Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Условия возникновения конвективных осадков в Республике Куба и их прогноз

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Гонсалес Педросо, Сесилия

ВВЕДЕН ИЕ

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И СИНОПТИЧЕСКИЕ

УСЛОВИЯ ВЫПАДЕНИЯ ОСАДКОВ В РЕСПУБЛИКЕ

1.1. Физико-географические осооенности Кубы

1.2. Особенности распределения осадков на Кубе

1.3,. Влияние бризовой циркуляции на формирование осадков на Куое

1.4. Синоптические условия формирования осадков на Кубе

1.5. Характеристики холодных фронтов, сопровождающихся осадками количеством

100 мм и более за сутки.

ГЛАВА 2. ОБЗОР РАБОТ ПО КРАТКОСРОЧНОМУ ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ОСАДКОВ И ПО ИЗУЧЕНИЮ УСЛОВИЙ ВЫПАДЕНИЯ ОСАДКОВ НА КУБЕ

2.1. Обзор работ по краткосрочному прогнозированию количества осадков.

2.2. Оозор работ по изучению условий выпадения и режиму осадков на Кубе

ГЛАВА 3. РОЛЬ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА В ФОРМИРОВАНИИ

ОСАДКОВ НА КУБЕ

3.1. Осооенности термического режима и ре. жима увлажнения на Кубе

3.2. Прогноз максимальной температуры воздуха у поверхности земли по данным вертикального зондирования атмосферы.

3.3. Исследование суточного хода температуры воздуха у поверхности Земли и их прогноз.

глава 4. прогноз количества и продолжительности ливневых осадков на кубе . iii

4.1. Исследование параметров конвекции и ливней в тропической зоне . III

4.1.1. Конвективная вертикальная скорость в кучево-дондевых облаках.

4.1.2. Интенсивность ливневых осадков.

4.1.3. Продолжительность ливневых осадков

4.2. Методика прогноза количества и продолжительности ливневых осадков на в Ы в ОДЫ литература

Введение Диссертация по географии, на тему "Условия возникновения конвективных осадков в Республике Куба и их прогноз"

Проблема прогнозирования осадков на Кубе является важнейшей и наиболее сложной проблемой краткосрочного прогнозирования погоды в Институте метеорологии Академии Наук Республики Куба.

Куба располагается в тропических широтах, где выпада.ет очень большое количество осадков. Куба является в основном сельскохозяйственной страной и ее экономика существенно зависит от осадков. Главной сельскохозяйственной культурой страны является сахарный тростник. Среди нескольких важных метеорологических условий для его произрастания находятся и осадки, в частности, время их выпадения и количество.

Особенно интенсивные осадки на Кубе бывают при прохождении тропических циклонов (ураганов). В зимний период года выпадение осадков на Кубе обусловлено чаще всего смещением холодных атмосферных фронтов в восточном и южном направлениях, а также формированием областей низкого давления, связанных с вторжениями холодного воздуха умеренных широт на теплую поверхность прилегающих к Кубе морей.

Поэтому разработка метода прогноза количества осадков является очень важной и нужной. Мы считаем, что результаты выполненной работы будут способствовать развитию экономики Республики Куба.

В настоящее время в Институте метеорологии Академии наук Республики Куба не имеется методов прогноза количества осадков, а основным методом в оперативной практике является синоптический. Он имеет среднюю оправдываемость прогнозов в пределах 60-70%, а в месяцы, когда бывают несколько дней с сильными осадками, оправдываемость даже меньше. У нас имеется ряд серьезных трудностей:

- отсутствуют фактические метеорологические данные зондирования атмосферы;

- не всегда имеются прогностические карты погоды;

- отсутствуют расчетные методы количества осадков.

Отсутствие фактических метеорологических данных атмосферного зондирования не позволяет синоптику определить, какие термодинамические условия будут определяющими в районе,для которого составляется прогноз погоды.

Отсутствие расчетных методов количества осадков не даэт возможности оценить параметры, которые влияют на осадкообразование на Кубе.

