Возможности спутникового и радиолокационного мониторинга для предупреждения о возникновении конвективных штормов с сильными шквалами и смерчами

Спутниковый мониторинг дает картину распределения температуры подстилающей поверхности на большой территории. Сеанс измерений ДМРЛ-С, выполненный в заданный срок, дает картину распределения радиоэха в трехмерном пространстве. Качество общего прогноза штормовых погодных условий с учетом спутниковой и радиолокационной информации, безусловно, улучшается, особенно их штормового предупреждения, т.к. при этом диагностируются опасные мезомасштабные метеорологические объекты, пропущенные стандартной метеорологической сетью. Главное преимущество спутникового и радиолокационного мониторинга – большая скорость получения и временная детализация информации на значительной территории, что особенно важно при существующей наземной наблюдательной метеорологической сети и недостаточности радиолокационных данных на территории России.
Рассмотрены условия возникновения конвективного шторма, сопровождавшегося шквалами и смерчами, 18 сентября 2022г. на территории Курской области, что не характерно для осеннего периода года на ЕТР. Полученные выводы базируются как на синоптическом анализе признаков атмосферных процессов, способствующих образованию интенсивных конвективных явлений, в том числе смерчей, так и на основе диагностической спутниковой информации и данных ДМРЛ-С. Диагноз опасных конвективных явлений осуществляется с использованием авторских алгоритмов, реализованных в автоматизированных технологиях, включая визуализацию в виде карт, в ФГБУ «НИЦ «Планета» и ФГБУ «Гидрометцентр России».
Спутниковая диагностика мощных конвективных штормов осуществляется в реальном режиме времени с периодичностью спутниковой информации 15 и 30 минут и пространственным разрешением ~ 10 км. Используются измерения с геостационарных спутников «Meteosat 11» и «Электро-Л №3». Карты спутникового диагноза позволяют оценить максимальную скорость ветра при порывах у Земли, высоту верхней границы кучево-дождевых облаков и ряд других параметров.
Анализ карт спутникового диагноза показал:
1. На картах высоты (км) кучево-дождевых облаков и их переноса, а также метеорологических явлений диагностирована область Cb облаков с Нвго до 13 км, грозами и ливнями, возможными шквалами, смещающаяся с юго-запада на г.Курск, что соответствует общей траектории движения зоны шквалов и смерчей. Диагностированные спутниковым методом максимальные значения Нвго Cb соответствуют данным ДМРЛ-С «Курск».
2. На картах радиационной температуры область наиболее низких температур (-60°С) также соответствует траектории движения области шквалов и смерчей. Следует отметить, что такие температуры наблюдались в виде отдельных изолированных зон в конвективном шторме, диаметр которого по направлению перемещения не более 400 км, а по контуру очага горизонтальные градиенты радиационной температуры составляли более 20°С/150 км, что характерно для формирования конвективных опасных явлений (ливней, града, шквалов).
3. Карты максимальной скорости ветра в тропосфере подтвердили изменение ветра с высотой и его повышенные значения.
Вместе с тем, карты спутникового диагноза не позволили распознать смерч, несмотря на правильность оценки общих метеоусловий.
Радиолокационная диагностика мощных конвективных штормов осуществляется в реальном режиме времени с периодичностью 10 минут и пространственным разрешением 0.05 градусов на основе информации сети ДМРЛ-С. Диагностируются шквалы в градациях скорости ветра 15-19; 20-24 и ≥ 25 м/с и шквалы в градации опасных явлений, а также скорость ветра при порывах тремя независимыми подходами, что дает оперативному синоптику возможность уточнить силу прогнозируемого ветра (шквала) при принятии решения о штормовом предупреждении. Авторские разработки отличаются от реализованных алгоритмов диагностирования шквалов по единой программе вторичной обработки радиолокационных данных «ГИМЕТ-2010», используемой в настоящее время на сети ДМРЛ Росгидромета.
В качестве иллюстраций приводятся примеры спутниковых и радиолокационных карт, рассчитанных по автоматизированным авторским методикам.
Полученные результаты свидетельствуют о перспективности и полезности использования совместного спутникового и радиолокационного мониторинга опасных конвективных явлений как для дальнейшего исследования процессов возникновения шквалов и смерчей, так и совершенствования их прогноза.
Работа выполнена в ФГБУ «Гидрометцентр России» в рамках научной темы «Развитие моделей, методов и технологий наукастинга, сверхкраткосрочных, краткосрочных, среднесрочных и долгосрочных метеорологических прогнозов, агрометеорологических прогнозов различного временного и пространственного масштабов, гидрологических речных и морских прогнозов, включая прогнозы опасных гидрометеорологических явлений для обеспечения Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций РСЧС-ШТОРМ» и в ФГБУ «НИЦ «Планета» в рамках научных исследований, включаемых в планы научных работ научных организаций и образовательных организаций высшего образования, осуществляющих научные исследования за счет средств федерального бюджета.