Диагностика шквалов при прохождении через высотную метеорологическую мачту в г. Обнинск в 2014–2023 гг.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

За счет своего локального, внезапного характера, осложняющего прогноз, шквалы зачастую наносят значительный материальный ущерб и относятся к экстремальным погодным явлениям. Диагностика шквалов и увеличение точности моделирования для усовершенствования их оперативного прогнозирования имеет высокую актуальность. Определение основных характеристик шквалов с помощью диагностики частных случаев и анализа таких случаев представляет большой интерес для установления причин возникновения экстремальных явлений, которые до сих пор недостаточно изучены. Источником получения первичной информации о характеристиках шквалов является обработка большого массива данных наблюдений высотной метеорологической мачты (ВММ) Института экспериментальной метеорологии ФГБУ “НПО “Тайфун”, представленных в настоящей статье за 2014–2023 гг. Такие экспериментальные данные по ряду долгосрочных наблюдений на ВММ позволили после обработки и анализа полей скорости зафиксировать интенсивные шквалы, проходящие через полигон. Были получены и проанализированы основные характеристики этих частных случаев шквалов, часть из которых одновременно моделировалась с использованием негидростатической мезомасштабной атмосферной модели WRF-ARW, адаптированной для района наблюдений, а также была проведена верификация с данными натурных экспериментов. Показано хорошее соответствие модельных результатов и данных наблюдений для частного случая шквалов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Вазаева

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН; МГТУ им. Н. Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: vazaevanv@ifaran.ru
Москва, Пыжевский пер. 3, 109017; Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр.1, 105005

Л. К. Кулижникова

Научно-производственное объединение “Тайфун”; Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Email: vazaevanv@ifaran.ru
Россия, Калужская область, г. Обнинск, ул. Победы, 4, 249038; Москва, Пыжевский пер. 3, 109017

М. К. Мацкевич

Научно-производственное объединение “Тайфун”; Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Email: vazaevanv@ifaran.ru
Россия, Калужская область, г. Обнинск, ул. Победы, 4, 249038; Москва, Пыжевский пер. 3, 109017

Список литературы

  1. Алексеева А. А. Особенности условий возникновения активной конвекции с сильными шквалами // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2019. № 2. С. 41–58.
  2. Васильев Е. В., Алексеева А. А., Песков Б. Е. Условия возникновения и краткосрочный прогноз сильных шквалов // Метеорология и гидрология. 2009. № 1. С. 5–15.
  3. Вельтищев Н. Ф., Жупанов В. Д. Численные прогнозы погоды по негидростатическим моделям общего пользования WRF-ARW и WRF-NMM. М.: ТРИАДА ЛТД, 2010. С. 94–135.
  4. Волчек А. А., Шпока И. Н. Шквалы на территории Беларуси. 2011.
  5. Грищенко И. В. Шквалы и смерчи на территории Архангельской области и Ненецкого автономного округа // Arctic Environmental Research. 2009. № 4.
  6. Иванов В. Н. Использование высотной метеорологической мачты ИЭМ для изучения пограничного слоя атмосферы // Труды ИЭМ. 1970. № 12. С. 144.
  7. Ленская О. Ю., Абдуллаев С. М. Метод реконструкции типа мезомасштабных систем осадков, генерирующих шквалы, по особенностям изменения приземного давления // Вестник Челябинского государственного университета. 2005. Т. 12. № 1.
  8. Новицкий М. А. и др. Теоретическое и физическое моделирование мезомасштабных атмосферных течений (бризы, шквалы, ураганы). Российский фонд фундаментальных исследований, 1997. № 97–05–65676.
  9. Новицкий М. А., Кулижникова Л. К., Мацкевич М. К. Анализ прохождения интенсивного шквала через полигон высотной метеорологической мачты в г. Обнинск // Метеорология и гидрология. 2018. № 5. С. 102–107.
  10. Песков Б. Е., Снитковский А. И. К прогнозу сильных шквалов // Метеорология и гидрология. 1968. С. 52–57.
  11. Хромов С. П. Метеорологический словарь // Хромов С. П., Мамонтова Л. И. 3-е издание переработанное и дополненное. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 568 с.
  12. Шихов А. Н., Ажигов И. О., Быков А. В. Смерчи и шквалы на Урале в июне 2017 года: анализ по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 272–281.
  13. Янькова Ю. С. и др. Шквалы на территории Иркутской области // Безопасность природопользования в условиях устойчивого развития. 2018. С. 54–61.
  14. Bayo Omotosho J. The separate contributions of line squalls, thunderstorms and the monsoon to the total rainfall in Nigeria // Journal of climatology. 1985. Т. 5. № 5. С. 543–552.
  15. Grell, G.A., Peckham, S.E., Schmitz, R., McKeen, S.A., Frost, G., Skamarock, W.C., & Eder, B. Fully coupled “online” chemistry within the WRF model // Atmospheric Environment, 2005. V. 39. № 37. P. 6957–6975.
  16. Lo J. C.F., Orton T. The general features of tropical Sumatra squalls // Weather. 2016. Т. 71. № 7. С. 175–178.
  17. Omotosho J. B. Spatial and seasonal variation of line squalls over West Africa // Archives for meteorology, geophysics, and bioclimatology. Series A. 1984. Т. 33. № 2. С. 143–150.
  18. Skamarock, W.C., Klemp J. B., Dudhia J., Gill D. O., Liu Z., Berner J., Wang W., Powers J. G., Duda M. G., Barker D. M., and Huang X.-Y., 2019: A Description of the Advanced Research WRF Version 4. NCAR Tech. Note NCAR/TN-556+STR. 145 pp. doi: 10.5065/1dfh-6p97
  19. Wijesekera H. W., Gregg M. C. Surface layer response to weak winds, westerly bursts, and rain squalls in the western Pacific Warm Pool // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1996. Т. 101. № C1. С. 977–997. http://attex.net/RU/index.php (дата обращения 12.05.2023)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Анализ синоптической ситуации по приземным картам Гидрометцентра РФ за 04.07.2016, 06:00 ВСВ.

