Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Структура и динамика развития грозо-градовых процессов в Ферганской долине

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Структура и динамика развития грозо-градовых процессов в Ферганской долине"

г. ^&НИСТЕРСТВ0 ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО 5 ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

^ ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ■© им. МИРЗО УЛУГБЕКА

На правах рукописи

УДК 551+551.501+551.506.85

ИМАМДЖАНОВ Хасан Ахмеджанович

Структура и динамика развития грозо-градовых процессов в Ферганской

долине

пециальность: 11.00.09—Метеорология, климатология,

агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ташкент-199?

Работа выполнена в Среднеазиатском научно-исследовательском гидрометеорологическом институте им. В.А. Бугаева

Научный руководитель: - академик Естественных наук РАН,

лауреат Государственной премии, профессор М.Т. Абшаев

Официальные оппоненты: - доктор географических наук,

профессор Г.Е. Гтазырин кандидат физико-математических наук, допент Ю.В. Петров

Ведущая организация: - Казахский научно-исследовательский

институт мониторинга окружающей среды и климата

Защита диссертации состоится ц 26 "февраля 1.997 года в 1400 часов на заседании специализированного совета по географическим наукам К.067.02.05 при Ташкентском государственном университете пл. М. Улугбека по адресу:.700095, г. Ташкент, ВУЗ городок ТашГУ, географический факультет.

С дисертапией можно ознакомиться в научной библиотеке ТашГУ им. М. Улугбека.

Автореферат разослан января 1997 г.

Отзывы на автореферат в двух экзеплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес специализированного Совета.

Ученый секретарь специализированного совета, , ^

кандидат географических наук, доцент X. Вахабов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последнее десятилетие в нашей республике и за рубежом широкое развитие получили работы по воздействию на градовые процессы с целью прерыванйя и предотвращения ~ градобитий для защиты денных сельскохозяйственных культур. В нашей стране эти работы приняли производственный характер, и в наиболее градоопасных районах Средней ■ Азии созданы Военизированные управления по борьбе с градом.

Однако в рамках одной кинематической модели невозможно объяснить особенности всех наблюдающихся в естественных условиях градовых . процессов, учитывающих характерные особенности в йх строении и динамике развития.

К моменту начала разработки представляемой работы в практике градозащиты методика воздействия на градовые процессы не предусматривала дифференцированного подхода при засеве градовых процессов, а именно, не учитывает:

- изучения структуры и динамики развития грозо-градовых процессов;

- определения места зарождения новых конвективных ячеек;

- региональные особенности рельефа и так далее.

Оптимизация схем засева градовых облаков в различных

регионах требует детальных исследований пространственной структуры и динамики развития градовых процессов. ; Эти исследования имеют важное значение также для развития общефизических представлений о механизме облако- и осадкообразования, разработки физико-математической модели кучево-дождевых облаков, методов, воздействия на них с целью уменьшения грозовой активности облаков и увеличения осадков.

Объект исследования. Одним из наиболее важных и сложных вопросов при воздействии на градовые облака до сих пор остается локализация места и времени внесения кристаллизующих реагентов. Поэтому для усовершенствования схемы засева градовых облаков требуется детальное исследование ячейковой

структуры и динамики развития градовых процессов, структур^ конвективных ячеек в градовых процессах различных типов, высоты зарождения новых градообразующих ячеек и т.п. Кроме того, структура, динамика развития и повторяемость градовых процессов имеют региональные особенности. которые также необходимо учитывать при проведении противоградовых работ.

Цель и основные задачи исследования: Целью исследования является изучение структуры и динамики развития градовых процессов в Ферганской долине, и разработка на этой базе рекомендаций по воздействию на градовые процессы с учетом их региональных особенностей. Для решения сформулированной проблемы были поставлены и выполнены следующие основные задачи. •

1. Классифицировать грозо-градовые процессы Ферганской долины по особенностям их строения и динамики развития.

2. Исследовать закономерности зарождения и динамики развития конвективных ячеек в грозо-градовых процессах различных типов.

3. Выявить особенности термодинамического состояния атмосферы в дни с грозо-градовыми процессами различных типов.

4. Разработать практические . рекомендации по усовершенствованию методики воздействия на грозо-градовые процессы Ферганской долины с учетом их региональных особенностей.

Исходные цанцые. Основой для выполнения исследований послужили радиолокационные наблюдения, проведенные в Янгикурганском противоградовом отряде в весенне - летний Период 1973 1994 годов. Проанализировано 498 грозо -градовых процессов. Общая продолжительность наблюдений составила 1295 ч. В работе были использованы 945 радиоветровых зондирований атмосферы, карты барической топографии, .спутниковые фотографии облачности, данные метеостанций и

постов, данные органов Госстраха и ряд других материалов.

Результаты работы получены в процессе выполнения feto НИР и приведены в следующих отчётах:

- Радиолокационные характеристики эволюции облачных ■систем в предгорной и горной части Ферганской долины.

2.38.078. N ГОС. per. 72030482;

- Радиолокационное исследование развития облачных систем и индикация осадков в Пскемской долине ( в предгорных и горных районах Средней Азии ).

4.11.025. N гос. per. 74028981;

- Экспериментальные исследования динамики облачных систем предгорных и горных районов Средней Азии.

IV. 296. 01. N год. per. 76077036; .

- Выявить'особенности градовых процессов в Средней Азии с Целью повышения эффективности противоградовой защиты.

111.18.02. ОНТП "Атмосфера" 04.01. Н 1 б

N гос.per.01.860034939;

- Разработать на основе теоретических и экспериментальных исследований с учётом влияния орографии метод регулирования осадков в высокогорных районах и усовершенствовать метод искусственного увеличения осадков в предгорных районах Средней Азии.

