Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Пути повышения эффективности метеорологического обеспечения полетов авиации (на примере Казахстана)

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Пути повышения эффективности метеорологического обеспечения полетов авиации (на примере Казахстана)"



МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

ЧЕРЕДНИЧЕНКО Владимир Сергеевич

УДК 551.(515.127:509.32:501.81)

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЕТОВ АВИАЦИИ (на примере Казахстана)

11.00.09 - метеорология, климатология,

агрометеорология

Авторефера т

диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук

МОСКВА - 1992

Работа выполнена в Казахском Государственном университете имени Аль-Фараби.

Официальные оппонент:

доктор географических наук, профессор Е.К.Семенов доктор физико-математических наук, профессор Н.П.Шакина доктор географических наук, профессор Ю.П.Переведенцев

Ведущая.организация - Российская Академия Граяианской авиации, г.Санкт-Петербург.

-Защига-диссергации-сосюится-"-23-апреля—1992г.-в—15.00-

час. на заседании специализированного гидрометеорологического совета Д.053.30 при Московском Государсгвенном университете им М.В.Ломоносова по адресу: 119 899, Москва, Ленинские горы, МГУ географический факультет, аудитория 1801, 18 этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ на 21 этане.

Автореферат разослан

марта 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук

Ссс—

С.Ф.Алексеева

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-—-'Диссертация посвящена исследованию проблемы метеорологическо-'о обеспеченна авиации на уровнях планирования и выполнения поле-:ов и поиску путей его улучшения. Это улучшение возможно в первую середь за счет более глубокого изучения явлений, физических зако-гомерностей, обуславливающих их формирование, а также оптимального ^пользования имеющейся метеорологической информации. Рассматрива-)тся метеорологические условия на высотах полетов над территорией лзахстана, и по трассе Москва - Алма-Ата, проанализированы гропо-[ауза и ее связь с уровнем максимального ветра, условия формирования болтанки, развития конвективной облачности и гроз в системах гезомасшгабных образований.

Актуальность проблемы изучения метеоусловий полетов авиации : прогноза опасных для нее явлений определяется:

- практическими потребностями народного хозяйства в перевозке рузов и пассажиров с минимальными затратами в особенности над тер-игорией интенсивного освоения при недостаточно развитой инфрастру-.гуре других видов транспорта;

- необходимостью обеспечения безопасности полетов;

- недостаточной изученностью условий формирования экстремаль-ых характеристик атмосферы над регионом и условий образования га-их опасных явлений как болтанка, грозы и шквалы.

Целью работы было комплексное исследование на примере Казах-тана и авиатрассы Москва - Алма-Ата условий и характеристик аг-осферы, оказывающих наибольшее влияние на выполнение полетов, а менно:

- изучение пространственно-временной изменчивости мегеороло-ических полей на высотах полетов;

- выявление особенностей формирования экстремальных метеоус-овий, в т.ч. тропопаузы с экстремальными характеристиками;

- анализ и теоретическое обоснование профиля тропопаузы с эк-тремальнымя характеристиками над высотным циклоном с квазнверти-альной осью;

- разработка и теоретическое обоснование метода вычисления нтенсивности турбулентности в атмосфере по координатным данным адиозонда; разработка метопики анализа и выявление особенностей аспределения повторяемости конвективной облачности в районе пэро-оргов па основе информации метеорологических радиолокатороп(МГЛ);

- разработка методики и изучение с ее помощью просгранствен-э-времонной структуры мезомасштябных образований jrm:e!iiíoro и

ячейкового типа, в т.ч. мезомасштабных конвективных комплексов(МКК Практическая ценность работы заключается в полпенни надежных режимных данных о метеорологических условиях полетов над территорией Казахстана и вдоль авиатрассы Москва - Алма-Ата, что позволяе успешно их- использовать при планировании полетов с определенной экономической выгодой. Рекомендации к прогнозу экстремальных метеорологических условий и экстремальных характеристик тропопаузы позволяют их использовать при опергивном обеспечении полетов. В то же время некоторые впервые разработанные подходы к анализу и представлению информации, например, учет форм макроциркуляции по А.Л.Кзцу, применимы для любого региона.

Разработанный метод получения величин интенсивности-турбулентности по координатным данным радиозонда позволил накопить обширнь сведения о турбулентности и болтанке в атмосфере и лучше изучить ее природу над всей территорией Казахстана, особенно над юго-во-сгоком, на основе чего разработать методы прогноза болтанки для верхней и нижней тропосферы на трассе Джамбул - Алма-Ата - Семипалатинск, которые используются оперативно.

Результаты исследований мезомасштабных образований линейного и ячейкового типа, а также МКК в виде рекомендаций к прогнозу также используются оперативно, особенно дуй уточнения положения атмосферных фронтов.

Основные положения исследований по метеоусловиям полетов, анализу тропопаузы и максимального ветра, интенсивности турбулентности и болтанки, результаты и метода исследования мезомасшга-бных образований используются при чтении студентам-метеорологам университета курсов аэрологии, радиометеорологии. Результаты исследований включались также в программы курсов повышения квалификации при Казгидромеге.

Результаты, содержащиеся в работе, могут быть использованы в дальнейших исследованиях физики атмосферы и авиационной метеорологии, особенно при разработке методов сверхкраткосрочного прогнозирования, а хакже при изучении вопросов обмена субстанцией через тропопаузу, оценке состояния природной среды и др. Научная новизна работы определяется тем, что впервые - выполнено комплексное исследование пространственно-временного распределения метеорологических условий на высотах полета, предложен метод более корректного их учета через форму макроциркуляции, восстановление метеоусловий при необходимости на основе физико-статистических связей по вертикали;

- изучено пространственно-временное распределение характерис-ик-тропопаузы, ее связь с уровнем максимального ветра, условия ормирования экстремальных характеристик.

На основе экспериментальных данных и волновой теории преклонна уточненная модель уровня тропопаузы в области высотного пикона с квязивертикальной осью .для умеренных широт;

- на обширном материале выполнен анализ болтанки над юго-вос-оком Казахстана, установлены или уточнены физико-статистические вязи этого явления с состоянием атмосферы;

- предложен и обоснован метод получения данных об интенсив-ости турбулентности в атмосфере на основе координатной информации адиозондов, в результате впервые получены и проанализированы об-ирные данные о турбулентности вблизи характерных уровней в атмос-ере (уровни инверсии, тропопаузы, максимального ветра и др.), изу-ено ее распределение с высотой в различных воз,душных массах и в оне атмосферных фронтов, проанализированы особенности ее распре-еления над Казахстаном в срединные месяцы сезонов и связь с форой барического поля;

- предложен метод восстановления повторяемости конвективной блачносги по данным метеорологического радиолокатора, позволяю-ий получить пространственные данные о ее распределении в районе эродромов. Изложены в качестве примера результаты такого анализа | ля района Алма-Аты;

- предложен и аппробирован на примере Арала метод оценки лияния крупного водоема на облакообразование в зависимости от се-она года и времени суток;

- установлены физико-статистические связи меклу характерис-иками радиоэха облаков и осадков и мезомасшгабными образованиями, огорые легли в основу метода анализа последних, позволявшего рослеживать зарождение, эволюцию и .диссипацию этих образований,

том числе мезомасштабных конвективных комплексов, и существенно глубигь наши знания в этой области.

На защиту выносятся следующие положения: •

- результаты комплексного анализа пространственно-временного аспределния метеорологических условий на высотах полета и харак-еристик тропопаузы;

- метод анализа и представления метеоусловий вдоль авиатрпс-ы через форму ыакропроцесса;

- уточненная модель уровня тпопопаузы над высотным циклоном кваэивертикальной осью и в его окрестностях;

- пространственно-временные характеристики болтанки над юго-

востоком Казахстана;

- метод расчета интенсивности турбулентности по координатной информации радиозондов;

- пространственно-временные характеристики интенсивности турбулентности в срединные месяцы сезонов и их связь с другими метеорологическими величинами;

- результаты анализа данных о распределении интенсивности турбулентности относительно-характерных уровней в атмосфере;

- распределение интенсивности турбулентности с высотой в раз--личных-воз,цушных-массах-и-в-зоне-атмосферных-4)ронтов;--

- метод восстановления повторяемости конвективной облачности по данным MPJI и пространственное представление такой повторяемое« в районе аэродромов или в зоне наблюдения !ДРЛ;

- способ оценки, на примере Арала, влияния крупного водоема на облакообразугацие процессы и результаты;

- установленные физико-статистические связи между характеристиками радиоэха облаков и осадков и мезомасштебными образованиями и на их основе метод анализа зарождения и эволюции таких образований;

- обнаруженные особенности зарождения и эволкшии шквалов, образования фронта орографической окклюзии в районе Южного Урала -Мугоджар. Условия зарождения и эволюции ячеек глубокой конвекции симметричного типа в этом же районе;

- условия зарождения и особенности развития мезомаштабного конвективного комплекса в районе Балхашской впадины.

