Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Радиолокационные исследования интегральных характеристик облаков и осадков
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология
Автореферат диссертации по теме "Радиолокационные исследования интегральных характеристик облаков и осадков"
На правах рукописи
003491В5Б
Мизиева Жанна Юсуповна
РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЛАКОВ И ОСАДКОВ
Специальность 25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорологи я
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
11 1 ФЕВ 2010
Нальчик-2010
003491656
Работа выполнена в ГУ «Высокогорный геофизический институт» в отделе актив воздействий на гидрометеорологические процессы
Научный руководитель: доктор физико-математических наук,
лауреат Государственных премий СССР и КБР, Заслуженный деятель науки РФ и КЧР профессор Абшаев Магомет Тахирович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
профессор Сенов Хамиша Машхариевич
кандидат физико-математических наук, Марченко Павел Евгеньевич;
Ведущая организация: Центральная аэрологическая обсерватория
(г. Долгопрудный, Московская область)
Защита состоится «22» января 2010 г. в 14°° на заседании диссертационного совета 327.001.01 при ГУ «Высокогорный геофизический институт» Росгидромета по адре' 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Высокогорного геофизического института по адресу: 360030, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.'
Автореферат разослан «18» декабря 2009 года.
Ученый секретарь Специализированного совета, доктор физико-математических наук, профессор **"_А. В. Шаповалов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Выбор объектов воздействия и контроль фективности воздействия на градовые процессы обычно основан на эволюции во емени ряда радиолокационных параметров засеянных облаков: радиолокационной ражаемости, площади радиоэха, высоты верхней границы, высоты повышенного диоэха, отношения отражаемости на двух длинах волн, вероятности выпадения ада и т.д.
Однако указанные одномерные параметры (измеренные в точке) не могут екватно характеризовать эволюцию трехмерной структуры конвективных облаков и естественном развитии и в результате засева. Поэтому по мере дальнейшего звития радиолокационных методов контроля стала очевидной необходимость мерения более широкого комплекса параметров.
Создание и применение автоматизированных систем обработки диолокационной информации и управления противоградовыми операщшми открыли вые возможности для оперативного радиолокационного контроля эффективности здействия, основанные на измерении площадных, объемных и интегральных рактеристик облаков.
Проведение автоматизированных радиолокационных исследований двумерных и ехмерных параметров облаков, является одним из перспективных путей следования облачности, совершенствование критериев распознавания опасных лений погоды, грозо- и градоопасности облаков в работах по модификации погоды и здания банков данных об облачности.
Целью настоящей работы является исследование интегральных рактеристик градовых и ливневых облаков, включая приведенную водность и [тегральное водосодержание, пределы их вариации, повторяемости значений и еменного хода, для усовершенствования представлений о структуре мощных >лаков и уточнения критериев засева.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
1. Проведены инструментальные исследования эволюции одномерных, умерных и трехмерных радиолокационных параметров засеянных и незасеянных адовых и градоопасных облаков на Северном Кавказе на автоматизированных диолокаторах.
2. На основе анализа обширного экспериментального материала, лючающего более 12 тысяч файлов радиолокационного обзора пространства, шучены статистические данные и пределы вариации объема (Уг,), водности (д), жведенной (дх) и интегральной водности (Л/г.) градовых и ливневых облаков.
3. Проведена статистическая оценка повторяемости значений интегральной |дности в 11500 случаев измерений в течение летних сезонов 2003 - 2006 гг.
4. Проведены экспериментальные исследования высоты зарождения града, >емени роста града и кинетической энергии града.
Научная новизна полученных результатов:
1. В результате радиолокационных исследований впервые установлены:
- пределы вариации и особенности распределения по площади приведенной водности ливневых и градовых облаков;
- пределы вариации и особенности временного хода интегральной водности градовых и ливневых облаков; 1
— закономерности эволюции приведенной и интегральной водности градо облаков;
— данные о скорости осадкообразования в градовых облаках.
2. По результатам радиолокационных исследований грозо-градовых процесс» наблюдавшихся на территории Ставропольского края в летние периоды 2007 - 2009 i с использованием «АСУ-MPJI» выделено 614 конвективных ячеек, в радиусе 100 обзора локатора, и получены статистические данные о:
— высоте зарождения первого радиоэха градообразующих конвективных яче и превышении высоты первого радиоэха над уровнем изотермы 0°С; высоте зарождения града над уровнем изотермы 0°С;
— времени зарождения града, начиная с момента обнаружения перве радиоэха градообразующих конвективных ячеек.
Научная и практическая значимость результатов:
1. Полученные в работе пределы вариации и пространственно-временг распределение приведенной и интегральной водности кучево-дождевых облак представляют интерес для оценки оптической плотности облаков при изучении радиационных свойств, ослабления радиоволн разного диапазона и расч< радиояркостной температуры облаков для интерпретации спутниковых наблюдений.
2. Измерение значений интегрального водо- льдосодержания всей облачн системы или выделенных конвективных ячеек (Mi5, M2s, Л/б5), а так аналогичных значений интегральной водности переохлажденной части облака (ДА: ДЛ/25, ЛМз5,..., AA/65), позволяют:
— усовершенствовать методы оценки степени градоопасности облаков эффективности активного воздействия на них;
— исследовать водозапас облаков для целей искусственного увеличен осадков;
— исследовать осадкообразующую эффективность облаков;
— оценить суммарное льдосодержание и «разрушительный» потенщ градовых облаков;
— сравнить мощность градовых процессов между собой и т.д. Эти результаты также имеют серьезную и практическую значимость для:
— совершенствования критериев распознавания ОВ и оценке физическ эффективности воздействия в системе противоградовой защиты;
— совершенствования критериев распознавания опасных явлений погоды системе штормооповещения и метеообеспечения авиации.
3. Экспериментальные данные о высоте зарождения первого радио: градообразующих ячеек и скорости осадкообразования могут быть использованы ; совершенствования технологии воздействия на градовые процессы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1.Результаты радиолокационных исследований высоты зарождения первого диоэха градовых облаков, высоты зарождения града и времени градообразования.
2.Результаты радиолокационных исследований информативности одномерных, умерных и трехмерных параметров облаков.
3. Статистические данные о повторяемости значений приведенной и [тегральной водности градовых и ливневых облаков Северного Кавказа.
4.Пределы вариации и эволюция во времени приведенной и интегральной дности градовых и ливневых облаков на разных стадиях развития.
Личный вклад автора:
Постановка задачи выполнена научным руководителем. Разработка методики мерения параметров микро- и макроструктуры и интегральных характеристик лаков и осадков выполнена совместно с научным руководителем. Основные зультаты радиолокационных исследований интегральных характеристик облаков Зъема, водности, приведенной и интегральной водности, размера и потока нетической энергии града) получены автором на основе анализа и обобщения ширного экспериментального материала, полученного с помощью томатизированных систем АСУ «Антиград» и «АСУ-МРЛ», включающего более 12 1сяч объемных файлов радиолокационного обзора на территории Северного Кавказа.
Апробация работы:
Основные результаты диссертации докладывались на:
1. V конференции молодых ученых КБНЦ РАН. Нальчик, 2004 - 2005 гг.
2. Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, посвященной 70-летию Эльбрусской высокогорной комплексной экспедиции АН СССР. Нальчик, 28 - 30 сентября 2005 года.
3. Второй конференции молодых ученых национальных гидрометслужб государств-участников СНГ. Москва, 2006 г.
4. Научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий. Нальчик, 2007 г.
5. Научной конференции институтов Росгидромета, посвященной 50-летию Отдела физики облаков Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. Санкт-Петербург, 2008 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в 1М числе 3 работы в журналах, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, ггырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 160 стр., 10 1блиц и 43 рисунка.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении раскрывается актуальность темы, формулируются цели и зада работы, приводится научная и практическая значимость, а также новизна полученн! результатов.
Первая глава посвящена обзору радиолокационных методов измерен микрофизических характеристик облаков и осадков (объема, водности, интенсивное и количества осадков, интегрального водосодержания, размера и потока кинетическ энергии града), включая одноволновые, основанные на использован корреляционных соотношений и двухволновые, основанные на решении обрати задачи теории рассеяния. Проведен анализ методов обнаружения града и критери оценки градоопасности облаков, применяемые в противоградовых службах Российск Федерации, стран СНГ, Аргентины, Бразилии, Македонии, в модифицированном ви в Болгарии и др.
Во второй главе рассматривается принцип действия и основн: характеристики автоматизированных радиолокационных систем АСУ «Антиград» «АСУ-МРЛ», с помощью которых проведены радиолокационные исследован параметров микроструктуры облаков и осадков, их пространственное распределение эволюция во времени, а также методика получения карт полей микрострукту] облаков, и методика анализа экспериментального материала.
На основе теоретических и экспериментальных исследований рассеяния ослабления радиолокационного излучения отдельными гидрометеорами (капли вод град, снег), а также полидисперсными системами гидрометеоров ранее бы разработаны одноволновые и двухволновые методы радиолокационного измерен водности облаков, а также дождевых и градовых осадков (М.Т. Абшаев, В. Степаненко, Д. Атлас, А.Б. Шупяцкий и др.). Водность облаков различного генези< не содержащих частиц осадков, достаточно детально изучена авиационными радиолокационными методами (С.М. Шметер, А.А. Черников и др.) и приводится литературе. Значительно менее изучено содержание воды в облаках в ви крупно дисперсных частиц осадков (капель дождя, градин, снежинок), е пространственное распределение и интегральные значения.
Как известно, осадкообразующие облака представляют собой полидисперсн; систему, состоящую из облачных капель, кристаллов и частиц осадков размером бо.г 100 мкм. Водности мелкодисперсной (облачной) и крупнодисперсной (осадковс фракций в кучево-дождевых облаках могут быть одного порядка величины (от 0,1 до - 5 г/м3). Но радиолокационная отражаемость мелкокапельной фракции в 104 * 107 { меньше отражаемости градовой и дождевой фракций и не превышает 2= -10 (1В2, да при предельно больших значениях водности мелкокапельной фракции. Благода этому, при измерении содержания воды в виде капель дождя и градин, она может бь отсечена значением радиолокационной отражаемости 2> 0 с!В2.
Создание автоматизированных систем обработки радиолокационн информации типа «Метеоячейка» дало возможность получения пространственнс распределения водности облака по всему объему облака, а также измерения двумерн и трехмерных параметров облаков, включая интегрированное по вертикали и по все объему облака содержание воды.
