Б.Д. Численные методы прогноза погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.376 с.

8. Белов П.Н. Практические методы численного прогноза погоды. Л.:

9. Гидрометеоиздат, 1963. 258 с.

10. Билетов М.В., Брылев Г.Б., Соломатин С.В. Радиолокационное распознавание кучево-дождевых облаков, адаптивное к условиям их образования / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 68— 81.

11. Большаков А.Б., Брылев Г.Б., Мордовина JI.C. О качестве наземных визуальных наблюдений за облачностью / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 193-200.

12. Бочарников Н.В., Брылев Г.Б., Ватиашвили М.Р. Диагноз шквалов по данным МРЛ / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. С. 64-67.

13. Брылев Г.Б. и др. Статистические характеристики облаков с явлениями по данным автоматизированных и неавтоматизированных радиолокационных наблюдений / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 133-144.

14. Брылев Г.Б. Некоторые вопросы повышения достоверности метеорологической информации по данным МРЛ. Труды IV Всесоюзного совещания по радиометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. С. 110-111.

15. Брылев Г.Б,, Гашина С.Б., Низдойминога Г.Л. Радиолокационные характеристики облаков и осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 232 с.

16. Брылев Г.Б., Заводьев А.В. Методические аспекты обработки информации комплексов MPЛ-ААОМ с помощью ЭВМ / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. .15-23.

17. Брылев Г.Б., Низдойминога Г.Л. Использование радиолокационных данных в синоптической практике: Методическое пособие. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 76 с.

18. Брылев Г.Б., Низдойминога Г.Л. Ослабление радиоволн в осадках и расчет радиолокационных критериев грозоопасности. Труды ГГО, 1974, вып. 327. С. 111-120.

19. Брылев Г.Б., Огуряев B.C. Радиолокационные критерии шквалов, связанных с кучево-дождевой облачностью. Труды ГГО, 1976, вып. 383. С. 67-72.

20. Брылев Г.Б., Сальман Е.М. О возможном способе ежедневной корректировки радиолокационного критерия грозоопасности. Труды ГГО, 1973, вып. 281. С. 82-85.

21. Брылев Г.Б., Сальман Е.М. О предельной дальности радиолокационных обнаружений ливневых осадков. Труды ГГО, 1964, вып. 159. С. 37-42.

22. Брылев Г.Б., Сергиенко Е.П., Ширяева В.И. Радиолокационные характеристики гроз в районе Киева. Труды ГГО, 1979, вып. 430. С. 104-114.

23. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.616 с.

24. Гашина С.Б., Сальман Е.М. Определение характера зимних осадков по их радиолокационным характеристикам / В кн.: Вопросы радиолокационной метеорологии. Л:: Гидрометеоиздат, 1969, вып. 243. С. 23-25.

25. Гашина С.Б., Сальман Е.М. Особенности радиолокационных характеристик грозовых облаков. Труды ГГО, 1965, вып. 173, с. 19-25.

26. Гордин В.А. К вопросу о вариационном согласовании метеорологических полей // Метеорология и гидрология, 1977, № 12. С. 95-96.

27. Дивинская Б.Ш. Алгоритмы комплексной обработки данных наблюдений за облаками на сети метеостанций и метеорологических радиолокаторов. Труды ГГО, 1976, вып. 383. С. 85-90.

28. Дивинская Б.Ш. Статистические закономерности поля высот радиоэхо при наличии осадков. Труды ГГО, 1967, вып. 217. С. 23-32.

29. Дивинская Б.Ш., Иванов Т.В. Особенности совместного использования данных МРЛ и ГМС. Труды ГГО, 1977, вып. 395. С. 100-105.

30. Дивинская Б.Ш., Сальман Е.М. Сравнительная эффективность радиолокационных и визуальных наблюдений за облачностью. Труды ГГО, 1969, вып. 243. С. 3-7.

31. Довгалюк Ю.А., Оренбургская Е.В!,, Пирнач A.M. и др. Анализ результатов работ по воздействию на облака с целью предотвращения осадков в г. Ленинграде (на примере опыта 7 ноября 1988 г.) // Метеорология и гидрология, 1998, № 2. С. 44-53.

32. Дубровина Л.С. Облака и осадки по данным самолетного зондирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.216 с.43; Интерактивный графический пакет программ SURFER. Пермь: Перм. ун-т, 1995. 40 с.

33. Исаев А.А. Статистика в метеорологии и климатологии. М.: Изд-во МГУ, 1988.248 с.