Апробация работы. Отдельными частями работа докладывалась на различных совещаниях и конференциях, в частности на Всесоюзном совещании по исследованию .динамических процессов в верхней атмосфере в 1982г в Обнинске, на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 1982г. в Москве, на Ш Всесоюзной конференции по аэрологии в 1985г. в Москве, на Всесоюзном'симпозиуме по исследованию взаимодействия мезо- и макромасштабных процессов в атмосфере и применению статистических методов в метеорологии в 1981г. в Алма-Ате, на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 1989г. в Москве, на. U! Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 19ЭДг. Суздали и др. Результаты исследований докладывались также на Всесоюзных и региональных совещаниях специалистов - практиков по авиационной метеорологии, а также на заседаниях Ученых советов 1ШУ Госкомгидромета, на итоговых и научных

оифореппйях Т'азНИГМИ к Казахского Государственного университета.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, глав, заключения и списка литературы. Общий объем.составляет ГЗ страниц, в т.ч. 300 текста, 32 таблицы, 82 рисунка. Список игоратурн включает 282 работы.

СОДЕК'.'ЛНКЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности поставленной пробела, определена цель, практическая значимость работе. Перечислится основные направления выполненного исследования.

Глава I. Метеорологические условия полета над территорией азахсгакэ и вдоль'авиатрассы Москва - Алма-Ата.

В начале главы дается характеристика сети станций, данные оторых использованы в работе .для пространственного анализа гса-аметров атмосферы, принятыми методами выполнен анализ и приво-ятся величины осредненных суммарных средних квадратпческих оига-ок интерполяции п вычислений .для высоты и тегятерагуры гропоттау-а, имеющих, как известно, наибольшую пространственную и времен-уто изменчивость (рис.I). Показано, что пункты наблюдений распо-жены по территории достаточно равномерно. Осредиеннне суммарные роднке квадратическпе ошибки интерполяции и исходных данных не ревпшаюг величину £> 0Ср^0,4, что считается вполне хорошим ре-угльтаюм. ?,1инпмальные величины ошибок в кете имеют место в цен-эальной зоне территории, плавно увеличиваясь к северу и югу от зе, а зимой отмечается плавное их уменьшение с севера на юг, го обусловлено особенностями формирования тропопаузы. Величины иибок учтены при пространственном анализе данных.

Всесторонне рассматривается распределение температуры, вет-з и отклонения температуры от стандартной атмосферы (СА) над зрригорией Казахстана по сезонам года в верхней тропосфере и теней стратосфере, т.е. в слое 6-16 или 6-20 км.

В январе на уровнях 500 и 300 гПа температура в общем помается к югу в интервале -27,6 + 32,7°С на уоовне 500 гПа и 32,0 + 56,0°С на уровне 300 гПа.

В июле в верхней тропосфере такая согласованность тоже име-г место, и она еще более выражена, чем зимой. В шале области хо-)да, к ¡ж и зимой, отмечаются на северо-востоке п северо-западе фригории. Горизонтальная изменчивость температуры на всех рас-лагриваешх уровнях летом больше. В верхней тропосфере она еос-

Рис Л. Расположение пунктов наблюдений

тавляет около 5,0°С, а в нижней стратосфере даже несколько превышает эту величину.

Вертикальные храдиенгы температуры в тропосфере в январе сос тавляют 0,72 - 0,66°С/1Юм, максимальные их значения имеют место областях холода на северо-востоке и северо-западе территории. В

июле их наибольшие значения отмечаются примерно вдоль 50°с.ш. (0,75°С/100м), постепенно уменьшаясь, к северу и к югу. В нишей, стратосфере зимой вертикальные градиенты температуры в среднем пс ложительные (0,05 + 0,20°С/100м), летом южнее 50°с.ш. они остаютс положительными, а севернее - отрицательные.

Распределение величины отклонения температуры от СА определяется распределением самой температуры на соответствующих высотах, Б январе над всей территорией Казахстана наблюдаются отрицательш отклонения температуры, на всех уровнях с наибольшими значениями вблизи уровней 500 и 300 гПа, при этом максимумы отмечаются над северо-западом и северо-востоком территории (около 12,0°С), которые уменьшаются к югу и юго-западу до 6,0 - 7,0°С, В. стратосфере ' величины отклонений температуры остается отрицательными, но ссс-

являют всего несколько градусов.

В июле до уровня 100 rila величины отклонения температуры от 'А положительны. В тропосфере они составляют П,0-Т3,0 °С, включая вровень 200 rila, а в нижней стротосфере - они Олизки к нулю.

В этой же главе проанализированы метеорологические условия юлетов на авиатрассе Москва - Алма-Ата, установлены особенности )аспределения температуры и ее отклонения от CA, направления и :корости ветра, характеристик тропопаузы, и рекошдаванш высоты, ta которых наиболее целесообразно выполнять полеты в прямом и об->атном направлениях в зависимости от сезона года.

Температурный режим на авиатрассе существенно изменяется щоль нее и зависит от времени года. Режим северо-западного учас-•ка определяется крупномасштабными процессами умеренных и поляр-шх широт, а юго-восточного, особенно в верхней тропосфере и в [ияней стратосфере, - проникновением с юга тропических воздушных гасс. Здесь часто отмечаются две тропопаузы: полярная и тропячес-:ая одновременно. В связи с этим имеются большие затруднения при шределении положения тропопаузы на разрезе в поле средней темпе->атуры. В январе в слое 5-8 км температура повышается в юго-вос-'очном направлении ог -38,0+50,0 Чз над Москвой до -32,0*45,0 °С :ад Алма-Атой. В нижней стратосфере повышение выражено слабее. В :ше температура в слое 5-8 км гоже понижается в юго-восточном вправлении ог -20,0+32,О °С над Москвой до -11,0+26,0 % над лма-Атой. В нижней стратосфере, однако, в отличие от января те-тература в юго-восточном направлении понижается, например, на ысогах 11-15 км от -42,0+50,0 °С над Москвой до -45,0+56,0 °С ад Алма-Атой.

В январе отклонения температуры от CA в тропосфере отрица-ельные и практически вдоль всей трассы находятся в пределах 10,0+ 3,0 °С, в нижней и средней стратосфере эти величины тоже отрицательны, но составляют только 4,0+6,0 °С. В игае отклонения те-яоратури от CA вдоль всей авиатрассы в верхней тропосфере поло-игельны, по модулю они возрастают от 3,0+6,0 °С над Москвой до 1,0 °С - над Алма-Атой. В нижней стратосфере наибольшие откло-ения температуры ог CA имеют место над Москвою, а к юго-востоку mi постепенно уменьшаются.

В январе наибольшие скорости ветра наблюдаются в слое ~l'¿ км с локальными максимумами над Пензой, Актюбинском и Алма-той. Под Центральным Казахстаном имеет место минимум скорости егра в верхней гропосфоре и нижней стратосфере.

В июле уровень максимального ветра плавно повышается с 10,О* 11,0 км над Москвой до 12-13 - над Алма-Атой. При этом средние скорости возрастают: 18 м/с - над Москвой, 20 м/с - над Актюбинском и 30 м/с - над Алма-Атой.