Автоматизированные радиолокационные системы АСУ «Антиград» и «АСУ-РЛ», использованные нами, обеспечивают трехмерный обзор пространства с риодичностью 3 - 3,5 мин, аналого-цифровое преобразование, осреднение и ввод диолокационных сигналов в компьютер по 360 дискретным значениям азимута и 400 ейкам дальности протяженностью 0,5 км. В них программно реализовано измерение держания воды в единице объема (водности) в виде капель дождя и града Цн м3). Их значения в л-ой ячейке облачного объема рассчитываются по формулам:
а _ 10о.о5г10„-2.4 ]
Чш - ю0,058г,°""3>г5]
В смешанных осадках суммарное содержание воды в виде града и дождя в иничном объеме рассчитывается по алгоритму:
<7/0, при < 40
Чнп при210п>75
е 2юп -- радиолокационная отражаемость на длине волны л = 10 см в и-й ячейке ощади радиолокационного обзора; дкл и - содержание воды в г/м3 в виде дождя и ада, соответственно, в и-й ячейке площади обзора; к - параметр, зависящий от отношения дождевой и градовой воды, для которого эмпирически получено фажение: к = 0,0285321О„- 1,14.
Суммирование значения водности ¿/„ по всей толще облака позволяет получить рты вертикально интегрированного содержания воды (приведенной водности) во ей толще облака (¡у (кг/м2), а также в слое зарождения и роста града выше изотерм С и -6°С (Ддд) и Ас^е).
Получение карт распределения приведенной водности по площади, ■уществляется слудующим образом:
- рассчитывается водосодержание каждого единичного объема облака д„]
- строятся карты распределения водности в горизонтальной плоскости на всех высотах от основания до вершины облака с шагом 0,5 км;
- производится суммирование водности по всем слоям облака по формуле:
(3)
/=1
е с]щ - водность (г/м3) п-то единичного объема облака на /-й высоте;
АН\ - вертикальная протяженность г'-го слоя облака, равная 0,5 км; т - число ненов обзора.
Получение карт приведенной водности облачных слоев выше уровней изотерм С и -6°С (Д(?л) и Ад^-б) осуществляется аналогичным образом, путем суммирования (дности в толще облака выше этих уровней.
Интегральное водосодержание (интегральная водность) всего объема облака '// и его переохлажденной части ДЛ/а (тонн) рассчитывается путем интегрирования >дности с{п по всей площади радиоэха и всем слоям облака от его основания до :ршины, а также от уровня изотермы - 6°С до вершины:
т
м I > (.
т
ЛА/^АдД^ад) м
где цп(2) - значение приведенной водности (кг/м2) в п-й ячейке площади обзо] внутри изоконтура с заданной отражаемостью 2, = 15, 25,..., (55 8„(2) - площа п-й ячейки площади обзора, внутри изоконтура с заданным значением п - чис ячеек площади обзора; т - число циклов обзора.
Общая характеристика экспериментального материала
Проведен анализ результатов радиолокационных наблюдений АСУ «Антигра научно-исследовательского полигона ГУ «ВГИ» и круглосуточных наблюден Волгоградского и Ставропольского АМРК «АСУ-МРЛ», включающий:
- данные радиолокационных наблюдений Кызбурунского НИ полигона I «ВГИ» за летний период 2003 - 2009 гг.;
- данные наблюдений Ставропольской Военизированной Службы за летн период 2006-2009 гг.;
- данные наблюдений Волгоградского АМРК за зимний период 2007 - 2008 гг.
Экспериментальный материал, на основе которого получены основн
результаты в диссертации, включал в своем составе многолетние данные наблюден эволюции грозо-градовых облаков в радиусе обзора 100 - 200 км (количество файл обзора 12000).
Методика анализа экспериментального материала
Для обработки обширного объема информации нами использовались карты:
- опасных явлений погоды;
- максимальной отражаемости
- максимального размера града {ётахУ,
- кинетической энергии (£) и потока кинетической энергии града ( Ё );
- приведенной водности всего слоя облака слоя выше изотермы 0 (Ас/!») и слоя выше изотермы -6°С (А<?г-б);
- горизонтальных сечений радиоэха на любой заданной высоте (от 0 до 16 к с шагом 0,5 км;
вертиканьных сечений радиоэха в любом заданном направлении;
- количества (слоя) жидких осадков (0 и их интенсивности (/),
В третьей главе представлены результаты исследований пространственно временного распределения микрофизических характеристик осадков из облак различных типов: эволюция во времени размера облачных частиц, интенсивное осадков, особенности полей количества осадков и кинетической энергии града п градовых процессах различных типов. Приводятся результаты статистическ исследований времени градообразования в областях первого радиоэха и высо зарождения града.
В работе проведены радиолокационные исследования грозо-градовых процесс! наблюдавшихся на территории Ставропольского края с использованием «АСУ-\^ Выделено 614 конвективных ячеек, наблюдавшихся в радиусе 100 км обзора локато в течение летних сезонов 2007 - 2009 гг. По результатам наблюдений проведе статистическая оценка времени градообразования.
Анализ каждого грозо-градового процесса начинался с просмотра карты асных явлений погоды, а также построения и просмотра анимационных фильмов элюции ячейковой структуры облачной системы. Затем выбирались отдельные нвективные ячейки и строились вертикальные сечения через градовый очаг в любом данном направлении, позволяющие провести анализ высоты появлений первого циоэха, времени градообразования и высоты зарождения града, а также остранственно-временное распределение, указанных параметров микроструктуры л. рис. 1).
. кт
Нцм« -ж-1 ¡2 ш__ Нц>оа..£ 1 ¿Лш__ ----- Нфод = 1 а,? кЫ-_ ____ )1ц»ба.и..1 К 7 гм _______ ______
13" 14 18" 14 18" 14 192в
пл- «= А2 -т--— 10 - е е 10 10
» 4.5 ¡ял. ..... Б е
-с км 5 км 2 5 км 2 Ифо -Т 2 ш 5«в-4 ____
й 4 Э и 5 4 В 12 и 3 4 3 \2 1 4 0 Э 4 д 12 (б 2 0
X. кт
Рис. 1. Вертикальные сечения облака в период развития (в 1842, 1845 и 1857) и в адии зрелости (в 1925)
Анализ пространственно-временного распределения градовых и градоопасных лаков показал, что местоположение градовых очагов в облаках зависит от типа адовых процессов. В одноячейковых процессах в стадии зарождения и роста града адовые очаги располагаются в центральной части облака, как правило, выше отермы -6°С, а в стадии выпадения града приобретают вид вертикальных столбов без метного наклона, т.е. имеют осесимметричную форму. В упорядоченных югоячейковых, суперячейковых и переходного типа градовых процессах, для торых характерно несимметричное пространственное строение, в 77% случаев адовые очаги расположены на наветренном фланге КЯ (в северном полушарии на •авом фланге, а в южном полушарии на левом), в 18% случаев - в их центральной сти и всего в 5% случаев на подветренном фланге. В суперячейковых и югоячейковых процессах отмечается наклон градового очага вперед и вправо таким ¡разом, что часть градового очага нависает над зоной восходящих потоков, образуя [вес радиоэха, в котором расположены зоны зарождения и роста града.
На рис. 2 представлены повторяемости значений высоты появления первого .диоэха КЯ, времени градообразования, высоты зарождения града и т.д. по данным [блюдений Ставропольского АМРК «АСУ-МРЛ» за 2007 - 2009 гг. Анализ показал, о время градообразования с момента зарождения первого радиоэха КЯ до момента ¡наружения града варьирует в пределах 5-20 мин, с часто встречающимися ;ачениями 6 - 8 и 10 - 12 мин. Зарождение первого радиоэха градовых ячеек мечается на высоте от 3 до 8,5 км. Выше уровнем изотермы 0°С первое радиоэхо КЯ рождается на высоте 0,1 - 5 км. Град может зарождаться на высоте от 3 до 9 км. В шьшинстве случаев 4 < Нзг < 5 км. Выше уровня изотермы 0°С град может рождаться на высоте от 0,5 до 5,5 км. В большинстве случаев 0,5 < ДЯЗГ < 3 км. овторяемость значений АЯпр и АЯЗГ имеет экспоненциальное распределение, а ячения Дг1, Нщ,, Нът усеченное логнормальное распределение.
о
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Повторяемость высоты зарождения града с момента Повторяемость высоты заровдения града
обнаружен ия первого радиоэха КЯ Я,„ км нщ ировнем 0ос д^ км
240
220
200
180
со 160
140
з 120
О
¡1 100
80
60
40
20
0
Повторяемость времени градообразования от момента зарождения первого радиоэха до обнаружения града Д/, мин
Рис. 2. Повторяемости значений: а) высоты Япр зарождения первого радиоэха грздовы: ячеек; 6) превышения высоты АНщ, зарождения первого радиоэха градовых ячеек над уровне;, изотермы 0°С; в) высоты Н1Г зарождения града с момента обнаружения первого радиоэха; г высоты А//Зг зарождения града над уровнем изотермы 0°С; <)) времени А1 градообразования с момента зарождения первого радиоэха до обнаружения града. N - число случаев наблюдений; А, - шаг по оси ОХ; х - рассматриваемый параметр; ехр(х; Ху- плотность экспоненциально?; распределения; \agnormalix; ¡г, а) - плотность логнормального распределения.
Повторяемость высоты зарождения первого радиоэха градовых ячеек Япр, (км)
0
0 12 3 4
Повторяемость превышения высоты зарождения первого радиоэха градовых ячеек над уровнем изотермы О "С ЛЯ11р, км I
Таблица 1. Радиолокационные параметры градовых облаков по данным о люде нин Ставропольского АМРК «АСУ-МРЛ» (на примере градового процесса за .06.2008г).
№ Время Высота Время Высота Время Превыше-
КЯ зарожде- зарожде- градоооразова- зарожде- зарожде- ние высоты
ния ния ния Д^, мин ния фада ния града зарождения
первого первого ЯЗГ; КМ града АНЗГ,
радиоэха радиоэха #Пр, КМ КМ
1 1343 5 7 5 1350 1,4
2 1350 5,5 7 4,5 13" 0,9
3 1350 ' ' 6,5 11 5,5 1401 1,9
4 1354 6,5 20 4,5 1414 0,9
5 14и1 4 7 5,5 1408 1.9
6 14й4 4,5 7 4,5 14й 0,9
7 14й 4 И 5 144" 1,4
8 14" 4,5 7 4,5 1443 0,9
9 1436 4 И 6 1447 2,4
10 14« 7,5 8 6 1451 2,4
11 1449 5 5 5 14м 1,4
12 14м 5 10 4,5 1501 0,9
13 1454 5 14 5,5 15°" 1,9
14 14>6 4,5 5 4,5 15и1 0,9
15 15м 5,5 7 4,5 15" 0,9
16 1510 5,5 5 4,1 1515 0,5
17 15" 4 7 4Д 1519 0,5
18 15" 4 5 5 15" 1,4
19 154У 6 5 5,5 1554 1,9
20 15я 5,5 5 4,5 1558 0,9
21 1604 5,5 5 4,5 16ю 0,9
22 16'* 6 5 4,5 1623 0,9
23 16" 6 5 4,5 1626 0,9
24 1630 4,5 5 4,5 1635 0,9
В результате анализа 80 карт слоя осадков, выпадавших на территории гавропольского края в течение летних сезонов 2007 - 2009 гг. и кинетической ергии града выявлены следующие закономерности, характеризующие градовые юцессы:
- для одноячейковых процессов характерно выпадение града локальными [тнами;
- для многоячейковых упорядоченных и неупорядоченных процессов мечается выпадение града, как локальными пятнами, так и в виде градовых полос;
- в случае сунерячейковых процессов град всегда выпадает в виде полос;
- длина градовых дорожек изменяется от 0,1 км до 130 км при среднем значении : 10 - 20 км, а их ширина - от 0,1 км до 10 - 3 0 км при среднем значении 5 - 10 км.