Отсутствие прогностических карт погоды ограничивает нашу работу, потому что затрудняет выполнение количественных расчетов и составление прогноза количества осадков с заблаговременно стью 24 ч и более.

По нашему мнению все эти объективные факторы объясняют тот факт, почему на Кубе у нас низкий уровень качества синоптических прогнозов осадков и почему оправдываемость их составляет меньше 60

В последние три года в Институте метеорологии Академии наук Республики Куба несколько специалистов начали вести исследования по вопросам создания методов прогноза осадков в следующих направлениях:

- численные,

- статистические,

- б

- использование снимков облачности с метеорологических искусственных спутников земли (МИСЗ),

- радиолокаторов и других видов информации.

Но пока еще расчетные методы не были предложены отделу краткосрочного прогноза погоды, а развитие страны требует разработки метода прогноза количества осадков. Поэтому перед нами была поставлена такая задача.

Исходя из поставленной задачи и учитывая существующие объективные трудности в связи с отсутствием необходимой фактической и прогностической информации, нами был выбран путь апробации разработанного в Гидрометцентре СССР метода прогноза, основанного на построении модели конвекции, с последующим его усовершенствованием применительно к условиям Кубы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Гонсалес Педросо, Сесилия

ВЫВОДЫ

I» Впервые для Кубы получен синоптико-статистический метод прогноза количества и продолжительности осадков на 12 ч, учитывающий влияние физико-географического положения, макроциркуля-ционные особенности, а также термический режим и режим увлажнения.

2„ Выделены 8 типов и 3 подтипа процессов, обусловливающих конвективные осадки в Республике Куба.

3„ Впервые получен способ прогноза максимальной температуры воздуха у поверхности Земли по данным вертикального распределения температуры воздуха. Результаты проверки показали, что в 74% случаев разности прогностических и фактических значений максимальной температуры не превышали 1°.

4. Впервые, получены полусуточные амплитуды температуры и влаж' ностж воздуха по месяцам и для различных состояний неба для Гаваны.

5. Разработан способ прогноза максимальной и минимальной температуры воздуха у поверхности Земли с использованием их полу суточных амплитуд. Предварительные результаты проверки прогнозов максимальной температуры у поверхности Земли показали оправды-ваемость прогнозов Що.

6. На основании анализа изменений температуры воздуха в течения суток на примере Кубы показано, что ее суточные амплитуды в тропической зоне в летние месяцы меньше, чем в умеренных широтах и практически отсутствует ассиметрия суточного хода.

7. Получены характерные для территории Кубы значения ряда параметров конвекции: мощности слоя конвекции , толщины конвектиэзно-неустойчивого слоя, плотности конвективных струй эе. , плотности кучево-дождевых облаков с ливнями по 12-часовым траекториям воздушных частиц эе' при различных синоптических ситуациях.

Произведено их сопоставление с характерными параметрами конвекции для умеренных широт. . ^

8. Получена уточненная формула uí= 51 0,88.10"

1=1 Ч т. h ). для расчета средней конвективной вертикальной скорости в кучево-дождевых облаках, согласно которой построен график, облегчающий практическое применение формулы.

9. Осуществлена параметризация, позволяющая учесть особенности развития конвекции и интенсивности ливней на Кубе при различных синоптических ситуациях.

10. Предложены рекомендации определения скорости перемещения кучево-дождевых облаков и ливней с учетом вертикального сдвига ветра:

- в случаях сдвига ветра по скорости ( А V ^ 5 м/с) и направлению ( ñd < 130°) расчет ведется по формуле f — ^ ^ЮОО -850 /

Л т? 850-700

- при наличии сдвига ветра по направлению ( A d ^ 130°) или по скорости ( AV — 5 м/с) в слое 700-500 гПа или 500-400 гПа расчет ведется по формуле Ж-' ^1000-850 ^ 2)

Л 0,7 ií700 - soo J o

- при наличии сдвига ветра по направлению ( Д & ^ 130 ) или по скорости ( AV ^ 5 м/с) в слое 850-700 гПа . Продолжительность ливней рассчитывается по формуле

- при наличии сдвига ветра по скорости ( 5 м/с) одновременно в слоях 850-700 и 700-500 гПа следует рассчитывать 1;л или по формуле (I) или по формуле (2) в зависимости от того, в каком слое скорость ветра больше,

11. Результаты оценки предлагаемого синоптико-статистичес-кого метода прогноза количества и продолжительности конвективных осадков на Кубе согласно авторской проверке на независимом материале показали, что относительная ошибка расчетов составляет 0,56, а коэффициент корреляции прогностического количества осадков с фактическими - 0,66.

