Индексы неустойчивости. Методы прогноза конвективной облачности и явлений.

Полезные ссылки:
Метеоцентр.Азия - наш сайт с высокодетализированными прогнозами погоды по пунктам России и мира
Облегчённая версия Метеоклуба (для смартфонов)

Индексы неустойчивости. Методы прогноза конвективной облачности и явлений.

Сейчас в Метеоклубе:
Участников - 1 [ kostian ]
Максимальное одновременное количество посетителей: 1 [15 Дек 2019 02:30]
Гостей - 0 / Участников - 1

 - Начало - Ответить - Статистика - Регистрация - Поиск -
МЕТЕОКЛУБ : независимое сообщество любителей метеорологии (Европа и Азия) : ФОРУМ О ПОГОДЕ И ПРИРОДЕ / Метеорология: наука и практика / Индексы неустойчивости. Методы прогноза конвективной облачности и явлений.
<< 1 ... 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ... 36 . 37 . >>
Автор Сообщение
Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 9 Июн 2013 11:43


bullterrier
Вообще нет смысла, т.к. малейшее повышение рельефа очень влияет на значения индекса.


Ну можно же наверное как-то измудриться и переинтерполировать профили метеовеличин на высоту над уровнем рельефа?

bullterrier
Участник
Письмо
Пермь
# Дата: 9 Июн 2013 15:30


Ну можно же наверное как-то измудриться и переинтерполировать профили метеовеличин на высоту над уровнем рельефа?

Corvus
Пока не знаю, как это сделать(( Думать надо...

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 9 Июн 2013 20:48


Пока не знаю, как это сделать(( Думать надо...
bullterrier

Кишинёвский участник говорил, что вроде бы существует такая возможность. Надо разбираться.

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 10 Июн 2013 13:30


Corvus, bullterrier

Для этого существует функция zinterp. Скачать её можно здесь: http://moe.met.fsu.edu/~rhart/software/zinterp.gs .

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 10 Июн 2013 14:31 - Поправил: Corvus


Самая полная версия индекса молниевого потенциала (апрель 2013 года)

Lightning Potential Index (LPI) = (L1 + L2 + L3 + L4) * maxRH * 0.01


L1 = 0.002 * Moisture * finalCAPE
где
finalCape = muCape – CIN, причём нужно привести его к диапазону: мин. значение 0, максимальное 100
muCape - наибольшая КАПЕ для слоя 1-6 км
CIN - КИН

L2 = -0.2 * Moisture * finalSSP * Qe25
где
finalSSP = SSP * 0.001, где SSP - significant severe parameter
Qe25 - верт. градиент ЭПТ в слое 2-5 км

L3 = -0.2 * Moisture * finalSSP * Qe_10_20
где
Qe_10_20 - верт. градиент ЭПТ в слое от изотермы -10°С до изотермы -20°С

L4 = -0.02 * Moisture * finalSSP * BestLI
где
BestLI - наилучший ЛИ для слоя 850-700 гПа, причём нужно привести его к диапазону: мин. значение -1, макс. значение 0
maxRH - макс. отн. влажность в слое 3-6 км


Параметр влажности

Moisture = PPP + MTM + RH + MaxRH - (100 - MinRH)

где
PPP = 0.025 * PE
PE = PW * MRH03 / 100 - осадкообразующий фактор (мм)
PW - влагосодержание столба атмосферы (мм) - осаждённая вода
MRH03 - средняя отн. влажность в слое 0-3 км
MTM = Q36 * SHR36 - транспорт влаги в слое 3-6 км ( г*м / к*с )
Q36 - средняя удельная влажность в слое 3-6 км (г/кг)
SHR36 - сдвиг ветра в слое 3-6 км (м/с)
RH - средняя отн. влажность в слое 3-6 км
MaxRH - макс. отн. влажность в слое 3-6 км
MinRH - мин. отн. влажность в слое 3-6 км


Параметр значительной тяжести погодных условий

Significant severe parameter

SSP = mlCAPE * SHR06

где
mlCAPE - средняя КАПЕ для нижнего 100 гПа слоя (Дж/кг)
SHR06 - сдвиг ветра в слое 500 м - 6 км (м/с)

Источник:

Central Region Technical Attachment
Number 13-01
April 2013

A Forecasting Methodology that Uses Moisture Parameters to
Pinpoint Locations of Potential Lightning

Paul Frisbie, Jeff Colton, Jim Pringle, Jim Daniels and Mike Meyers
NOAA/National Weather Service, Grand Junction, Colorado


Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 10 Июн 2013 16:04


Алгоритм для расчёта индекса Фауста:

1. Считаем средние Т и Тд в слое 850-500 гПа. По найденным значениям находим Тд итерационно или же с помощью фунцкии ОпенГрАДС dewpt.