3. Рис. 2. Анализ синоптической ситуации по приземным картам Гидрометцентра РФ за 04.07.2016, 12:00 ВСВ.

Скачать (914KB)
4. Рис. 3. Измерения вертикального профиля температуры в нижнем 1-километровом слое в Москве, ФГБУ ЦАО. (а) Время измерений с 15:00 3 июля по 12:00 4 июля; (б) время измерений с 12:00 4 июля по 09:00 5 июля. Температура указана цветом в градусах Цельсия, в зависимости от высоты и времени измерений.

Скачать (478KB)
5. Рис. 4. Температура воздуха (°C) на шести высотах в течение суток. По оси Х – час суток t2 – температура на высоте 2 м; t1 – температура на высоте 25 м; t3 – температура на высоте 73 м; t5 – температура на высоте 121 м; t9 – температура на высоте 217 м; t13 – температура на высоте 301 м.

Скачать (590KB)
6. Рис. 5. Атмосферное давление (мм. рт. ст.) на высоте 2 м.

Скачать (294KB)
7. Рис. 6. Относительная влажность воздуха (%) на высоте 2 м.

Скачать (300KB)
8. Рис. 7. Скорость ветра (м/с) на пяти высотах. v8 – скорость ветра на высоте 8 м. Остальные высоты те же, что для температуры воздуха (см. рис. 4).

9. Рис. 8. Направление ветра в градусах на четырех высотах ВММ.

Скачать (556KB)
10. Рис. 9. Модуль скорости ветра (м/с) на четырех высотах (25, 73, 121 и 265 м).

Скачать (302KB)
11. Рис. 10. Вертикальная компонента скорости ветра (м/с) на четырех высотах (25, 73, 121 и 265 м).

Скачать (312KB)
12. Рис. 11. Модуль скорости (а), вертикальная компонента (б) и 3 компоненты скорости (в) на разных высотах (25, 73, 121 и 265 м) c 15:36 до 16:36.

Скачать (747KB)
13. Рис. 12. Модуль скорости и вертикальная компонента скорости ветра (м/с) на высоте 265 м.

Скачать (159KB)
14. Рис. 13. Температура и ветер на высоте 2 м, атмосферное давление на уровне моря – для 12:00(а),13:00(б),14:00(в) ВСВ; над районом измерений, вид сверху. ВММ располагается в центре области, координаты 55°06′42″ с. ш. 36°35′54″ в. д. Атмосферное давление на уровне моря показано цифрами синим цветом рядом с указаниями локальных минимумов и максимумов давления L и H. Модифицированная модель WRF, 4 июля 2016 г. Шаг сетки 60 м.

Скачать (628KB)
15. Рис. 14. Относительная влажность и скорость ветра на уровнях 950 (слева) и 500 (справа) гПа – для 13:00(а), 13:10(б), 13:20(в), 13:30(г), 13:40(д), 13:50(е), 14:00(ж) ВСВ; над районом измерений, вид сверху. ВММ располагается в центре области, координаты 55°06′42″ с. ш. 36°35′54″ в. д. Модифицированная модель WRF, 4 июля 2016 г. Шаг сетки 20 м.

16. Рис. 15. Распределение влажности и температуры по высоте – для 13:00(а), 13:10(б), 13:20(в), 13:30(г), 13:40(д), 13:50 (е), 14:00(ж) ВСВ; над районом измерений, рисунок слева показывает разрез по широте, рисунок справа – по долготе. Координаты ВММ 55°06′42″ с. ш. 36°35′54″ в. д.. Модифицированная модель WRF, 4 июля 2016 г. Шаг сетки 20 м.

Скачать (660KB)
17. Рис. 16. Осадки – для 13:00(а), 13:10(б), 13:20(в), 13:30(г), 13:40(д), 13:50 (е), 14:00(ж) ВСВ; над районом измерений, вид сверху. ВММ располагается в центре области, координаты 55°06′42″ с. ш. 36°35′54″ в. д. Модифицированная модель WRF, 4 июля 2016 г. Шаг сетки 20 м.

Скачать (424KB)
18. Рис. 17. Распределение вертикальной скорости по высоте в нижнем слое АПС – для 12:00 (а),12:30 (б), 13:00 (в), 13:30 (г), 14:00 (д) ВСВ; над районом измерений, вид сбоку. Координаты ВММ 55°06′42″ с. ш. 36°35′54″ в. д. Модифицированная модель WRF, 4 июля 2016 г. Шаг сетки 60 м.

Скачать (786KB)


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».