12. На основании обработки климатических и синоптических данных об осадках при прохождении холодных фронтов получена повторяемость осадков ( (3 ) на западе территории Кубы б градациях менее 10 мм, от 10 до 25 мм и более 25 им.

13. Получены характеристики холодных фронтов, сопровождающихся осадками количеством 100 мм за сутки и более.

Библиография Диссертация по географии, кандидата географических наук, Гонсалес Педросо, Сесилия, Москва

1. Акулиничева A.A. Об уточнении методики определения пара-метров конвекции. Труды ГМЦ СССР, 1968, вып.27, с.44-55.

2. Акулиничева A.A. Мзтодика определения вертикальных скоростей по плювиографическим данным. Труды ГМЦ СССР,-1969, вып.57, с.74-102.

3. Бачурина A.A. Об уточнении прогноза стратификации температуры и параметров конвекции в пограничном слое атмосферы.

4. Бачурина A.A. Прогноз приземной температуры, влажностивоздуха и других метеорологических элементов. Л.-Гидрометеоиздат, 1970, с.3-52.

5. Бачурина A.A. Современное состояние методики прогноза осадков. Метеорология и гидрология, 1962, № 6.

6. Бачурина A.A., Орлова Е.М. Анализ современного метода прогноза осадков и дальнейшие перспективы его развития. Труды Всесоюзного научного метеорологического совещания, 1963, том 3, с.319-325.

7. Бачурина A.A., Туркетти З.Л. Формирование и эволюцияосадков. ЦИП, 1950, вып.08.

8. Бачурина A.A., Туркетти З.Л. Условия образования осадковхолодного полугодия и возможности их прогноза. Л., Гидрометеоиздат, 1955, с.164.

9. Берлянд М.Е. Предсказание и регулирование теплового режима приземного слоя атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1956.

10. Бурлуцкий Р.Ф. Осадкообразующие макропроцессы на В^бе.

11. Труды ГЩ СССР, 1973, вып. 101.

12. Веселов Е.П., Гонсалес С., Арсия Д. и др. К расчету некоторых метеорологических элементов в тропической зоне.Труды Гидрометцентра СССР, 1983, вып.245.

13. Веселова Г.К., Гонсалес С., Арсия Д. и др. Анализ параметровконвекции и расчет количества и продолжительности осадков по территории Кубы. Труды ГЩ СССР, 1983, вып.234.

14. Веселова Г.К. Анализ двух случаев выпадения ливневых осадков.1. Труды ГГО, 1968, вып.27.

15. Веселова Г.К. К вопросу о связи продолжительности выпаденияливневых осадков с вертикальным сдвигом ветра. Труды ГМЦ СССР, 1970, вып.68, с.115-121.

16. Веселова Г.К. Анализ продолжительности выпадения ливневыхосадков из отдельных кучево-дождевых облаков. Труды ГЩ СССР, 1971, вып.82, с.3-9.

17. Веселова Г.К. О результатах анализа продолжительности ливней.

18. Труды ГЩ СССР, 1972, вып.60, с.13-17.

19. Веселова Г.К. Об уточнении расчета продолжительности ливневых осадков. Труды ГЩ СССР, 1972, вып. 108, с.32-38.

20. Галахова Т.А., Шрозова Г.Г. О применении различных способоврасчета упорядоченных вертикальных скоростей при прогнозе вертикального распределения температуры и влажности воздуха. Труды ГЩ СССР, 1977, вып.176, с.15-18.