III. 19 Д. 01 . ОНТП "Атмосфера" 04.02. Н 5 а

0.74.09.04.02. Н 5 а

N гос.per.01.860048700;

.- Усовершенствовать метод воздействия на градовые процессы, включая сверхмощные, с- целью прерывания и предотвращения выпадения града • с учетом региональных особенностей градовых процессов в Средней Азии ( Ферганская долина ).

III.18.1 И гос. per. 01.890010552;

.- Разработать методику уменьшения. ущерба от селепаводковых явлений. разработать численную двухмерную модель конвективного облака.

15.6. II/III.5 N гос.per. 01.950003918.

Методика исследований. Исследования проводились путем детальных радиолокационных наблюдений облачных систем и отдельных конвективных ячеек с привлечением данных спутниковой и аэросиноптической информации. При анализе использовались метрды математической статистики.

Научная новизна. Впервые для Средней Азии построена Параметрическая модель и проведена классификация грозо-градовых процессов. Впервые проведены исследования структуры и динамики развития грозо-градовых процессов и отдельных конвективных ячеек. Определены аэросиноптические и термодинамические условия зарождения различных типов грозо-градовых процессов. Показана ' необходимость дифференцирования методики воздействия.

Практическая ценность ц внедрение результатов. Даны рекомендации по усовершенствованию методики воздействия на градовые облака с учетом структуры и динамики развития грозо-градовых процессов, обеспечивающие значительное повышение эффективности противоградовых работ в данных физико-географических условиях. Методика воздействия, внедрена в республиках Средней Азии Военизированным управлением по воздействию на гидрометеорологические процессы ( ВУ ВГМП ). Применение усовершенствованной методики в отрядах Ферганской долины ВУ ВГМП Главгидромета Республики Узбекистан дает ежегодный экономический эффект в 150 тыс. сумов. Усовершенствованная методика дала возможность найти типичные ошибки в опытах по воздействию, проводимых на сети градозащиты. Результаты радиолокационных исследований используются"ВУ ВГМП при оценке экономической эффективности противоградовых работ.

Методика исследования структуры и динамики развития . облаков, предложенная в диссертации, вошла составной частью в

" Руководство по применению радиолокаторов МРЛ-4, МРЛ-5, МРЛ-6 в системе градозащиты", утвержденное Центральной комиссией пЬ приборам и методам получения и переработки гидрометеорологической информации Госкомгидромета

( 26.12.1978 г. ) и которое по настоящее время является ГОСТом для организации и проведения противоградовой защиты в странах СНГ и ряде зарубежных стран ( Болгария. Аргентина'). Методологическая часть работы использована в САИИГМИ при выполнении тематики НИР.

Апробация работы. Результаты исследования, изложенные в диссертации, неоднократно докладывались на международных и всесоюзных совещаниях ( в Нальчике в 1977, 1979, 1981, 1983, 1985 годах; в Таллине в 1982 году; в Суздале в 1986 году; в Киеве в 1986 гаду; в Гамбурге в 1981 году; в Женеве в 1994 году ), на региональных и республиканских совещаниях ( в Ташкенте в 1975 и 1977 годах ). на Ученых Советах САНИГМИ, ВГИ, на семинарах в ТашГУ, САНИГМИ, ВГЙ, ЛГМИ. ОГМЙ.

Рекомендуемые схемы засева градовых облаков используются в практической работе Военизированного управления ВГМП Главгидромета Республики Узбекистан ( имеются акты внедрения ).

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего 92 отечественных и 40 зарубежных наименований. Объем диссертации составляет 136 страниц; в том числе 93 страницы машинописного текста, 33 рисунка, 10 таблиц. По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе даются физико-географические особенности Ферганской долины, определяющие региональные особенности грозо-градовых процессов.

Во второй главе представлены методика' и аппаратура исследований грозо-градовых процессов; исходный материал.

методика обработки и представления экспериментального материала.

Основная задача радиолокационных наблюдений заключалась в получении трехмерной картины ячейковой структуру грозо-градовых облаков и их динамики. Для этого проводилась фоторегистрация структуры радиоэха на индикаторах кругового и рертикального обзора при разных углах наклона антенну и по разным азимутам в изоконтурах мощности радиоэха и измерение комплекса радиолокационных макрохарактеристик ячеек: радиолокационной отражаемости ( ц, см"1 ), высот уровня расположения максимума радиоэха ( Нш, м ), верхней границы радиоэха ( Нв, м ), зоны повышенного отражения '( Нп0, м ), поперечных размеров облачной системы, отдельных конвективны^ ячеек,направления и скорости их перемещения. .Фоторегистрация картины радиоэха на ИКО - ВДВ и измерение комплексу характеристик составляли одну серию, продолжительность которой в среднем составляла 7-10 мин.

Обработка материала проводилась таким образом, чтобы получить пространственное строение и динамику развития грозо-градовых процессов, высоту зарождения, направление и скорость перемещения отдельных ячеек и грозо-градовых облаков в целом. Количественные характеристики приводятся в специальных таблицах.

Путем совместного анализа результатов радиолокационных и спутниковых наблюдений определялось положение радиолокационной картины облачности по отношению к общему массиву, снятому со спутника в видимом и инфракрасном диапазоне волн, а также направление смещения облачного массива в целом и радиоэха грозо-градового процесса по отношению к нему.

Оценка погрешностей измерений проводилась по методике, предложенной В.Д. Степаненко, с некоторым уточнением тангенциальных и радиальных размеров метеоцелей.

По данным радиозондирования проводился расчет термодинамических параметров атмосферы: скорости восходящих

потоков ( м/сек ), высоты верхней границы слоя конвекции ( Нк, м }, приведенной водности атмосферы ( ц, кг/мг ), средней относительной влажности в слое облакообразования ( Т. % ), градиента горизонтального ветра с высотой в слое 3 -'5 км над уровнем моря ( \ , сек-1 ) и т.п.

