Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Прогноз грозовых событий над Нижним Новгородом по данным наземных микроволновых измерений

Куликов М.Ю. (1), Беликович М.В. (1), Скалыга Н.К. (1), Швецов А.А. (1), Серов Е.А. (1), Фейгин А.М. (1)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Начиная с конца 20 века, в зарубежных странах активно развиваются системы сверхкраткосрочных метеорологических прогнозов (наукастинга) с заблаговременностью от нескольких мин до нескольких часов, которые применяются, в частности, в интересах авиации. Помимо значительного повышения авиационной безопасности, такие прогнозы должны способствовать существенному снижению убытков аэропортов от не предсказанных (но случившихся) опасных метеоявлений. В соответствие с требованиями ВМО, для повышения достоверности наукастинга необходимы постоянные измерения профилей температуры тропосферы с высоким временным разрешением (5-30 мин). Поэтому в современных системах наукастинга (например, в CAN-Now, Канада) применяются коммерческие микроволновые спектрорадиометры производства Radiometrics Corporation (США) и Radiometer Physics GmbH (Германия). Данные приборы непрерывно измеряют спектры собственного излучения атмосферы в диапазоне частот 20-60 ГГц со сравнительно небольшим временем накопления одного спектра. По каждому спектру оперативно (в реальном режиме времени) восстанавливаются вертикальные распределения температуры и паров воды в диапазоне высот 0-10 км с высоким пространственным (от нескольких десятков метров) и временным (1-2 мин) разрешением. Микроволновой мониторинг температуры применяется для прогноза туманов, погоды в аэропортах, гроз и конвективных штормов [1-4], а так же для метеорологического обеспечения крупных международных событий, в частности, олимпиад [5].
Начиная с конца 2013, в ИПФ РАН практически в постоянном режиме функционирует спектрорадиометр RPG-HATPRO-G3 (Германия). В данной работе проведен ретроспективный прогноз грозовых штормов над Нижним Новгородом в 2014-2018 гг. по индексам конвективной неустойчивости, рассчитанным по данным микроволновых и радиозондовых измерений. Рассматривались следующие индексы: CAPE (Convective Available Potential Energy), CIN (Convective Inhibition), FT (Fog Threat), JI (Jefferson Index), K index, KO index, LI (Lifted Index), MDPI (Microburst Day Potential Index), Showalter Index, S index, T1 gust (dry stability index), Thompson index, Total Totals index, TQ index и EPI. В качестве индикатора наличия или отсутствия грозы использовались данные электростатического флюксметра ИПФ РАН. Кроме того, проверена работоспособность в наших условиях индекса LTI (Lightning Threat Index), разработанного в работе [6] для южной Африки.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-72-10113.

Ключевые слова: микроволновое зондирование атмосферы, профили температуры и паров воды в тропосфере, гроза, прогноз по по индексам конвективной неустойчивости
Литература:
  1. Madhulatha A., Rajeevan M., Ratnam M.V., Bhate J., Naidu C.V., Nowcasting severe convective activity over southeast India using ground-based microwave radiometer observations, J. Geophys. Res. 2013, Vol. 118, pp. 1–13.
  2. Güldner J., A model-based approach to adjust microwave observations for operational applications: results of a campaign at Munich Airport in winter 2011/2012, Atmos. Meas. Tech., 2013, Vol. 6, pp. 2879–2891.
  3. Cimini D., Rizi V., Di Girolamo P., Marzano2 F. S., Macke A., Pappalardo G., Richter A., Overview: Tropospheric profiling: state of the art and future challenges – introduction to the AMT special issue, Atmos. Meas. Tech. 2014, Vol. 7, pp. 2981–2986.
  4. Cimini D., Nelson M., Güldner J., Ware R., Forecast indices from a ground-based microwave radiometer for operational meteorology, Atmos. Meas. Tech. 2015, Vol. 8, pp. 315–333.
  5. Ware R., Cimini D., Campos E., Giuliani G., Albers S., Nelson M., Koch S.E., Joe P., Cober S., Thermodynamic and liquid profiling during the 2010 Winter Olympics, Atmos. Res. 2013, Vol. 132–133, pp. 278–29.
  6. Gijben, M., Dyson, L. L., and Loots, M. T.: A Statistical Scheme to Forecast the Daily Lightning Threat over Southern Africa Using the Unified Model, Atmos. Res., 194, 78–88, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2017.04.022, 2017.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

190