21. Глушкова Н.И. Некоторые результаты анализа существующихметодов прогноза количества осадков. Труды ГЩ СССР, 1973, вып.116, с.32-39.

22. Глушкова Н.И., Громова Г.Г., Лапчева В.Ф., Литвин H.H.

23. Мзтод прогноза ливней, гроз и града о использованием аэросиноптических радиолокационных и спутниковых данных. Труды ГМЦ СССР, 1974, вып.136, с.42-45.

24. Голубов P.C. Использование данных зондирования атмосферыпри составлении прогноза дождей. Труды КазНИГШ, 1959, вып.10, с.3-24.

25. Гонсалес С. Распределение и повторяемость осадков на Кубепри различных синоптических ситуациях. Труды ГМЦ СССР, 1985, вып.268, с.101-104.

26. Дюбюк А.Ф* К расчету осадков. Доклады ЦЙП, 1947, вып.З,с.31-40.

27. Дюбюк А.Ф. К вычислению вертикальных частиц. Метеорологияи гидрология, i960, Jfe 10.

28. Зверев Н.И. Применение статистики в предсказании погоды.

29. Труды ГМЦ СССР, 1970, вып.66, с.194.

30. Зверев Н.И. Синоптическая метеорология. Л., Гидрометеоиздат,1977.

31. Кадышников В.М. Гидродинамический метод прогноза осадков.

32. Труды ГМЦ СССР, 1974, вып.151, с.29-35.

33. Корниенко Е.Е., Хусид С.Б. О связи количества ливневыхосадков с основными осадкообразующими факторами. Труды УкрНИГШ, 1971, вып. 106, с.76-83.

34. Кричак С.О. Гидродинамический прогноз осадков в неадиабатической модели атмосферы над внетропической частью северного полушария. Труды ГМЦ СССР, 1975, вып.160, с.3-15.

35. Лаптева Л.М. Метод прогнозирования количества ливневыхосадков. Труды ВГИ, 1966, вып.5.

36. Лебедева Н.В. Прогноз ливней и гроз. Сборник методическихуказаний по авиационной метеорологии. Л.Гидрометеоиздат, 1959.

37. Лебедева Н.В. Расчет количества осадков. Труды ЦЩ, 1950,вып.24.

38. Лебедева Н.В. Построение модели конвекции и расчет количества осадков. Труды ДИП, 1954, вып.31, 28, с.3-30.

39. Лебедев А.Н., Салтыкова Л.А. Методика расчета продолжительности выпадения осадков. Труды ГГО, 1961, вып.122.

40. Лебедев С.Л. О выпадении осадков из конвективного облака.

41. Метеорология и Гидрология, 1960, № 2, с.65-70.

42. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1976.

43. Матвеев Л.Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы.

44. Л.Гидрометеоиздат, 1965, с. 876.

45. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмесферы.1. Л., 1978, с. 639.

46. Ньютон Г.У. Динамика кучевых облаков. МИР. Москва, 1964.

47. Орлова Е.М., Согласнова А.Г. Анализ стратификации в периодливней. Труды ГМЦ СССР, 1967, вып.6, с.53-61.

48. Орлова Е.М. О качестве наблюдений за влажностью воздухана высотах. Труды ГМЦ СССР, 1967, вып.6, с.53-61.

49. Орлова Е.М. Расчет количества и продолжительности ливневых осадков. Труды ГМЦ СССР, 1967, вып.13, с.11-20.

50. Орлова Е.М. Физические основы метода расчета количестваливневых осадков. Дополнение к руководству по краткосрочным прогнозам погоды. Л., Гидрометеоиздат 1971, с. 3-9.

51. Орлова Е.М. Физические основы метода расчета количестваливневых осадков. Дополнение к руководству по краткосрочным прогнозам погоды. Л., Гидрометеоиздат 1971, с.3-9.

52. Орлова Е.М. Расчет интенсивности и продолжительности ливневых осадков. Труды ГМЦ СССР, 1971, вып.82, с.58-66.

53. Орлова Е.М. Краткосрочный прогноз атмосферных осадков.1. Л.Гидрометеоиздат, 1979.