Поскольку климатические характеристики дают очень средние ус ловия вдоль авиатрассы, то была предпринята и осуществлена попытка представить метеоусловия в зависимости от типа и формы макропроцесса над первым естественным синоптическим районом, в пределах которого расположена авиатрасса. Построены графики типовых метеоусловий для каждой формы циркуляции в зависимости от сезона года, и в зависимости от прогнозируемой форш_циркуляции-ооогве-"" _тсгвувдее_гшювое-распределение метеоусловий можно использовать в качестве прогностического.

На основе уточненных статистических данных для пунктов трассы о связи между значениями метеорологических параметров по вертикали в верхней тропосфере и нижней стратосфере предложен метод построения модели распределения метеорологических условий на высотах полета на основе ожидаемой формы макроциркуляции и прогностических значений температуры и ветра на уровне 500 гПа. В отличие от типового распределения для каждой из форм циркуляции использование данных на уровне 500 гПа позволяет учитывать особенности, в т.ч. интенсивность конкретно наблюдающегося типа циркуляции. Получаемые при этом результаты имеют хорошее совпадение с реально наблюдающимися метеоусловиями вдоль авиатрассы, кроме то: они позволяют прогнозировать метеоусловия и при полном или частичном отсутствии данных выше уровня 500 гПа.

В этой же главе изложены результаты анализа синоптических условий,,при которых формируются экстремальные отклонения температуры от CA и скорости максимального ветра>50 м/с и < 15 м/с над Алма-Атой и Семипалатинском. Получено, что в зимний период положительные, а в летний - отрицательные отклонения температуры от CA, превышающие 2 имеют место не каждый год. Экстремальные положительные величины этого параметра летом наблюдаются при .типе синоптического процесса "широкий выкос теплого воз,пуха", а экстремальные отрицательные - при интенсивных холодных вторжениях. Минимальные-значения температуры в верхней тропосфере наступают примерно через сутки или двое после того как вторжение осуществилось у земли.

Глава'П. Тропопауза. Излагаются выполненные на большом статистическом материале ре- . зулътата анализа характеристик полярном и тропической тропопаузы над Казахстаном.

Обнаружена существенная неоднородность в пространственном рас-хрвделекин высоты и температуры полярной тропопаузы во все сезоны рода. На северо-западе в районе Актюбинска и на северо-востоке в районе Павлодара - Караганды в течение всего года располагаются области низкой и холодной тропопаузы, которые, однако, лучше всего выражены осенью.-

От зиш к лету происходит значительное повышение температуры тропопаузы севернее 50°о.ш., в то время как по югу территории она остается практически неизменной.

Летом изотермы уровня полярной тропопаузы имеют направление Злиокое к зональному. Самые высокие температуры отмечаются на юге территории, понижаясь к северу. Наибольшая разность температур юг-север наблюдается в августе (Ю°С). Наиболее быстро она понижается до 50°с.ш., а севернее - процесс понижения существенно замедляется. В годовом ходе низкая полярная тропопауза одновременно является и холодной, а высокая - теплой. Распределение высоты и температуры полярной тропопаузы по градациям над большей частью территории подчиняется нормальному закону распределения. В то же время над Алма-Атой и Джамбулом в июле в распределении температуры появляется вторичный максимум вблизи значения -40°С, что указывает на появление нового фактора, обусловившего его формгфование -субтропического струйного течения.

Тропическая тропопауза в летний период имеет высокую полгоря емоегь над южной половиной территории (до 60? в отдельные месяцы), севернее она резко уменьшается. Зимой повторяемость тропической тропопаузы мала даже над крайним югом, в го же время встречаются случаи, когда за уровень тропопаузы принимают изоппу?у, которая отвечает формальным требованиям выбора тропопаузы.

Изотермы уровня тропической тропопаузы направлены примерно вдоль широты, с увеличением которой температура тропопаузы понижается. Наибольшие высоты тропической тропопаузы имеют место над югом (>16,0км), которые постепенно понижаются к северу.

Над районом Джезказгана располагается область низких, а в районе Караганды - Алма-Аты - высоких значений уровня максимального ветра. В зимний период над всей территорией полярная тропопауза лежит ниже уровня максимального ветра.

Летом высота уровня максимального ветра наибольшая в его годовом ходе над всей территорией. Изолинии высоты располагаются почта ишротно. lía ¡ore, где летом наряду с полярно;'! почти постоянно наблюдается п тропическая тропопауза, уровень аакешадт.ного ветра лежпг ?.чг.;ду ними. К севору buco га его постепошго ггрксОчгеяог-

ся к высоте полярной тропопаузы, а несколко севернее 50°с.ш. опускается под нее, но дальнейшее опускание уровня максимального ветра с увеличением широты происходит заметно медленнее.

В годовом ходе высоты уровни максимального ветра для южных районов характерно наличие двух максимумов: о,иного летом, обусловленного влиянием субтропического струйного течения, смещающегося в эти широты, а второго, зимнего, - повышением активности циркуляции в полосе умеренных широт. Лля северных районов характерно наличие только одного максимума высоты этого уровня.

Над южными районами отмечаются и два максимума скорости в ее годовом ходе: основной - лего_м1_а_вюричный-—зимойт~Вреш наступ-.ления-мэксимумов~высЬты-и~скоросги максимального ветра, отмечающихся в холодную часть года, по времени не совпадают.

Амплитуда годового хода скорости максимального ветра наименьшая вдоль линии Актюбинск - Балхаш (6 м/с). К северо-востоку и к юго-западу от этой линии она плавно увеличивается до 12 м/с над Семипалатинском и 15 м/с - над Гурьевым. Над северо-восточной частью максимум скорости отмечается зимой, а над юго-востоком - летом,

Чрезвычайно большой интерес представляет анализ тропопаузы как задерживающего слоя, препятствующего обмену субстанцией меаду тропосферой и стратосферой. Поэтому были проанализированы такие ее характеристики как мощность, разность температур в слое, величины вертикальных градиентов температуры под тропопаузой и в слое тропопаузы, а также его изменение на уровне тропопаузы. Результаты анализа содержатся в .диссертации.

Далее в этой главе проанализированы аэросинопгические условия, при которых формируется тропопауза с экстремальными характеристиками.

Экстремально низкая (теплая) тропопауза образуется над высотным холодным циклоном с достаточно симметричным распределением температуры. Объяснение и модель распределения тропопаузы над таким циклоном впервые были даны еще Пальменом, а затем модель была частично уточнена японскими метеорологами по данным наблюдений с помощью новейших технических средств

Анализируя, однако, сходные случаи, мы нашли, что с экстремально низкой тропопаузой по времени соседствуют случаи экстремально высокой тропопаузы. Максимум, наблюдающийся после минимума высоты, выражен лучше. Соответственно удалось уточнить модель положения тропопаузы над высотным циклоном, дополнив ее данными о положении тропопаузы перед и после минимума. Величины высот, положение экстремумов на временной оси уточнены на статистическом материале .для

К

12

КМ

/ \

\

/

10

9

2

?

6

5

•3

Рис.2. Уточненная модель положения поверхности тропопаузы в районе высотного циклона с квазивертикальной осью.

1 - положение тропопаузы по Пальмену;

2 - уточненное положение тропопаузы;

3 - границы холодного воздуха.

Неверного Казахстана (рис.2). Дается пример конкретной синоптической ситуации, который подтверждает реальность модели.

Показано также, что экстремально низкая тропопауза может на-Злвдаться я в течение более длительного времени, чем еле,дует из лодели (до 5 суток). Это наблюдается при прохождении через рай-зн серии высотных холодных циклонов. В этом случае максимум, который должен был бы наступить по прохождении циклона, выражен сла-Зо, будучи ослабленным еле,дующим циклоном.

Результаты исследований, изложенные в данной главе, кроме ручного имеют и практически!! интерес. Они внедрены в практическую работу ряда ведомств.

Глава Ш. Интенсивность турбулентности и болтанка.

В этой главе рассматриваются метода получения данных, оценки в особенности распределения интенсивности турбулентности и 5олташш.

Проанализировано распределение параметра турбулентности,

являющегося аналогом критерия Ричардсона, в слое тропопауза - максимальный ветер, а найдено, что его величина в течение всего года хорошо согласуется с распределением повторяемости болтанки. Большие значения параметра (ма^.эя повторяемость болтанки) имеют место над центральными районами чэзахстана, а малые - у предгорий Заи-лийского Алатау. Области малых значений параметра отмечаются на северо-западе и северо-востоке территории.