Четвертая глава посвящена результатам радиолокационных исследова информативности одномерных, двумерных и трехмерных параметров облак применительно к распознаванию опасных явлений погоды, эволюции во времени пространстве водности единичного объема, приведенной водности и интегрально водосодержания градовых и ливневых облаков на разных стадиях развития.
Исследован]« проводились на Северном Кавказе на автоматизированн радиолокаторах научно-исследовательского полигона ГУ «ВГИ», Волгоградскс АМРК и Ставропольской противоградовой службы Росгидромета. На основе ангин обширного экспериментального материала, включающего более 12 тысяч файл радиолокационного обзора пространства, получены статистические данные о предел вариации объема облаков ( Vz¡), водности (q), приведенной (q¿) и интегральн водности (Mz¡) мощных кучево-дождевых облаков, из которых выпадали градовые ливневые осадки.
По результатам радиолокационных наблюдений Волгоградского АМРК «АС! MPJI» различных форм облачности в зимний период, включая слабые, средние и бол сильные снегопады, наблюдавшиеся в 2007, 2008 гг., проведена статистическая оцен повторяемости значений:
- интегрального водосодержания MZi объемов облачности внутри изолиний Z 15,25 dBZ;
- приведенной водности qm по всей высоте радиоэха;
- объемов Vzí облачности уровней отражаемости Z > 15,25 dBZ;
- площади выпадения снега <S:„eг-
На рис. 3 представлены повторяемости значений двумерных, трехмерн] параметров зимних облаков по данным круглосуточных наблюдений Волгоградскс АМРК «АСУ-МРЛ» за 2007 - 2008 гг. Анализ данных показывает, что повторяемое значений М15, М2s, V\¡, V2¡ и площади снегопада 5снег имеют экспоненциальн распределение, а значение qm усеченное логнормальное распределение. Интегральн водосодержание всей облачности составляет 103 < Ми < 1,5-Ю5 тонн, а внут изолинии Z > 25 dBZ достигает 102 < М2$ < 3,5-104 тонн. Объемы всего облака облачности внутри изолинии Z > 25 dBZ достигают значений соответственно 102 < < 5-Ю3 км3 и 10 < V2b < 4-Ю2 км3. Приведенная водность варьирует в пределах от 0,01 q„, < 0,35 кг/м2 при часто встречающихся значениях 0,05 - 0,1 кг/м2. Площг выпадения снега составляет 5 < SCHCr < 2-103 км2.
Для исследования временного хода интегрального водосодержания градовых ливневых облаков, были использованы данные экспериментальных измерен комплекса одномерных, двумерных и трехмерных радиолокационных параметр облаков (более 50 параметров), выдаваемых АСУ «Антиград» и «АСУ-МРЛ» формате таблиц Excel и HTML строился временной ход значений параметров:
- Нв (км) - высота верхней границы облачности в ячейке; Zmax (dBZ) - значение максимальной отражаемости в ячейке;
- Д#з5, А#45,-^ AW75 (км) - превышение над 0°С изотермой высоты урон отражаемости 35,45,..., 75 dBZ соответственно;
Kj5, V25, Г35,..., Г75 - объемы облачности (или КЯ) с уровнем отражаемое более 15, 25, 35,..., 75 dBZ, соответственно;
- АУц, AV2s, AF35,..., ДК75 - объем в ячейке выше 0°С изотермы с уровн отражаемости более 15, 25, 35,..., 75 dBZ, соответственно;
- Mis, M25, A/35,.*• ? M75 - интегральные значения водности объемов облачности (или КЯ), внутри изолиний Z> 15, 25, 35,..., 75 dBZ, соответственно;
- АМц, ДМ>5, ДМ35,..., ДМ75 - интегральные значения водности объемов облачности (или КЯ) выше изотермы 0°С внутри изолиний 2> 15, 25, 35,..., 75 dBZ, соответственно;
¿sM¡¡, ùAf^, - интегральные значения водности объемов
облачности (или КЯ) выше изотермы -6°С внутри изолиний Z > 15, 25, 35,..., 75 dBZ, соответственно.
По временному ходу значений одномерных, двумерных и трехмерных раметров проводился анализ пространственно-временной эволюции градовых и вневых облаков (возникновение, перемещение, диссипация, длительность щионарного состояния КЯ, градового очага в нем и облачной системы в целом), i рис. 4 показан временной ход одномерных, двумерных и трехмерных параметров |Щного градового облака, показанного на рис. 1. Первое радиоэхо этого облака ъемом V|5 = 9 км3 зародилось в 1842 в слое от 4,5 до 10,2 км с Zmœc = 18 dBZ и HZmax = км. Из рис. 4 следует, что максимальная отражаемость облака за 10 мин (с 1842 до 52) увеличивается от Zma, = 18 dBZ до Zmax > 50 dBZ, еще через 10 мин достигает зчения Zmax = 68 dBZ и в течение всего периода выпадения града значения Zmax рьируют в пределах 65 - 73 dBZ. Значения Zmax остаются такими высокими даже в риод 1908 - 1919, когда объем локализации (F6¡ и ДК65) и интегральное досодержание (,Ц)5 и АМ65) крупного града уменьшаются почти до 0 (см. рис. 4d и ). Также слабо реагируют на изменение содержания крупного града высота верхней аницы облака и высоты изолиний высот AH¡¡, АН2.j, AH¡5, AH4¡ и АH¡¡. Анализ еменного хода значений параметров М45, А/55, M6¡, ДЛ/45, ДЛ/55, ДЛ/65 показывает, что и более адекватно характеризуют момент достижения градового и не градового стояния облаков, чем одномерные параметры (Z„, dmax, Нв, АН^). Действительно, из с. 4е следует, что уже в 1848 значения М45 » ДМ45 > 0, что свидетельствует о начале здообразования. В 1855 значения А/55 и ДЛ/55 > 0, указывают на наличие в облаке зда средних размеров, а в 1858 значения М6¡ и ДА/« > 0 указывают на нгшичие упного града. При этом значения Zmax и AH4i, указывают на наличие града несколько зже. В стадии диссипации облака в 2232 прекращается выпадение крупного града fu = 0), в 2041 прекращается выпадение града с ущербом (Ms¡ = 0). Еще раньше (в 32) на переход облака в не градовое состояние указывают значения ДМь5 = 0, а в 2038 i/55 = 0, свидетельствующие о том, что в области отрицательных температур града ;е нет, верхняя граница зоны локализации града опустилась до уровня изотермы 0°С, идет процесс обрушения града, зона роста града уже отсутствует, а значения Zmax, :„, Нв, ДЯ45 остаются еще характерными для градового состояния облака и жсируют его переход в не градовое состояние с запозданием на 4 - 10 мин.
Таким образом, трехмерные параметры реагируют на переход облака в градовое не градовое состояние раньше, чем одномерные параметры. Резкое уменьшение азанных параметров свидетельствует об ослаблении градового процесса и екращении выпадения града при достижении некоторых критериальных значений, омент прекращения выпадения града можно определить по достижению следующих ачений: АМ55 = АМ65 = М55 = М65 == 0; ДЛ/45 < 100 км3; АН65 = AH¡¡ = 0, АЯ45 < 3,0 км; ,, < 1 см.
о
0,00 0,0í 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 - --- ............. .....
Повторяемость максимального значения приведенной водности Повторяемость площади выпадения снега, S№el (км2)
по всей высоте радиоэха, ^„(кг/м2)
Рис. 3. Повторяемости значений указанных двумерных, трехмерных параметре зимних облаков по данным круглосуточных наблюдений Волгоградского АМРК «АС - MPJ1» за 2007 - 2008 гг. N - число случаев наблюдений; Да - шаг по оси ОХ; х рассматриваемый параметр; ехр(х; 1)- плотность экспоненциальной) распределен: г normal(x; ц\ а) - плотность нормального распределения.
о
О 200 400 600 800
Повторяемость объема облачности уровня отражаемости / 25 dBZ, К25(км3)
0
0 2 ООО 4000 6000 8000 10000
1000 3000 5000 7000 9000 Повторяемость объема облачности уроэня отражаемости Z> 15 dBZ, К,¡(км1)
О
0 20000 40000 60000
10000 30000 50000
Повторяемость интегрального водосодержания всего объема облачности анутри изолинии Z > 25 dBZ, V2/t)
О
0 50000 1Е5 1.5Е5 2Е5 2.5Е5 ЗЕ5 3.5ES 4Е5 Повторяемость интегрального водосодержания всего объема облачности внутри изолинии Z> 15 dBZ, V15(t)
ф Временной ход объема всего облака (V) и облачного слоя выше 0°С (Д V) в км3
¿V, ктЗ|-
временной ход радиолокационной отражаемости 1тм в dBZ
Ь) Временной ход площади Зрадиоэха, Эдождя и Эграда & к|ц2 '
18:42 19:02 19:22 19:42 20:02 20:22 20:42 с) Временной ход высот изолиний отражаемости над уровнем моря (Н) и над уровнем изотермы 0°С (АН) в км
ДН. |«п ■
12 10
е) Временной ход интегральной водности облака (М) и облачного слоя выше изотермы 0°С (ДАТ) в тоннах
А М.
Рис. 4. Временной ход одномерных, двумерных и трехмерных параметров радового облака за весь период его существования. 30.08.2008, г. Ставрополь.
HHOJ. >уу
HHOx '¡/\!
i f У „___
' J* 1 1 s".'" t 1 r " '
; > \ /
: ? Î1 ; / i_ L _
. ■ ■ / / Í f' / Г
■' j j i , I
'. '. s > ! < ; ■ \ J f i \ i \ 1 Müll
\ ' i f i - 1__
; i • i 4
i i Í N ™
Í !" r> i i
~ - — -
E0:6l IS: 81 tV-Sl
test 8161
la:si
0S:¿1 Otr:¿l
as-и
3Z'¿1
„ЮМ AV
'Л
На рис. 5 показан временной ход объема и интегральной водности всего объема , и MZi) и переохлажденной части (AVZ,- и AMZl) градового облака, наблюдавшегося 06.2003 г. Значения Мм, Л/25, М35 характеризуют водосодержание ливневых 1аков, а значения М4¡, Л/55, М65 - суммарную массу града, более крупного града и да катастрофической интенсивности, соответственно. По аналогии, значения АМ45, (55 и АМ65 характеризуют массы такого же града, растущего в области мцательных температур.