Третья глава Посвящена анализу результатов исследований грозо - градовых процессов. Даны принципы их классификации. В основу классификации положены отличия в ячейковой структуре ' грозо - градовой облачности, строения ( осесимметричные, . несимметричные ) отдельных конвективных ячеек и грозо-градового процесса в целом.

В работах Ф. X. Лудламм, К. А. Браунинга, А.Дж. Чизхольма, Дж.X. Реника, Дж.Д. Марвица показано, что в условиях Северной Америки ( США,' Канада ) наблюдаются три типа мощных градовых процессов: одноячейковые, многоячейковые и суперячейковые. Эти же типы процессов, согласно М.Т. .Абшаеву и др. ( 1976 ) отмечаются в условиях Северного Кавказа. В отличие от этих регионов, в условиях Ферганской долины отмечаются только одноячейковые и многоячейковые процессы. Суперячейковых процессов за период исследований не отмечено.

Одной из особенностей грозо-градовых процессов в Ферганской долине является . их крупномасштабность. Горизонтальные размеры отдельных грозо-градовых облаков достигают 140 км, а отдельных конвективных ячеек 40 км. Высота облаков при атом достигает 12 - 14 км., Интенсивные процессы приходятся на период максимального прогрева - на вторую половину дня, но могут наблюдаться и'ночью.

Многоячейковые процессы в Ферганской долине в зависимости от структуры ветра и термодинамических характеристик атмосферы, в свою очередь , могут быть разделены на несколько типов:

- упорядоченные праводвижущиеся процессы с ячейками,зарождающимися на правом фланге и движущиеся влево от процесса, но вправо от ведущего потока ( тип ППЛ );

- неупорядоченные праводвижущиеся процессы с ячейками, беспорядочно возникающими в разных частях грозо-градового Процесса и беспорядочно движущимся по разным направлениям ( тип ПББ );

- слабо организованные праводвижущиеся процессы с ячейками, движущимися влево от потока и процесса ( тип ПЛЛ ).

В табл.1 представлены основные характеристики перечисленных типов процессов. Процессы типа ППЛ наблюдаются при юго-западных переносах, когда в слое 2 - 9 км наблюдается сдвиг ветра, равный ^ = 1,3 • 10"3 сек"1 и сильных сдвигах ветра - 1•10-е сек"1, выше 9 км. Эти процессы развиваются в дни со значительной конвективной неустойчивостью и повышенным для условий Ферганской долины влагосодержанием. Процессы этого типа обычно интенсивные и продолжительные, встречаются в 50 % случаев наблюдений. Для процессов типа ППЛ характерно, что:

- процесс перемещается вправо от направления ведущего потока на 10 - 80°;

- отдельные конвективные ячейки отклоняются чаще вправо от ведущего потока на угол 0 - 80е, но возможно и влево от направления перемещения процесса на 0 - 30°.

Скорость перемещения грозо-градового процесса при этом в 1,5 - 2.0 раза меньше скорости ведущего потока.

Новые конвективные ячейки зарождаются на правом фланге на наветренной стороне грозо-градового процесса в крюке радиоэха, ограничивающем зону восходящих потоков. Область восходящих потоков, выделяемая как область слабого радиоэха, во времени разворачивается вокруг центра массы конвективной ячейки против часовой стреми. Отмечается также циклоническое вращение всей облачной системы. Это вращение связано с тем, чтез правый фланг процесса по отношению к центру облака перемещается быстрее,чем левый, так как:

V V V V,; (1)

V V,,* Ур;

(2)

Параметры грозо-градовых обл'аков в Ферганской долине.

Таблица 1.

Наименование характеристики ТИПЫ ПРОЦЕССОВ

Одноячейковые Многоячейков ы е

П П Л П Б Б П Л Л '

Энергия

неустойчивости, Е, Дж

Расчетная скорость восходящих потоков.

ю1 - з-ю3

1.5-103 + 5-101 3-15

К

м/с

Приведенная водность слоя облакообразования", д, кг/м2

Градиент скорости горизонтальной составляющей ветра, с"1

Поперечные размеры ячеек, м

Площадь радиоэха отдельного облака.

7 + 2,0 .10-28 18 ± 2 1СГ5 - 5-10"4

102 - 3 "103 3,5-Ю3 + 1.5-102 3-30 12 + 2,3 10 -'46

102

7,5 -103

З-Ю3 + 1,7-Ю2 3-36

О" - 4 -103 2-Ю3 + 1,4-102 3-30

14 + 3,8 10 - 46

13 + 2,3 10 - 30

' 23 +.3 5-Ю"5 - 7-Ю"3

21 ± 2 1-Ю"4 - 2-10"2

2-Ю'4 + 2,1-Ю"4 1,3'10'3 + 5,7-Ю"3 З-Ю"3 + 4,2-10

-з

5-103-20-103 10-103±6-102 2-107-6, МО8

4-103—19'104 9-Ю4 +6-102 ' З-Ю8- 5, 7-Ю9

4-10М8-104 8,5-104+6-10й 3,1-108-5,2-109

20 + 1 МО"5 - 7-Ю"3 2-Ю"3 + З,6-Ю"3 2-104-13-104

6-104+6-Ю2 1-10а-1-109

2,2' 108+3,6-105 1,8-109±3,6-105 1,5-109±3,6-Ю5 7, О-Ю8+3, 6-Ю5

м

Продолжение табл. 1.

