Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Радиолокационные характеристики облаков и сопровождающих их явлений на территории Вьетнама

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Радиолокационные характеристики облаков и сопровождающих их явлений на территории Вьетнама"

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГ/ ■

огаэтлщЕЯ среду

ГЛАВНАЯ ШФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ им. A.H.BOEÜTCOBA

На правах рукописи УЖ 551.509.3¡S^I.031.776

ТШ1 ЗУй ulOH

РШОДОШШГСШ KPAKTSPÜCTma-I ОБЛАКОВ 'Л СОПРОВОЖДАЮЩИХ..ИХ. ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ВЬЕТНАМА

11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт - Петербург 1994

Работа выполнена в Центральной аэрологической обсерватории СРВ и в Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейков!

Научные руководители - кандидат физико-математических наук

старший научный сотрудник Гашина С.]

кандидат физико-математических наук Чан Зуй Бинь.

Официальные оппоненты ~ доктор .физико-математических наук, 1 профессор Горелик А.Г.,

кандидат географических наук, доцент Тараканов Г. Г. Ведущая организация - Гидрометеорологический научно-исследовательский центр

Защита диссертации состоится "30 - 0 й) 1994 Г.

в 40 часов на заседании специализированного совета Д 024.06.ОГ при Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова по адресу: 19401(3, Санкт-Петербург, ул. Карбышева, 7.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке Главной геофизической обсерватории им: А.И.Боейкова

Автореферат разослан " М 'ОН 199-, г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор географических наук,

профессор /■' . Н.Ь.Кобышеве

ОБЩАЯ ХАРШЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Географическое положение Вьетнама, его [андаафт и многообразие синоптических процессов усложняют работу ю прогнозу погоды.

Страна расположена в районе, который подвержен действию тропических циклонов, а также активной грозовой деятельности, фиводящам к значительному экономическому ущербу, а иногда к катастрофам.

Для своевременного обнаружения опасных явлений перед Гидро-.ютеослужбой страны встала задача построения радиолокационной зетн. '

К моменту написания работы на территории СРВ работали два радиолокатора: МРЛ-2 в г. Хошимин и МРЛ-5 в Фульено (Хайфон). Эти радиолокаторы позволяют обнаруживать и распознавать oбл¿^кa з связанные с ними опаояыв явления о различной степенью вероятности. Однако, во Вьетнаме, где количестззнгао значения радиолокационных характеристик определяются региональными особенностями а отличатся от тех, что были найдены для различных районов бывшего Советского Союза, процосо алалиэа основывался на аналоговой информации; В связи с этим автором разработаны радиолокационные критерии распознавания опасных "явлений, связанных о Св, включающие как аналоговую, так и цифровую информацию. Иооледована динялюка развитая конвективных облаков и характе -ристик тропических шпионов, а также разработана методика наблюдения за ними. Такая работа представляется веоьма актуальной.

Цель работы.

- Получение численных значения критериев распознавания

опасных явлений, связанных с кучево-дождевыми облаками на базе их радиолокационных характеристик с учетом физико-географических условий (Север и Юг СРВ).

- Разработка методики радиолокационных наблюдений за облаками и осадками тропических циклонов и изучение их радиолокационных характеристик.

- Изучение динамлы: радиолокационных характеристик при развитии изолированного кучево-дождевого облака.

Основные задача! исследования. Для достижения указанных целей решались следующие ооновныо задачи:

1. Классифицировать основные синоптические процессы, протекающие в районах Северного и Южного Вьетнама и определить объекты исследования в зависимости от физико-географических условий. .

2. .Определить радиолокационные характеристики поля обла-. ков классифицированных синоптических ситуаций.

3. Проанализировать.радиолокационные характеристики всех форм облаков и сравнить статистические параметры радиолокационных признаков для Севера и Юга страны.

4. Провести климатологический анализ грозовой деятельнос-

1

ти по территории Вьетнама и представить результаты численной проверки оправдываемооти критериев распознавания гроз.

5. Исследовать характеристики динамики отдельных конвектип них облаков о целыэ краткосрочного прогноза язлепий их сопровождающих.