Из рисунка следует, что рассматриваемая конвективная ячейка (КЯ) фядоченного многоячейкового процесса зародилась в 1725. После этого значения х указанных параметров облака быстро увеличившись, в 1736 КЯ достигла стадии дового состояния ив 1801 - максимума своего развития; после этого отмечается цельная стадия квазистационарного состояния с небольшими периодическими мнениями значений V2„ MZi, AVZl и AMZi, и, наконец, в период с 1900 до 1920 -;сипация КЯ. Объем градового очага значительно меньше объема всего облака, пример, в 1842 мин объем радиоэха всей КЯ составляет V15 = 1,5-10" км3, а объем 1Ы локализации града в облаке составляет всего F« - 2,2-102 км3, т.е. 14 % от всего >ема радиоэха. Объем локализации более крупного града составляет и того меньше
5 = 81,3 км3, a F65 = 14 км3). Объем зоны роста града выше уровня изотермы минус : составляет: ДК45 = 1,5-102 км3, ДК55 = 68,3, а ДК65 = 13,3 км3. При сравнении ,емов локализации града Г45, более крупного града V5S, и града катастрофической генсивности К65 с объемами зоны роста града выше уровня изотермы 0°С АК45, AK55, 65 соответственно, следует, что большая часть зоны локализации града и крупного да в этот момент расположена в зоне роста.
Таким образом, усиление и ослабление рассмотренной градовой 1СЯ значительно пне характеризовалось трехмерными параметрами областей радиоэха с Z > 55 dBZ. и этом более информативными являются параметры, характеризующие объемы 7ы, AF55, и ДК45) и водосодержание их переохлажденной части (зоны зарождения и ;та града) (АЛ/45, АМ55 и ЛЛ/65).
Дифференцируя во времени интегральное водосодержание облака можно
dt
:нить скорость осадкообразования. Например, интегральное водосодержание КЯ )рядоченного многоячейкового процесса, наблюдавшегося 10.06.2003 г (см. рис. 5) :личивалось по мере ее развития, достигло абсолютного максимума Mi5 = 3,8-105т и i,s = 2,4-105 тв 1801 и в дальнейшем уменьшалось по мере ослабления процесса с 1начительными колебаниями с периодичностью 25 - 36 мин. Водосодержание КЯ с
6 до 1736 увеличилось с Л/(5 = 1,0-104 до Ml5 = 1,5-105 тонн. Таким образом, в период 1вития КЯ ее водосодержание за 10 мин увеличилось в 15 раз благодаря быстрому
зцессу осадкообразования Ç^15 « 1,4-104 т/мин). В дальнейшем скорость
dt
щкообразования достигала 105 т/мин. Такая скорость осадкообразования шетельствует о наличии обширной по площади струи восходящего потока, эсящей в облако не менее 3000 тонн/с парообразной влаги, из которой в осадки гвращается около 30%.
В градовом облаке, наблюдавшемся 17.06.2003 г., максимальная скор осадкообразования достигла Ю5 - 5-103 т/мин.
На рис. 6 приведены статистические данные о повторяемости значег: интегральной водности в 11500 случаев измерений в течение летних сезонов 2003 2006 гг. Эти данные свидетельствуют о том, что максимум повторяемо:: интегральной водности кучево-дождевых облаков Северного Кавказа приходится значения 4,7 < 1|уМц < 5,7 или (5■ 104 < Му,< 5105 т). В градовых облаках, приводящие выпадению града катастрофической интенсивности, значения интегральной водно:-достигают Мц - 6,3-106 тонн. Однако такие значения интегральной водно встречаются относительно редко. Например, в сезоне 2003 г. было 8 дней с градом (' и 22 июня ,6, 10, 19 и 29 июля, 11 и 12 августа), когда отмечались значен: интегральной водности Мц > 1 ■ 106 тонн.
Рис. 6. Повторяемость интегральной водности (тонн) кучево-дожде) облаков.
Для анализа водосодержания на разных стадиях развития градовых и ливнег . облаков строились карты приведенной водности, просуммированной по всей зыс: облачности (д£) и в слоях выше изотерм 0°С (Д<у») и -6°С (Д<^Лнб). После эт: (;троилась пространственно-временная картина облачности в виде совмещенных единой координатной сетке карт приведенных водностей ДД<7р.Д позволяю: , сравнить водосодержания градовых облаков в стадиях развития, зрелости, выпаде:: града и диссипации.
Анализ экспериментальных исследований приведенной воднс:: развивающихся, зрелых и диссипирующих градовых облаков показывает, что высог; информативность имеет карта приведенной водности всего облачного слоя С., более информативна, чем карта горизонтального сечения на какой либо высоте и кг _ максимальной отражаемости (см. рис. 7).
Однако еще более чувствительной к трансформации облака в градовое или не вдвое состояние является карта приведенной водности слоя роста града Адм,
орая и рекомендуется для распознавания объектов воздействия (градовых и цоопасных облаков).
На рис. 7 представлены для сравнения карты максимальной отражаемости и веденной водности по всей высоте радиоэха (д£), выше изотермы 0°С (ДдЕ0) и выше термы -6°С (Д^г-й) многоячейкового градового процесса, наблюдавшегося )8.2007 г в Ставропольском крае. По карте максимальной отражаемости (рис. 1а) но четыре конвективные ячейки. Одна из них не градовая, а три конвективные йки этого процесса представляют градовую опасность. Карта приведенной ности по всей высоте радиоэха (рис. 76) свидетельствует о том, что приведенная ность дх ячеек 1 и 4 значительно меньше, чем д? ячейки 2, т.е. они менее доопасны. Приведенная водность слоя выше изотермы 0°С (Адхп, рис. 7в) и выше термы -6°С (Адх-б, рис. 7г) ячеек 1 и 4 значительно меньше, чем соответствующие аметры ячейки 2.
Из представленных карт видно, что приведенная водность конвективных ячеек 1 в основном сосредоточена в осадках в области положительных температур, а в слое та града мала. Это свидетельствует о том, что ячейки 1 и 4 находятся в стадии сипации, и их засев можно прекратить, так как они уже не представляют градовой сности. В то же время приведенная водность слоя роста града в ячейке 2 тигает значения 10 кг/м2, и она явно является градооласной.
Физическая основа выбора именно этого слоя облака заключается в том, что й радиоэха выше изотермы -6°С является слоем роста града, так как в восходящих оках температура выше, чем в окружающей атмосфере, и уровень изотермы -6°С в ужающей атмосфере примерно соответствует уровню изотермы 0°С в восходящем оке внутри облака.
Сравнение карт дг (рис. 76), Адп, (рис. 7в) и Дс/г_б (рис. 1г) указывает на то, что чительная часть водности облака в этот момент времени сосредоточена в еохлажденной части облака, в зоне роста града.
Соотношения значений приведенных водностей д£, Адц> и Ад^.6 градовых [аков зависят от стадии их эволюции:
- в стадии развития градоопасных облаков значения этих параметров близки г к другу, так как основная водность на этой стадии сосредоточена в ^охлажденной части облака, где может расти град;
- в стадии зрелости градового облака водность переохлажденного слоя Адд> и ^составляет около половины значения д?.
- после начала выпадения града основное водосодержаиие облака смещается [3 - в область положительных температур;
- в стадии диссипации сначала наблюдается быстрое уменьшение до нуля чений Ад^-б, несколько позже значений Д^дь а потом и значений дЕ.
Таким образом, карты приведенной водности (Адм. Адд, и дг) являются ;азателями стадии развития градовых облаков. При этом важно, что карты шеденной водности могут характеризовать все конвективные ячейки в радиусе [иолокационного обзора.
сШ
Рис. 7. Карты максимальной отражаемости (а) и приведенной водности по г; высоте радиоэха (б), выше изотермы 0°С (в) и выше изотермы -6°С (г) многоячейког; градового процесса, наблюдавшегося 31.08.07 г в Ставропольском крае.
Уменьшение значений приведенной водности до Ад.6 < 2 кг/м2 свидетельствус: переходе облака в не градовое состояние и отсутствии града в зоне роста града тогда, когда в приземном слое град еще продолжает выпадать и приведенная воднс: теплого слоя облака (1А<?ю) достаточно большая.
На основе этих исследований критерии распознавания ОВ дополнены новыми териями, основанными на измерении двумерных и трехмерных параметров аков (Л?и и ДЛ4), характеризующих водосодержание их переохлажденной части, а ке соотношение интегрального водосодержания переохлажденного и теплого слоя ака (см. табл. 2). Операции распознавания ОВ по этим критериям эматгоированы в системе «АСУ-МРЛ» и их применение в практике ПГЗ спечивает существенное сокращение числа засеваемых ОВ.
Таблица 2.
Критерии засева ОВ различных категорий.
атегория ОВ Критерии градоопасности облаков
угенциально->адоопасные 0<ДЯ2т<5 км 15<2т<45авг Адт> 1 кг/м2 ДЛ/25 > 10: т
»адоопасные Д#35>3,0 КМ АН2т > 0 км гт>45йВ2 А<7„>3 кг/м2 ДЛ/35 > 5-104 т
[•адовые АН45 > 3 км 1т > 55 йВХ Адт>9 кг/м2 ДМ)5 > 105 т
Т- 1ерхмощные )адовые АН45 > 5 км гтах > 65 двг Д<?„,>15 кг/м2 АМ^ > 5-105 т
2т ~ максимальная отражаемость облака на длине волны ¿=10 см;
АН2т - высота максимума радиоэхо над уровнем изотермы 0°С (Но);
Д#з5 и АН45 - высота верхней границы объема с 210=35 и 45 с!В2 над уровнем #0;
Дфп - максимальное значение приведенной водности облака выше уровня Я0;
ДА/./ - интегральная водность облачного слоя выше уровня Н0.
Оценка инструментальных и методических ошибок измерений показала, что днеквадратичн<1я ошибка измерения приведенной и Ад^) и интегральной [ности (Mzi и АМа) составляет 32 и 41% соответственно. Экспериментальная »верка точности измерений затруднительна из-за отсутствия эталона. Однако внение результатов аналогичного измерения количества осадков с данными сети овиографов показало, что среднеквадратичная погрешность измерений составляет уо с коэффициентом корреляции между данными радиолокационных и наземных [ерений 0,92.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. На основе статистического анализа результатов многолетних радиолокацион: исследований приведенной и интегральной водности, и объемных характеристик градо и ливневых облаков с помощью автоматизированных метеорологических радиолокатс получены следующие результаты:
1.1. Приведенная вертикально проинтегрированная водность кучево-дожде облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 0,1 < дЕ < 50 кг/м2. Приведенная водш градовых облаков варьирует в пределах от 8 < <7х < 50 кг/м2 при часто встречавши значениях 15-30 кг/м2. В ливневых дождях 0,5 < дг < 12 кг/м2, в дождях из слои дождевой облачности Цг< 0,5 кг/м2, а при мороси Цх< 0,05 кг/м2.