2. По Т850 и найденному значению дефицита Тд, перенесённому на 850 гПа, строим кривую состояния сначала сухоадиабатически, затем влажноадиабатически до 500 гПа, где снимаем значение Т.

3. Разность вычисленной Т и Т500 даст индекс Фауста.

Источник:

Diagnostic tools using a mesoscale NWP model for the early warning of convection
Véronique Ducrocq, Diane Tzanos and Stéphane Sénési, GAME/CNRM, Météo-France, 31057 Toulouse Cedex, France


http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1017/S135048 2798000917/pdf

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 10 Июн 2013 18:18 - Поправил: Corvus


Самая полная версия индекса молниевого потенциала (апрель 2013 года)

Lightning Potential Index (LPI) = (L1 + L2 + L3 + L4) * maxRH * 0.01


Думаю, это лучшее, что придумано метеорологами планеты на данный момент в сфере прогнозирования гроз (см. также две предыдущие версии этого индекса).

Источник тут (там же есть ряд ссылок на свежие разработки в данной сфере):

http://www.crh.noaa.gov/images/crh/ssd/techa/ta201 3/ta13_01.pdf

Глядя на этот индекс (и на многообразие факторов, учтённых в нём), становится очевидно, какая дурость и убожество прогнозировать грозы по отдельно взятым простым индексам, таким как ЛИ, КАПЕ и т.п.

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 12 Июн 2013 11:37


Corvus

Попробовал я этот LPI. Результат такой: индекс отлично берёт крупные скопления гроз (лучше, чем ГФП), но отдельные в/м грозы и очаги на ЛН он не берёт вообще. Так что и он не панацея.

Видели алгоритм расчёта индекса Фауста в моём предыдущем сообщении?

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 12 Июн 2013 11:47


Cumulonimbus incus
Попробовал я этот LPI

Какой из вариантов - 1, 2, 3?

Видели алгоритм расчёта индекса Фауста в моём предыдущем сообщении?

Да. У меня подозрение, что этот алгоритм можно сильно упростить, используя всё ту же ПТсм850.

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 12 Июн 2013 11:49


Corvus

LPI последней модификации.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 12 Июн 2013 11:54


Cumulonimbus incus

Хорошо. Я хочу все три версии проверить, а также португальский индекс (читали выше о нём?) и сравнить с ГФП.

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 12 Июн 2013 11:56


Corvus

Про португальский индекс знаю. Но я пока в другом направлении работаю: ручной прогноз гроз по модельным данным с помощью такой методики: http://www.estofex.org/guide/.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 11:12




Sq = q2m + q850 + q700 + q500 - суммарная удельная влажность в г/кг
Wm = 7 - 1.2 * (dT850 + dt700 + dt500) - макс. скорость восходящего потока в м/с
dH = толщина КД в км
SD = 0.375 * (5*D850 + 2*D700 + D500) - средневзвешенный дефицит точки росы
dt500 = Lifted Index (LI)
dt850, dt700 = то же самое что и LI, но рассчитанное по соотношению Тсреды и Тчастицы на уровнях 850 и 700 гПа.

Можно упростить эту формулу для быстрой простой оценки кол-ва конвективных осадков.

Wm = 7 - 1.2 * (2 * dt500)
Wm = 7 - 2.4 * LI

dH = 4 - LI

Q1 = 0.1 * Sq * ( 0.1 * Wm * dH - SD)



Попробовал я эту формулу. Сразу скажу, что параметр SD играет тут непонятную роль и приводит к абсурдному занижению кол-ва осадков.

