Прогноз шквалов

Метеоцентр.Азия - наш новый сайт с высокодетализированными прогнозами погоды по пунктам России и мира
Облегчённая версия Метеоклуба (для КПК)
Карта активных участников Метеоклуба (105 кБ)    Таблица дней рождения активных участников Метеоклуба
Клуб любителей метеорологии (группа ВКонтакте)

Прогноз шквалов

Сейчас в Метеоклубе:
Участников - 0
Максимальное одновременное количество посетителей: 0 [1 Янв 1970 03:00]
Гостей - / Участников -

 - Начало - Ответить - Статистика - Регистрация - Поиск -
МЕТЕОКЛУБ : независимое сообщество любителей метеорологии (Европа и Азия) : ФОРУМ О ПОГОДЕ И ПРИРОДЕ / Метеорология: наука и практика / Прогноз шквалов
Автор Сообщение
Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:00 - Поправил: Corvus


Основной механизм генерации шквалов - это опускание (холодного) потока дождя в относительной сухой (тёплой) нижней атмосфере. Как бы антиконвекция. Чем ниже влажность у земли (т.е. больше дефицит точки росы Т-Тд и ниже темп-ра смоченного термометра Тсм), тем сильнее дополнительно охлаждается поток дождя и со всё большей скоростью падает к земле.
Наиболее сильные шквалы бывают в тёплых секторах в сухой прогретой ВМ, когда ХФ только приближается и у земли ещё не похолодало. Порой впереди ХФ на расстоянии 100-200 км образуются линии шквалов (цепочки КД с грозами, ливнями и шквалами), параллельными ХФ.

Во влажных регионах планеты шквалы достаточно редки, они в основном характерны для степей и пустынь, ну и для лесостепной и лесной зоны при приходе тёплой сухой воздушной массы.

Конечно, играет роль и мощность КД (и скорость восх. и нисх. потоков в них), но если воздух под КД влажный, обычно шквалы у земли не очень сильные (в пределах 15 м/с, от силы 20 м/с).

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:04


Подробная статья про микрошквалы (28 страниц, 1994 г.)

Automated Microburst Wind-Shear Prediction

http://www.ll.mit.edu/mission/aviation/publication s/publication-files/journal-articles/Wolfson_1994_ JA-7199.pdf

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:11


FORECASTING DRY MICROBURST POTENTIAL USING THE WINDEX

http://www.srh.noaa.gov/topics/attach/html/ssd97-6 .htm

Verification and Implementation of Microburst Day Potential Index
(MDPI) and Wind INDEX (WINDEX) Forecasting Tools at Cape
Canaveral Air Station

http://science.ksc.nasa.gov/amu/final-reports/mdpi -windex.pdf

Два интересных индекса MDPI и WINDEX
для прогноза микрошквалов (microburst)

http://web.archive.org/web/20100618093259/http://w ww.wdtb.noaa.gov/workshop/psdp/Roeder/sec2.htm

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:12


WINDEX рассчитывается по формуле

WI = 5 * sqrt [ Hm * Rq * (Г^2 - 30 + Ql - 2 * Qm)]

Hm - высота уровня таяния*, км над уровнем земли;
Rq = Ql / 12 (если больше 1, то принимается равным 1);
Г - вертикальный градиент температуры воздуха от земли до уровня таяния, °С / км;
Ql - средняя массовая доля водяного пара в нижнем 1-километровом слое атмосферы над уровнем земли, г/кг;
Qm - массовая доля водяного пара на уровне таяния, г/кг;
sqrt - корень квадратный (из выражения, стоящего в прямоугольных скобках);
^2 - возведение во вторую степень (в квадрат).

*В качестве уровня таяния можно брать уровень нулевой изотермы (то есть уровень, где Т воздуха равна нулю °С),
но более правильно брать уровень, на котором Т смоченного термометра равна нулю.

При вертикальном градиенте менее 5.5 °С / км расчёт WI не имеет смысла (микрошквалы невозможны),
т.к. подкоренное выражение становится отрицательным.

WINDEX представляет собой прогнзируемую максимальную скорость ветра (в узлах) при микрошквале.
Для пересчёта в м/с нужно это значение разделить на 2.

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:12


Об условиях образования микрошквалов (МШ).