6. Проанализировать данные наблюдений'на МРЛ-5 конкретных ураганов (методика обнаружения, слакания и распознавания).

Научная новизна. Впервые получены и систематизированы радиолокационные характеристики облаков и сопровождающих их явлэ-

ний на территории Северного и Южного Вьетнама.

Впервые определены численные значения критериев распознавания грозовых облаков для территории Вьетнама, дающие высохсун оправдываемость в оперативной практике радиолокационного шторм-оповещения.

Впервые проведан анализ и представлены результаты исследования динамики радиолокационных характеристик отдельных конвективных обла::^^ в Северном и Южном Вьетнаме.

Впервые представлены результаты радиолокационных наблюдений за тропическими циклонами в районе Южно-Китайского моря и на побережье Вьетнама.

Практическая ценность.

1. Найдены чкслентгче значения радиолокационных критериев распознавания кучево-дождевых облаков и опасных явлений с ниш связанных, используемые при реализации методики наблюдений, обработки, анализа и лредставлетя радиолокационной информация потребителю,

2. Представленные в работе результаты анализа могут служить основой построения единой сети радиолокационного штормо-оповещв!ия по всей территории СРВ.

Апробация работы. Основные материалы работы докладывались и обсуждались на:

- Г и И научных конференциях, посвященных 10-й и 20-й го-довщйяаи НАО СРВ г. Ханой 1981 г., 1991 г.;

- У Ленинградском симпозиуме "Радиолокационное исследование природных сред" Ленинград, 1987 г.;

- У Мелцународном симпозиуме по тропической метеорологии, Обнинск, 26 мая - 2 и»ня 1991 г.;

- научных конференциях совместного Советско-Вьетнамского Центра по тропической метеорологии, г. Ханой, 1990 - 1992 гг.

Основные'результаты и положения, вчкосише на защиту:

I. Численные значения критерия грозоопасности для районов Северного и Южного Вьетнама, использованные при оперативном штормоопо веще нии.

Я. Радиолокационные характеристики облаков, статистические параметра распределения максимальных высот радиоэхо различных форм облаков и их отражаемости на территории СРВ.

3« Изменение радиолокационных параметров изолированного кучэво-довдевого облака в процессе его развития.

4» Радиолокационные характеристики облаков и осадков, тропических циклонов в районе Тонкинского залива.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет страниц машинописного текста, рисунков и таблиц. Список литературы включает наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

Во введении обосновывается актуальность выбранной теш, формулируются цела и задачи исследования.

В первой главе приведено краткое описание аппаратуры МРЛ-2, МРЛ-5 и их основные технические характеристики. Излагаются также методика получения первичных данных, методика исследования динамики развития отдельного конвективного облака и методика исследования тропических циклонов.

На станциях МРЛ СРВ методика получения первичной информации и ее интерпреташш осущес.твляются в соответствие с "Руководством по производству наблюдений и применение инфоршпш с локаторов МРЛ-1, МРЛ-2", разработавши специалистами ГГО„

Методика исследования динамики развития отдельного конвективного облака и методика исследования тропических циклонов били разработает с участием автора настоящей работы.

Во второй гл^ве рассмотрены радиолокашюннче характеристики облаков и явлений в Северном Вьетнаме. Дается краткая характеристика основных воздушных масс, влияющих на климат и определяющих основные синоптические процессы:

- Континентальные воздушнчэ массы, приходящие во Вьетнам в •зимний период;

- Воздушные массы Северного Ледовитого океана, которы-э вызывают резкое похолодание;

- Воздушные массы тропического континента;

- Морские тропические воздушные массы, образующиеся над тропическими' морями Тихого океана.

Они формируют следующие синоптические процессы, которые могут быть идентифицированы МРЛ:

- Холодные фронты.

- Холодная воздушная масса с севера.

- Индо-Бпрманская область низкого давления.

- Внутритропическая зона конвергенции.

Для каждого процесса дается описание сопровождающих систем облаков и возможности появления опасных явлений.