На большом статистическом материале по донесениям экипажей самолетов проанализированы случаи болтанки вдоль авиатрассы Алма-Ата - Джамбул, проходящей вдоль предгорий Заилийского Алатау. Получено еле,дующее: ________—-

_^в-80$-случаев~продолкительносгь болтанки составляет Зч и

менее. В 12-14Й случаев ео продолжительность 10ч, но иногда болтан!« может наблюдаться и в течение 20ч и более. Осенью к весной продолжительность болтанки больше, чем зимой и летом;

- болтанка продолжительностью 20ч и более образуется только в верхней тропосфере под влиянием модной ПВФЗ .расположенной вдоль предгорий, которой у зелии соответствуют малоподвижные холодные фронты;

- повторяемость умеренной болтанки составляет около 50% от общего числа случаев для легких и тяжелых самолетов. В то же время сильную болтанку тяжелые самолеты испытывают в полотора раза чаще;

- повторяемость умеренной и сильной болтанки над Алма-Атой в два раза вше, чем над Джамбулом, что обусловлено близостью гор и большей их высотой в районе Алма-Аты;

- болтанка в облаках встречается чаще, чем при безоблачной погоде. Краю поля перистой облачности соответствует умеренная непродолжительная болтанка. В 79^ случаев болтанка имеет место при кучевой облачности в количестве 4-6 баллов. Сильная болтанка отмечается при наличии кучево-довдевых облаков или их сочетании

с другими типами. Высокую повторяемость имеет болтанка при высококучевой облачности, что обусловлено характерным для этого района преимущественно низким влагосодерканием и образованием тленно высоко-кучевой облачности при статической неустойчивости в атмосфере;

-при увеличении вертикальных градиентов температуры до 0,8°С/100м в нижней тропосфере.вероятность болтанки возрастает

до 83-85%.. В то га время для верхней тропосферы этот параметр не показателен, гам вероятность болтанки увеличивается с ростом вертикального/радианта скорости ветра; -- . -■

- болтанка в нижней тропосфере связана с атмосферными фрон-•ами: в 18$ - это холодные, а в 15Й - теплые фронты. В 21$ случа-¡в болтанка была связана со стационарными фронтами, однако, толь-:о в случаев она наблтодалась в нижней тропосфере;

- в верхней тропосфере случаи болтанки хорошо согласуются с юрмой барического поля и имеют высокую повторяемость на оси лож-¡шш или в восточной ее периферии.

Далее в этой главе излагается и обосновывается предложенный штором метод расчета интенсивности турбулентности в атмосфере ю координатной информации радиозондов, оцениваются его возможности и погрешности, предложена система контроля исходных данных, ¡снованная на учете физических особенностей подъема радиозонда, :уть которой заключается в следующем.

Известно, что высота радиозонда (Н), вычисленная для после-ювательных моментов времени как

(I)

де © - дальность, р - угол места, испытывает разброс относи-■ельно некоторого среднего положения, который может быть больше [ли меньше. Очевидно, что величина этого рассеяния определяется ;вумя факторами: погрешностями измерений и состоянием атмосферы, •,е. турбулентностью. Необходимо найти количественную оценку ¡того разброса с учетом погрешностей измерений, и установить его вязь с турбулентными пульсациями в м/с.

Чтобы сохранить относительную погрешность вычислений в пре-;елах 10%, время за которое вычисляются осредненные значения характеристик турбулентности принято равным 5 мин при регистрации :оорданат через 30 с. Тогда в вычислениях используется 10 уровней, ¡ля которых зарегистрированы координаты, а толщина слоя, которую ¡роходит радиозонд за это время, равна примерно 1500 м, что близ-:о по величине к толщинам слоя между основными изобарическими по-юрхносгями.

Ход высоты в каждом слое задавался прямой в виде

Г -Ч +Н0ц , (2)

■де И« - высота, ГС - время в мин, IV - вертикальная скорость адиозонда (в м/мин), постоянная для слоя К , Нок - висота Мясной

границы слоя, К - номер слоя.

Дисперсия высоты (Ьн) вычислялась как.

0н = т»>■

а среднее квадратическое - б» (Н)= У'О(Н) *

Эта характеристика рассеяния высоты вокруг линейной ее интерпретации и используется нами для дальнейших расчетов.

Ввиду возможности ошибочных значений координат, связанных,— например, с состоянием радиолокаииошой"Станю1!Т7_прйДусмотрен кон--троль-прзвилькосгй вычисленных высот радиозонда на каждый момент отсчета координат:

Л(а-к) + + ,

где П - последний уровень, данные которого признаны верными,И -порядковый номер контролируемого уровня, который может принимать любые последовательные значения, меньшие П на Т и более. Система контроля, таким образом, ориентирована на наиболее вероятные зна чения высот е пределах статистически обеспеченного интервала АВ. Значения А и В равны соответственно 60 и 250 м и определены нами экспериментально по материалам зондирования ряда аэрологических станций в различные сезоны года.

Если число точек высот, оставшихся после контроля, меньше 6, то расчеты для этого слоя не ведутся, что встречается редко.

Система контроля обеспечивает эффективную проверку высоты практически при любом колическтве неверных точек. В то же время она ограничивает максимальные значения б(Н), поскольку все точки давдие за 0,5 мин изменение высоты 250 ^йН ^ 60 выбрасываются.

Определим диапазон турбулентных пульсаций, которые воспринимаются поднимавшейся системой пар-радиозонд. Известно, что разность скоростей поднимающейся системы и окружающего ее воз,пуха уже через 2 с составляет не более 5% начальной разности (Пинус Н.З. и др.). Для наших условий это позволяет уверенно принять.'

1? да й , и'

где £/,1/' - средняя и пульсационная скорости воздуха, Ш,И -средняя и пульсационная скорости шара.

.. Максимальное значение частоты пульсаций ((хУ,), воспринимав-'

чое системой, определяется как

I 5Г V/

<4 =

лН '

еде \У-вертикальная скорость радиозонда, равная «5м/с, составят 0,0209 рад/с, а минимальное - для Н =10 м, т.е. равной размерам поднимающейся системы (#10 м) равно: (а%=6,28 рэд/с. Зднако при дискретности ряда 30 с частота Найквиста равна:

/V - &

- (6)

это дает иУц =0,105 рад/с.

При дискретности ряда 5 с, что технически возможно для неко-горих РЛС, =0,608 рад/с. Таким образом, поднимающаяся система шар-радиозонд улавливает турбулентное пульсации в диапозоне 3,0209< иХ< 6,28 рад/с, однако имеется возможность при обычном зондировании выявить только пульсации для 0,0209<иУ <ГО,105рад/с и отдельпше случаях до 0,608 рэд/с. Пульсации частоты больше най-квистовой не обнаруживаются, хотя их существование может приводить к наложению частот и дополнительным погрешностям.

Уменьшая .дискретность ряда, .диапазон видимо, можно несколько расширить в сторону высоких частот. В этом случае, сохраняя относительную погрешность вычислений в пределах 10%, можно существенно уменьшить толщину слоев, .для которых вычисляются наши характеристики, что особенно было бы важно при изучении приземного слоя, потенциала загрязнения и т.д. Расширение дизпозона в сто-рыгу низких частот возможно за счет увеличения времени осреднения.

Осредненная амплитуда пульсаций скорости, видимо равна Поскольку б общем случае

1/= иУ-Л <7)

го

1/' = иг. 6и (Ю

К ели принять, что среднее значение частоты ((аУ) равно ^ ---

го найдем, что

1?' = 0,0636 -бн . (9)

Последнее соотношение позволяет получать данные о турбулентности в виде средней скорости пульсаций, выранеккой в м/с.

Далее оценены погрешности определения турбулентаяс_пульсаций,— обусловленные погрешностями определения-координатТлс. Погрешность определения-любой~составлякщей турбулентной пульсации очевидно равна:

б£ (V) = + б2(н) + , (ГО)

где 6 (Ш)- погрешность, обусловленная скоростью реакции системы шар-радиозонд на атмосферные пульсации, б(Н) - погрешность,обусловленная точностью пеленга радиозонда радиолокационной станцией, 6{Р)- погрешность регистрации координат.