34. Каган Р.Л., Хлебникова Е.И. О влиянии густоты сети станций на характеристики изменчивости интерполированных значений // Метеорология и гидрология, № 5,1981. С. 39-47.

35. Калинин Н.А. Исследование атмосферы с помощью импульсных метеорологических радиолокаторов. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2000. 104 с.

36. Калинин Н.А., Смирнова А.А. Совместное использование данных радиолокационных и станционных наблюдений для анализа облачных полей // Метеорология и гидрология, 2002, № 8. С. 53-60.

37. Калинин Н.А., Смирнова А.А. Численный анализ данных радиолокационных и станционных измерений облачности // Материалы Юб. Всерос. науч. конф. «Фундаментальные исследования взаимодействия суши, океана и атмосферы». М.: МГУ, 2002. С. 77-78.

38. Калинин Н.А., Смирнова А.А. Численный анализ данных радиолокационных и станционных измерений облачности // Метеорология и. гидрология, 2003, № 7. С. 31-39.

39. Калинин Н.А., Смирнова А.А., Толмачева Н.И. Облачность как индикатор изменения климата // Тез. Всемирной конференции по изменению климата / М.: Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, 2003.445 с.

40. Калинин Н.А., Смирнова А.А., Толмачева Н.И. Оценка качества объективного анализа полей облачности по данным радиолокационных и станционных наблюдений // В сб.: Проблемы и перспективы географических исследования. Пермь: Перм. ун-т, 2001. С. 112-120.

41. Кибель И.А. Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза погоды. М.: Гостехиздат, 1957.375 с.

42. Кобзарев Ю.Б. Первые советские импульсные радиолокаторы. М.: Радиотехника, 1974, т. 29, № 5. С. 2-6.

43. Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации. JL: Гидрометеоиздат, 1978. 314 с.

44. Код для передачи данных наблюдений метеорологических радиолокаторов (международная форма FM-20 VIII RADOB). JL: Гидрометеоиздат, 1986. 32 с.

45. Контроль и нормализация электромагнитной обстановки, создаваемой метеорологическим радиолокатором. Методические указания / Под ред. Ю.Д. Думанского, Г.Б. Брылева. Д.: Гидрометеоиздат, 1990.64 с.

46. Костарев В.В. Радиометеорология // В сб.: Сообщение о научных работах по метеорологии и физике атмосферы, 1975-1978. М.: Гидрометеоиздат, 1979; С. 10-14.

47. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. М.: МЦНМО, 2000.960 с.

48. Курбаткин Г.П., Дмитриева-Арраго Л.Р., Филатов С.А. О параметризации облачности в гидродинамических моделях крупномасштабных атмосферных движений // Метеорология и гидрология, 1988, № 5. С. 5-18.

49. Лапчева В.Ф. Вероятность обнаружения конвективных явлений погоды сетью метеорологических станций и постов. Труды ГГО, 1978. С.81-93.

50. Лапчева В.Ф. Определение наличия и вида осадков по данным МРЛ в летний период года. Труды ГГО, 1978. С. 68-71.

51. Мазин И.П., Хргиан А.Х. Облака и облачная атмосфера: Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.648 с.

52. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака — строение и физика образования. Д.: Гидрометеоиздат, 1983.280 с.

53. Марчук Г.И., Кузнецов Ю.А. Итерационные методы и квадратичные функционалы. Новосибирск: «Наука», 1972.205 с.

54. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. Д.: Гидрометеоиздат, 2000. 778 с.

55. Матвеев ЮЛ. Параметризация глобального поля облачности в моделях общей циркуляции атмосферы. Труды КазНИИ, 1984, вып. 87. С. 10-21.

56. Метеорологический ежемесячник. Вып. 9, ч. 2. Приложение № 1 за январь 1965 г. Физико-географическое описание станций и постов. Свердловск, 1965. 156 с.

57. Метеорологический ежемесячник. Вып. 9, ч. 3. Новосибирск: За-пСибРВЦ, 1998-2002 гг.

58. Минакова Н.Е. Результаты анализа радиолокационных данных по распознаванию ливней и гроз. Труды ГМНИИЦ СССР. Д.: Гидрометеоиздат, 1974. С. 35-41.

59. Минакова Н.Е. Результаты сопоставления радиолокационных и визуальных наблюдений над облаками и связанными с ними явлениями погоды: Информационный сборник. М.: Гидрометеоиздат, 1975, № 4. С. 62-68.

60. Мордовина Л.С. К вопросу об информативности наземных визуальных наблюдений за облачностью / В кн.: Радиолокационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 121-129.