Радиолокационные характеристики облаков и связанных с ними явлений по данным наблюдений станции МРЛ-5 Фульен (Хайфон) рао-

считана для ближней и дальней зон радиолокационного обнаружения. В ближней зоне (на расстоянии 40 км от локатора) радаоло-кш.!И.оншо данные об облаках имеют самую большую точность измерения. Для этой зоны рассчитаны статистические харгистеристики кучево-довдевых облаков с грозой, кучево-дождевых облаков без гроз, кучевых облаков, облаков смешанных форм, перистых облаков, облаков высокослоистых и слоистых облаков. Проведен детальный анализ этих характеристик по представленному пространственному распределению значений отражаемости всех перечисленных (Тори облаков. Выявлены некоторые закономерности в распределении •"»тражаемости в коллективных и слоистых формах.

По данным наблюдений метеостанций, расположенных на территории СРЗ, установлено, что грозовая деятельность наблюдается, весь год за исключенном января. Максимальное чисто дней с грозой отмечается в тоне. Число гроз, месячная их продолжительность в горних районах больше, чем в равнинных районах. Анализ показывает, что там, где больше число дней с грозой, увеличивается среднее число гроз и их средняя продолжительность. Критерий распознавания гроз в виде комплексного критерия У - И • ¿у ХА , где Н - высота верхней границы радиоэхо, ¿д - отражаемость на высоте, превышающей уровень нулевой изотермы на 2 юл - 2,5 км определен для расстояний 0 - 100 юл, 100 кы - 200 км и болео 200 юл:

- до .100 юл (Р ) ( Я )

(расчет по 3797 случ.) $ )

15 ^ У $ 40 40 < У 5= 50

У > 50

- 100 - 200 юл

(расчет по 1855 случ.) Я )

Я

( 4 )

10 < У 30 30 < У $ 40

У > 40

- 200 - 300 км

(расчет по 536 случ.) " ( Д ) 5 < У 25

3 ) 25 < у 5= 35 3 У > 35

Результаты проверки оправдыд юности критерия У показывают 95 $ совпадений радиолокационной и наземной информации.

Результатом исследования динамики развития отдеяышх ку-чево-довдевых облаков в Северном Вьетнаме на станции МРЛ-5 Фульен явились рассчитанные средняя и максимальная скорость роста высоты верхней границы радиоэхо - 3,9 м/с и 6,6 м/с соответственно и средняя и максимальная скорость оседания вороты 4,1 м/с и 5 м/с соответственно.

В третьей главе рассмотрены радиолокационные параметры радиоэхо облаков и явлений в Южном Вьетнаме.

В начало главы изложены основные синоптические процессы, под влиянием которых находится Ккный Вьоткам. Здесь наблюдаются два сезона погоды. Сухой сезон с ноября до апреля и сезон доздей с мая по октябрь. В сезоне довдой отмечается погода с •большим количеством гроз и ливней. Синоптические процессы на такие активные как на Севере. Муссон формируется одновременно с началом довдой.

Рассмотрены радиолокационные характориотики облаков я сопровождающих их явлений по данным наблюдений станции МРЛ-й г. Хошимин.

Исходными материалами для исследования яздялись данные МРЛ-2 г. Хошимин за четыре срока наблюдений ( 7,10,13,1П ч ) за насколько лот наблюдений. Сопутствующей информацией случаи, данные 19 метеостанций, синоптические карты, данные аэрологического зондирования. Порвым этапом явился расчет повторяемости

радиоэхо облаков вертикального развития над сушей и морем. Полученные данные свидетельствуют о максимуме глубокой конвекции нац акваториями в утренние часы, тогда как над сушей максимум достигается в послеполуденные часы. Горизонтальные размеры радио эхо соответствуют мззометеорояогическому масштабу кучевой конвекции.

Анализ показывает, что максимальные тощ ада радиоэхо наблюдаются в сентябре поело полудня над сушей. Максимальная высота радаояхо над сушей аналогично достигает максимума в 16 ч, благодаря развитию тершческой конвекции. Нередко вершина Св "пробивает" тропопаузу. Многолетние данные наблюдений МРЛ отмечают 8 % "теплых" гроз из всех наблюдавшихся, причем их высота менызе высоты изотермы - 22°, а значения отражаемости на всех уровнях & 2. Наблюдается эффект "екранирукдих осадков".

