Способ определения конвективных опасных метеорологических явлений для европейской территории россии



 


Владельцы патента RU 2467361:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для диагностики конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень). Сущность: измеряют минимальные значения радиационной температуры верхней границы облачности. Определяют термобарические характеристики атмосферы. Посредством вертикального радиозондирования атмосферы измеряют значения давления воздуха на различных уровнях. Вычисляют превышение изобарической поверхности 500 гПа относительно поверхности 1000 гПа и лапласиан поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа. Используя полученные данные, определяют наличие очага конвективного опасного метеорологического явления. Технический результат: повышение достоверности определения конвективных опасных явлений в любое время суток, расширение функциональных возможностей (возможность диагноза конвективных опасных явлений на протяжении всех сезонов года).

 

Изобретение относится к области метеорологии, а точнее к способам диагностики конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень), наносящих материальный, экологический и социальный ущерб, и может быть использовано во всех сферах жизнедеятельности, зависящих от погодных условий.

Задача определения указанных явлений возникает из необходимости предупреждения об их приближении с целью принятия мер для защиты от них и смягчения последствий.

Возникновение конвективных явлений погоды неразрывно связано с кучево-дождевой облачностью, образующейся в результате развития атмосферной конвекции.

Следовательно, определение зон активной конвекции критической интенсивности позволяет выявить области возникновения связанных с ними опасных метеорологических явлений (ОЯ).

Известен способ обнаружения кучево-дождевой облачности посредством активного радиолокационного зондирования атмосферы (Руководство по краткосрочным прогнозам погоды, ч. I. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986, с.451-452) специализированными станциями, работающими в сантиметровом диапазоне длин волн. В ходе эволюции конвективного облака изменяются размеры облачных частиц и их концентрация, а следовательно, и радиолокационная отражаемость. Кучево-дождевое облако в максимальной стадии своего развития дает более интенсивное «радиоэхо» на индикаторе радиолокационной станции.

В качестве недостатков следует отметить недостаточную степень покрытия сетью станций рассматриваемой территории, а также радиус их эффективного действия, составляющий 150-200 км, которого не всегда достаточно для предупреждения и принятия своевременных мер по предотвращению неблагоприятных последствий.

Известен способ определения кучево-дождевой облачности по специализированным снимкам с метеорологических космических аппаратов (КА) (Руководство по использованию спутниковых данных в анализе и прогнозе погоды/под ред. И.П.Ветлова и Н.Ф.Вельтищева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982, с.63), основанный на анализе дешифровочных признаков (тон и рисунок изображения). Площадь земной поверхности, отображенная на снимке, сделанном орбитальным КА, позволяет анализировать процессы синоптического масштаба (тысячи километров). Количество космических аппаратов и траектории их полета позволяют получать информацию со всей планеты.

Недостатком данного способа является то, что процедура диагностирования кучево-дождевой облачности проводится на качественном уровне и в значительной степени зависит от квалификации специалиста, что накладывает существенную долю субъективизма.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения конвективных опасных метеорологических явлений в теплый период года для европейской части территории России (Патент на изобретение RU №2385474 C1, G01W 1/00), основанный на измерении минимальной радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, и его максимального альбедо. Определение очагов кучево-дождевой облачности производится посредством расчета предлагаемых функций и сравнения полученных результатов с критическими значениями. Способ включает два решающих правила, которые необходимо использовать раздельно в дневное и ночное время суток. Ночью измерить альбедо не представляется возможным, поэтому заключение о наличии кучево-дождевой облачности, способной к генерации ОЯ, делается на основании только данных о радиационной температуре верхней границы облаков.

Недостатком данного способа является определение факта наличия кучево-дождевой облачности в ночное время только по данным о радиационной температуре, что приводит к снижению успешности по сравнению с решающим правилом для дневного времени. Кроме того, данный способ может применяться только для теплого периода года.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности определения конвективных ОЯ в любое время суток, а также расширение возможности по диагнозу указанных явлений на протяжении всех сезонов года.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения конвективных ОЯ для европейской территории России, заключающемся в измерении минимального значения радиационной температуры верхней границы облачности и определении термобарических характеристик атмосферы, путем вертикального радиозондирования атмосферы дополнительно измеряют значения давления воздуха на различных уровнях, с использованием которых вычисляют превышение изобарической поверхности 500 гПа относительно поверхности 1000 гПа и лапласиан поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа, а наличие очага конвективного ОЯ определяют из условия:

,

где Т - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 11,5-12,5 мкм,

- величина превышения изобарической поверхности 500 гПа относительно поверхности 1000 гПа,

2H850 - рассчитанное в конечных разностях значение лапласиана поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа,

С1, C2, C3, C4 - эмпирические коэффициенты, при этом их значения принимают равными:

C1=0,2 1/°C, C2=-0,16 1/гПа, С3=-0,07, С4=96,39.

Сущность изобретения

Применение дополнительно лапласиана поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа ∇2H850 и значения относительной геопотенциальной высоты при определении очагов конвективных ОЯ позволяет повысить достоверность определения указанных явлений в любое время суток и на протяжении всего года. Однако для нахождения указанных дополнительных параметров необходимы данные о давлении на различных высотных уровнях, которые можно получить при помощи вертикального радиозондирования атмосферы.