1.2. Объем градовых облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 103 < \ 5-104 км3. Объем области локализации града У45 составляет около 5 - 25% от объема в< облака, но ее вклад в интегральную водность может достигать 30 - 60%, так как водн( области локализации града значительно превышает водность ее окружения.
1.3. В мощных кучево-дождевых облаках максимум повторяемости интеграль водности приходится на значения 4,7 < < 5,7 или (5-104 < М21 < 5-Ю5 т), а катастрофических градобитиях может превышать 106 т.
2. По данным анализа временного хода интегральной водности проведена оц< скорости осадкообразования в кучево-дождевых облаках. Установлено, что в мощ градовых облаках скорость осадкообразования может достигать 6-105 т/мин.
3. Установлено, что эволюция во времени и стадия развития градовых обл; лучше характеризуется двумерными и трехмерными параметрами областей радиоэха с 45 dBZ, особенно информативны параметры, характеризующие объемы переохлажденной части (ДАУ^ и АУ^), а также водосодержание зоны зарождеш
роста града (АМ^', АМ£, Мф.
4. Впервые получено, что соотношения значений приведенных водностей д& Ас Адм градовых облаков зависят от стадии их эволюции:
- в стадии развития градоопасных облаков значения этих параметров близки ; к другу, так как основная водность на этой стадии сосредоточена в переохлажденной ч; облака, где может расти град ;
в стадии зрелости градового облака водность переохлажденного слоя Ад^и/ составляет около половины значения д¿,
после начала выпадения града основное водосодержание облака смещается ] - в область положительных температур;
- в стадии диссипации сначала наблюдается быстрое уменьшение до 1 значений Анесколько позже значений Ад^о, а потом и значений д£,
уменьшение значений приведенной водности до Ддг.6 < 2 кг/м2 свидетельству переходе облака в ие градовое состояние и отсутствии града в зоне роста града даже т( когда в приземном слое град еще продолжает выпадать и приведенная водность теп слоя облака ЦД^я) достаточно большая.
5. Показана возможность применения полученных результатов и закономерно для уточнения критериев засева градовых облаков, оценке эффективности воздействия них, а таюке совершенствования критериев распознавания опасных явлений погоды целей штормооповещения.
Результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Абшаев М.Т., Малкарова A.M. Мизиева Ж.Ю. Особенности распределения интегральной водности градовых и ливневых облаков // Тезисы Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы. -Нальчик, 2005. - С. 50 - 51.
Абшаев М.Т., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. Исследование эволюции во времени двумерных и трехмерных радиолокационных параметров градовых облаков при их естественном развитии и при АВ // Тезисы Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы. - Нальчик, 2005. - С. 52 - 53. Абшаев М.Т., Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. Радиолокационные исследования водосодержания градовых облаков // Тезисы научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий. - Нальчик, 2007. - С. 76 - 79.
Абшаев М.Т., Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. О водозапасах кучево-дождевых облаков // Безопасность жизнедеятельности. - М.: №2, 2008. - С. 35 - 39. Абшаев М.Т., Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. О водозапасах ливневых и градовых облаков // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. Естественные науки, № 2, Ростов-на-Дону, 2008 - С. 105 - 109 Абшаев М.Т., Малкарова А.М,. Мизиева Ж.Ю. Интегральное водосодержание грозо-градовых облаков // Обозрение прикладной и промышленной математики. - Т. 12, Вып. 2. - М.: 2005. - С. 280 - 281.
. Абшаев М.Т., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. Радиолокационные исследования водосодержания градовых облаков // Тезисы научной конференции институтов Росгидромета, посвященной 50-летию Отдела физики облаков ГГО им. А.И. Воейкова - Санкт-Петербург, 2008 г. - С. 56 - 60.
Исследование эволюции во времени двумерных и трехмерных радиолокационных параметров градовых облаков при их естественном развитии и при активном воздействии на них / Абшаев М.Т., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. // Доклады Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы, посвященной 70-летию Эльбрусской высокогорной комплексной экспедиции АН СССР. - М.: Издательство ЛКИ, 2008 г. С. 156 - 162. Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. Закономерности эволюции двумерных и трехмерных параметров градовых облаков при естественном развитии и в результате засева кристаллизующими реагентами // Материалы V конференции молодых ученых КБНЦ РАН. - Нальчик, 2005. - С. 27 - 31.
. Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. Интегральная водность градовых и ливневых облаков // Материалы V конференции молодых ученых КБНЦ РАН. - Нальчик, 2005. -С. 31 -35.
I. Мизиева Ж.Ю., Малкарова A.M. Распределение интегральной водности градовых и ливневых облаков // Тезисы докладов Второй конференции молодых ученых национальных гидрометслужб государств-участников СНГ. - М.: 2006. - С. 59 -60.
. Особенности распределения интегральной водности градовых и ливневых облаков / Абшаев М.Т., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. // Доклады Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы, посвященной 70-летию Эльбрусской высокогорной комплексной экспедиции АН СССР. -М.: Издательство ЛКИ, 2008 г. С. 151 - 155.
. Радиолокационные исследования водосодержания кучево-дождевых облаков / Абшаев М.Т., Абшаев A.M., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. // Журнал «Известия РАН. Физика атмосферы и океана». Том 45, № 6,2009 г. - С. 731 - 736.
ц?
Бумага офсетная. Тираж 100 экз г. Нальчик 2010г.
Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Мизиева, Жанна Юсуповна
ВВЕДЕНИЕ.
1. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
МИКРОСТРУКТУРЫ ОБЛАКОВ И ОСАДКОВ. Ю
1.1. Методы измерения размера облачных частиц.
1.2. Методы измерения водности облаков и интенсивности осадков.
1.3. Методы измерения кинетической энергии града, количества осадков и массы града.
1.4. Методы измерения интегрального водосодержания облаков.
1.5. Методы обнаружения града.
1.6. Выводы.
2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Автоматизированная система радиолокационного измерения параметров микроструктуры облаков.
2.2. Методика получения карт полей микроструктуры облаков и осадков.
2.3. Методика анализа экспериментального материала.
2.4. Общая характеристика экспериментального материала.
2.5. Выводы.
3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
МИКРОСТРУКТУРЫ ОБЛАКОВ.
3.1. Пространственное распределение и эволюция во времени размера частиц.
3.2. Статистические исследования времени градообразования.
3.3. Эволюция во времени интенсивности осадков из облаков различных типов
3.4. Особенности полей количества осадков из градовых и ливневых облаков
3.5. Кинетическая энергия града при градовых процессах различных типов
3.6. Выводы.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИВЕДЕННОЙ И ИНТЕГРАЛЬНОЙ
ВОДНОСТИ ГРАДОВЫХ ОБЛАКОВ.
4.1. Исследование информативности одномерных, двумерных и трехмерных параметров облаков.
4.2. Интегральное водосодержание градовых и ливневых облаков.
4.3. Результаты исследования приведенной водности 1радовых облаков.
4.4. Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Радиолокационные исследования интегральных характеристик облаков и осадков"
Современные метеорологические радиолокаторы (MPJI) являются одним из наиболее эффективных средств распознавания опасных явлений погоды, исследования облаков и осадков, измерения интенсивности и количества осадков, водности и других микроструктурных характеристик облачности. Автоматизация MPJI и создание радиолокационных метеорологических сетей во многих странах, открыли новые возможности для исследования микрофизических параметров облаков и осадков и облачных процессов, развития физических представлений о механизме образования ливневых осадков и града в мощных конвективных облаках мало доступных для полетов авиации.
Информация MPJI широко используется для получения информации о фактической погоде, уточнения краткосрочных и сверхкраткосрочных прогнозов погоды и управления активным воздействием на облака с целью предотвращения града, искусственного увеличения осадков и оценке эффективности АВ.
Радиолокационный контроль эффективности воздействия на градовые процессы обычно основан на эволюции во времени ряда радиолокационных параметров засеянных облаков, включая радиолокационную отражаемость, высоту повышенного радиоэха, вероятность выпадения града и т. д.
Однако одномерные параметры (измеренные в точке) не могут адекватно характеризовать эволюцию трехмерной структуры конвективных облаков при естественном развитии и в результате засева.
Создание и применение автоматизированных систем обработки радиолокационной информации и управления пр оти воград овыми операциями открыли новые возможности для оперативного радиолокационного контроля эффективности воздействия, основанные на измерении площадных, объемных и интегральных характеристик облаков.
Проведение автоматизированных радиолокационных исследований двумерных и трехмерных параметров облаков является одним из перспективных путей исследования облачности, совершенствования критериев распознавания опасных явлений погоды, оценки грозо- и градоопасности облаков в работах по модификации погоды и создания банков данных об эволюции облачности.
Целью настоящей работы является исследование интегральных характеристик градовых и ливневых облаков, включая приведенную водность и интегральное водосодержание, пределы их вариации, повторяемости значений и временного хода, для усовершенствования представлений о структуре мощных облаков и уточнения критериев засева.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
1. Проведены исследования эволюции одномерных, двумерных и трехмерных радиолокационных параметров засеянных и незасеянных градовых и градоопасных облаков на Северном Кавказе на автоматизированных радиолокаторах.
2. На основе анализа обширного экспериментального материала, включающего более 12 тысяч файлов радиолокационного обзора пространства, получены статистические данные о пределах вариации объема облаков (Vzi), водности (q), приведенной (q£) и интегральной водности (М-/;) градовых и ливневых облаков.
3. Проведена статистическая оценка повторяемости значений интегральной водности в 11500 случаев измерений в течение летних сезонов 2003 - 2006 гг.
4. Проведены экспериментальные исследования высоты зарождения града, времени роста града и кинетической энергии града.
Научная новизна полученных результатов:
1. В результате экспериментальных исследований впервые установлены: л пределы вариации и особенности распределения по площади приведенной водности ливневых и градовых облаков; пределы вариации и особенности временного хода интегральной водности градовых и ливневых облаков; закономерности эволюции приведенной и интегральной водности градовых облаков; данные о скорости осадкообразования в градовых облаках.
2. По результатам радиолокационных исследований грозо-градовых процессов, наблюдавшихся на территории Ставропольского края в летние периоды 2007 — 2009 гг., с использованием «АСУ—MPJI» выделено 614 градовых ячеек, в радиусе 100 км, и получены статистические данные о: высоте зарождения первого радиоэха градообразующих конвективных ячеек и превышении высоты первого радиоэха над уровнем изотермы 0°С; высоте зарождения града над уровнем изотермы 0°С; времени зарождения града, начиная с момента обнаружения первого радиоэха градообразующих конвективных ячеек.