Я решил сделать по другому учёт испарения осадков: установил по опытным данным из разных источников, что испарение (мм/ч на километр высоты) составляет примерно 0.15 * дефицит удельной влажности г/кг.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 11:16


Итак, получается для ГРАДС:
*
'tc = TMPPRS(LEV=925)-273'
'rh = RHPRS(LEV=925)'
'define TD925 = tc-((14.55+0.114*tc)*(1-0.01*rh) + pow((2.5+0.007*tc)*(1-0.01*rh),3) + (15.9+0.117*tc)*pow((1-0.01*rh),14))'
'define D925 = tc-TD925'
'q = 1000 * spfhprs(LEV=925)'
'qsat = q * 100 / rh'
'dq = qsat - q'
'define EV925 = 0.15 * dq'
*
'tc = TMPPRS(LEV=850)-273'
'rh = RHPRS(LEV=850)'
'define TD850 = tc-((14.55+0.114*tc)*(1-0.01*rh) + pow((2.5+0.007*tc)*(1-0.01*rh),3) + (15.9+0.117*tc)*pow((1-0.01*rh),14))'
'define D850 = tc-TD850'
'q = 1000 * spfhprs(LEV=850)'
'qsat = q * 100 / rh'
'dq = qsat - q'
'define EV850 = 0.15 * dq'
*
'tc = TMPPRS(LEV=700)-273'
'rh = RHPRS(LEV=700)'
'define TD700 = tc-((14.55+0.114*tc)*(1-0.01*rh) + pow((2.5+0.007*tc)*(1-0.01*rh),3) + (15.9+0.117*tc)*pow((1-0.01*rh),14))'
'define D700 = tc-TD700'
'q = 1000 * spfhprs(LEV=700)'
'qsat = q * 100 / rh'
'dq = qsat - q'
'define EV700 = 0.15 * dq'
'define EV = EV925 + EV850 + EV700'
*
'tc = TMPPRS(LEV=500)-273'
'rh = RHPRS(LEV=500)'
'define TD500 = tc-((14.55+0.114*tc)*(1-0.01*rh) + pow((2.5+0.007*tc)*(1-0.01*rh),3) + (15.9+0.117*tc)*pow((1-0.01*rh),14))'
'define D500 = tc-TD500'
*
'define T850 = TMPPRS(LEV=850)-273'
'define T500 = TMPPRS(LEV=500)-273'
*
'Sq = 1000 * (spfh2m + spfhprs(lev=850) + spfhprs(lev=700) + spfhprs(lev=500))'
'SD = 0.375 * (5*D850 + 2*D700 + D500)'

'LI = no4lftxsfc'
'Wm = 7 - 1.2 * (2 * LI)'
'Wmsign = (Wm) / abs(Wm)'
'Wmdef = (Wmsign + 1) * 0.5'
'Wmp = Wm * Wmdef'

'dH = 4 - LI'
'dHsign = (dH) / abs(dH)'
'dHdef = (dHsign + 1) * 0.5'
'dHp = dH * dHdef'

'Q = (0.1 * Sq * ( 0.1 * Wmp * dHp ) - EV)'

'set clevs 0.2 1 5 10 20'
'set ccols 0 94 95 96 97 98'
'd Q'

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 11:17


В принципе результаты получаются правдоподобные, но неясны единицы измерения. Если мм/ч, слишком много получается, если мм/12 ч - слишком мало.

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 18 Июн 2013 11:38


Corvus
Сразу скажу, что параметр SD играет тут непонятную роль и приводит к абсурдному занижению кол-ва осадков.

Может, стоит попробовать среднее значение Тд от уровня конденсации до 500 гПа с поправкой на плотность? Получается вот что:



Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 12:29 - Поправил: Corvus


Методика прогноза интенсивности ливневых осадков (ГМЦ РФ, 1979 г.)

Q (мм/ч) = 0.8 * 10^-6 * q850 * m * h * Wk

где
q850 - удельная влажность (г/кг) на уровне 850 гПа
m - толщина КНС (гПа), можно условно принять за 50
h - толщина КД (км)
Wk - средняя конвективная вертикальная скорость (м/с)

Wk = sqrt ( R * (-LI) * ln(Po/P))
где Po - атм. давление на уровне конденсации,
P - атм. давление на уровне ВВГО КД.

Есть и упрощённая формула

Q (мм/ч) = 1.5 * dq850 + 3.0 * dq700
где dq850 и dq700 - уменьшение удельной влажности в частице за счёт подъёма частицы с уровней 850 и 700 гПа.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 12:43 - Поправил: Corvus


Wk = sqrt ( R * (-LI) * ln(Po/P))
где Po - атм. давление на уровне конденсации,
P - атм. давление на уровне ВВГО КД.