61. Мучник В.М. Физика грозы. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 351 с.

62. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Ч. 2. Вып. 3. РД 552.041.614-2000. Д.: Гидрометеоиздат, 2001. 120 с.80; Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения. РД 52.88.629-2002. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002.42 с.

63. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. ЧЧ. 1-6. Вып. 9. Л., Гидрометеоиздат, 1990. 557 с.

64. Овсянников В.В. Оценка ошибок линейной интерполяции количества облаков, получаемых с ИСЗ. Труды ВНИИГМИ-МЦД, 1985, вып. 118. С. 7988.

65. Павлов Н.Ф. Аэрология, радиометеорология и техника безопасности. JL: Гидрометеоиздат, 1980.432 с.

66. Пененко В.В., Образцов Н.Н. Вариационно-разностный метод объективного анализа // Метеорология и гидрология, 1978, № 6. С. 15-25.

67. Песков Б.Е., Вербицкая С.Н., Тимошенко JI.B. Исследование комплексного влияния на образование гроз различных метеорологических условий с применением линейного дискриминантного анализа. Труды ГМНИИЦ СССР. JI.: Гидрометеоиздат, 1974, вып. 149. С. 20-55.

68. Покровский О.М., Иваныкин Е.Е. Численный анализ поля геопотенциала по данным дистанционного зондирования атмосферы // Метеорология и гидрология, 1976, № 7. С. 45-55.

69. Полежаев А.А. Восстановление полей облачности и осадков в задаче локального прогноза погоды с помощью радиолокационного зондирования атмосферы. Труды ГМНИИЦ СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1991, вып. 310. С. 52-58.

70. Радиолокационная метеорология. Материалы методического центра по радиолокационной метеорологии социалистических стран. Д.: Гидрометеоиздат, 1972-1989.

71. Ривин Г.С., Климова Е.Г. Уточнение первого приближения для численного анализа метеорологических полей // Метеорология и гидрология, № 10,1985. С. 29-36.

72. Руководство по метеорологическому использованию МРЛ. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

73. Руководство по применению радиолокаторов MPJI—4, МРЛ-5 и МРЛ-6 в системе градозащиты. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.231 с.

74. Руководство по производству наблюдений и применению информации с неавтоматизированных радиолокаторов МРЛ-1, МРЛ-2, МРЛ-5. РД 52.04.320-91. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.360 с.

75. Руководство по производству наблюдений и применению информации с радиолокаторов МРЛ-1 и МРЛ-2. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.334 с.

76. Сальман Е.М. и др. Численный эксперимент по распознаванию грозовых СЬ. Труды ГГО, 1974, вып. 327. С. 32-39.

77. Сальман Е.М. Радиолокационное исследование структуры ливней и гроз. Труды ГГО, 1957, вып. 72. С.46-66.

78. Сальман Е.М. Способы получения радиолокационных характеристик облаков и облачных систем. Труды ГГО, 1967, вып. 217. С. 3-15.

79. Сальман Е.М., Гашина С.Б. Локализация осадков и грозоопасных зон по их радиолокационным характеристикам. Труды ГГО, 1967, вып. 217. С. 33-39.

80. Сальман Е.М., Дивинская Б.Ш. Экономическая эффективность сети радиолокационного штормооповещения. Труды V Всесоюзного совещания по радиометеорологии. М.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 119-124.

81. Сальман Е.М., Дивинская Б.Ш. Вопросы метеорологической эффективности радиолокационной системы наблюдений за облачностью и опасными явлениями погоды. Труды ГГО, 1971, вып. 261. С. 92-107.

82. Сальман Е.М., Жупахин К.С. Некоторые результаты радиолокационных исследований вертикальной структуры ливней и гроз. Труды ГГО, 1964, вып. 159. С. 59-64.

83. Смирнова А.А. Анализ полей облачности с использованием данных радиолокационных и станционных измерений // В сб.: Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы. Пермь: Перм. ун-т, 2002. С. 94-98.

84. Смирнова А.А. Моделирование мезомасштабных полей облачности по данным MPJI и сети метеостанций Пермской области // Матер, научн.-практ. конф. «Географические проблемы Уральского Прикамья». Пермь: Перм. ун-т, 2003. С. 112-116.

85. Смирнова А.А. Численный анализ полей облачности в атмосфере // Тез. конф. молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах». Пермь: Перм. ун-т, 2003. С. 86-87.

86. Справочник по радиолокации. Т. 1. Основы радиолокации / Под ред. Ml Сколника. М.: «Советское радио», 1976. 456 с.