Научная и практическая значимость результатов:
1. Полученные в работе пределы вариации и пространственно-временное распределение приведенной и интегральной водности кучево-дождевых облаков представляют интерес для оценки оптической плотности облаков при изучении их радиационных свойств, ослабления радиоволн разного диапазона и расчета радиояркостной температуры облаков для интерпретации спутниковых наблюдений.
2. Измерение значений интегрального водо- льдосодержания всей облачной системы или выделенных конвективных ячеек (М\5, М25, Л/35,., М55), а также аналогичных значений интегральной водности переохлажденной части облака (ДМ15, ДМ25, AM35,., ЛМ$5), позволяют: усовершенствовать методы оценки степени градоопасности облаков и эффективности активного воздействия на них; исследовать водозапас облаков для целей искусственного увеличения осадков; исследовать осадкообразующую эффективность облаков; оценить суммарное лъдосодержание и «разрушительный потенциал» градовых облаков; сравнить мощность градовых процессов между собой и т. д.
Эти результаты также имеют серьезную и практическую значимость для: совершенствования критериев распознавания ОВ и оценке физической эффективности воздействия в системе противоградовой защиты; совершенствования критериев распознавания опасных явлений погоды в системе штормооповещения и метеообеспечения авиации.
3. Экспериментальные данные о высоте зарождения первого радиоэха градообразующих ячеек и скорости осадкообразования могут быть использованы для совершенствования технологии воздействия на градовые процессы.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты радиолокационных исследований высоты зарождения первого радиоэха градовых облаков, высоты зарождения града и времени градообразования;
2. Результаты радиолокационных исследований информативности одномерных, двумерных и трехмерных параметров облаков.
3. Статистические данные о повторяемости значений приведенной и интегральной водности градовых и ливневых облаков Северного Кавказа;
4. Пределы вариации и эволюция во времени приведенной и интегральной водности градовых и ливневых облаков на разных стадиях развития.
Личный вклад автора:
Постановка задачи выполнена научным руководителем. Разработка методики измерения параметров микро- и макроструктуры и интегральных характеристик облаков и осадков выполнена совместно с научным руководителем. Основные результаты радиолокационных исследований интегральных характеристик облаков (объема, водности, приведенной и интегральной водности, размера и потока кинетической энергии града) получены автором на основе анализа и обобщения обширного экспериментального материала, . полученного с помощью автоматизированных систем АСУ «Антиград» и «АСУ—MP Л», включающего более 12 тысяч объемных файлов радиолокационного обзора на территории Северного Кавказа.
Апробация работы:
Основные результаты диссертации докладывались на:
1. V конференции молодых ученых КБНЦ РАН. Нальчик, 2004 г, 2005 г.
2. Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, посвященной 70-летию Эльбрусской высокогорной комплексной экспедиции АН СССР. Нальчик, 28 - 30 сентября 2005 г.
3. Второй конференции молодых ученых, национальных гидрометслужб государств-участников СНГ. Москва, 2006 г.
4. Научно-практической конференции, посвященной 40-летию начала производственных работ по защите сельхозкультур от градобитий. Нальчик, 2007 г.
5. Научной конференции институтов Росгидромета, посвященной 50-летию Отдела физики облаков Главной геофизической обсерватории им. Л.И. Воейкова. Санкт-Петербург, 2008 г
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 работы в журналах, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 160 стр., 10 таблиц и 43 рисунка.
Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Мизиева, Жанна Юсуповна
4.4. Выводы
1. Оценка градоопасности облаков, стадии их развития, вида осадков из них и тенденции эволюции облаков (развитие или диссипация) в оперативной практике может осуществляться по применяемым критериям с добавлением критериальных значений двумерных и трехмерных параметров облаков, включая:
- трехмерную структуру облаков (например, наличие навеса радиоэха, ячейковая структура облачности, пространственное строение ячеек);
- интегральную водность облака и его переохлажденного слоя: Мб5, м55, М45, ДМ65, АМ55, АМ45;
- приведенную водность всей толщи и переохлажденного слоя облака q-z и Aq-z;
- объемы локализации града (V45 и af45), более крупного града (V55 и AF55), крупного и интенсивного града (Ves и AF65).
2. В результате автоматизированных радиолокационных исследований получены:
- абсолютные значения и распределение по площади приведенной водности ливневых и градовых облаков;
- особенности временного хода интегральной водности градовых и ливневых облаков и градовых очагов в них;
- повторяемость значений интегральной водности и ледности градовых и ливневых облаков;
- проведена оценка скорости осадкообразования.
3. Из экспериментальных данных следует, что приведенная водность мощно-кучевых облаков может достигать дх = 50 кг/м . В развивающихся градоопасных облаках большая часть qr находится в зоне роста града в области отрицательных температур, в стадии зрелости градовых облаков значения Aqv примерно равны половине qr, а на стадии диссипации основная водность сосредоточена в приземном слое. В облаках, которые не перерастают в градовое состояние, на всех стадиях развития qz в основном сосредоточена ниже уровня изотермы -6°С. Следовательно, соотношение приведенной водности переохлажденной и теплой частей облака позволяет оценить градоопасность облаков и стадию их развития, а также усовершенствовать методику распознавания категорий объектов воздействия с целью предотвращения градобразования в развивающихся облаках и прерывания выпадения града из зрелых градовых облаков. Более информативными показателями градовой опасности являются значения приведенной водности переохлажденной части облака (Aqr6), а также
ГТ А ^ соотношение приведенной водности выше и ниже изотермы -6°С —.
Это обусловлено тем, что необходимым условием образования града является высокое водосодержание переохлажденной части облака, расположенной вынте уровня изотермы -6°С.
4. Статистический анализ показал, что приведенная водность кучево-дождевых облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 0,1 < qr < 50 Л кг/м . Приведенная водность градовых облаков варьирует в пределах от 8 < qz< 50 кг/м2 при часто встречающихся значениях 15 — 30 кг/м2. В ливневых л дождях 0,5 <qr< 12 кг/м , в дождях из слоисто-дождевой облачности qs< 0,5
О О кг/м , а при мороси qs< 0,05 кг/м .
5. Объем градовых облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 103 < Vi5 < 5-104 км3. Объем области локализации града F45 составляет около 5 — 25% от объема всего облака, но ее вклад в интегральную водность может достигать 30 — 60%, так как водность области локализации града значительно превышает водность ее окружения.
6. В мощных кучево-дождевых облаках максимум повторяемости интегральной водности приходится на значения 4,7 < lgMZl- < 5,7 или (5-104< М7Л < 5-105 т), а при катастрофических градобитиях может превышать 106 т. dMu
7. Скорость осадкообразования ——— в мощных градовых облаках может достигать более 6-105 т/мин.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе статистического анализа результатов многолетних радиолокационных исследований приведенной и интегральной водности, и объемных характеристик градовых и ливневых облаков с помощью автоматизированных метеорологических радиолокаторов получены следующие результаты:
1.1. Приведенная вертикально проинтегрированная водность кучево-дождевых облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 0,1 < qr < 50 кг/м2. Приведенная водность градовых облаков варьирует в пределах от 8 <
О о qz < 50 кг/м при часто встречающихся значениях 15-30 кг/м . В ливневых дождях 0,5 <qz< 12 кг/м2, в дождях из слоисто-дождевой облачности q^< 0,5 кг/м , а при мороси qz< 0,05 кг/м".
1.2. Объем градовых облаков Северного Кавказа варьирует в пределах 103 < V\$ < 5-104 км3. Объем области локализации града F45 составляет около 5 — 25% от объема всего облака, но ее вклад в интегральную водность может достигать 30 - 60%, так как водность области локализации града значительно превышает водность ее окружения.
1.3. В мощных кучево-дождевых облаках максимум повторяемости интегральной водности приходится на значения 4,7 < lgMZi <5,7 или (5-104< MZl < 5-105 т), а при катастрофических градобитиях может превышать 106 т.
2. По данным анализа временного хода интегральной водности проведена оценка скорости осадкообразования в кучево-дождевых облаках. Установлено, что в мощных градовых облаках скорость осадкообразования может достигать 6-105 т/мин.
3. Установлено, что эволюция во времени и стадия развития градовых облаков лучше характеризуется двумерными и трехмерными параметрами областей радиоэха с Z > 45 dBZ, особенно информативны параметры, характеризующие объемы их переохлажденной части (Л'45, и а также водосодержание зоны зарождения и роста града (АМ^, АЛ^, АЩ^).
4. Впервые получено, что соотношения значений приведенных водностей qy, Aqro и Aqr.6 градовых облаков зависят от стадии их эволюции:
- в стадии развития градоопасных облаков значения этих параметров близки друг к другу, так как основная водность на этой стадии сосредоточена в переохлажденной части облака, где может расти град;
- в стадии зрелости градового облака водность переохлажденного слоя Aqjj) и Aqr6составляет около половины значения qr;
- после начала выпадения града основное водосодержание облака смещается вниз - в область положительных температур;
- в стадии диссипации сначала наблюдается быстрое уменьшение до нуля значений Aqr,6, несколько позже значений* Aq^, а потом и значений qx, Л
- уменьшение значений приведенной еодности до Aq.6 < 2 кг/м свидетельствует о переходе облака в не градовое состояние и отсутствии града в зоне роста града даже тогда, когда в приземном слое град еще продолжает выпадать и приведенная водность теплого слоя облака ЦАqm) достаточно большая.
5. Показана возможность применения полученных результатов и закономерностей для уточнения критериев засева градовых облаков, оценке эффективности воздействия на них, а также совершенствования критериев распознавания опасных явлений погоды для целей штормооповещения.
В заключении автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы профессору М.Т. Абшаеву и сотрудникам отдела активных воздействий ГУ «ВГИ», Ставропольской Военизированной Службы, Волгоградского ЦГМС за предоставление радиолокационных данных.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Мизиева, Жанна Юсуповна, Нальчик
1. Абшаев М. Т. Новый метод воздействия на градовые процессы // Тр. Всес. конф. по АВ на гидромет. проц. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - С. 118-126.
2. Абшаев М. Т. Радиолокационное обнаружение града // Известия АНСССР. Физика атмосферы и океана, 1982. Том 18. № 5. С. 483-494.
3. Абшаев М. Т. Радиолокационные методы измерения микроструктурных характеристик облаков // Труды III Всес. совеш. по радиолок. мет. М.: Гидрометеоиздат, 1968. - С. 73-87.
4. Абшаев М. Т., Абшаев A. IvL, Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. О водозапасах кучево-дождевых облаков // Безопасность жизнедеятельности. — М.: № 2, 2008. — С. 35—39.
5. Абшаев М. Т., Абшаев А. М., Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. О водозапасах ливневых и градовых облаков // Известия вузов. СевероКавказский регион. Естественные науки. — Ростов-на-Дону, 2008, № 2. — С. 105-109.
6. Абшаев М. Т., Атабиев М. Д., Макитов Bi С. Радиолокационные измерения кинетической энергии градовых осадков // «Труды. ВГИ». 1984.Вып. 59. С. 60-77.