Конвективные ОЯ связаны с мезомасштабными облачными образованиями, развитие которых, в свою очередь, обусловлено крупномасштабными синоптическими процессами. Одним из показателей оценки состояния атмосферы, благоприятного для развития конвективных явлений, приводящих к значительному ущербу, является лапласиан поля геопотенциальной высоты изобарических поверхностей ∇2H.

Лапласиан ∇2H850 количественно характеризует характер циркуляции в нижней тропосфере и отражает условия переноса водяного пара в вышерасположенные слои. Указанный параметр рассчитан в конечных разностях по полю геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа, полученной по данным вертикального радиозондирования атмосферы.

Наложение упорядоченных восходящих вертикальных движений, связанных с циклонической циркуляцией и конвективных движений воздуха, способствует образованию суперячейковых кучево-дождевых облаков. Таким образом, лапласиан косвенно характеризует упорядоченные вертикальные движения, которые во многом определяют параметры развития конвективной облачности и соответственно интенсивность генерируемых ею явлений.

Значение относительной геопотенциальной высоты , определенное по результатам вертикального радиозондирования атмосферы, характеризует среднюю температуру слоя атмосферы, заключенного между изобарическими поверхностями 1000 гПа и 500 гПа. Как известно, термический режим атмосферы также оказывает существенное влияние на развитие конвективной деятельности.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет определять зоны конвективных ОЯ в любое время суток с большей достоверностью, а также способен функционировать не только в теплый период, а на протяжении всего года.

Предлагаемый способ определения конвективных опасных метеорологических явлений для европейской территории России может быть использован в метеорологии при выявлении зон с ОЯ, наносящими материальный, экологический и социальный ущерб, для дальнейшего их мониторинга и прогнозирования с целью предупреждения и предотвращения (уменьшения) негативных последствий.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с использованием инфракрасного сканирующего радиометра (Герман М.А. Космические методы исследования в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1985, с.115-117) и метеорологического радиотехнического комплекса (Технические средства метеорологической службы: справочное пособие. - М.: Воениздат, 1986, с.107-111).

Способ определения конвективных опасных метеорологических явлений для европейской территории России, заключающийся в измерении минимального значения радиационной температуры верхней границы облачности и определении термобарических характеристик атмосферы, отличающийся тем, что путем вертикального радиозондирования атмосферы дополнительно измеряют значения давления воздуха на различных уровнях, с использованием которых вычисляют превышение изобарической поверхности 500 гПа относительно поверхности 1000 гПа и лапласиан поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа, а наличие очага конвективного опасного метеорологического явления определяют из условия: ,
где Т - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 11,5-12,5 мкм,
- величина превышения изобарической поверхности 500 гПа относительно 1000 гПа,
2Н850 - рассчитанное в конечных разностях значение лапласиана поля геопотенциальной высоты изобарической поверхности 850 гПа,
С1, С2, С3, С4 - эмпирические коэффициенты, при этом их значения принимают равными:
C1=0,2 1/°С, С2=-0,16 1/гПа, С3=-0,07, С4=96,39.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области метеорологии, а именно к получению водорода, предназначенного для наполнения оболочек для проведения радиозондовых измерений различных параметров атмосферы.
Изобретение относится к области экологических исследований и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при проведении мониторинга окружающей среды. .

Изобретение относится к области авиационной гидрометеорологии и может быть использовано для разведки ледовой обстановки. .

Изобретение относится к способам исследований ледяного покрова акваторий и может быть использовано для определения ширины трещин с открытой водой. .

Изобретение относится к способу коррекции результатов измерений влажности радиозондом относительно погрешностей, являющихся следствием радиационного теплообмена.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения направления и скорости потока газа или жидкости. .

Изобретение относится к области метеорологии и мониторингу окружающей среды и может быть использовано для исследования и контроля параметров атмосферы, земной поверхности и океана.

Изобретение относится к области технических средств, используемых для активных воздействий на облака и облачные системы с целью искусственного увеличения осадков и предотвращения градобития.

Изобретение относится к области авиации и экологии и может быть использовано для выявления условий неблагоприятного влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата и разработки способов уменьшения этого влияния.

Изобретение относится к области исследования гидрологических параметров морской воды, в частности к устройствам, запускаемым с плавсредства, и может быть использовано при исследованиях на больших глубинах.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения состояния погоды. .

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано при мониторинге загрязнения атмосферы. .

Изобретение относится к области авиационной метеорологии и может быть использовано для выявления зон образования перистой облачности, индуцированной авиацией с газотурбинными двигателями (ГТД) в крейсерских полетах.

Изобретение относится к метеорологии к способам для определения физических параметров атмосферы и позволяет получать информацию о высоте нижней границы облачности путем измерения расстояния до выбранного в качестве объекта измерения фрагмента облачности.

Изобретение относится к способам определения скорости и направления ветра, используемым в приборах метеорологического обеспечения пуска ракет, стрельбы артиллерии и ведения звуковой разведки звукометрическими комплексами Сухопутных войск.

Изобретение относится к способам определения скорости и направления ветра, используемым в приборах метеорологического обеспечения пуска ракет, стрельбы артиллерии и ведения звуковой разведки звукометрическими комплексами Сухопутных войск.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах для определения зоны воздушной турбулентности
Наверх