Наименование характеристики ТИПЫ ПРОЦЕССОВ

Одноячейковые Многоячейко в н е

П П Л П Б Б П Л Л

Высота верхней границы радиоэха, м

Продолжительность существования: облачней системы

конвективных ячеек

Максимальная радиолокационная отражаемость: длина волны, 3,2 см

4-103-1,М04 7-103-1,45-104 6,5-103-1,4-104 6-103-1,2-104

8,6-103 ¿0.7 2 - 105

1.1-Ю4 ± 1.5

3 - 465

10,3-103+1,3 3 -310

8. 8; 103± 0, 5 3 - 258

60 ± 5 2 - 105

280 ± 10 3 - 450

180 ± 10, 3 - 310

90 + 10 3 - 236

50 + 5 1 • 10"1 °-4-10" 7'

210 ± 10 МО"10-МО"5

длина волны. 10 см

Размеры выпадающего града

7 ■ 10" 8±2.5 • 10" 8 4, 4 • 10' 7 ±2, 5 ■ 10" 1" 10~12-4' 10~7 " МО'^-МО"6

60 ± 10

5-10-п-8.3-10-в

' 4, 3-10"7+2, 5-10"7 -3- 10"в+2, 5' 10'8 1-10"11-1-10"6 4-10-1г-1,2-10-9

150 + 10

1.10-ю_1.10-5

1,2-10"8+1,5-10"8 3-10"8± 1,5-Ю"8 2,1 ■ 10"8 + 1, 5' 10"8 3.3-10"10±1,5-Ю"10 0,5 - 1,5 0,5-4,0 0,5-3,0

0,8 + 0,1

1,5+0,5

1,5+0.5

Продолжение табл. 1.

Наименование характеристики ТИПЫ ПРОЦЕССОВ

Одноячейковые Многоячейков ы е

П П Л П Б Б П Л Л

I

со

I

Примечание: В числителе - диапазон наблюдаемых значений, в знаменателе - среднее арифметическое значение.

Размеры градовых дорожек, м

длина

ширина

1- 103-1. 5- Ю4 2Д-103+2-102 3-Ю2 - 8-Ю3 1,3'103+2-10г

4-103-5-10* 9-103+2"10г 3-10г-1,1-104

2' 103-2, 5-104 6,5-103+2-10г 3-102-8-103

3.5-103+2-10г 2,5103±2-10г

Ул = V,. (3)

где Уп, Уц и Ул - скорость перемещения правого, центрального и левого флангов облачной системы;

Уя - скорость перемещения конвективных ячеек;

Чр - скорость непрерывного распространения радиоэха за счет увеличения площади радиоэха развивающихся ячеек;

V, - скорость дискретного распространения за счет периодического возникновения новых ячеек на правом переднем фланге.

Однако, после разворота облачной системы на .40 - 60° в течение 1 - 2 ч структура облака становится неустойчивой. Новые ячейки зарождаются на наветренном фланге облачной системы и'картина радиоэха облачной системы вновь становится преимущественно вытянутой по ведущему потоку, как и до начала разворота. Таким образом, радиоэхо облачной системы перемещается в пространстве, совершая колебательные движения вокруг своего центра.

Многоячейковые процессы типа ПББ бывают также мощными и продолжительными. Они наблюдаются преимущественно при западных переносах в дни, когда отмечается сильное изменение с высотой вектора скорости ветра. Процессы типа ПББ перемещаются вправо от направления ведущего потока, а отдельные ячейки, как правило, имеют различные направления и скорости перемещения, так что иногда трудно установить преимущественное направление перемещения отдельных ячеек относительно процесса и ведущего потока. Количество ячеек может быть от 2 до 15. Значения модуля скорости перемещения отдельных ячеек варьирует в пределах от 2 до 25 м/сек. Угол между направлением ведущего потока и процесса составляет 0-70°.

Дни с многоячейковыми процессами типа ПББ также характеризуются значительной неустойчивостью и повышенным влагосодержанием, а скорость ведущего потока несколько меньше, чем в дни с процессами типа ППЛ. Наибольшая градообразующая активность, повышенная водность и зоны мощных восходящих

потоков в многоячейковых процессах типа ППЛ и ПББ сдвинуты на наветренный фланг облачной системы. Многоячейковые процессы типа ПЛЛ наблюдаются на холодных Фронтах северо - западных вторжений при относительно сухой в приземном слое воздушной массе и значительных величинах сдвига ветра -2 -10"3 сек"1 с высотой.

Эти процессы также перемещаются вправо от ведущего потока (на 0 - 20°), а отдельные ячейки движутся влево от направления перемещения всего процесса на 0-10° и ведущего потока на 0 - 10°. Часто отмечается совпадение направления ведущего потока и направления перемещения процесса, а также совпадение направления перемещения отдельных ячеек и ведущего потока. Скорости перемещения ячеек в одном и том же процессе могут отличаться в 1,5 - 2,0 раза. Количество ячеек невелико ( 3 - 5 ). Время их жизни непродолжительно ( 60 - 120 мин ), а интенсивность развития - слабая.

,.. Процессы типа ПЛЛ развиваются в дни со значительной конвективной неустойчивостью при относительно малом влагосодержании атмосферы ( £ < 28 кг/мг ). Высота верхней границы слоя конвекции в 60 % случаев находится в пределах 9 -11 км. Температура в приземном слое и на высотах в среднем ниже,чем в дни с процессами типов ППЛ и ПББ.

Одноячейковые процессы отмечаются в дни с умеренной и слабой конвективной неустойчивостью при малых сдвигах ветра -6-Ю"5 сек"1 - 3-Ю"4 сек"1 в атмосфере, в малоградиентных полях пониженного давления. Скорость ветра в слое облакообразования до высот 6 - 7 км н.. у. м. незначительная (2-10 м/сек ). В приземном слое, до уровня высоты 2 -2,5 км, как правило, восточный или юго - восточный ветер, выше 3 км - в основном западный или северо - западный. Высота слоя конвекции обычно ниже, чем в дни с многоячейковыми процессами. Одноячейковые процессы состоят из нескольких одновременно существующих симметричных конвективных ячеек. Разрушаясь в одном месте, одноячейковые облака тут же возникают в другом, дрейфуя над местностью.