7. Абшаев М. Т., Батищев В. Г. Инюхин В. С., Тапасханов В. О. Автоматизированная система активного воздействия на градовые процессы // Тезисы докладов научной конф. Росгидромета. Секция 6. -М.: 1996.-С. 62-63.
8. Абшаев М. Т., Дадали Ю. А. Локализация градовых очагов в кучево-дождевых облаках//Метеорология и гидрология. 1970. № 9. С. 28-36.
9. Абшаев М. Т., Дадали Ю. А. Способ измерения жидких осадков. А. С.СССР № 318887 Б. И. № 32.1972.
10. Абшаев М. Т., Инюхин В. С. К вопросу оценки точности радиолокационных измерений // «Труды. ВГИ». 1991. Вып. 80. С 40-44.
11. Абшаев М. Т., Малкарова А. М. Оценка эффективности предотвращения града. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 280 с.
12. Абшаев М. Т., Малкарова А. М., Мизиева Ж. Ю. Интегральное водосодержание грозо-градовых облаков // Обозрение прикладной и промышленной математики. Том 12, выпуск 2. Москва. 2005. — С. 280281.
13. Абшаев М. Т., Розенберг В. И. Рассеяние и ослабление радиолокационного излучения обводненными градинами // Изв. АН СССР "Физика атмосферы и океана". 1969. Т. 5, № 9. С. 973-978.
14. Абшаев М. Т., Чеповская О. И. О функции распределения града //Метеорология и гидрология. 1967. № 6. С. 36-40.
15. Ашабоков Б. А., Созаева Л. Т. Восстановление микроструктурных характеристик облаков и осадков решением обратных задач // Материалы Всерос. Конф. По ФО и АВ на гидромет. процессы. Нальчик. 2001. -С.62-63.
16. Агекян Т. А. Основы теории ошибок для астрономов и физиков // Наука.2-е изд.-М., 1972.-170 с.
17. Альперт Я. JI. Распространение радиоволн и ионосфера. М.: Изд. АНСССР. 1960.-480 с.
18. Атлас Д. Успехи радарной метеорологии. Пер. с англ. JL: Гидрометеоиздат, 1967.-194 с.
19. Айвазян Г.М. Распространение миллиметровых и субмиллиметровых волн в облаках. Справочник. — JT: Гидрометеоиздат, 1991. — С. 99.
20. Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям. Пер. с англ. М.: Советское радио, 1976. - 392 с.
21. Баттан JI. Дж. Радиолокационная метеорология. Пер. с англ. — Л.: Гидрометеоиздат, 1967.— 196 с.
22. Берюлев Г. П., Мёльничук Ю. В., Черников А. А. Автоматизированный радиолокационный комплекс для измерения атмосферных осадков // Тр. V Всес. совещ. по радиометеор. М.: Гидрометеоиздат, 1981. - С. 127-133.
23. Бин Б., Даттон Дж. Радиометеорология. Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-362 с.
24. Большее Л. П., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. М.: Наука. 1983.-416 с.
25. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. Пер. с англ. М.: Изд-во Мир. - 662 с.
26. Боровиков A.M., Костарев В.В., Мазин И.П., Черников А.А. Радиолокационные измерения осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 140 с.
27. Брылев Г. Б., Линев А. Г., Федоров А. А. Погрешности различных способов измерения средней мощности радиоэха облаков // «Труды ГТО». 1971. Вып. 271, С. 65-76.
28. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. Пер. с англ. М:
29. Изд-во иностр. лит., 1961, 536 с.
30. Воробьев Б. М. Рассеяние и ослабление радиоизлучений в градовых облаках // «Труды ГГО». 1975. Вып. 328. С. 179-188.
31. Вульфсон Н. И. Исследование конвективных движений в свободной атмосфере. -М: Изд. АН СССР. 252 с.
32. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. — М.: Высш. шк., 1999. — С. 109 — 114.
33. Горелик А. Г., Смирнова Г. А. О связи водности и интенсивности осадков с радиолокационной отражаемостью метеообъекта при различных параметрах распределения капель по размерам // «Труды ЦАО». 1963. Вып. 48.-С. 98-105.
34. Дадали Ю. А., Лившиц Е. М. Радиолокационные исследования трансформации параметров облаков при естественном развитии и при активных воздействиях на них // «Труды. ВГИ». 1985. Вып. 59. С. 104112.
35. Дадали Ю. А., Мальбахова Н. М. О характере рассеяния и ослабления микрорадиоволн в осадках // «Труды. ВГИ». 1969. Вып. 13. С. 153.
36. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 512 с.
37. Женев Р. Град. Пер. с франц. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 106 с.
38. Заморский А. Д. Атмосферный лед. М.: Изд-во АН СССР, 1955-186 с.
39. К вопросу пространственно-временного распределения параметров микроструктуры и водности кучево-дождевых облаков / Абшаев М. Т., Дадали Ю. А., Мальбахова Н. М. и др. // Труды ВГИ. 1976. Вып. 33. — С. 67-70.
40. Кутуза Б. Г. Экспериментальные исследования ослабления и радиоизлучение дождя в СВЧ диапазоне // Труды III Всес. совещ. по радиомет. 1968. С. 107-114.
41. Литвинов И. В. Функция распределения частиц жидких осадков. Изв. АН СССР сер. геофиз., № 12, 1956
42. Малкарова А. М., Мизиева Ж. Ю. Интегральная водность градовых и ливневых облаков // Тезисы докладов V конференции молодых ученых КБНЦРАН. Нальчик. 2004. С. 30-32.
43. Малкарова А. М., Мизиева Ж. Ю. Интегральная водность градовых и ливневых облаков // Материалы V конференции молодых ученых КБНЦ РАН. Нальчик. 2005. С. 31-35
44. Малкарова A.M., Мизиева Ж.Ю. Распределение интегральной водности градовых и ливневых облаков // Тезисы докладов Второй конференции молодых ученых национальных гидрометслужб государств-участников СНГ. Москва. 2006.- С. 59-60.
45. Некоторые результаты радиолокационных исследований структуры и динамики грозо-градовых процессов на Северном Кавказе / Абшаев М. Т., Атабиев М. Д., Мальбахова Н. М. и др. // «Труды. ВГИ». 1976. Вып. 33.-С. 81-91.
46. Об оценке физической эффективности экспериментов по воздействию на градовые процессы / Абшаев М. Т., Лшабоков Б. А., Макитов В. С., Федченко Л. М. // Всес. конф. по АВ на гидромет. проц. JL: Гидрометеоиздат, 1990.-С. 181-185.
47. Особенности построения и метеорологическая эффективность радиолокатора градозащиты и штормооповещения MPJI-5 / Абшаев М. Т.,Бурдаков Ф. И., Ваксенбург С. И. и др. // Труды IV Всес. совещ. по радиометеорологии. IvL: 1984. - С. 168-174.
48. Радиолокационные измерения осадков / Боровиков А. М., Костарев В. В., Мазин И. П., Черников А. А. — Л.: Гидрометеоиздат. 1967. — 140 с.
49. Радиолокационные измерения осадков / Г. П. Берюлев, В. В. Костарев, Ю. В. Мельничук, А. А. Черников // Труды V Всес. сов. по радиомет.1. М.:1981.-С. 3-8.
50. Радиолокационные исследования водосодержания кучево-дождевых облаков / Абшаев М.Т., Абшаев А.М., Малкарова А.М., Мизиева Ж.Ю. // Журнал «Известия РАН. Физика атмосАепы и океана». Том 45. № 6,f А Д. А. ?2009 г.-С. 731 -736.
51. Руководство по применению радиолокаторов MPJI-4, MPJI-5, MPJI-6 в системе градозащиты / Абшаев М. Т., Бурцев И. И., Ваксенбург С. И., Шевела Г. Ф. — JL: Гидрометеоиздат, 1980. — 230 с.
52. Руководящий документ РД 52.37.67-98. Методические указания. Методы оценки эффективности воздействия на градовые процессы / Абшаев М. Т., Малкарова А. М. Москва, 1999.' - 20 с.
53. Руководящий документ РД 52.37.96-98. Инструкция. Активные воздействия на градовые процессы / Абшаев М. Т. Москва, 1998. - 32 с.
54. Сенов Х.М. Математическая модель ослабления и поглощения электромагнитного излучения в облаках // «Труды ВГИ». — Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001. Вып. 91. — С. 130 — 136.
55. Симеонов П. Об оценке эффективности многолетней градозащиты на двух полигонах в Болгарии // Всес. конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Тез. докл. Обнинск, 1987. - С. 36.
56. Современная радиолокация (анализ, расчеты, проектирование систем).
57. Пер. с англ. М.: Изд-во Советское радио, 1969. - 704 с.
58. Состояние и перспективы развития наземной автоматизированной системы метеообеспечения авиации / Степаненко В. Д., Брылев Г. Б.Мельник Ю. А. и др. // Труды VI Всес. совещ. по радиометеор. JL: 1984.-С. 3-8.
59. Справочник по радиолокации. Пер. с англ. в четырех томах. Под редакцией К. Н. Трофимова. М.: Изд-во Советское радио.
60. Справочник. Облака и облачная атмосфера. Под редакцией И. П. Мазина и А. X. Хргиана. JL: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.
61. Степаненко В. Д. Радиолокация в метеорологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973.-343 с.
62. Сулаквелидзе Г. К. Ливневые осадки и град. Л.: Гидрометеоиздат, 1967.-412с.
63. Теоретические основы радиолокации / Под редакцией Ширмана Я. Д. -М.: Советское радио, 1970. 560 с.
64. Тлисов М. И., Таумурзаев А. X. Федченко Л. М., Хучунаев Б. М. Физические характеристики града и повреждаемость сельхозкультур // Всес. конф. по АВ на гидромет. проц. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — С. 153-157.
65. Федоров Е. К. Активные воздействия на метеорологические процессы // Сб. «Метеор и гидр, за 50 лет Советской власти». Л.: Гидрометеоиздат,1967.-С. 34-42.
66. Федченко Л. М., Гораль Г. Г., Беленцова В. А., Мальбахова Н. М. Опасные конвективные явления и их прогноз в условиях сложного рельефа. М.: Гидрометеоиздат, 1991. - 424 с.
67. Цыкунов В. В. Влияние вариаций спектров капель дождя на точность радиолокационного измерения осадков // «Труды ИЭМ». 1972. Вып. 30. — С. 96-108.
68. Шифрин К. С. О расчете микроструктуры // «Труды ГТО». 1961. Вып. 109. -С. 73-95.
69. Шметер С. М. Физика конвективных облаков. JL, Гидрометеоиздат, 1972, 230 с.
70. Шупяцкий А. Б. Радиолокационное измерение среднего размера капель и водности в сильных дождях // «Труды ЦАО». 1958. Вып. 20. — С. 58-70.