54. Пантелеев П.Г. Метод прогноза ливневых осадко. ГМО,1. Вып.5, 1971, с.107-116.

55. Песков Б.Е. Способ прогноза максимальной температуры воздуха. Труды ГМЦ СССР, 1980, вып.220, с.67-76.

56. Петерсен С. Анализ и прогноз погоды. Л., Гидрометеоиздат,1961, с.652.

57. Петриченко Й.А. О расчете траекторий воздушных частиц.

58. Метеорология и гидрология, 1960, № 10.

59. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Л., Гидрометеоиздат, 1964, ч. I.

60. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Л. Гидрометеоиздат, 1964, ч.П.

61. Седлецкий В.М., Ромов А.П. Оперативная схема расчета характеристик конвекции и прогноза гроз на ЭВМ в Украинском бюро погоды. Труды УкрНИГМй, вып.117, с.81-89.

62. Славин И.А. Теоретические основы и материалы практического использования неадиабатического метода прогноза гроз. Сборник статей ЛВИКА им.Можайского. Л., Гидро-метеоиздат, 1968.

63. Снитковский А.И. Краткосрочный прогноз осадков. Метеорология и гидрология, 1981, Ш 7, с.15-17.

64. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град. Л., Гидрометеоиздат, 1968.

65. Сулаквелидзе Г.К. и другие. Прогноз града, гроз и ливневыхосадков. Л., Гидрометеоиздат, 1970, с.188.

66. Успенский Б.Д. Количественный прогноз обложных и ливневыхосадков. Метеорология и гидрология. 1970, № I.

67. Успенский Б.Д. О двух способах прогноза количества ливневых осадков. Метеорология и гидрология. 1972, № 2.

68. Успенский Б.Д., Мерцалов А.Н., Орлова Е.М., Белоусов С.Л.,

69. Петриченко И.А., Веселова Г.К. Синоптико-гидродинамичес-кая схема количественного прогноза обложных и ливневых осадков. Труды ГМД 1976, вып.157, с.3-15.

70. Успенский Б.Д. Анализ различных способов расчета количества ливневых осадков. Труды ГМД 1976, вып.157, с.41-55.

71. Федченко Л.М. Методика составления прогноза максимальногоколичества ливневых осадков. Труды ВГИ, 1970, вып.17, с.48-55.

72. Федченко Л.M. »Беленцова В.А. К вопросу расчета высотыуровня конденсации при развитии конвекции в атмосфере. Т£уды ВГИ,вып.38,M.1977,с.78-84.

73. Федченко Л.М. К расчету максимальной интенсивности ливневых осадков.Труды Гидрометеоиздат, Л.,1974, вып.136, с.68-77

74. Шишкин Н.С. О количестве и интенсивности осадко конвективных облаков. Труды IT0, I960, вып.104.

75. Шишкин Н.С. К расчету скорости вертикального развития конвективных облаков. Труды IT0, I960, вып.104,с.3-13.

76. Шметер С.Н. Физика конвективных облаков. Л.,Гидрометеоиздат, 1972.

77. Яковлева П.Л. Расчет количества осадков при сильных дождяхпо уточненным кривым температуры и влажности. Метеорология и гидрология. 1972, А 5, с.45-50.

78. Alfonso P. Arnaldo, R.Perez. Una aproximaicion al estudiode la intensidad de la precipitación en la Isla de la Juventud. Ciencia de la Tierra y el Espacio. Academia de Ciencias de Cuba, 1979, Ho. 1.

79. Austin James A. Cloudiness Precipitation in Relation tofrontal loating and horizontal convergence. Cambridge, 1943, 46 p.73» Austin James M. A note on similis groth in a nonsaturated environment. Journal of Meteorology, Jun. 1948, vol.5,1. N0. 3.

80. Andre A.Doneaud, Sumegha Sengupta, Paul L. Smith, Arbetl S. Denis. A combined synoptic and statistical method for forecasting daily rain volume over area. Atmos.Sci.