Поскольку система кар-радиозонд реагирует на турбулентные пульсаций практически мгновенно, то б О , т.е. на выходе

поднимающейся системы шар-радиозонд (далее просто радиозонд) погрешности изменения турбулентных пульсаций равны нулю. Следовательно, погрешности измерения пульсаций полностью определяются погрешностями измерения и регистрации координат РЛС.

б(Р) , (II)

РЛС является типичной динамической системой и задачу оценки ее погрешностей измерений следует рассматривать как обратную задачу определения характеристик некоторой входной функции К по известной выходной Р.

Турбулентные пульсаций связаны с координатами функционально и погрешности их измерения при неизменных погрешностях определения координат существенно зависят от значений этих координат. С учетом факта необходимости анализа этой функциональной связи можно записать:

где - оператор интегрирования, £) -¡р ; - истинные координаты радиозонда, - координаты того же радиозонда, зарегистрированные РЛС, и отличающиеся от истинных на величину погрешностей их измерений, определяемую характеристиками РЛС. При этом V} - дальность, р - угол места, оЬ - азимут радиозондз в момент времени "Ь , Пределы предстоящего интегрирования определены из анализа составляющих погрешностей измерения координат.

При этом с учетом сложившейся практики самостоятельного анализа вертикальных пульсации, как наиболее важных для авиации, и с целью упрощения, рассмотрим погрешности вычисления турбулентных пульсаций раздельно.

Погрешности вычисления вертикальных пульсаций определяются погрешностями определения высоты по ('О) и ($):

дН=1 ^-в^-с^сШ , (13)

£ ^

где дН - погрешность вычисления высоты.

Результаты расчетов по (13) с учетом суммарных погрешностей измерения координат, помещены в таблице I, из которой видно, что в начале зондирования погрешность за счет неточного определения В является основной. Затем с удаления примерно 20 юл определяющей становится погрешность за счет неточного определения угла места.

Далее в работе излагаются результаты анализа обширных данных об интенсивности турбулентности, полученных по координатной информации радиозондов.

Исследовано распределение интенсивности турбулентности вблизи характерных уровней в атмосфере: слоев инверсия и изотермии в тропосфере, тропопаузы, максимального ветра, велопауэы, изопаузы:

- летом, когда определяющей является термическая конвекция, максимум интенсивности турбулентности отмечается под слоем инверсии или изотермии, а в остальное время года - над ним, что обусловлено влиянием уровня больших скоростей ветра;

- на уровне максимального ветра с одинаковой вероятностью может наблюдаться как минимум так и максимум турбулентности. Средние величины градиентов турбулентных пульсаций при любом типе распределения над уровнем максимального ветра меньше, чем под ним, Распределение интенсивности турбулентности относительно этого уровня зависит от скорости ветра, т.е. косвенно - от синоптической ситуации;

Таблица I

Среднеквадрагические величины погрешностей вычисления высоты радиозонда в зависимости ог значений координат (м)

Угол места (/ ) (градусы)

¡ 90 ! 85 ! 80 ! 70 ! 60 ! 50 ! 40 ! 30 ! 20 ! 10 ! 5 ! 0

0. 12,3 12,3 12,1- 11,6 10,7 9,4 7,9 6,2 4,2 1 2,1 1,0 г,0

10 15,3 15,3 15,1 14,6 13,7 12,4 10,9 9,2 7,2 5,1 4,1 2,0

20 18,3 . 18,3 18,1 17,6 16,7 15,4 13,5 12,2 10,2 8,1 7,1 6,0

40 24,3 24,3 24,1 23,6 22,7 21,4 19,9 18,2 16,2 14,1 13,1 12,0

'60 . 30,3 30,3 30,1 29,6 28,7 27,4 25,9 24,2 22,2 20,1 19,1 . 18,0

,80 36,3 36,3 36,1 35,6 34,7 33,4 31,9 30,2 28,2 26,1 25,1 24,0

100 42,3 42,3 42,1 41,6 40,7 39,4 37,9 36,2 34,2 | 32,1 3161 30,0

тго 48,3 48,3 48,1 47,6 46,7 45,4 43,9 42,2 40,2 38,1 37,1 36,0

160 54,3 54,3 . 54,1 53,6 52,7 51,4 49,9 48,2 46,2 44,1 43,Т 42,0

200 60,3 60,3 . 60,1 59,6 58,7 57,4 55,9 54,2 52,2 50,4 49,1 48,0

- на уровне полярной тропопаузы часто (ЗС$) имеет место максимум интенсивности, однако, возможны и другие профили распределения;

- в слое полярная тропопауза - уровень максимального ветра профиль распределения интенсивности турбулентности зависит от их взаимного положения и разности между ними.

Проанализирован также характер распределения интенсивности турбулентности с высотой и во времени в зависимости от синоптических условий.

В зоне теплых фронтов (ТФ), перед ними и за ними вертикальный профиль интенсивности турбулентности примерно одинаков с максимумами на высотах 2,5 и 4,5 км, а величины интенсивности разные. Она наибольшая в момент прохождения фронта:

- в теплой ВМ интенсивность турбулентности минимальная по сравнению с другими ситуациями. В холодную часть года она меньше на всех высотах, чем в теплую. Кроме того, в средней тропосфере

в теплую часть года имеет место максимум, а зимой - минимум ин- • тенсивносги;

- в зоне холодных фронтов (ХФ) интенсивность турбулентности выше, чем в зоне ТФ, а ее распределение с высотой не проявляет определенной закономерности. Однако для наиболее интенсивных ХФ, а также волны на ХФ, характерно наличие Еыраженного максимума интенсивности на высоте около 2,0 км;

- для малоподвижных ХФ характерно наличие максимума интенсивности турбулентности только в верхней тропосфере, т.е. обусловленного струйным течением;

- в ХВМ в первые 6 ч после прохождения ХФ наиболее сильная турбулентность отмечается в верхней тропосфере, а в последующие 12 ч и в средней тропосфере. В теплую часть года прослеживается заметный суточный ход интенсивности турбулентности в ХВМ;

- для верхней тропосферы существует достаточно хорошая связь между величиной вертикального сдвига ветра и интенсивностью турбулентности, однако связь между величиной изменения скорости ветра за единицу времени н интенсивностью турбулентности оказалась несколько сильнее.

Проанализирована пространственно-временная изменчивость интенсивности турбулентности в тропосфере и нижней стратосфере. Ее распределение хорошо согласуется с формой барического поля. Распределение интенсивности турбулентности хорошо согласуется с повторяемостью болтанки на соответствующих высотах по донесениям экипажей. .

Глава ТУ. Конвективная облачность и грозы, простоансгвенно-временное распределение.

Рассматриваются возможности использования информации метеорологических радиолокаторов для пространственно-временного-временного анализа распределения представлящих большую опасность для авиации конвективной облачности, гроз и излагаются некоторые результаты.

Предложен метод восстановления повторяемости конвективной

облачности в зоне наблюдения MPI, основанный на предположении_

что спектр ее характеристик, в т.ч. высоти-верхнеатрэниш, остается постоянным для всей зоны наблюдений. Наблюдаемая повторяемость конвективной облачности в каждом из квадоатов 30x30 км дальней зоны, начиная с некотого расстояния, есть только часть спектра, который предложено корректировать на основе закона распределения и основных его характеристик, устанавливаемых по наблюдениям в ближней зоне, и фактически наблюдаемой повторяемости в соответствующем квадрате дальней зоны.

Излагаются результаты анализа распределения скорректированной повторяемости конвективной облачности в игае для района Алма-Аты, отличающегося сложным рельефом. Оказалось, что в пределах зоны наблюдения МРЛ повторяемость может различаться в 2 и более раза даже над слабо выраженной местностью. На расстоянии 120-150 км к северу от основного горного хребта Заилийского Алатау наблюдается полоса или область пониженной повторяемости конвективной облачности, что хорошо согласуется с теоретическими исследованиями, согласно которым области восходящих движений у склонов гор предшествует область нисходящих движений. Существованием этих нисходящих движений, видимо, и объясняется наличие упомянутой полосы малой повторяемости. Одновременно 120-150 км -это' то расстояние, до которого сказывается влияние гор как фок-тора, способствующего накоплению воздушной массы, и восходящими .движениями в ней. Расстояние, до которого сказывается влияние гор вообще, видимо, значительно больше.

