Cильные осадки
Под термином «сильные осадки» следует понимать несколько категорий ОЯ, представленных в таблице 1.
Таблица 1. Опасные явления, связанные с осадками.
| Явление | Критерии опасного явления | |
| по интенсивности | по продолжительности | |
| Очень сильный дождь (дождь со снегом, мокрый снег) | не меньше 50 мм | не больше 12 час. |
| Сильный ливень (очень сильный ливневый дождь) | не меньше 30 мм | не больше 1 час. |
| Продолжительные сильные дожди | не меньше 100 мм | от 12 до 48 час. |
| Очень сильный снег | не меньше 20 мм | не больше 12 час. |
Интенсивные осадки ливневого характера вызываются конвективными облаками, а продолжительные по времени осадки – фронтальными процессами. Иногда при прохождении мощных циклонов в переходные периоды года могут наблюдаться ОЯ всех этих категорий в пределах одной барической системы. Обычно анализ облачности, приводящей к сильным осадкам, на спутниковых изображениях в видимом и инфракрасном диапазонах не вызывает трудностей. При визуальном анализе следует учитывать протяженность и ширину линий фронтов, а также яркость тона в этих диапазонах (максимальная яркость на снимке соответствует кучево-дождевым облакам и многослойной фронтальной облачности).
Дополнительную информацию о фазовом состоянии верхней границы облаков можно получить по данным современных космических радиометров (AVHRR, MODIS, SEVIRI):
- в 3.7-3.9 мкм темный тон облака - фаза льда, светлый тон – жидкокапельная фаза,
- разностные изображения 8,6 и 11 мкм (Т11-Т8,6>>0 - фаза льда),
- разностные изображения 12 и 11 мкм (Т12-Т11>>0 – жидкокапельная фаза),
- разностные изображения 3.7 и 11 мкм (Т3,7-Т11>порога – фаза льда),
- разностные изображения 1.6 и 0.6 мкм (R1.6-R0.6 мкм < порога – крупные кристаллы льда).
Используя данные вертикальных зондировщиков, например, AMSU и HIRS, установленных на борту спутников серии NOAA, возможно получить данные о влагосодержании атмосферы и рассчитать различные характеристики, например интенсивность осадков. Для восстановления характеристик атмосферы по этим данным наиболее часто используется программное обеспечение ATOVS & AVHRR Processing Package International (AAPP) и International ATOVS Processsing Package (IAPP).
Пример 2.1. Вторжение южного циклона в Северо-Западный район РФ 25-26 марта 2008 года, вызвавшее сильные осадки в виде снега
Очень активный циклон, с большим контрастом температур (рис.1) и значительными осадками, смещался 25 марта со Средиземного моря через Украину, Беларусь и западные районы России. С его приближением почти повсеместно отмечались сильные снегопады, усиливался ветер восточных направлений до 15-18 м/с.
а) 25.03.2008 б) 26.03.2008
Рисунок 1 - RGB –изображение «воздушные массы», Meteosat -9, 06.00 GMT.
По пути следования циклона, в его западной и северной части отмечались сильные осадки в виде снега. На рисунке 2 представлены комбинационные псевдоцветные изображения, отражающие микроструктуру подстилающих поверхностей.
а) 25.03.2008 б) 26.03.2008
Рис. 2. RGB –изображение «микрофизика», Meteosat -9, 06.00 GMT
Ярко красным цветом отображена верхняя граница облачности, имеющая ледяную кристаллическую структуру. Фронтальная облачность определена в несколько типов по терминологии концептуальной модели SatRep (http://www.knmi.nl/satrep/archive.htm): WF Shield -покров теплого фронта, Cb Cluster – скопления кучево-дождевых облаков, OCCL -окклюзия, MCS- мезомасштабные конвективные системы, CF in CA- холодный фронт в холодной адвекции, FI by Jet- фронтальное усиление через сильный поток, THR Cloud- гребень по облачной толще (рис.3).
а) 25.03.2008 б) 26.03.2008
Рис. 3. Результаты анализа концептуальной модели SatRep данных Meteosat -9.
Для северо-Западного региона РФ снегопады были связаны с теплым фронтом и фронтом окклюзии, что подтверждают карты приземного поля на рисунке 4. Причем, в теплом секторе циклона 26 марта осадки постепенно перешли в жидкую фазу и уже не достигали опасных значений.
а) 25.03.2008 б) 26.03.2008.
Рис. 4. Карты приземного поля за 25-26 марта 2008 года, 06.00 GMT.
Спутниковая информация AVHRR/NOAA (рис. 5), позволяет произвести более детальный анализ облачных полей, дающих сильные осадки. По анимации данных инфракрасного диапазона (рис.5) с 25 марта 01.18 GMT до 26 марта 03.46 GMT хорошо отслеживается динамика и структура фронтов над Северо-Западным регионом РФ. До 19.08 GMT 25 марта в поле верхней границы облачности преобладали перистые облака, перекрывающие весь фронтальный массив, вкрапления кучево-дождевых облаков наблюдались в виде отдельных образований (от десятков до сотен км в условном диаметре), но именно они играли главную осадкообразующую роль. На ночных снимках 26 марта по направлению юг - северо-запад от Санкт-Петербурга формируется голова вихря - плотный округлый массив облачности и у точки окклюзии появляется хорошо выраженная облачная шапка.
