[B[B[B Сильный ветер, в т.ч. шквал
Russian (CIS)English (United Kingdom)
Пользователям | Новости | Модули ЮНЕСКО БИЛКО | Словари | Литература | Учебные планы и программы | Список сайтов | Карта сайта

Сильный ветер, в т.ч. шквал

Сильный ветер, в том числе, шквал


   Под категорию ОЯ «сильный ветер» попадают ветра разрушительной силы с характеристикой скорости ветра ?25м/с (на побережьях морей и в горных районах -?35м/с). Продолжительность сильного ветра может быть любой по времени. Обычно сильный ветер в средних широтах связан с областями большого перепада атмосферного давления, вызванного либо активной циклонической деятельностью (градиентный ветер), либо мощной конвекцией (шквалы и смерчи). Наибольшую угрозу представляет шквал.
   Шквал - внезапное и кратковременное усиление скорости ветра (более 15 м/с, чаще более 20—30 м/с), сопровождающееся изменением его направления. При шквале происходит скачок атмосферного давления, относительной влажности и быстрое понижение температуры. Шквал часто сопровождается ливнем и грозой. Различают внутримассовые и фронтальные шквалы. Внутримассовые шквалы связаны с мощными облаками конвекции — кучево-дождевыми облаками, возникающими в жаркую летнюю погоду над сушей или в холодных неустойчиво стратифицированных воздушных массах над теплой подстилающей поверхностью. Фронтальные шквалы связаны в основном с холодными атмосферными фронтами, с предфронтальными кучево-дождевыми облаками. В обоих случаях наблюдается вихревое движение воздуха с горизонтальной осью вращения в облаках и под ними. Выделяют орографические шквалы, возникающие в результате влияния орографии на основные воздушные потоки в атмосфере. К ним относятся, например, бора и фен.
   По спутниковой информации шквалы распознаются в процессе слежения за развитием кучево-дождевой облачности. Шквалы возникают в передней части кучево-дождевых облаков. Иногда полосы из кучево-дождевых облаков образуют линии шквалов (рис. 1).

Рис. 1. Линия шквалов, по данным Западно-Сибирского РЦПОД, AVHRR/ NOAA, 17.06.2007г, 06.14. GMT.

   В экстремальных случаях фронт шквала, созданный нисходящим потоком, может достичь скорости превышающей 50 м/с, и приносит разрушения домам и посевам. Более часто сильные шквалы возникают, когда организованная линия гроз развивается в условиях сильного ветра на средних высотах. При этом по силе разрушений картина напоминает разрушения, вызванные смерчем. Но в смерчах разрушения происходят по кругу, а грозовой шквал, вызванный нисходящим потоком, несет разрушения преимущественно в одном направлении. Следом за холодным воздухом обычно начинается дождь. В некоторых случаях дождевые капли полностью испаряются во время падения, что приводит к сухой грозе.


Определение скорости и направления ветра по спутниковым данным


   Анализ данных об облачности со спутников можно использовать для косвенной оценки некоторых параметров подстилающей поверхности. Точность такой оценки намного уступает точности инструментальных измерений, поэтому использовать данные такой оценки целесообразно для районов с редкой сетью метеорологических станций или огромных пространств морей.
   Для оценки скорости и направления ветра можно использовать как крупномасштабные, так и мезомасштабные облачные структуры, наблюдаемые на спутниковых снимках. К ним относятся крупномасштабные полосы облачности и облачные области в циклонах, линии и гряды облаков, конвективные ячейки и выносы перистой облачности.
   Облачные системы, связанные с конвективными процессами в атмосфере могут быть использованы для определения скорости и направления ветра. Когда конвективные облака имеют небольшие горизонтальные размеры, они характеризуют движение воздуха в нижней тропосфере. Когда они достигают стадии кучево-дождевых облаков, то показываю перемещение воздушных масс в верхней тропосфере.
   Районы вторжения неустойчиво стратифицированного холодного воздуха прослеживаются на снимках облачности по большому количеству кучевообразной и кучево-дождевой облачности. Особенно часто это бывает в тылу циклонов. Над океаном конвективная облачность образует открытые ячейки и гряды. Наиболее крупные гряды соответствуют вторичным фронтам и располагаются вдоль линий конвергенции потоков. Над континентом рисунок облачности более сложен, но и там отчетливо прослеживается грядовая структура облачности. Устойчиво стратифицированная холодная воздушная масса (особенно в зимний период над континентом) обычно отличается отсутствием в ней облаков. А граница холодного вторжения почти во всех случаях бывает обозначена яркой облачной полосой холодного фронта (рис. 2).