Все типы процессов иллюстрируются описанием характерных примеров развития грозо-градового процесса в отдельные дни.

В четвертой главе рассмотрены строение, динамика развития, место зарождения отдельных конвективных ячеек ( высота и положение в облаке), время их существования, длительность стадии развития, квазистационарного состояния и диссипации, а также горизонтальные размеры ячеек в различных типах грозо-градовых. процессов, направление и скорость их перемещения относительно ведущего потока т.д. Приводятся статистические данные о повторяемости и плотностях распределения конвективных ячеек в зависимости от. указанных характеристик.

Показано,что высота и температура зарождения первого радиоэха конвективных ячеек содержит очень важную информацию об их дальнейшей эволюции ( Табл. 2,3). Так, высокозарождаю-щиеся ячейки значительно быстрее развиваются, чем ячейки, первое радиоэхо которых зародилось на более низких уровнях. Высокое зарождение первого радиоэха может слумить наиболее ранним указателем предградового состояния ячеек, так как радиоэхо 84 % ячеек, достигающих градовой стадии, зарождаются выше изотермы г 10° С. а первое радиоэхо 89 % ячеек, не достигающих градовой стадии, зарождается ниже изотермы -10? С. Это, по-видимому, обусловлено тем, что высокое зарождение первого радиоэха отмечается в дни с более мощной потенциальной неустойчивостью атмосферы, а с другой стороны, зарождение ячеек в области от-■ рицательных температур ускоряет осадкообразование за счет наличия благоприятных условий для возникновения кристаллической Фазы в облаках и образования смешанной Фракции.

Место зарождения новых конвективных ячеек в одноячейковых и многоячейковых процессах типа ПББ носит случайный характер, в процессах типа ППЛ они периодически зарождаются на правом фланге, на наветренной стороне грозо-градового процесса, а в

Таблица 2

Повторяемость ( % ) высоты зарождения первого радиоэха конвективных ячеек

Конвективные ячейки ы с о т а з а р о ж д е н и я , км

0,51,0 1,12,0 2.1-3,0 3.14,0 4,15,0 5! 16,0 6,17,0 7,18,0 8.19,0 Н3 ±Цб Ы

Градовые 6 12 40 18 14 ■ 10 6,0 2.6 169

Неградовые 1 8 16 41 21 И 2 3,7 2.3 266

Таблица 3

Повторяемость ( % ) значений температуры воздуха на уровне зарождения первого радиоэха, конвективных ячеек

Конвективные Темпер а т у р а, °С

ячейки 20-11 10-0 -1-10 -11-20 -21-30 -31-40 ±tpб N

Градовые 2 14 53 22 9 -20.1 -11,5 169

Неградовые 15 35 39 11 0,4 17,3 266

Примечание. N - число случаев, ±ърб - среднее квадратическое отклонение, 13 - среднее значение.

процессах типа ПЛЛ возникают новые ячейки редко, большей частью на наветренной фланге.

Строение конвективных ячеек в грозо-градовых процессах разных типов существенно различно. В одноячейковых процессах конвективные ячейки имеют обычно симметричное строение с повышенной- водностью в центральной части ячеек, в многоячейковых процессах они имеют несимметричное строение, наклон оси и т.п. ■

В эволюции конвективных ячеек • отмечается 3 стадии: развития, зрелости ( или квазистационарного бостояния ) и диссипации. Продолжительность стадий развития и диссипации составляет 5-20 мин. Стадия квазистационарного состояния ячеек отмечается только в многоячейковых процессах и может продолжаться иногда 180 - 300 мин. Поэтому продолжительность жизни этих процессов больше, чем одноячейковых. Впервые установлено, что в стадии развития ячейки различные радиолокационные характеристики достигают максимального значения не одновременно: в первую очередь,. достигает максимума высота зоны повышенного отражения, затем последовательно - радиолокационная отражаемость, высота верхней границы радиоэха и его площадь при максимальной'' чуствительности РЛС. Причем к моменту достижения градовой стадии площадь радиоэха ячейки и Sno еще не достигают максимального значения ( Рис. 1 ). В стадии диссипации указанные радиолокационные параметры уменьшаются в том же порядке. > Эти закономерности представляют большой интерес для радиолокационного обнаружения града.

Анализ радиолокационных исследований грозо-градовых процессов показывает, что направление перемещения конвективных ячеек определяется не только направлением ведущего потока, но и стадией развития ячеек, а также их мощностью. В стадии развития конвективные ячейки движутся по потоку или несколько правее его, в стадии квазистационарного состояния мощные градообразующие ячейки движутся вправо от ведущего потока, а

V"

маг*

//о

,-7

Л*»

H 10 s

но

г&

HÖ

>-в

»¿Л

• 1,9" 19ä0 13м ЫА0 1945 ig50 i

19м J9IS 19м 1930 19îS 1940 19« 19w t

ЬэЫп

19м 1915 13й 19" 19м 1948 19« 19й t

8

?

6

Рис.

I. Временной ход указанных радиолокационных характеристик конвективной ячейки.

при диссипации - либо по потоку, либо влево от него.

Скорость движения конвективных ячеек .тайке зависит не только от скорости ведущего потока, но и 'от мощности самих ячеек. Мощные конвективные ячейки больше ( в 1.5 - 2 раза ) отстают от ведущего потока,чем слабые. Слабые конвективные ячейки полностью увлекаются ведущим потоком и, поэтому, имеют наибольшие скорости перемещения. •

Поперечные размеры отдельных конвективных ячеек в многоячейковых процессах достигают максимальных размеров 40 км. при средних значениях 20 км, в одноячейковых они намного меньше - 15 км, при средних - 7 км.