Рис. 5 - Спутниковые снимки за 25-26 марта 2008 года, 4 канал AVHRR/ NOAA.
Неравномерность в количестве выпавшего снега по территории региона подтверждается данными из таблицы 2. Три станции зафиксировали опасное явление «очень сильный снег» по осадкам: Ораниенбаум, Валаам и Пушкинские горы. На территории Беларуси за сутки 25 марта выпало до 28-35 мм снега. По Псковской области тоже за сутки выпало до 27 мм снега. По западу Ленинградской области выпало до 20-28 мм снега в течение дня 25 марта и ночи 26 марта. В Эстонии только ночью 26 марта отмечалось от 18 до 22 мм снега. Высота снежного покрова достигла 10-15 см. Количество выпавших осадков по территории составило 50-80 % от нормы марта. На отдельных станциях Эстонии отмечались сильные осадки также в градации опасного явления – более 20 мм снега за 12 часов.
Таблица 2. Количество выпавших осадков (в мм) в виде снега на территории Северо-Западного района 25-26 марта 2008 года.
Пункт | День 25 марта | Ночь 26 марта |
Санкт-Петербург | 11 | 14 |
Ораниенбаум | 8 | 20 |
Лисий Нос | 7 | 12 |
Кингисепп | 5 | 6 |
Волосово | 6 | 8 |
Сосновый Бор | 7 | 5 |
Белогорка | 9 | 7 |
Шлиссельбург | 10 | 11 |
Любань | 10 | 11 |
Николаевское | 18 | 10 |
Лесогорский | 0.4 | 16 |
Вознесенье | 6 | 4 |
Сосново | 10 | 1 |
Выборг | 3 | 18 |
Озерки | 5 | 13 |
Петрозаводск | 1 | 7 |
Валаам | 0.7 | 28 |
Псков | 14 | 15 |
Гдов | 8 | 13 |
Дно | 15 | 10 |
Пушкинские Горы | 20 | 10 |
Опочка | 18 | 17 |
Великие Луки | 8 | 5 |
Новгород | 11 | 6 |
Старая Русса | 11 | 3 |
Днем при наличии данных в видимом и ближних инфракрасных диапазонах разность 3 и 1 каналов AVHRR показывает темным тоном (отрицательными значениями) зоны конвекции в области фронтальной облачности (рисунок 6). Данные 3 канала (1.6 мкм) чувствительны к размерам кристаллов облаков, поэтому могут быть индикаторами осадкообразующих облаков.
а) 1 канал (0.6мкм) б) разность 3 и 1 каналов (1.6 и 0.6 мкм).
Рис. 6. Данные AVHRR/NOAA-17 25.03.2008 07.38 GMT.
Также в дневное время идентифицируются зоны, связанные с осадкообразующими облаками по разности 3 (3.7 мкм) и 4 канала AVHRR (рис.7). Это - самые яркие по тону образования на фронте, заметные на рисунке7а, соответствующие темным пятнам (положительные значения разности температур) на рисунке 7б. Плотные жидкокапельные облака имеют разность 3 и 4 каналов с отрицательным знаком из-за высокого излучения в 4 канале. Положительные разности соответствуют облакам с кристаллической структурой вершины и высокой концентрацией переохлажденных капель в быстрообразующихся конвективных ячейках из-за высокого отражения в 3 канале.
а) 1 канал (0.6мкм) б) разность 3 и 4 каналов (3.7 и 0.6 мкм).
Рис. 7. Данные AVHRR/NOAA-15 25.03.2008 14.00 GMT.
Наиболее сильные осадки наблюдались в закручивающейся облачной шапке окклюзии в северо-западной части циклона. Это подтверждают данные AMSU/NOAA (рис.8), по которым максимальный влагозапас этой зоны был оценен в 18 мм осажденной влаги.
а) 25.03.2008 в 04.06 GMT б) 26.03.2008 в 01.03 GMT
Рис. 8. Осажденная влага по данным AMSU/NOAA в мм
С приближением центра циклона, во многих районах области отмечались и другие неблагоприятные явления; метели, налипание мокрого снега, гололед. Также наблюдался значительный перепад температуры воздуха от отрицательных значений -2…-4 гр., до +2…+6 гр. На рисунке 9 представлены поля температуры и влажности на уровне 850 ГПа, восстановленные по данным вертикальных зондировщиков спутника NOAA. Эти данные позволяют проанализировать свойства воздушных масс при приближении активных фронтов к обслуживаемой синоптиком территории.
а) температура (°C) б) влажность (г/кг).
Рисунок 9 – Данные на уровне 850 ГПа, AMSU и HIRS (NOAA), 25.03.2008 в 04.06 GMT,