На распределении повторяемости конвективной облачности сказывается направление, откуда перемещается воздушная масса, а также сезон года. Так, в предгорьях, где летом располагается полоса ее наибольшей повторяемости, в апреле она ниже, чем на расстояния в 40 - 60 км от гор, т.к. склоны еще недостаточно к атому времени прогрелись, снеговая линия расположена низко, что препятствует конвекции. В то же время поверхность предгор- •

ной равнины, более отдаленных полупустынных районов уже имеют высокую температуру.

Излагаются особенности суточного хода повторяемости конвективной облачности по широтным полосам 30 км по наблюдениям в В сроков. Наиболее выраженный суточный ход с одним максимумом и одним минимумом отмечается над склонами гор, где на срок максимума (15 ч) приходится более 30^ всзх случаев. Минимум имеет место в ранние утренние часы и составляет только несколько процентов. С удалением ог гор к северу амплитуда суточного хода уменьшается. На расстоянии 90-.I50 ю на срок максимума приходится только 20% всех случаев, появляется, кроме того, вторичный максимум в 9 ч, а в Прибалхашье - и третий - около ?Л ч, обусловленный влиянием озера.

В этой же главе излагаются результаты анализа распределения радиоэха облачности в районе Аральска и оценки влияния моря на процесс облакообрэзования. Выявлены следующие закономерности:

- повторяемость радиоэха любой облачности составляет не более 30 % от общего числа сроков наблюдений;

- повторяемость радиоэха существенно неодинакова по территории, она зависит ог характера подстилающей поверхности, сезона года, времени суток, а также rima самой облачности. Зимой максимум повторяемости радиоэха с высотой верхней: границы более 5 км (часть случаев обусловлена конвективной облачностью) отмечается преимущественно вдоль побережья в полосе около 30 км, а также над песками Малые Барсуки;

- летом над юго-восточной частью Мугодхар лежит очень обширная область большой повторяемости радиоэха конвективных облаков, вторая область, поменьше, отмечается восточнее Аральска;

- в октябре повторяемость конвективной облачности над Му-годжарзми самая низкая в годовом ходе. Максимум ее отмечается над морем, побережьем и песками Приаральские Каракумы.

Проанализировано также изменение площади радиоэха с высотой по сезонам года. Обнаружено, что имеется два уровня максимума площади: на высотах 2-4 юл и 6 юл нижний максимум обусловлен повторяемостью слоистой облачности, а верхний - в основном конвективной. Летом, однако, когда повторяемость слоистой облачности мала, максимум на высоте 3-4 км сохраняется, что, как оказалось, обусловленно поэтапностью развития конвекции, я то-, лько в середине дня, когда конвекция достигает максимума, он : разрушается. ' .

Сделана также попытка оценить влияние Аральского моря на облакообразование. Для этого был введен количественный коэффициент сравнения ее повторяемости над морем и над сушей с учетом доли площади, занимаемой морем, в зоне наблюдения МРЛ. Сравнение выполнено для радиоэха с высотами 3-4 км и 6 км .для .дня и для ночи во все сезоны года. В этом случае данные о радиоэхо на высотах 3-4 юл характеризуют слоистую, а на высоте 6 км - конвективную облачность, В апреле, когда море еще холодное, облачность любого типа образуется преимущественно над сушей и вдоль

побережья. В октябре конвективная облачность чаще образуется ______

над морем, чем над сушей, особенно_в_но5ное-времяг"неожиданно высокую повторявмосгь-имеет~бблачность с высотой верхней границы 3-4 км над морем в июле (в 3 раза выше, чем над сушей). Видимо, доя образования облачности в атом сезоне главным является наличие влаги.

В целом из распределения повторяемости радиоэха облачности и оценки влияния моря следует, что такое влияние проявляется непосредственно над акваторией и в прибрежной полосе шириной 20-40 км, а также в направлении переноса - на расстояние до 100-120 км.

У. Конвективная облачность и грозы в системе мезомасштабных образований.

Предпринята попытка наряду с обычной оэросиноптической, использовать информации метеорологических радиолокаторов для анализа мезомасштабных образований линейного и ячейкового типа, с которыми связано зарождение и развитие конвективной облачности и гроз. Ддя этого на основе обширных данных наблюденил метеорологической и аэрологической сети с одной стороны я данных наблюдений метеорологических радиолокаторов в дальней зоне -с другой были установлены взаимосвязи между типами атмосферных фронтов, их положением, местонахождением характерных точек (окклюзии, вершины волны и .др.) и особенностями радиоэха облачности и осадков, в первую очередь контуров. Полученные связи и легли в основу метода анализа мезомасштабных образований, включая МКК. Анализ выполняйся для орографических сложных районов Урала- Мугодаар и Балхашской впадины.

Анализ перемещения радиоэха облачности и осадков теплого фронта с запада та восток через Мугодаары показал, что несмотря на небольшую высоту гор, при этом происходит сегментация ра. диоэха облачности. Используя информацию МРЛ о местоположении

(олоо осадков ( и облачности тоже), величине отражаемости, ■далось показать, что сегментация обусловлена образованием юлн симметричной неустойчивости под воздействием бароклин-юсти в зоне ТФ и статической неустойчивости, усиленных орографией. Частицы в этом случае перемещаются в пределах ампли-:уда образовавшейся волны, которая в несколько раз превышает зысоту гор.

Уточнена роль орографии при зарождении шквалов у предгорий Лугодаар. Шквалу предшествует зарождение у предгорий открытой гчейки глубокой конвекции симметричного типа за счет накопле-1ия холодного воздуха у препятствия. При благоприятных усло-зиях такие ячейки образуются одновременно у обоих склонов гор. Халее, при развитии шквала они смещаются к югу, образуя Фронты юрывистосги перед каждой из них. При этом вдоль каждпго склона эбразуегся цепочка симметричных ячеек (до грех), следующих о,дна за другой, что хорошо согласуется с теорией о преобладании пульсирующего режима накопления и потери массы (или энергии) при интенсивно протекающих процессах.

В этой же главе проанализированы условия и показана возможность образования фронта орографической окклюзии южнее Му-годжар над районом Аральска и Арала (рис. 3), в результате быстрого перемещения холодного воздуха вдоль обоих склонов Южного Урала - Мутоджар одновременно. Рассмотрено также образование волн на холодных фронтах в этом районе под влиянием ускоренного перемещения холодной воз,душной массы только вдоль одного яз склонов Урала - Мутоджар.

Проанализирован случай эволюции радиоэха облачности малоподвижного холодного фронта в типичное радиоэхо облачности теплого фронта при интенсивном выносе теплого воз,духа с юга ( в системе Южно-Каспийского циклона), который быстро поднимается по клину холодного. Показано, что такой процесс, в т.ч. и само приближение к препятствию имеет много общего с образованием фронтов порывистости и шквалов над югом США, которые изучались с применением новейших технических средств (спутниковой информации высокого разрешения, доплзровскюс РЯС и др.).

В этой же главе выполнен анализ зарождения, развития и диссипации МКК в районе Балхашской впадины. Показано, что эти условия с одной стороны во многом сходны с условиями зарождения МКК над территорией США, но вместе с тем уточнена роль орографии, влияние которой оказалось значительным. Обнаружено, кроме того, что МКК, против ожидания, не перемещается вместе с фро-

Рис. 3. Случай фрони. орографической окклюзии южнее Мутоджар, по данным метеорологического радиолокатора Аральска за 5 ч 4 окмбря 1978 г.

(+) - местоположение метеорологического радиолокатора.

нтом, на котором око зародилось, а развивается и диссшзирует практически на одном и том же месте - в северо-западной части котловины.

Главным результатом исследований, содержащихся в данной главе, является, однако, то, что предложена и подтверждена на конкретных обширных и довольно сложных жля анализа материалах эффективность использования информации МРЛ для оперативного анг лиза мезоыасшгабных образований, с которыми связаны опасные .для авиации явления.