В заключительной пятой главе рассматриваются примеры■ неудачных опытов по воздействию Военизированного управления по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы Главгидромета Республики Узбекистан. Показана необходимость дифференцированного подхода к воздействию на градовые процессы различных типов, а также необходимость учета при воздействии региональных особенностей градовых процессов.

В Ферганской долине выпадение града отмечается из одноячейковых и многоячейковых процессов типов ППЛ и ПББ.

Одноячейковые процессы малоподвижны. Выпадение града из-них кратковременно. Вследствие этого они практически не могут переместиться на защищаемую территорию со стороны зрелой стадии - ячейки, дающие градовые осадки на защищаемой территории, зарождаются и развиваются над этой территорией.

В связи с этим, воздействие с целью предотвращения градообразования в одноячейковых процессах рекомендуется проводить, исходя из следующих принципов:

1. Воздействие проводить на стадии формирования условий зарождения града в развивающихся конвективных ячейках. Воздействие с целью прерывания града из развитых ячеек нецелесообразно, .так как выпадение града, вследствие осевой симметрии ячеек, быстро прекращается при естественном ходе процесса.

2. Воздействие следует проводить лишь на ячейки, зарождающиеся в области отрицательных температур ( -6... -30° С ), на стадии появления первого радиоэха и на ячейки, высота повышенного радиоэха' которых в процессе развития достигает уровня изотерм -12... -16° С.

Воздействие с целью прерывания и предотвращения градобитий из многоячейковых • градовых процессов типа ППЛ рекомендуется проводить, руководствуясь следующими принципами:

1. Воздействие должно иметь своей целью прерывание града из зрелой градообразующей ячейки и разрушение вновь образующихся ячеек, за счет которых процесс градообразования периодически обновляется ( с периодом 10-30 мин ).

2. Опыты по прерыванию выпадения града из градообразующих ячеек и по предотвращению развития молодых ячеек следует проводить одновременно.

3. Профилактические опыты по предотвращению градообразования в новых конвективных ячейках проводятся на те ячейки, первое радиоэхо которых зарождается в области отрицательных температур ( -6... -30° С ).

4. Прерывание выпадения града из градообразующих ячеек осуществляется путем введения кристаллизующих реагентов во фронтальную часть навеса радиоэха на уровне изотерм -8... -12° С; где имеют место начальные стадии процесса градообразования. В дальнейшем, по мере продвижения градообразующей ячейки на защищаемую территорию, ее следует продолжать обстреливать.

Сложность структуры и динамики развития неупорядоченных многоячейковых процессов типа ПББ обуславливает и сложность методики воздействия на эти процессы. Сложность воздействия заключается в подавлении неупорядоченного многоячейкового процесса в целом, так как.новые конвективные ячейки в этом типе облачного процесса могут возникать в любой части облака, поэтому в отличие от упорядоченного многоячейкового процесса здесь нельзя заблаговременно указать место их зарождения.

Следует отметить, что одновременно или почти одновременно могут возникнуть несколько ячеек в разных местах облака. Трудность в работе вызывает и выявление усиливающихся на фоне большого числа ячеек.

Воздействие на неупорядоченные многоячейковые процессы следует проводить 'в следующем порядке:

1. В режиме горизонтального и вертикального сканирования антенны радиолокатора необходимо оперативное выделение ячеек с наиболее высоким расположением зоны повышенного радиоэха, которое при прочих равных ( или даже меньших ) значениях радиолокационных характеристик является наиболее градоопасным.

2. Определяются направление и скорость перемещения ячеек, выделяются зоны локализации града. На планшет наносится предполагаемая • полоса выпадения града и реагент вносится по ширине! этой полосы от фронтальной границы радиоэха до фронтальной границы градового очага ( от Ю3 до 1.5-103 м ). По мере продвижения вглубь облака высота внесения реагента повышается от -8 - -10° С до -18 - -20° с.

Профилактическое воздействие на градовые процессы типа ПББ проводится так же, как и при типе ППЛ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Впервые в . условиях Средней Азии проведена классификация грозо-градовых процессов.

При этом отмечаются. 4 типа грозо-градовых процессов, отличающиеся друг от друга структурой ветра и термодинамическими условиями в атмосфере:

- упорядоченные многоячейковые процессы - тип ППЛ. встречается чаще всех ( 50 % случаев из 498 ) и развиваются в дни с 1-Ю"1 сек_1до 6-Ю"3 сек"1;

- неупорядоченные многоячейковые процессы - тип ПББ ( 20 % случаев из 498 ), образуются при резко изменяющихся по высоте вектора .скорости и направлению ветра;

- слабо организованные многоячейковые процессы (20 % случаев из 498), образуются в дни с МО"3 сек"1 <К< 6-Ю"3 сек"1 сдвигом ветра;

- одноячейковые процессы ( 10. % случаев из 498 ) развиваются в безветренные дни при сдвиге ветра по высоте К = 5-Ю"4 сек"1.

2. Впервые для Средней Азии построена параметрическая модель грозо-градовых процессов. В основу ее положены следующие параметры; неустойчивость атмосферы, влагосодержание . атмосферы, режим ветра в атмосфере, строение облаков, термодинамические и геоме1,рические параметры облаков. .

3. Для грозо-градовых процессов Ферганской долины характерны следующие региональные особенности:

- крупномасштабность ( 1 = 140 км ) и продолжительность грозо-градовых процессов ( % = 180 - 300 мин ). В то же время выпадает обычно' мелкий град ( диаметром 0,5 - 1,0 см, редко 2,0-2,5 см ), локальными пятнами с размером градовых дорожек, 'редко превышающими 4 км х 20 км;

- относительная редкость одноячейковых процессов ( 10 % случаев);

- отсутствие сверхмощных суперячейковых процессов;

- развитие большого количества конвективных - ячеек ( до а = 15 ) в многоячейковых процессах.