81. Byers N.R. General Meteorology. Instituto del Libro La1. Habana.1970,pp.540.

82. Diaz L.R. Regionalization of the Cuban territory on precipitation basis, by means of digital computers.1982.UNESCO.82. iPoscue E.T. Precipitation on Cuba. Mon.Wea.Rev. ,May 1982,56, pp.173-176.

83. Griffith Cecyl. On the variation with height of the topbrightness of precipitating convective clouds. J.of applied meteorology,1973,vol.12,N.6,pp.i086-io89.

84. Herbert J. Paul and Jordan L.C. Mean Sounding for the Gulfof Mexico Area. Washington, 1959, p.10,Report n0.3O,

85. Hurricane research project.

86. Haltiner and Martin. Dynamical and physical Meteorology.

87. Habana, Academia de Ciencias, Cuba,1968, 470 pp.

88. Hawell E.W. A study of the rainfall of central Cuba.

89. Journal of Meteorology, vol.10, No.August 1953, pp.270-278.

90. Jordan L.C. A mean atmosphere for the West Indies Area.

91. Washington 1957» 17 p.,Report, N0.6, National hurricance research project,

92. Kuhn P.M. A generalized Study of Precipitation Forecasting

93. Part 2.A graphical Computation of Precipitation.Monthly leather Review, vol.81, No.8,August 1953,pp.222-232.

94. Lund I.A. An application of Stage-Wise and Step-Wize Regression Procedure to a Problem of Estimating Precipitation California. Journal of Applied Meteorology,1971, vol.10, No.5,pp.892-902.

95. Millas I.C. La lluvia en La Habana. La Habana,1943, Cuba,1. PP.34.

96. Millas I.C. Los Nortes en La Habana. Rev.Inst.Hidrogr.

97. Climatol. Med. 1: 43-44, 1946.

98. Raymond David. Inestability of the low-level jet and Severestorm formation.1973, Tech.Report, No.1967.

99. Riehl Herbert. Tropical Meteorology. Mc.Graw Hill Book 1954,p.392. New York.

100. Riehl Herbert. Venezuela Rain System and the generalcirculation of the Summer.Tropics I, Hain Systems. Monthly Weather Review 1977, vol.105, No.11,pp.1402-14-26.

101. Riehl Herbert. Venezuela Rain System and the generalcirculation of the Summer Tropics II Relation between Low and High Latituted. Monthly Weather Review 1977, vol.105, No.11, pp.1421-1433.

102. Riehl Herbert. Tropical convective cloud masses and atmospheric circulation. 1973, Book Les Satellites Meteorologiques. Paris, pp.429-436.

103. Sigurd J.S. Computation of Precipitation from Largp-Scale vertical Motion. Journal of Meteorology, vol.15«,No.6, Dec.1958.

104. Smagorinsky J. and Collins G.O. On the numerical prediction of precipitation. Monthly Weather Review, March 1955, vol.83, No.3, pp.53-68.

105. Stommel H. Entrainment of air into a Cumulus cloud II.

106. Journal of Meteorology, vol. 8, No. 12, 1954.

107. Trusov I.I.,Izquierdo A.,Diaz L.R. Caracteristicasespaciales y temporales de las precipitaciones atmosféricas en Cuba. Editorial Academia de Ciencias. Cuba, 1983, PP.74.

108. Valdes M., Lobodin V, Estudio de los radio ecos de nubescumulos tropicales. Informe cientifico-tecnico No.51. Inst. Met. Academia de Ciencias. Cuba 1978»

109. Zawadzki I. Condiciones limites para la convección.

110. Commun.8 eme. Conf.int.phys.mag.Clermont Perrand. Vol.2,pp.577-580.

111. Cecilia Gonzalez Pedroso. Precipitaciones asociadas a losfrentes frios. Boletin Hidroclimatico Marino. Inst.de Met. A.C.C. Die. 1984.

112. Cecilia Gonzalez Pedroso. Algunas caracteristicas de lossistemas frontales que produjeron precipitaciones nobles en Cuba. I Seminario Internacional sobre Desastres Naturales. UNDRO. Sept. 1984. La Habana, Cuba.