Для всех фэрм облаков произведены расчеты основных статистических параметров распределений высот и отражаемости ЦЗц ~ математического ожидания, коэффициент ассвдетрии, эксцесс и среднехсвадратического отклонения

Для распознавания грозы в Южных районах Вьетнама найдены критериальные значения параметра :

- до 100 км ( К ) 0 «с У « 15

(расчет по 1482 случ.) * ) 15 У 35

ж У > 35

- 100.- 200 км (я ) 0 «с У « 10

(расчет по 347 случ.) ) 10 < У $ 25

* У > 25

- 200 - 300 км (5 ) .0 <1 У « 6

(расчет по 75 случ.)

Результаты исследования динамики развития изолированного конвективного облака в Петом Вьетнаме следующие: получено, что средняя скорость роста верпшш радиоэзо облаков - 3,1 м/с, а максимальная - 7,3 м/с, средняя продолгмгечыюсть стадии роста - 30,0 мин, максимальная - 45,0 мин. Средняя продолжительность стадии роста - 29 шш. Следует отметить, что вое радиоэхо исследуемых облаков били обнаружены в стадии роста, когда от: имели £орму Си оопд . В большинстве исследуемых облаков наблюдалось запаз,давание времени наступления максимального значения отра.?я-эмости в верхней части по сравнении с нижней (особенно дяя облагав с Нщ, > 9 кн). Во время перехода Си сопд -^Св била об-яарукена многоячейковая структура конвективного облака.

Рассмотрение сравнительных характеристик радиоэхо облаков Неверного и Южного Вьетнама показывает, что в Южном Вьетнаме -штенсиЕность грозовых процессов больше по сравнению с Северным, :ю интенсивность осадков из грозовых облаков меньше, чем в Северном Вьетнаме» В кучево-дояде'вых облаках с ливнями и облаках гипа Си оопд интенсивность осадив одинакова в обеих частях территории страны.

Четвертая глава посвящена радиолокационным характеристикам тропических циклонов.' На осьове проведенных наблюдений на МРЛ-5 аа тайфунами БЕГАЙ (1989), ЕД (1990), 2ЕКЕ и ВтЕЙ (1991), 5Ц и СШСК (1992) и анализа полученных материалов впервые определена радиолокационные характеристики радиоэхо поля облаков 5 их структурные особенности. Показано, что радиолокационная структура облачного поля (и зон осадков) у ТЦ, входящих в залив 5ан-Бо (Тонеамский) с юго-восточного направления между побережь-зм СРВ и островом Хайнань и входящих в залив с восточного и се-

веро-восточного направлений через остров Хайнань и полуостров Лойчоу, имеет существенные отличия. В первом случае ТЦ входят в радиус обзора МРЛ-5, имея традиционную структуру центральной части с глазом бури и его облачной стеной. Во втором случае, ТЦ входа в залив с разрушенной структурой воздушных движений (и зон осадков) после пересечения острова Хайнань, которые вое станашшвшотся впоследствии над теплой поверхностью паяива. В зависимости от направления траектории ТЦ изменяется расположение пони максимальные осадков: справа от траектории в порвом случае и слева - во втором случае. Установлена качественная за висимость между интенсивностью тайфуна и размером глаза буря, а такте количеством спиральных полос. Облака в ТЦ в основном состоят из с "яркой полосой" - зоной максимальной отра-

жаемости в районе нулевой изотермы, преобладающая высота верхней границы находится в пределах 4 - 8 км, достггая 10 - 12 кы в облачной стоне глаза тайфуна.

При участии автора разработана методика исследования и сложения за ТЦ на МРЛ. Она предусматривает на только необходимую временную дискретность наблюдений в зависимости от того, к кую часть ТЦ видно на экране - предураганную линию или спираль нне полосы с глазом бури. Она также предусматривает последовательность цроводашх операций на МРЛ, анализ полученных данных и представление информации о ТЦ потребителю.