4-, Показано, что первое радиоэхо градообразующих ячеек зарождается, как правило, в области отрицательно.температур, на высотах 4 - 8 км, а неградообразующие ячейки дают первое радиоэхо обычно в теплой части атмосферы и вблизи изотермы О" и развиваются медленнее, чем высокозарождающиеся.

5. Установлено, что мощные ячейки в стадии развития и квазистационарного состояния движутся вправо от ведущего потока на 0 - 40° и скорость перемещения в 1,5 - 2,0 раза меньше. На стадии диссипации ячейки движутся либо по потоку, либо влево от него.

6. Впервые получено, что в стадии развития конвективных '

ячеек в первую очередь достигает своего максимального значения высота зоны повышенного радиоэха, затем - радиолокационная отражаемость, высота верхней границы и максимальная площадь, радиоэха. В стадии диссипации уменьшение указанных параметров идет в том же порядке.

7. На основе параметрической модели грозо-градовых процессов была предложена дифференцированная методика воздействия с целью прерывания и предотвращения градобитий, в которой учитываются особенности структуры и динамики развития различных типов.

- Воздействие с целью прерывания распространения процесса градообразования при одноячейковых процессах впервые рекомендуется проводить на зону первого радиоэха ячеек, зарождающихся в области отрицательных температур;

- Воздействие по прерыванию выпадения града из многоячейковых процессов рекомендуется проводить путем одновременного засева высокозарождающихся ячеек и ' прерывания выпадения града из градообразующих ячеек, благодаря чему обеспечивается прерывание периодического обновления данного процесса и значительное сокращение расхода средств воздействия ( вследствие сокращения длительности периода воздействия ). а также повышение эффективности воздействия.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

. 1. Абшаев М. , Т.у Имамджанов X. А. Некоторые особенности структуры и эволюции грозо-градовых процессов // Труды САРНИГ-МИ. - 1975. - ВЫП. 35 ( 116 ). - С. 13 - 28.

2. Абшаев М. Т., Имамджанов X. А. Строение и эволюция мультиячейковых грозо-градовых облаков в Ферганской долине // Труды ВГИ. - 1976. - Вып. 33. - С.100 -114.

3. Имамджанов X. А. Некоторые закономерности развития кучевых облаков на севере Ферганской долины // Труды САРНИГМИ. -1977. - ВЫП. 48 ( 129 ). - С. 81" 87.

4- Абшаев М. Т., Имамджанов X. А. Структура и динамика развития конвективных ячеек в грозо - градовых процессах Ферганской ДОЛИНЫ // Труды САРНИГМИ. - 1980.- ВЫП. 75 ( 156 ). -С. 13 - 23.

5. .Имамджанов X. А. Термодинамические и аэросиноптические условия развития градовых процессов в Ферганской долине // Труды САРНЩЖ- 1981;- Вып. 79 ( 160 ). - С. ' 3 - 7.

6. Имамджанов X. А. Схема засева градовых процессов Ферганской долины в зависимости от структуры и динамики их развития // Тезисы конференции по физике облаков и активных воздействий. - Обнинск. - 1979. - С. 228.

7. Абшаев М, Т., Имамджанов X. А. Схема засева градовых' облаков в _Ферганской долине // Труды САНИИ Госкомгидромета.

- 1982. - Вып. 90 ( 171 ). - С. 9 - 19.

8. Имамджанов X. А. Параметрическая модель грозо-градовых облаков // Труды САНИИ Госкомгидромета. - 1984. - Вып. 100 ( 191 ). - С. 14 21.

9. Имамджанов X. А.. Кадыров Б.Ш. Некоторые особенности распределения метеорологических явлений в Ферганской долине // Труды САНИИ Госкомгидромета. - 1984. - Вып. 100 ( 191 ). -С. 36 - 40.

• 10.. Имамджанов X. А.. Кадыров Б.Ш. Геометрические характеристики радиоэха конвективной облачности на севере Ферганской долины // Труды САНИИ Госкомгидромета. - 1984. - Вып. 100 (191). - С. 40 - 44,

И. Джураев А.Д., Камалов Б.А., Имамджанов Х.А. Радиолокационные исследования конвективных облаков в Средней Азии // Труды МАМФА. - 1981. - Гамбург. - С. 4.

12. Акрамов М., Камалов Б.А., Имамджанов X.А., Кадыров Б. Ш., Щадыева Р. Г. Комплексный анализ сильного градобития 30 мая 1981 г. в• Наманганской области // Труды VI совещания по радиометеорологии.Таллин. - Л: Гидрометеоиздат,

- 1984. - С, 161 - 165.

13. Имамдйанов Х.А. Радиолокационные исследования конвективных облаков в .Средней Азии //.Тезисы VII совещания по радиометеорологии. - 1986. - С. 100,

14. Имамджанов Х.А. Методические рекомендации по воздействию на грозо - градовые процессы Узбекистана // Ташкёнт,

- 1985. - С. 20.'

15. Имамджанов Х.А. Аэросиноптические и термодинамические условия развития градовых процессов различных типов в Средней Азии // Труды конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - Обнинск. - 1987. - С. 160.

16. Имамджанов X.А., Шадыева Р.Г. Комплексный анализ радиолокационных, спутниковых и термодинамических характеристик градовых процессов // Материалы семинара по физике образования градовых процессов и активным воздействиям на них. - М.

- 1988. - С. 67 - 75.

17. Джураев А.Д., Имамджанов Х.А.. Кадыров Б.Ш. Использование радиолокационных данных при расчете экономической эффективности противоградовых работ // Труды САНЙИ Главгидромета.

- 1988. - Вып.126 (207). - С.83-86.

18. Имамджанов Х.А. Суперячейковый градовый процесс на севере Ферганской долины // Труды САНИГМИ. - 1990. - Вып. 110 ( 191 ). - С.74 - 77.