Можно записать проще:

Wk = 8.5 * sqrt ( (-LI) * ln(Po/P))


Контрольный пример из методики:
при LI=-3, Po=700, P=100 получается Wk=20.5 м/с.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 18 Июн 2013 18:34


Q (мм/ч) = 1.5 * dq850 + 3.0 * dq700

Есть другой вариант этой формулы:

Q (мм/ч) = 1.5 * dq850 + 1.8 * dq700 + dq500

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 19 Июн 2013 20:21


Насчёт ЛПИ. Оказывается, он лучше всего прогнозирует CG-разряды. Не раз замечал, что при очень высокой влажности в слое 700-500 гПа межоблачные молнии расползаются на всё небо, а CG случаются очень часто. Если эта влажность мала, то CC могут сверкать сколько угодно часто, а CG - нет.

Пример. 12 июня этого года в Кишинёве была сильная гроза с градом. Электроактивность ячейки была очень высока: карта грозоотметок была просто усыпана разрядами. Но CG, несмотря на хороший обзор в ту сторону, не было. Объяснение простое: средний дефицит Тд в слое 700-500 гПа около 20 градусов.



13 июня через Кишинёв прошла линия шквалов. В слое 800-600 гПа средний дефицит Тд был около 1. CG были очень частыми, а CC расползались на всё небо.



Фото: http://meteoclub.ru/index.php?action=vthread&forum =4&topic=1902&page=19#27.

ded
Участник
Письмо
наро-фоМИНСК
# Дата: 23 Июн 2013 23:20 - Поправил: ded


Итальянцы добавили карту ThunderStorm Index

правда, не расшифровали, что это конкретно. Судя по шкале - явно не Лифтед-индекс, возможно CAPE.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 26 Июн 2013 11:52


Формула приближённого расчёта КАПЕ по ЛИ

CAPE = 1.363 ^ (18. 39 – LI)

коэф-т корреляции 0.74

http://dspace.library.cornell.edu/bitstream/1813/1 3084/1/Gottlieb,%20Robert%20-%20Research%20Honors% 20Thesis.pdf

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 26 Июн 2013 12:31


Швейцарские индексы гроз

по данным зондирования за 00 СГВ

SWISS00 = SI850 + 0.4 * WSH3_6 + 0.1 * (T600 - Td600)

грозы ожидаются при SWISS00 < 5.1


по данным зондирования за 12 СГВ


SWISS12 = LI - 0.3 * WSH3_6 + 0.3 * (T650 - Td650)

грозы ожидаются при SWISS12 < 0.6

здесь
SI850 - индекс Шоултера от уровня 850 гПа
LI - лифтед индекс (якобы приземный, но лучше наверное брать млЛИ)
WSH3_6 - сдвиг ветра в слое 3-6 км (м/с)

http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/1520- 0434%281997%29012%3C0108%3ACOTAND%3E2.0.CO%3B2

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 10 Июл 2013 09:23


Читаю американский учебник по мезомасштабной метеорологии. Там предлагается простой критерий различения типа КД по сдвигу ветра (СВ) в слое 0-6 км:

менее 10 м/с - одноячейковые
10-20 м/с - мультиячейковые
более 20 м/с - суперячейковые

СВ определяется как разность среднего вектора ветра в слое 0-6 км и среднего вектора ветра в слое 0-500 м.


Что-то не оправдывается эта методика для условий СНГ. Я для примера посмотрел сдвиг ветра в слое 500 м - 6 км (СВ) на ЕТ СНГ при грозах в течение 3 дней июня. В основном грозы наблюдаются при СВ от 5 до 10 м/с, и лишь на Балканах и в Причерноморье отмечены при СВ около 15 м/с (в основном же зоны с СВ 15-20 м/с относятся к холодной стороне струйных течений, там низкая плоская СК КЧ облачность и никакими грозами не пахнет).

Но это не значит, конечно, что все грозы в СНГ одноячейковые. Вот вчера в районе Байконура впервые за последние дней 30 возникла мультиячейка (хорошо видимая и визуально и по радару, с ВВГО 8-10 км), однако сдвиг ветра (судя по ГФС) был мизерный и даже отрицательный (при ЛИ около -2). В слое 1-3 км ветер был 320 гр 4 м/с, в слое 5-6 км 340 гр 3 м/с. В общем, СВ - не панацея для определения типа КД. Возможно, эта методика хорошо подходит для субтропиков при бешеных ЛИ типа -8...-10, но в умеренном климате при ЛИ порядка 0...-3 СВ малоинформативен.