В заключении сформулированы основные результаты выполненного исследования:

I. На основе полных и однородных донных температурно-вет-рового зондарования проанализированы метеорологические условия полетов над территорией Казахстана в верхней тропосфере и нижней стратосфере и установлены следующие особенности:

- пространственная изменчивость температуры в зимний период составляет всего несколько градусов на всех уровнях. Б го же время отклонения температуры от СА повсеместно отрицательны и превышают 10,0 °С в верхней тропосфере, в нижней стратосфере они уменьшаются до 2-3 °С;

- летом пространственная изменчивость температуры велика, разность температур север-юг превышает 10,П °С,в верхней тропосфере она составляет несколько градусов. Отклонение температуры от СА положительно и достигает 10,0 °С в верхней тропосфере;

- выполнен анализ синоптических условий, при которых формируются экстремальные отклонения температуры от СА, а скорость ветра превышает 50 м/с или меньше 15 м/с, и даны соответствующие практические рекомендация к прогнозу таких'отклонений. Показано, что в зимний период положительные, а в летний - отрицательные экстремальные отклонения температуры от СА - явление чрезвычайно редкое.

Даны практические рекомендации по оптимальному выбору высот полетов.

2. Выполнен всесторонний анализ метеоусловий на авиатрассе Москва - Алма-Ата, и рекомендованы высоты, на которых наиболее' целесообразно выполнять полеты в прямом и обратном направлении.

3. На примере авиатрассы Москва - Алма-Ата впервые выполнен анализ метеоусловий и построено их типовое распределение в зависимости от формы макроциркуляции.

Предложен метод построения модели распределения метеоусловий вдоль авиатрассы на основе. ожидаемой формы макроциркуляции и ■ прогностических значений температуры и геопотенциала на уровне 500 гПа.

4. Впервые выполнен детальный анализ характеристик тропопаузы над Казахстаном и установлены еле,дующие особенности:

- во все сезоны имеет место существенная пространственная нео,инородность в распределении высоты и температуры полярной тропопаузы, имеются' области на• северо-западе' и северо-востоке, где тропопауза в течение всего года низкая и холодная;

- повторяемость тропической тропопаузы по юту территории в летний период достигает 60-80 %, севернее, а также в другие сезоны над всей территорией ее повторяемость составляет несколько процентов;

- летом, когда над югом территории наряду с полярной наблюдается и тропическая тропопэуза, уровень максимального ветра расположен между ними. К северу высота этого уровны постепенно понижается и вблизи 50 с.и. он опускается под полярную тропопаузу;

- в годовом ходе максамальногь ветра над южными районами имею] место два максимума высоты и скорости: один летний, обусловленный влиянием СОТ, смещающегося в эти широты, а второй зимний, обусловленный высокой активностью циркуляции. Над северной частью территории наблюдается только зимний максимум скорости;

- амплитуда годового хода скорости максимального ветра.наи--

меньшая вдоль линии Актюбинск - Балхаш;—-—

-.наибольшая мощность слоя полярной тропопаузы наблюдается зимой над всей территорией. Самые большие ее значения отмечаются между 46 и 50 с.ш.;

- распределение температуры в слое тропопаузы инверсионное и разность ее на границах слоя достигает 5,0 С. Только над крайним югом температура слабр понижается с высотой в этом слое.

Проанализирован ряд других характеристик тропопаузы.

5. Пре,пложена уточненная модель распределения высоты тропопаузы над высотным циклоном с квазивертикальной осью, включающая также максимумы в ходе высоты перед и после наступления минимума, которая согласуется со статистическими данными и волновой теорией.

§. Уточнены условия образования экстремально низкой и теплой полярной тропопаун над югом и юго-востоком Казахстана в летний период.

7. На обширном статистическом материале проанализированы данные о болтанке над юго-востоком Казахстана, изучены условия

ее формирования в т.ч. случаев особенно продолжительной болтанки.

8. Предложен и обоснован метод вычисления интенсивности турбулентности в атмосфере по координатным данным радиозонда, оценены его погрешности. Полученные с помощью этого метода обширные статистические данные позволили выполнить анализ и установить осо бенности ее распределения относительно характерных уровней в атмосфере, и в зависимости от синоптических условий, а .также особенности ее распределения над территорией Казахстана в тропосфере и нижней стратосфере, установлена хорошая согласоватшсть с распределением повторяемости болтанки на этих высотах по доносеншш экипажей,

0. Предложен и обоснован метод коррекции повторяемости конвективной облачности в радиусе наблюдения Ш1, в котором используются данные спектра распределения ее характеристик.

В качестве примера проанализировано пространственное распределение повторяемости такой облачности в районе Алма-Аты. Показано, что изменчивость повторяемости по территории значительная, имеются локальные области высокой, а также низкой повторяемости. На расстоянии 120-150 км от горного хребта Зэилийский Алатау образуется минимум повторяемости, обусловленный ,динамическими факторами.

10. В суточном ходе повторяемости конвективной облачности наибольшая амплитуда отмечается в полосе над склонами хребта. На срок максимума приходится до 30 % всех случаев. К северу с удалением от хребта появляется вторичный максимум в утренние часы, а над районами Южного Прибалхашья - и третий максимум в ночное время, обусловленный влиянием водоема.

11. Анализ распределения радиоэха облачности в районе Араль-ска позволил выявить следующие особенности:

- повторяемость конвективной облачности сильно зависит от характера подстилающей поверхности, сезона года, времени суток, а также от типа облачности;

- весной конвективная облачность наиболее часто образуется вдоль побережья и над Мугодаарами, осенью - над морем, а летом -над морем и над низовьем Сырдарьи, а также вдоль побережья.

Предложен способ и выполнена количественная сравнительная оценка влияния Арала на облакообразование. Получено, что море может стимулировать или препятствовать развитию облачности, летом и осенью ее повторяемость выше над морем,а в направлении переноса - на расстояние до 100-120 км.

12. Изучено распределение площади радиоэха с высотой. Оказалось, что в течение всего года существуют два максимума площади.на высотах 3-4 км и 6 км. Только летом в .дневные часы, когда имеет место наиболее интенсивная конвенция, формируется один максимум площади на высоте 6 км.

13. Установлена связь между типами атмосферных фронтов, местоположением характерных точек на них (окклюзии, вершины волны и др.) с одной стороны и характеристиками радиоэха с другой, в первую очередь его,контуров, максимальных высот верхней границы, положением зон осадков. Эта связь легла в основу метода анализа т-эомасштабных образований линейного и ячейкового типа, МКК. Уда-, лось получить'следующие результаты:

- при перемещении Т5 с запада на восток через Цугодаары пропс-

ходит сегментация радиоэха облачности, которая, как показано, обусловлена образованием волн симметричной неустойчивости, усиленных орографией;

- началу шквала у предгорий ЭДугодаар предшествует зарождение открытой ячейки глубокой конвекции. При развитии шквала образуется цепочка таких ячеек вдоль склона;

- обнаружено и объяснено образование Фронта орографической окклюзии южнее Мугодаар, а также волн на ХФ. Выяснилось, что причиной волнообразования является ускоренное перемещение ХВМ вдоль одного

из склонов, а фронт окклюзии образуется при быстром смещении ХВМ_

вдоль обоих склонов_одаовременно;--

- показана возможность довольно быстрой трансформации радиоэха облачности открытой ячейки в закрытую, а затем в радиоэхо облачности ТФ;

- проанализированы условия и уточнены особенности развития МНК в районе Балхашской впадины. Показано, что роль орографии велика, вскрыты особенности механизма ее воздействия. Выявлено, кроме того, что МНК, зародившись на ХФ, не перемещается вместе с ним, а развивается и диссипирует на одном и том же месте.

Важнейшим результатом, однако, следующим из анализа атмосферных фронтов в районе Мугодаар и МКК - в районе Балхашской впадины, является то, что предложен метод анализа мезомасштабных образований на основе информации обычного МРЛ и показана его высокая эффективность.