Микрошквалы наблюдаются под КД облаками во вторую половину дня и ранним вечером в жаркую погоду
(ТВМ, иногда ЮУВМ), когда в слое нижних нескольких км атмосферы верт. градиент Т близок к сухоадиабатическому.
ВНГО КД обычно находится на большой высоте, от 3 до 5 км, толщина облаков невелика (3-4 км), радиолокационная отражаемость
тоже (от 10 до 20 дБZ). То есть высокие среднеразвитые КД пустынного (среднеазиатского) типа.

При влажных МШ (когда дождь достигает поверхности земли) средняя точка росы в нижнем километровом слое атмосферы
составляет 15...23 °С (удельная влажность 12-18 г/кг), при сухих (когда дождь практически не достигает земли, видны только полосы падения) 0...14 °С (удельная влажность 4-12 г/кг). Вертикальный градиент Т от земли до уровня таяния* при сухих МШ равен 9-10 градусов на км, при влажных 7-8 градусов на км (из-за того, что уровень таяния в этом случае находится выше, чем ВНГО).

Ветер в нижней тропосфере обычно слабый (0-7 м/с), разных направлений (в основном В-ЮВ-Ю-ЮЗ),
в средней тропосфере преобладает южный и юго-западный, 5-10 м/с,
на АТ-500 ЮЗ 10-13 м/с.

Это данные по наблюдениям в США, но, думаю, и в СНГ микрошквалы наблюдаются в подобных ситуациях.
По крайней мере в пустынной, полупустынной и степной природных зонах.

*За уровень таяния для простоты принимается уровень нулевой изотермы, но в идеале надо определять уровень нулевой температуры
смоченного термометра.

matrix145
Участник
Письмо
Курган
# Дата: 1 Июн 2017 12:14


Corvus

Способны ли модели воспроизвести эти процессы? Особенно мезомасштабные, на какие параметры следует обратить внимание?

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:15


А.А. Алексеева, Ю.И. Юсупов, А.Н. Багров, О.Ю. Демидова, И.М. Смирнова, Ю.Я. Черногубова
Результаты испытания метода прогноза шквалов с использованием термодинамических параметров атмосферы и потенциального вихря Эртеля.

http://method.meteorf.ru/publ/sb/sb42/aleks.pdf


К ВОПРОСУ ОБ ОПЕРАТИВНОМ ПРОГНОЗЕ ШКВАЛОВ
https://apiapex.mapmakers.ru/api/site/category/med ia/file?id=68

Метод прогноза шквалов с использованием
термодинамических параметров атмосферы
и потенциального вихря Эртеля
https://apiapex.mapmakers.ru/api/site/category/med ia/file?id=58

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:20


Васильев, Евгений Витальевич "Условия возникновения и краткосрочный прогноз сильных шквалов на Европейской территории России", 2009 г.

http://109.74.206.116/files/bf0eaad504579eb2f89a55 6b5b9298957c015f47/4571993.pdf

Григорова, Екатерина Сергеевна "Мезоклиматические особенности развития зон активной конвекции и конвективных опасных явлений погоды в мегаполисах", 2005 г.

http://109.74.206.116/files/bf0eaad504579eb2f89a55 6b5b9298957c015f47/2772650.pdf

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:21


В работе [66] излагаются синоптические аспекты возникновения линий шквалов, вызывающих ущерб на большой площади. Отмечается, что
линия шквалов возникает перед хорошо выраженным холодным фронтом в
связи с возникновением волны на нем и быстрым развитием мезоциклона.
Воздух, влажный у Земли, сухой в средней тропосфере, условно неустойчив при наличии низкоуровенного струйного течения. Отмечалось дуго- и линейнообразное радиоэхо, отображающее так называемые "downbursts" (нисходящие шквалы или удары). Ширина разрушений составила 20 км. Рассмотренная линия шквалов по принесенному ущербу является самой интенсивной из когда-либо отмеченных на Кубе.

66. Alfonso А.Р., Naranjo L.R. The 13 March 1993 severe squall line over Western Cuba // Weather and Forecasting. - 1996. - Vol. 11. - P. 89-102.


Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:21


В работе [89] изучается мезоструктура и результаты модельного расчета шквалов над пустыней в Китае, где отношение смеси у поверхности земли меньше 2 г/кг, уровень конденсации находится выше 4 км. Сухость нижнего слоя усиливает нисходящий поток. Отмечается пыльная буря, сильная конвергенция перед холодным фронтом у поверхности земли, быстрое движение линии шквалов.