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 21 Июл 2013 15:28


Новая статья тов. Юсупова из НПЦ Мэп Мейкерс

Метод прогноза зон сильных конвективных осадков в холодный период года

Е. Д. Калинин, Ю. И. Юсупов

Рассмотрен метод прогноза зон сильных конвективных осадков, основанный на расчете дивергенции Q-вектора и эквивалентно-потенциального вихря в состоянии насыщения в слое от 925 до 700 гПа. В качестве данных для расчета используются прогностические поля метеовеличин из гидродинамических моделей, поступающих в кодах GRIB или GRIB2.
Представлены результаты статистической обработки данных. Определены коэффициенты линейной регрессии, получена рабочая формула для прогноза зон сильных конвективных осадков в холодный период года. Приведен анализ конкретных случаев сильного снегопада в
Центральном районе Европейской России.


http://mapmakers.ru/files/sitedata/486/2802/%D0%9C %D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B 3%D0%BD%D0%BE%D0%B7%D0%B0%20%D0%B7%D0%BE%D0%BD%20% D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D0%BA %D0%BE%D0%BD%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D 0%BD%D1%8B%D1%85%20%D0%BE%D1%81%D0%B0%D0%B4%D0%BA% D0%BE%D0%B2%20%D0%B2%20%D1%85%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0 %B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D 0%BE%D0%B4%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0.pdf

bullterrier
Участник
Письмо
Пермь
# Дата: 28 Июл 2013 14:19


Corvus

Я все-таки исхитрился и посчитал среднюю влажность и температуру в слое 100 гПа от земли. В итоге получил 100MB MLCAPE



bullterrier
Участник
Письмо
Пермь
# Дата: 28 Июл 2013 14:38


Таким образом, у меня теперь считаются следующие виды CAPE:
1) Surface-Based CAPE
2) 100 гПа Mixed-Layer CAPE - для перемешанного слоя
3) 300 гПа Low Level Surface-Based CAPE - энергия неустойчивости, сосредоточенная в нижнем 300 гПа слое от земли
4) 300 гПа Most Unstable CAPE - максимальная CAPE в слое 0-300 гПа от земли
5) Most Unstable CAPE в слое от 100 гПа от земли и до слоя 400 гПа (для исключения влияния приземного слоя)

Corvus
Автор сайта
Письмо
###Corvus###
# Дата: 28 Июл 2013 20:00


bullterrier

Спасибо, интересно!

Most Unstable CAPE в слое от 100 гПа от земли и до слоя 400 гПа (для исключения влияния приземного слоя)

У меня есть гипотеза, как можно устранить вредное влияние приземного слоя на расчёт ЛИ и КАПЕ. В ГФС есть интересный параметр hpblsfc
** surface planetary boundary layer height [m]. По идее, если адиабатическая ВНГО конвективной облачности (уровень конденсации), равная по формуле Ферреля (в метрах ) УК = 122 * (Тприз - Тд.приз) окажется выше, чем hpblsfc, то развития конвекции от поверхности не будет и приземный уровень можно выкидывать из всех видов расчёта ЛИ и КАПЕ. Особенно хороший эффект это может дать на морских и приморских станциях.

Ещё лучше было бы рассчитывать верт. градиент Т от земли до уровня УК (и если он меньше 0.9, конвекция от земли также не разовьётся), но это более хлопотно, тут без громоздкой интерполяции не обойтись.

Vetragor
Участник
Письмо
Не надо раскачивать яхту, а то олигархов тошнит. И рабы на галерах не справляются с управлением.
# Дата: 4 Авг 2013 14:45


Нужны ссылки на тему "Влияние тропопаузы на формирование гроз". В этой ветке обсуждались высота и Т тропопаузы, её связь с параметрами конвекции?

Cumulonimbus incus
Участник
Письмо
Кишинёв, Молдова
# Дата: 4 Авг 2013 14:50


Vetragor

А зачем Вам именно тропопауза? Обычно берут Т и высоту уровня конвекции (выравнивания температур).

<< 1 ... 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 . 17 . 18 . 19 ... 36 . 37 . >>
Ваш ответ

          Отменить *Что это?

 » Логин  » Пароль