87. Степаненко В.Д. Об эффективности получения и использования радиолокационной метеорологической информации. Труды ГТО, 1976, вып. 383. С. 26-34.

88. Степаненко В.Д. Радиолокационные метеорологические исследования в ГТО. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 93—110.

89. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии (радиометеорология). Л.: Гидрометеоиздат, 1966.350 с.

90. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 344 с.

91. Степаненко В.Д., Гальперин С.М. Радиотехнические методы исследования гроз. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.204 с.

92. Степаненко В.Д., Щукин Г.Г. Радиометеорологические исследования. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. С. 163-183.

93. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град. Л.: Гидрометеоиздат, 1967.412 с.

94. Толмачева Н.И. Объективный анализ полей осадков по радиолокационным и станционным измерениям // В сб.: Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы. Пермь: Перм. ун-т, 1998. С.44-58.

95. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. М.: Изд-во МГУ, 1986. 328 с.

96. Цырульников М.Д. Объективный анализ метеорологических полей, включающий анализ их пространственных производных // Метеорология и гидрология, 1994, № 6. С. 5-14.

97. Чарни Дж.Г., Филипс Н.А. Численное интегрирование квазигеост-рофических уравнений для баротропных и простейших бароклинных потоков // В сб.: Численные методы прогноза погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. С. 53-99.

98. Шварц К.Г., Шварц Ю.А. Графическая система GRAPHER. Пермь: Перм. ун-т, 2003. 124 с.

99. Шембель Б.К. У истоков радиолокации в СССР. М.: Советское радио, 1977. 81 с.

100. Шишкин Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1964.401 с.

101. Alberoni P.P. et al. The Italian radar network: current status and future developments // Proceedings of ERAD (2002), Copernicus GmbH, Delft, Netherlands, 2002. P. 339-344.

102. Atlas D. Advanes in Radar Meteorology, in H.E. Landsberg and J.Van Mieghem (eds), "Advanes in Geophysics", Academic Press Inc., v. 10, N.Y., 1964. P. 318-468.

103. Booker A.G. Elements of radiometeorology // The Journal of the Institute of Electr. Engineers, vol. 93, part III A, Radiolocation, N 1, 1946.

104. Byers H.R., Braham R.R. The Thunderstorm // Report of Thunderstorm Project. Govt. Printing Office, Washington, D. C., 287 p.

105. Collier C.G. United Kingdom weather radar status report. Measurement of precipitation by radar. COST Project 72 Proceeding of a final seminar, 1985.

106. Collier C.G., Fair C.A., Newsome D.H. International weather radar networking in Western Europe. BAMS, 1988, v. 69. P. 16-21.

107. Collier C.G., James P.K. On the development of an integrated weather radar processing system // Proc. 23d conference on radar meteorology. Boston, AMS, 1986. P. 95-97.

108. Donaldson R.J. Analysis of Severe Convective Storms by Radar // Jour. Meteorol., 1958. XV. P. 44-50.

109. Douglas R.H., Hitschfeld. Studies of Alberta Hailstorms 11 Sci. Rept. MW-27, Montreal McGell University, 1958.

110. Frankel S. Mathematics Tables and other Aids to Computation. 1950, vol. 4, № 30.

111. Golden J.H. The prospects and promise of NEXRAD: 1990's and beyond. COST 73, 1989. P. 17-36.

112. Gook B. Hail Determination by Radar Analysis // Monthly Weather Rev., 1958. 435-38, LXXXVI.

113. Green D.R., Clark R.A. VIL as indicator of explosive development in severe storms. Proc. 7th Conf. on Severe Local Storms. AMS, 1971. P. 97 104.

114. Malkomes M., Toussiant M., Mamment T. The new radar data processing software for the German Weather Radar Network // Proc. of ERAD (2002), Copernicus GmbH, Delft, Netherlands, 2002. P. 335-338.

115. Rigo Т., Llasat M.C. Analisys of convective structures that produce heavy rainfall events in Catalonia (NE of Spain), using meteorological radar // Proc. of ERAD (2002), Copernicus GmbH, Delft, Netherlands, 2002. P. 45 48.

116. Serafin R.J., Wilson J.W. Operational weather radar in the U.S.: Progress and opportunity. COST 75, 1998. P. 35-61.

117. Sheppard. Radiometeorology. Nature, vol. 157, N 4000. June, 1946.

118. Yoshino F. et al. Overview of radar networking by MOC. Japan and its data dissemination system (FRJCS). COST 73, 1989. P. 123-132.