89. Takemi Т. Structure and evolution of a severe squall line over the arid region in Northwest China // Monthly Weather Review. - 1999. - Vol. 127. - P. 1301-1309.


Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:22


Учет ветра в автоматизированном методе прогноза летних
сильных осадков и ветров Б.Е. Пескова и А. В. Хмелевой

В автоматизированном методе прогноза летних осадков и ветров на
текущий день [51] на основе статистической интерпретации прогностических араметров функционировавшей на тот момент времени синоптико-гидродинамической модели Гидрометцентра России дискриминантные функции Ш и Lb для прогноза шквалов имеют вид:

U1 = 0,018*V8 + 0,015*К + 0,0002*р_10 + 0,026*Эв - 0,020*Эш - 1,3

U2= 0,024*V8 + 0,014*К + 0,002*р_10 + 0,034*Эв - 0,012*Эш - 1,4

где U1 - дискриминантная функция для прогноза ветра при шквале со скоростью > 15 м/с;
U2 - дискриминантная функция для прогноза ветра при шквале со скоростью > 20 м/с;
V8, м/с - скорость ветра на уровне 850 гПа -
предиктор, характеризующий горизонтальное движение воздушной массы;
К - контраст температуры на поверхности 850 гПа;
p_10 - давление на уровне изотермы -10 °С;
Эш — квазииндекс Шоултера - среднее отклонение кривой
состояния, построенной с уровня 850 гПа, от кривой стратификации в
слое 700 - 500 гПа;
Эв - то же, что и Эш, в предположении, что дефицит
точки росы на поверхности 850 гПа равен нулю.

При Ul>0, U2>0 ожидается соответствующее явление.

Таким образом, авторы считают, что роль высотных ветров увеличивается по мере увеличения прогнозируемой скорости ветра у поверхности земли так же, как и роль основного показателя вертикальной неустойчивости Эв и Эш. Такой учет параметров означает усиление роли конвекции при формировании наиболее сильных шквалов и роли вертикального переноса горизонтальной составляющей ветра к Земле. Благодаря последнему фактору усиливаются конвергенция потоков у поверхности земли, восходящие движения и интенсивность конвективной циркуляции.


51. Песков Б.Е., Хмелева А.В. Об автоматизированном методе прогноза
летних сильных осадков и ветров // Метеорология и гидрология. - 1989. -№ 5. - С. 60-73.


Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:24


Я прочитал несколько американских статей
разных лет (и свежих, и старых), где пишется, что наиболее благоприятны для суперячеек случаи,
когда у земли и в нижней тропосфере довольно сильный ветер (10-15 м/с и более), потом в слое 2-4 км
слабый ветер (менее 5 м/с или даже штиль), потом с высоты 5 км опять приличный ветер 10-15 м/с и более.
Причём в идеале направление ветра в нижней и верхней тропосфере должно быть противоположное, тогда
обеспечивается сильное разделение восходящего и нисходящего потока и формируются очень долго живущие
МКК (или суперячейки). Такое распределение ветра бывает в зоне малоподвижного активного фронта на
периферии АЦ, когда имеется высотный циклон. Например, ветер у земли С или СВ, на АТ-700 штиль,
на АТ-500 Ю или ЮЗ. Я на такие случаи обратил внимание ещё в 1990-х: при таком распределении ветра
летом бывают сильные ливни и грозы, а зимой интенсивные снегопады и метели. При таких ситуациях
в Приаралье, например, выпадают наиболее интенсивные осадки во все сезоны года.


'define shearu = 0.2 * (ugrd30_0mb + ugrd60_30mb + ugrd90_60mb + ugrd120_90mb + ugrd150_120mb) - UGRDPRS(LEV=700) + UGRDPRS(LEV=500) - UGRDPRS(LEV=700)'
'define shearv = 0.2 * (vgrd30_0mb + vgrd60_30mb + vgrd90_60mb + vgrd120_90mb + vgrd150_120mb) - VGRDPRS(LEV=700) + VGRDPRS(LEV=500) - VGRDPRS(LEV=700)'
'define shear = sqrt(shearv*shearv + shearu*shearu)'

Итоговая формула:

'define shearu = 0.2 * (ugrd30_0mb + ugrd60_30mb + ugrd90_60mb + ugrd120_90mb + ugrd150_120mb) + UGRDPRS(LEV=500) - 2 * UGRDPRS(LEV=700)'
'define shearv = 0.2 * (vgrd30_0mb + vgrd60_30mb + vgrd90_60mb + vgrd120_90mb + vgrd150_120mb) + VGRDPRS(LEV=500) - 2 * VGRDPRS(LEV=700)'
'define shear = sqrt(shearv*shearv + shearu*shearu)'

В общем, сильный ветер на уровне АТ-700 - враг КД.


Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:27





Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 1 Июн 2017 12:43


Метод Решетова





Cumulonimbus incus
Тмакс - Тсм - разность температур до и после ливня. Для вычисления этой величины Тсм нужно считать по данным Т, Тд и давления непосредственно перед шквалом. Это изменённый метод: в Руководстве по краткосрочным прогнозам погоды сказано о вычислении Тсм как потенциальной нулевой температуры смоченного термометра. Но такой способ даёт завышенные результаты.

Опускающийся поток осадков (полосы падения под КД) в первом приближении имеет температуру смоченного термометра (а она, по грубой оценке, находится примерно посередине между Т и Тд - точнее можно посмотреть по психр. таблицам).

Например, при Т/Тд 35/20 Тсм будет порядка 27 градусов, а при схеме 35/05 - порядка 20 градусов. А скорость шквала зависит от средней скорости ветра в слое земля - 5 км и от разности Т воздуха и Т нисходящего потока (которая примерно равна Тсм).

То есть, при равной мощности КД и равной скорости в слое земля - 5 км, при схеме 35/05 скорость шквала будет намного выше, чем при 35/20. А вот количество и интенсивность осадков (достигающих земли) - наоборот, при сухом воздухе намного ниже.

wandervogel
Участник
Письмо
Восточная Азия
# Дата: 1 Июн 2017 18:46


Corvus
Микрошквалы наблюдаются под КД облаками во вторую половину дня и ранним вечером в жаркую погоду
(ТВМ, иногда ЮУВМ), когда в слое нижних нескольких км атмосферы верт. градиент Т близок к сухоадиабатическому.
ВНГО КД обычно находится на большой высоте, от 3 до 5 км


Не рассматривалась ситуация, когда сухой тёплый воздух, прогретый с низу с сухой конвекцией или высокими пл. кучевыми облаками 3-4км движется в район, где высокая влажность в нижнем слое до 1км тоже прогретый?

Опускающийся поток осадков (полосы падения под КД) в первом приближении имеет температуру смоченного термометра

А есть работы, где учитывается вес воды(дождя) в воздухе и облаках, а не только температура? Например - когда холодный дождь попадает в слой влажного воздуха внизу, происходит конденсация в. пара, который уменьшается в объёме.

Конечно, играет роль и мощность КД (и скорость восх. и нисх. потоков в них), но если воздух под КД влажный, обычно шквалы у земли не очень сильные

Зато ветры втока могут достигать силы урагана, как в тот раз, например.

wandervogel
Участник
Письмо
Восточная Азия
# Дата: 1 Июн 2017 19:46 - Поправил: wandervogel


Corvus
Я прочитал несколько американских статей
разных лет (и свежих, и старых), где пишется, что наиболее благоприятны для суперячеек случаи,
когда у земли и в нижней тропосфере довольно сильный ветер (10-15 м/с и более), потом в слое 2-4 км
слабый ветер (менее 5 м/с или даже штиль), потом с высоты 5 км опять приличный ветер 10-15 м/с и более.


Для сильных ливней и гроз условия хорошие, может - для смерчей, но будет ли сильный шквал? При такой схеме КД будут или на месте стоять или медленно двигаться. Холодный воздух осадков может образовывать фронт, но обычно без сильных порывов ветра. С другой стороны воздух будет просто уноситься.

В общем, сильный ветер на уровне АТ-700 - враг КД.

Наверно это и плохо для мощных КД, но вряд ли для шквалов. Если есть сильный ветер у земли и ещё более быстрый поток на 700 гПа - импульс от шквала складывается с сильным ветром, небольшая адвекция холода в потоке тоже способствует. Так что возможен ураган и без особо развитых гр. облаков.