19. Имамджанов X. А.. Кадыров Б. Ш., Камалов Б. А., Шалимов О.Д. Опыты по воздействию на мощные интенсивные градовые процессы в Ферганской до.тане // Труды САНИГМИ. - 1990.

- Вып. 110 ( 191). - С.78-87.■

20. Имамджанов Х.А. Град и градобитие на северо-востоке Узбекистана // Труды САНИГШ. - 1990. - Вып. 110 ( 191 ).

- С. 87 - 95.

21. Chub V.Е., Abdullaev Kh., Imamdjanov Kh.A., Kadyrov B. Sh. The technlgues of the economical effect assesment for the special servicing of cotton growing - Conf. on the economic • benefits of meteorogical and hydroiogical services WMO // TD. N 630. - 1994.' - P. 13-15.

22. Джураев А.Д., рамджанов X.А., Кадыров Б.Ш. Методические рекомендации по определению потенциально - повреждаемой площади при оценке экономической эффективности противоградовых работ // Ташкент. - 1986. - 12 с.

23. Имамджанов Х.А., Курбаткин В.П.. Кадыров Б.Ш. и др. Воздействие на градовые процессы с помощью кассетного генератора ACO - 2И // Труды конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - Нальчик. - 1991.

- С. 53 - 54.

24. Имамджанов X. А.. Шадыева Р. Г., Камалов Б. А., Дали-мов 0. Д. Результаты САНИГМИ по выполнению комплексного градового эксперимента // Труды конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы.. - Нальчик. - 1991.

- С, б - 6.

Фаргона водисийдаги момацалдирок; - дулли жараёнларнинг тузилиши ва ривожланиш динамикаси.'

Диссертация кириш, беш боб. хулоса ва иловадан'иборатдир.

Биринчи бобда кузатиш олиб борилган районни физика-географий ва индамий шароитлари, шамол режими ва атмосферани термодинамик характеристикалари куриб чщилган.

Иккинчи бобда методика ва изланиш аппаратураси, экспери-ментал материалларни хдооблаш методикам, шунингдек радиолока-цион улчовларнинг хдтолари бах,оланган. . :

Учинчч боб 21 йиллик радиолокацион ва аэросиноптик куза-тишлар асосида олинган маълумотларга кура момакдлдирок; - дулли булутларнинг изланишларига багишланган.

Момакалдирок - дулли жараёнларнинг классификация принцип-лари берилган. ' Фаргона водийси шареитларида учрайдиган асосий момакдлдирок; - дулли жараёнларнинг турлари, уларнинг тузилиши, пайдо булиши ва термодинамик параметрларга боглик; булган шарт-лари анализ к,илинган..

Шунингдай, як;ка ва куп ячейкали момакдлдирок - дулли жа-рабнларни тузилиши ва ривожланиш динамикаси берилган. Энг фаъол дул пайдо буладиган жПлар аникданган.

Туртинчи бобда як;ка ва куп ячейкали моманалдирок, - дулли жараёнлардаги конвектив ячейкаларнинг тузилиши ва ривожланиш, пайдо буладиган жойи ва баландлиги, асосан шамол тезлиги ' ва йуналишига нисбатан курилган.

Конвектив ячейкаларнинг динамикасига боглик; долда ван;т буйича радиолокцион параметрларни утариши, ячейкаларни катта-лиги, умумий хдёт узунлигининг кайтарилиш проценти берилган.

Бешинчи бобда момакалдирок; - дулли булутларни тузилиши-ва ривожланиши динамикасига асосланган х,олда, уларга фаъол таъсир этиш принциплари берилган.

Натижасиз фаъол таъсир этиш экспериментларини текшириш йисолида турли турдаги дулли булутларга таъсир этишда дифференциал ендошишни маслах,ат берилган. Як;ка ап, куп ячейкали булутларга реагент сешш тавсиялари курсатилган..

SUMMARY

The dissertation cofëlsts of introduction, five chapters, conclusion and annex.

In the first chapter the physical, geographycal and climatic conditions of the studied area, wind regime and thermo-dynainlcal characteristics of atmosphere ( in days with thunderstorms apd hail events ) characterising conveotlYP Instability, water content and wind. In the layer of precipitation formation are considered.

The second^ chapter presents the methodics and equipment for carrying out the Investigations of thunderstorm and hall processes, The techniques for the experimental data processing and estimation of radar measurement errors are described.

The fhlrd chapter concerns the results of 21-year studies of the thunderstorm and hall processes by the data of radar and aerosynoptio observations. The prinslplçs of the thunderstorm - hall processes mechanism are given. The main types of the hall processes observed in Fergana valley are identified. The characteristic structural features and thermodinamlc conditions pf their emergenoe and the dynamic of evolution of weli - organized and non-organized 'multicell processes" are analyzèd. The areas of the major hail - forming activity are detected.

In the fourth chapter the structure and characteristics of separate cells evolution in one- and multicell processes, the. height and location of their origin, the direction and ve-loslty of their movement in relation to the leading flow and' thunderstorm cloud ensemble are considered. The temporal trend of radar characteristics is given for separate conyective cells by their evolution phases. The data of occurence of their cross - dimensions, their liie-time are also presented.

The fifth chapter describes the prinslples of impact on the hall Clouds In Fergana valley with taking their structure and evolution dynamics, the character 'of hail formation in different types.of processes into account. The recommendations are presented on the seeding pattern for one-,and mUlticell clouds ( both organized and non-organized ).

ABTOPEiEPAT Tlofin. b nen. Io.OI.97r. JcJi..-ieu. ji. 1,7.

3s.K. 81. Tup. 100.

Tun. rjitiBrMipOMeTa. TaiiiKeHT. X. MsxcyMOBa, 72