Пространственно-временное распределение и характеристики мезомасштабного конвективного комплекса на юге Западной Сибири

Введение

Основные трудности своевременного прогнозирования конвективной облачности и связанных с ней опасных метеорологических явлений, обусловлены большой пространственной и временной изменчивостью облачности и сложностью усвоения информации о её физических характеристиках в прогностических региональных мезомасштабных моделях (Пьянков С.В. и др., 2014). Спутниковые системы обеспечивают высокое пространственное разрешение данных, и активно развиваются в настоящее время. Этим объясняется необходимость применения данных дистанционного зондирования Земли, при организации мониторинга и прогнозирования опасных природных явлений. Наиболее опасными проявлениями конвективной облачности являются системы глубокой конвекции, в частности мезомасштабные конвективные комплексы (МКК), с которыми связанна сильная грозовая деятельность, крупный град, интенсивные ливни и сильные шквалы. В настоящее время сохраняется тенденция увеличения повторяемости МКК и наносимого ими ущерба (Алексеев Г.В. и др., 2014).


Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования рассматривались МКК. В работе за МКК принимался массив кучево-дождевой облачности диаметром 50 км и более, исходя из того, что территория исследования не предрасположена к образованию МКК. Продолжительность существования МКК составляет в среднем 16 ч., а в отдельных случаях – 24-36 ч. В работе МКК рассматривались как на фронтальных, так и на внутримассовых системах. Область исследования условно располагается между 50 и 60º с.ш. и 70 и 90º в.д.
Для оценки повторяемости и параметров МКК на юго-востоке Западной Сибири в период с апреля по сентябрь 2008-2018 гг., использовался метод визуального дешифрирования облачности, данные радиометра MODIS (EOSDIS Worldview). Далее определялись координаты центров МКК и проводилась оценка их пространственного распределения по территории. Для определения синоптических ситуаций, в которых развивались МКК, привлекались спутниковые изображения (EOSDIS Worldview) за теплый период с апреля по август 2015-2018 годы. В качестве исходных данных для определения микрофизических характеристик послужил облачный продукт второго уровня обработки MODATML2 (MYDATML2) за теплый период с 2015 по 2018 годы, с разрешением 5х5 км (LAADS DAAC). Выборка составила 79 случаев облачности МКК, Анализировались: оптическая толщина, (COT); эффективный радиус (CER, мкм); высота верхней границы облака (CTH, км); интегральное влагосодержание (CWP, г/м2).


Результаты

За теплый период с 2008 по 2018 гг. на территории юго-востока Западной Сибири суммарное количество дней с МКК составило 241 день. Из них, максимум повторяемости наблюдался в 2016 году и составил 31 день. Наибольшая локализация МКК наблюдалась в предгорье Алтая и в районе Салаирского Кряжа.
Доля образования МКК на холодном фронте составляет не менее 1/3 всех событий, а в периоды развития мощных меридиональных переносов эта доля заметно уменьшается. На основании этого можно утверждать, что МКК всегда генерируют очаги грозовой деятельности. Проведен анализ ущербов, причиненных при прохождении МКК. Из 241 случая МКК только в 49 случаях был зарегистрирован нанесенный ущерб, который был как минимум социально-экономическим. Средняя величина экономического ущерба варьируется от 500 до 800 тыс. руб., при этом максимальная величина ущерба составила более 21 млн. руб.
Для исследуемых случаев МКК высота ВГО варьировалась в диапазоне значений от 3,5 до 17,5 км, а медианное значение составляет 12,1 км. Гистограмма распределения значений эффективного радиуса приближена к нормальному распределению. Общий диапазон значений от 2,5 до 47,5 мкм, медианное значение 26,8 мкм. Интегральное влагосодержание варьируется в пределах от 200 до 4400 г/м2, медианное значение составляет 1909 г/м2. На гистограмме наблюдается два максимума повторяемости интегрального влагосодержания, что соответствует бимодальному распределению. Первый максимум приходится на значения 1200-1400 г/м2, второй 2400-2600 г/м2.
Таким образом, на юго-востоке Западной Сибири для «типичного» МКК характерны следующие линейные размеры: протяженность по долготе 110 – 150 км, протяженность по широте около 40 км, площадь МКК составляет 3900 км2, микрофизические характеристики: эффективный радиус частицы 30 мкм, высота верхней границы облака около 11 км, интегральное влагосодержание составляет 2400 г/м2.
Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых методов диагностирования и прогноза МКК на юго-востоке Западной Сибири, в частности, реализуемых в современных информационно-измерительных системах для регионального мониторинга и прогноза опасных метеорологических явлений (в том числе для труднодоступных районов).

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП ИР (соглашение № 14.607.21.0205 уникальный идентификатор ПНИ RFMEFI60718X0205).