Рис. 2. Крупные гряды облачности, состоящие из кучево-дождевых облаков перед холодным фронтом над Прибалтикой, AVHRR/ NOAA, 5 мая 2008 года.

   В этом случае определить направления ветра возможно только приблизительно, ориентируясь в основном на барическое поле. При усилении скорости ветра в тылу циклона и начавшейся адвекции холода облачные образования переходят в цепочки, которые по конфигурации близки к грядам облачности. Направление ветра в нижней тропосфере совпадает с ориентацией облачных цепочек. А скорость ветра составляет 70-80 % от скорости ветра для гряд облачности. Гряды облачности образуются при быстром перемещении масс холодного воздуха над теплой подстилающей поверхностью. Под действием сдвига ветра конвективные облака выстраиваются в гряды, ориентируясь по направлению ветра в облачном слое. Средняя скорость ветра в грядах не очень высокая до 10-12 м/с., но необходимо учитывать, что отклонение фактической скорости от средней величины может быть значительным. Над морской поверхностью скорость ветра при наличии гряд может достигать 30 м/с. Поэтому при оценке скорости ветра необходимо учитывать общее синоптическое положение, увеличивая среднюю скорость на 5-10 м/с в тыловой части облачных вихрей и уменьшая ее на 5 м/с вблизи центров антициклонов. Фактическое отклонение ветра от гряд облачности не превышает несколько градусов, поэтому в практической деятельности можно считать направление ветра совпадающим с направлением облачной гряды.
   По крупным грядам облачности, состоящим из кучево-дождевых облаков, направление ветра у земли определять не следует, т.к. они ориентируются, как правило, вдоль термического ветра в средней тропосфере. Например, на рис.2 видно насколько отличается расположение крупных гряд на фоне холодного фронта и мелких гряд за фронтом.
   По шлейфам перистых облаков, исходящим из массивов фронтальной облачности и массивов кучево-дождевых облаков, можно определить направление ветра в верхней тропосфере, т.к. оно хорошо совпадает с направлением выноса перистых облаков.
Массивы слоистых облаков и зоны туманов указывают на небольшую силу ветра в этом районе.

Пример 1.1. Шквал и град на территории Ленинградской области 22 августа 2007 года


   Синоптическая ситуация перед образованием опасного явления менялась незначительно в течение трех дней. На Северо-Западный район оказывал влияние обширный малоподвижный циклон. Центр циклона находился над центральной Европой, а над Северо-Западным районом простирался теплый атмосферный фронт и наблюдался южный, юго-западный перенос в нижних слоях атмосферы (рис. 3) .

Рис. 3 - Приземное барическое поле 22.08.07 за 00 GMT


   Накануне грозы отмечались по Прибалтике, Псковской, Тверской и Московской областям, медленно смещаясь к северу. Циклон был полностью сформировавшимся барическим образованием и уже просматривался в верхних слоях атмосферы (рис. 4-5).

     

Рис. 4 - Поле геопотенциала АТ-850. Рис.5 - Поле геопотенциала АТ-500,
22.08.07 за 00 GMT 22.08.07 за 00 GMT

   Все западные районы России находились в теплом секторе этого циклона. Утром 22 августа грозовые очаги сохранялись в Прибалтике и над Псковской областью, продолжая распространяться на северо-восток. После небольшого затишья с середины дня вновь началась конвективная деятельность уже по территории Ленинградской и Новгородской областей (рис. 6) приземное поле 22.08.07 за 12 ГМТ).