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 2 Июн 2017 07:29


Вчера торнадо наблюдались (на границе Татарстана и Самарской области) в районе пересечения области SRH выше 150 м2/с2

https://www.ventusky.com/?p=52.9;53.0;4&l=helicity &t=20170601/09

с областью CAPE выше 800 Дж/кг

https://www.ventusky.com/?p=52.9;53.0;5&l=cape&t=2 0170601/09

ded
Участник
Письмо
наро-фоМИНСК
# Дата: 15 Июн 2017 11:14 - Поправил: ded


Ребята от скромности не умрут
https://www.gismeteo.ru/news/sobytiya/23994-tehnol ogii-prognozirovaniya-opasnyh-yavleniy-pogody-v-gi smeteo/

В Гисметео для прогноза шквалов разработаны два эффективных метода — краткосрочный и среднесрочный. Первый с высокой точностью рассчитывает максимальную силу ветра за 12–36 часов, другой — предупреждает за пять — семь суток. Оба метода с высокой успешностью спрогнозировали разрушительный шквал 29 мая в Москве.
Таким образом, еще накануне ночью с заблаговременностью 12 часов были получены данные о том, что в 15–18 часов порывы ветра могут достигать 33 м/с!


Жаль, что этот "успешный прогноз" стал доступен общественности только 2 недели спустя.

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 15 Июн 2017 11:20


ded

Да, есть такие методы, они неоднократно публиковались в Трудах ГМЦ РФ и в "Метеорологии и гидрологии". Но у этих методов большая перестраховка (гипердиагностика, выражаясь по-медицински). При наличии благоприятных условий (ХФ, тёплый сектор и т.п.) могут быть сразу много областей в зоне риска сильного шквала (чуть ли не половина ЕТР), а реальные шквалы возникают на сотой (если не тысячной) доле этой территории.

ded
Участник
Письмо
наро-фоМИНСК
# Дата: 15 Июн 2017 11:44


Corvus Методы есть, но в реальной синоптике они не используются или используются после того, когда все уже случилось, т.е. задним числом. Возьмем якобы успешный прогноз Гисметео.

В новости от 30 мая (т.е. сутки спустя после московских шквалов)
https://www.gismeteo.ru/news/klimat/23835-konvekti vnaya-burya-v-moskve-detali-prichiny-statistika/

Нет ни одного слова про "успешные прогнозы" этого явления от кого бы то ни было. Более того, в конце указано прямым текстом
Подобная конвективная стихия прогнозируется всего за пару часов, или даже за несколько десятков минут.

Так что все успехи Гисметео - это "махание руками уже после драки."

frimen
Участник
Письмо
Челябинск
# Дата: 15 Июн 2017 11:47 - Поправил: frimen


При наличии благоприятных условий (ХФ, тёплый сектор и т.п.) могут быть сразу много областей в зоне риска сильного шквала (чуть ли не половина ЕТР), а реальные шквалы возникают на сотой (если не тысячной) доле этой территории.

Если по GFS строить карты, то все представленные вами индексы прогноза шквалов как раз показывают огромные площади с потенциалом к шквалам.

Тут можно попробовать объединить индексы HMI И WMSI. Потому что если их использовать в совокупности, то вырастет качество прогноза.

met2
Участник
Письмо
Минск
# Дата: 15 Июн 2017 22:56


ded
От меня было :). я Вконтактике и Твитере написал минут за 45, что Москве сейчас прилетит. Причём привёл спутниковый снимок, а минут за 10-20 ещё и радарный.

Corvus
Автор сайта
Письмо
Владимир (г. Байконур)
# Дата: 18 Июн 2017 06:48


Существует ещё не совсем шквал, но родственное явление: усиление ветра в узких зонах (порядка 50 км) контрастных холодных фронтов. Оно возникает даже без наличия КД, и вообще при ясном небе.

В ГМЦ СССР это явление (наряду с классическими шквалами) изучал Михаил Александрович Мастерских

Мастерских М.А. О прогнозе шквалов в узких зонах холодных фронтов // Тр. Гидрометцентра СССР. 1982. - Вып. 245. - С. 25-28.

Мастерских М.А. О расчете ветра при развитии внутримассовых кучево-дождевых облаков // Тр. Росгидрометцентра. 1992. - Вып. 321. - С. 28-31.

Мастерских М.А., Сорочинский М.А. О выделении шкваловых зон на прогностических приземных картах погоды // Тр. Гидрометцентра СССР. -1989. -Вып. 302.-С. 101-105.




Ваш ответ

          Отменить *Что это?

 » Логин  » Пароль 
 
 
Полезная информация:



Поддержка: miniBB forum software © 2001-2017