71. Щукин Г. Г., Бобылев JI. П., Ильин Я. К. Некоторые результаты определения характеристик водозапаса современными методами активно-пассивной радиолокации // Труды VI Всес. совещ. по радиометеорол. М: Гидрометеоиздат. 1984. - С. 205-208.
72. Abshaev М. Т., Malkarova А. М. Radar estimation of hail damage // Eighth WMO Sci. Conf. On weather Modif. Casablanca, Marocco,-2003. - P. 471-474.
73. Abshaev M. Т., Tapaskhanov V G., Iniukhin V. S. Computerised System for Hail-suppression // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Paestum, Italy,1994.-Vol. l.-P. 99-100.
74. Atlas D. and Ludlam F. H. Multi-wayelength radar reflectivity of hailstorms, Quart. Journal Roy. Met. Sos., Vol. 89, 1961.
75. Atlas D., Chmela A. C. Observations of the Sea Breeze by 1,25-cm Radar, Proc. Conf. Radio Meteor., Austin, University of Texas, Art XI — 6, 1953.
76. Austin P. M. Radar Observations of Storm Structure on the Micrometeorological Scale, Proc. Seventh Weather Radar Conf., Miami, University of Miami, J14 J20, 1958.
77. Best A. C. The size distribution of raindrops. Quart. J. Roy. Met. Soc., 76, 1950.
78. Blanchard D. C. Raindrop Size-Distribution in Hawaiian Rains, Jour. Meteor., X, 457-73,1953.
79. Browning К. A. and Ludlam F. H. Airflow in convective storms // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1962. -Vol. 88. - P. 117-135.
80. Chengnon S. A. Examples of economic losses from hail in the U. S. // J. Appl.Met.-1972.-Vol. 11. P. 1128-1137.
81. Dessens J. Hail in South Western France: Results of a 30-year hail prevention Project with Agl seeding from the ground // J. Climate Apl. Met. -.1986. -Vol. 25.-P. 48-58.
82. Dessens J., Jose Luis Sanchez, Roberto Fraile. Response of Silver iodide ground seeding on different types of hailstorms as measured with hail pads //Seventh WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Chiang Mai, Thailand, 1999. -Vol. 2.-P. 387-390.
83. Douglas R. H. and Hitschfeld. Studies of Alberta Hailstorms, Sci. Rept MW-27, Montreal: MoGill University, 1958.
84. Eccles P. I., Atlas D. A. A new method of hail detection by dual wavelength radar // Prepr. Of 14-th Radar Met. Conf., Tucson, Amer. Met. Soc. Boston, 1970.-P. 106-112.
85. Eccles P. I., Miller E. A. X-band attenuation and liquid water content estimation by dual-wavelength radar//J. Appl. Met. 1973. № 10. - P. 1252-1259.
86. Eccles P. I., Atlas D. A dual-wavelength radar hail detector // J. Appl. Met., 12.1973.-P. 847-856.
87. Edwards, R. and R. L. Thompson, 1998: Nationwide Comparisons of Hail Size with WSR-88D Vertically Integrated Liquid Water and Derived Thermodynamic Sounding Data. Weather Forecasting, 13. 277-285.
88. Federer В., Waldvogel A., Schmidt W. et al. Main results of Grossversuch 4 // J. Clim. Appl. Met. 1986. Vol. 25. - P. 917-957.
89. Federer В., Waldvogel A., Schmidt W. First results of Grossversuch 4 // Second Intern. Conf. on Hailstorms and Hail Prevention. Sofia, 1984. - P. 367 - 374.
90. Green D. R., Clark R. A. VIL as indicator of explosive development in sever storm. Proc. 7lb Conf. on Severe Local Storms. AMS, 1971. 97-104.
91. Gunn K. L. S. and Marshall J. S. The Distribution with Rize of Aggregate Snowflakes, Jour.1. MeteoroU XV, 452-61,1958.
92. Hail size related to crop damage / J. L. Sanchez, J. L. de la Madrid, M. T. de la Fuente, P. Rodriguez, R. Fraile // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. -Paestum, Italy, 1994. -Vol. 1. -P. 209-212.
93. Heymsfield A.I. Processes of hydrometeor development in Oklahoma convective clouds. J. Atm. Sci, 1984. Vol. 41. No 19. P. 2811-2835.
94. Holler H., Meischner P. F. Multiparameter Radar investigation of hailstorm sand operational storm seeding in Southern Germany // Sixth WMO Sci. Conf.On Weather Modif. Paestum, Italy, 1994. - Vol. 1. - P. 47-50.
95. Holleman L, Wessels H. R. A., Onvlee J. R. A. and S. J. M. Barlag, 2000: Development of a radar-based hail-detection-product. 20th Conf. on Severe Local Storms, AMS, 477-480.
96. Jones D. M A 3-cm and 10-cm Wevelength Radiation Bade Scatter from Rain, Proc. Fiffli Radar Weather Conf, 281 -85,1955.
97. Imail. Raindrop size disQibutions and ZrR relationships. Proc. 8th Weather Radar Conf, Am Meteorol. Soc., Roston, pp. 211 -118,1960.
98. Knight C. A. and Squires P. Hailstorms of the Central High Plaines // The Nat. Hail Research Experiment. Colorado, Boulder, 1982. - Vol. 2. - P. 302.
99. Krauss Terry W. Radar Characteristics of Seeded and Non-Seeded Hailstormsin Alberta, Canada // Seventh WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Chiang Mai, Thailand, 1999. -Vol. 2. -P. 415-418.
100. Lemon, L. R., 1998: The Radar "Three-Body Scatter Spike": An Operational Large-Hail Signature. Weather Forecasting, 13. P. 327-340.
101. Marshall J. S., Palmer W. K. The distribution of raindrops with size. Journ. Meteor. Vol. 5, No. 4, 1948.
102. Marwitz J. D. The structure and motion of severe hailstorms. Parts I-III // J. Appl. Met. 1972.-Vol. Il.No l.-P. 166-201.
103. On hail detection at the ground / Fraile R., Castro A., Marcos J. L., Vega A., Sanchez J. L. // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Paestum, Italy, 1994.-Vol. l.-P. 201-204.
104. Petrov R., Dimitrov Ch., Slavov K. Automated Radar System for a corrective cloud seeding Project // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Paestum, Italy, 1994. -Vol. l.-P. 451-454.
105. Problems of Hail Suppression in Bulgaria / Simeonov P., Boev P., Petrov R., Andreev V, Syrakov D. // Kliment Ohridski Univ. Press. Sofia, 1990. -P.315.
106. Report of the Meeting of experts on the evaluation of hail suppression experiments. WMO. Weather Modification Program. WMP Report No 5. Nalchik, Russia, 17-21 September 1984.-P.52.
107. Report of the Meeting of experts to review the present status of hail suppression. WMO. Weather Modification Program. Hail Suppression Research. Nalchik, Russia, 27 September 2 October 2003. P. 140.
108. Results of a randomized hail suppression experiment in Northeast Colorado. Part 2. Surface database and preliminary statistical analysis / Grow E. L., LongA. В., Dye J. E., Heymsfield A. E. // J. Appl. Met. -- 1979. Vol. 18, № 2. - P. 1538-1558,
109. Simeonov P. An Overview on the Evaluation of Hail Suppression Efficiency in Bulgaria // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Paestum, Italy, 1994. -Vol. L-P. 217-220.
110. Smith Pi L. Hail suppression activity around the world // Prepr. of Symp. On Plan. Inv. Wea. Modif. Atlanta. Amer. Met. Soc. -Boston, Mass. 1992.
111. Smyth, T. J., Т. M. Blackman, and A. J. Illingworth, 1999: Observations of oblate hail using dual polarization radar and implications for hail detection schemes. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 125. P.993-1016.
112. Srivastava R. C. and Jameson A. R. Hail: Radar detection of hail. Met. Monogr., N 38, G. B. Foote and C. A. Knight, Eds., Amer. Met. Soc., Boston, 1977,-P. 269-277.
113. The Detection and Measurement of Hail // Report N 2 of the Meeting of Experts held in Nalchik, USSR. November, 1979. WMO, Geneva. P.29.
114. Tlisov M. I., Fedchenko L. M., Khuchinaev В. M. Time-space variations of1.licrophysical, spectral and energetic characteristics of hail // Sixth WMO Sci. Conf. On Weather Modif. Paestum, Italy, 1994. - Vol. 1. - P. 97-98.
115. Treloar, A.B.A., 1998. Vertically Integrated Radar Reflectivity as an Indicator of Hail Size in the Greater Sydney Region of Australia. Preprints, 19th Conf. On Severe Local Storms, Minneapolis, Minnesota, Amer. Meteor. Soc. P.48-51.
116. Ulbrich W. Relationships of equivalent reflectivity factor to the vertical fluxes of mass and kinetic energy of hail //Appl. Met. 1978. - Vol. 17, No 12. -P. 1803-1808.
117. Waldvogel A., Schmid W., Federer B. The kinetic energy of hailfalls. Part I: Hailstone spectra // Appl. Met. 1978.-V. 17,-N4.-P. 515-520.
118. Waldvogel A., Federer В., Schmidt W., Megeiw I. E. The kinetic energy of hailfalls. Part II: Radar and hailpads // J. Appl. Met. 1978, Vol. 17, No 2, -P. 1680-1693.
119. Wexler R. and Atlas D. Radar reflectivity and attenuation of rain // J. Appl. Met. 1963. V. 2. - P. 276-280.
120. Wilson, J. W., and D. Reum, 1988: The flare echo: Reflectivity and velocity signature. J. Atmos. Oceanic Technol., 5. P. 197-205.
121. Witt, A., M. D. Eilts, G. J. Stumpf, E. D. Mitchell, J. T. Johnson and K. W. Thomas. 1998: Evaluating the Performance of WSR-88D Severe Storm Detection Algorithms. Weather Forecasting, 13. P.513—518
122. Zrnic, D. S., 1987: Three-body scattering produces precipitation signature of special diagnostic value. Radio Sci., 22. P. 76-86.
123. Zrnic, D. S., V. N. Bringi, N. Balakrishnan, K. Aydin, V. Chandrasekar, and J. Hubbert, 1993: Polarimetric measurements in a severe hailstorm. Mon. Weather Rev., 121. P. 2223-2238.
-
Мизиева, Жанна Юсуповна
-
кандидата физико-математических наук
-
Нальчик, 2010
-
ВАК 25.00.30
- Автоматизированные радиолокационные исследования макро- и микрофизических характеристик облаков и осадков
- Восстановление микроструктурных характеристик градовых облаков по радиолокационным измерениям
- Исследование влияния противоградовой защиты на режим летних осадков в Молдавии
- Экспериментальные исследования термодинамических и микрофизических характеристик тропических конвективных облаков
- Радиолокационные методы исследования микроструктуры градовых облаков и характеристик рассеяния микрорадиоволн электрически заряженными гидрометеорами