Рис. 6. Приземное барическое поле 22.08.07 за 12 GMT


Два отдельных кучево-дождевых облака над центральной частью Финского залива и западнее Великого Новгорода хорошо просматриваются на спутниковых снимках. Быстро развиваясь, они смещаются в сторону Ленинградской области. Дальнейшее развитие этих конвективных облаков четко просматривается на последовательных снимках (рис.7).

Рис.7 – Спутниковые снимки за 22.08.07 в период с 00.04 до 23.54 GMT,
4 канал AVHRR/ NOAA.


   Процесс развитие конвективной облачности происходит в теплой воздушной массе. Условия для возникновения шквалов создаются во второй половине дня, когда кучево-дождевые облака в районе Тихвина и над восточной частью Финского залива разрастаются до сотен км в условном диаметре. Увеличиваются не только размеры облачных массивов, но и их вертикальная протяженность (рис. 8-9). Начиная с 11.41, прослеживаются вихревые структуры верхней границы отдельных облачных массивов в поле температуры и высоты верхней границы облаков (ВГО) (по центр.

Рис.8. Температура верхней границы облаков за 22.08.07 в период с 03.22 до 14.54 GMT.

Рис. 9– Высота верхней границы облаков за 22.08.07 в период с 03.22 до 14.54 GMT.


   В течение первой половины дня температура воздуха на Северо-Западе повысилась до +25…+29°C. Со второй половины дня над Ленинградской областью начинается грозовая деятельность и ливни (рис 10).

Рис. 10. Явления погоды 22.08.07 за 15 GМТ


   В течение второй половины дня по территории области наблюдались сильные дожди до 25-35 мм. К моменту максимального развития кучево-дождевой облачности метеостанциями области были отмечены не только неблагоприятные явления, но и опасное явление - шквалистое усиление ветра. В 12.20 метеостанция «Тихвин» зарегистрировала шквал 20 м/с. Огромный облачный массив в этом месте по спутниковым данным за 12.08 GMT имеет ровные округлые края (рис.7-9,11), в его передней части возникает шквал, как раз в районе г. Тихвин.
   По данным разностей каналов радиометра на рисунке 9 видно, что кучево-дождевые облака, вершины которых имеют кристаллическую микроструктуру, не выделяются по яркому белому тону от перистой облачности на разности 5 и 4 каналов (рис.11а). Разность 3 и 4 каналов (рис.11b) черным тоном (положительные значения) показывает, что мощные очаги конвекции создают превалирующий вклад 3 канала (3,7 мкм) из-за сильного собственного излучения и отражения солнечной радиации в этом спектральном диапазоне. Разность 3 и 4 каналов радиометра AVHRR является комплексным показателем ОЯ, связанных с конвективными процессами, как и в случае ОЯ «сильные осадки».

        

а) 5 и 4 каналов AVHRR/NOAA                        б) и 4 каналов AVHRR/NOAA
Рис. 11 – Кучево-дождевые облака на разностных изображениях 22.08.07 в 11.41

   Развитие кучево-дождевых облаков и перемещение их на северо-восток области подтверждают данные метеорологического локатора (рис. 12). Данные о высоте ВГО МРЛ и спутникового зондирования в зоне видимости локатора совпадают.

Рис.12. Высота верхней границы облаков и явления погоды по данным МРЛ за сроки 8.55-15.48 GМТ, 22.08.07 .


   Развитие кучево-дождевых облаков над Финским заливом привело к активной грозовой деятельности, а в районе 14 часов отмечался град в поселках Солнечном и Кирилловском. Наличие града подтверждается и данными метеорологического локатора, представленными на соответствующих картинках (рис. 13).

Рис. 13. Явления погоды по данным МРЛ за сроки 11.18 -12.18 GМТ, 22.08.07.


   По признакам облачного анализа, если очень мощное облако переходит в грозовое, в верхней части его образуется "наковальня", если облако выпускает щит перестообразных облаков в форме веера, это свидетельствует о градообразовании в облаке и готовности облака произвести этот град. На спутниковых снимках (рис 5-7, 9) четко прослеживается наличие щита из перистых облаков, выброшенного на северо-запад у облачного массива, расположенного над восточной частью Финского залива. В данном случае подобный признак градообразования полностью оправдывает себя.