Результаты исследований опубликованы в монографиях:

1. Тропопауза и максимальный ветер над территорией Казахстана (справочное пособие). - Алма- Ara, Изд-во УТМС КазССР, 1974,-204с.

2. Метеорологические условия полетов воз,душных судов в верхней тропосфере я нижней стратосфере паи территорией СССР (справочное пособие), (в соавторстве с Васильевым A.A., Капитановой Т. П., Лешкевич Т.В., Пинусом Н.Э.), - М.-.Гидрометеоиздат, 1982,-180с,

3. Метеорологические условия полетов воз,душных судов в верхней тропосфере и низшей стратосфер, над территорией СССР (справочное пособое),(в соавторстве с Ер Крюковым В.И., Васильевым Л.А., Капитановой Т.П., Лешкевич Т.Р., Пинусом Н.Э.). -М.Тидрометеоиздат, Г988.-240с.

4. Гидрометеорологии! лше проблемы Приарадья (в соавторство с Каипошл U.U., Лебедь jl.B., Мояокровичем Э.Й., Семеновым O.K.,

уликой Л.П., Чистяевой с,П., Чичасовым Г.Н.). -Л.:Гидромвтеоиз-аг, 1990.-278с.

Отдельные результаты исследований опубликованы в статьях, етодических и практических рекомендациях:

5. Градуировочная линейка для определения значений темпера-уры и влажности по сигналам радиозонда РК3-2 при работе в режиме бсолютного времени счета. - Методические указания ЦАО, 1970, вип. О, с.3-7.

6. Линейка для определения дефицита точки росы. - Методические казания ЦАО, 1970, вып. 40, с.13-14.

7. О выборе особых точек и анализа тропопаузы по ходу темпера-урной частоты радиозонда РКЗ. - Сб. работ Алма-Атинской ГМО, Т970, 1ЫП.5, с.17-23.

8. Высота и температура тропопаузы над территорией Казахстана. • Геогр.сб. КазГУ,- Алма-Ата, Изд. КазГУ, Г974, вып.Г, с.115-120.

9. Изменение высоты и температуры тропопаузы в засисимосги от шроты, -в сб. .'Материалы научн. кояф.молодых ученых КазГУ. -Алмаза, Изд.КазГУ, 1974, с.255.

10. О распределении турбулентности вблизи тропопаузы над Ка-laxcraHOM. - В сб.: Тезисы докл. Первой Среднеазиатской конф. мо-[одых ученых и специалистов гидрометслужб. - Ташкент, Изд. УГКС 'з.ССР, 1974, с. 19.

11. Максимальный ветер и ветер на полярной тропопаузе над 'ерриторией Казахстана. -Труда КазНИП/И, 1976,вып. 57, с.19-23.

12. О возможности вычисления некоторых характеристик верти-гальных движений в атмосфере по данным радиозондирования. -Труда СазНИИ Госкомгидромега, 1980, вып.66, с.29-37.

13. О возможности вычисления продольных и поперечных пуль-¡аций скорости ветра по данным координатной информации радиозон-щ. -Труды КазНИГМИ, 1980, вып.83, с.45-51.

14. Некоторые результаты определения характеристик вертикальных движений в атмосфере над Алма-Атой. -Сб. работ Алма-Атинской ГМО Ж), 1981, вып.9, с.50-58.

15. Особенности распределения интенсивности турбулентности i стратосфере над игом Казахстана. -Тезисы докладов Четвертого всесоюзного совещания по исследованию динамических процессов в зерхней1атмосфере, Обнинск, 1982, с.77-78.

16. Особенности распределения турбулентности над Джамбулом i болтанка самолетов. Тезисы докладов Всесоюзной конференции по шациошюй. метеорологии и прикладной авиационной климатологии. Лосква, 1982, с.80.

1?. Анализ перемещения радиоэха облачности атмосферных фронтов в орографически сложных районах. Тезисы докладов Ш Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии, г.Суздаль, 15-17 мая 1990г. М.:Гидромегеоиздат, 1990, с.98.

18. Типизация радиоэха облачности в дальней зоне МРЛ применительно к анализу атмосферных фронтов. -Труды КазЯИШИ, 1990, вып. 106, с.43-55.

19. О вычислении интегральной интенсивности турбулентности и характеристик вертикальных движений в свободной атмосфере по данным радиозонда типа РКЗ. -Труда КазНИИ Госкомгидромета ,~1982г~ вып.83, с.30-35^.__—-

¿и. и погрешностях метода расчета турбулентных пульсаций по координатам радиозонда. -Труды КазНШ Госкомгидромега, 1982, вып. 78, с.51-59.

21. Некоторые особенности распределения интегральной интенсивности турбулентности в свободной атмосфере над югом Казахстана. -Труда КазНИИ Госкомгидромета, 1982, вып.83, с.36-45.

22. Методические рекомендации к учету метеорологических условий в слое 6-12км при обеспечении полетов над территорией Казахстана. -Алма-Ата, Изд. Казахского УГКС, 1983, 54с.

23. Статистические характеристики распределения турбулентности в свободной атмосфере над Джамбулом. -Труды КазНИИ Госкомгидромега, 1984, вып.ЭП, с.81-94.

24. Распределений интенсивности турбулентности над югом Казахстана в зависимости от аэросинопгических условий. -Труды Каз НИИ Госкомгидромета, 1984, вып.90, с.9В-100.

25. Аэрологическая сеть Казахстана и ее роль в метеорологическом обеспечении народного хозяйства (в соавторстве с Чередниченко Р.И.). -Тезисы докладов Ш Всесоюзной конференции по аэрологии 24-30 июня 198^г., Москва - ВДДХ, с.186-188.

26. О статистическом методе расчета турбулентности в атмосфере. -В сб.¡Исследование взаимодействия мезо- и макромасштаб-ных процессов в атмосфере и применение статистических методов в метеорологии. Труды Всесоюзного симпозиума, Алма-Ата, 20-23 октября 19гЯг., М. ;Гидрометеоиздат, 1985, с.150-153.

2Г. Особенности распределим интенсивности турбулентности в трглосфере над югом Казахстана при некоторых типах синоптических процессов. -Труди КазНИИ Госкомгидромета, 19В6, вып.94, с. 16-22.

28. Статистические моделирование и прогноз метеоусловий вдоль авиатрассы Алма-Ата - Москва на основе гидродинамического

[рогноза. Тезисы Всесоюзной конференции по статистической ингер-[ритации гидродинамических прогнозов, Алма-Ата, 1987, с.39-40.

29. О распределении интенсивности турбулентности над территорией Казахстана. -В сб.Исследование опасных явлений погода на территории Казахстана. -Алма-Ата, Изд. Казахского Госуниверситета, :989, с.3-10.

30. Особенности распределения радиоэха облаков над северо-эосточными районами Приаралья. -Труды КазНИГМИ, 1988, вып.102, с. >8-39.

31. Использование информации метеорологических радиолокаторов в оперативной работе. -Тезисы доклада на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии, Москва, 29 мая - 2 июня 1989г.

32. Особенности распределения болтанки и ее прогноз вдоль авиатрассы Алма-Ата - Джамбул. -В сб.Исследование опасных явлений погоды на территории Казахстана. -Алма-Ата, Изд. Казахского Госуниверситета, 1989, с.10-25.

33. Статистическое моделирование и прогноз метеоусловий вдоль авиатрассы Москва - Алма-Ата. -В сб.:Исследование опасных явлений погоды на территории Казахстана, -Алма-Ата, Изд. Казахского Госуниверситета, 1989, с.51-59.

34. Использование информации метеорологических радиолокаторов в анализе атмосферных фронтов. Практические рекомендации, -Алма-Ата, Изд. Казгидромета, 1989, 104с.

35. Распределение некоторых опасных явлений по территория Северного Приаралья и Мугоджар. -Труды КазНИГМИ, 1990, выл.106, , с.18-22.

36. Типизация радиоэха облачности в дальней зоне МРЛ применительно к анализу атмосферных фронтов. -Труды КазНИГМИ, 1990, выл.106, с.43-55,

37. Авиационные прогнозы в КазНИГМИ (совместно с Калло H.A.). -Труда КазНИГМИ, 1991, вып.ПО, с.55-62.