В пятой главе даны рекомендации по обслуживанию народного хозяйства СРВ радиолокационной метеорологической информацией.

В первом разделе излагается оперативная работа станции МРЛ-2 г. Хошимин по обслуживанию Бюро погоди города и результа ты прогноза времени начала осадков в г, Хошимине, а также по

обслуживают аэропорта Тан Шон Ньят.

Во втором разделе показана роль радиолокационной станции МРЛ-5 Фульен в задаче обслуживания синоптиков Бюро погода города Хайфона и Бюро погода'Ханоя, -особенно во вреда наблюдения за тропическими циклонами. При приближении ураганов к берегу радио-* локационная информация играет главную роль в прогнозе моста и времени их вторжения на территорию СРВ.

В заключении сформулирозаны основные результаты работы.

1. Классифицированы основные воздушные массы и синоптические процессы над территорией Северного и Южного Вьетнама и найдены радиолокационные характеристики поля облаков ими обусловленных.

2. Изучены радиолокационные характеристика облаков и сопровождающих их явлений для обеих частей территории СРВ. Дала радиолокационная классификация форм облаков, вычислены статистические характеристики геометрических размеров радиоэхо и их отражаемости, показана сравнительная картина всех перечислении* параметров для Севера и Юга страны.

3. Представлено климатологическое обобщение по грозам по воей территории СРВ, определен пергод активной грозовой деятельности и продолжительности грозы. '

4. Проведена уникалъшо наблюдения за отдельными кучево-дождевшля облаками, изучена динамика их развития и проведен анализ динамики радиолокационных характеристик.

5. Результата наблюдений за тропическими циклонами на МРЛ-5 позволили впервые на территории СРВ получить радиолокационные характеристики тропических циклонов.

По теме диссертации опубликованы работы:

1. Чан Зуй Шон. Построение радиолокационных критериев распознавания гроз на радиолокационной станции î.'tPJI—2 г. Хошимин. Метеорология л гидрология (СРВ) В II (263) - 1982, о. 13 - 15, на вьетнамском языке.

2. Чан Зуй Шон. Оценка водных ресурсов в конвективных облаках радиолокационным методом. Метеорология и гидрология (СРВ)

'Л 3 (267), 1983, с. 17-19, на вьетнамском языке.

3. Чан Зуй Бинь, Чан Зуй Шон. Оценка степени оправдываемоо-тя обнаружения конвективных облаков и сопровождающих ■ их явлений радиолокатором МРЛ-2 г. Хошимин. Сборник докладов 1-ой Всевьетнамской научной конференции. Гидрометслужба СРВ Ханой, IS87, на вьетнамском языке.

4. Галина С,Б., Чан Зуй Бинь, Чан Зуй Шон, Нгуэн Тхи Тан Тхань (СССР, СРВ). Радиолокационные характеристики грозовых и ливневых облаков над территорией Вьетнама по данным МРЛ-2 г.Хо-¡алмин. Радиолокационная метеорология. Материалы методического центра по радиолокационной метеорологии социалистических отран. Л., Гидрометеоиздат, 1987, о. 116 - 121.

5. Чан Зуй Шон. Радиолокационная метеорология. Настоящее положение и перспективы. Метеорология и гидрология (СРВ) Ji 5 (329), 1989, о. 23 - 27, на вьетнамском языке.

6. Чан Зуй Шон. Использование радиолокационных средств для исследования тропических циклонов. Метеорология и гидрологи гая (СРВ) Л 9, 1988, о. 24 - 26, на вьетнаыоком языке.

7. Чан Зуб Шов. Измерение интенсивности осадков радиолокационными методами. Мэтеорология и гидрология, № 10, 1988,

с. 17-21, на вьетнамском языке.

8. Чан Зуй Шон. Оценка интенсивности тропических циклонов по радиолокационным признакам.',Метеорология и гидротогия, Л 2, 1989, с. 22 - 25, на вьетнамском языке.

Ртп.ГГО.Ю.ОЗ^ЧЁак.^.ТЛОО.Бзсплатно.