Применение данных космических аппаратов CloudSat и CALIPSO для оценки характеристик затопленной конвекции во фронтальных облачных системах над югом Западной Сибири

Одним из наименее изученных на сегодняшний день мезомасштабных явлений остаётся затопленная конвекция – облачные образования, состоящие из скоплений конвективных облаков, которые «замаскированы» во фронтальной слоистообразной облачности. При этом надёжных оценок характеристик затопленной конвекции для юга Западной Сибири рассчитано ещё не было.
Целью данной работы явилось создание методики выделения ячеек затопленной конвекции во фронтальных облачных системах над югом Западной Сибири на основе данных космических аппаратов (КА) CloudSat и CALIPSO и статистическая оценка их некоторых характеристик.
На первом этапе работы на основе спутниковых изображений в видимой части спектра, полученных по данным спектрорадиометра MODIS (спутник Aqua), производилось дешифрирование фронтальных облачных систем на юге Западной Сибири, над которыми пролетали КА CloudSat и CALIPSO. Всего за период 2017–2019 гг. было отобрано 30 случаев прохождения атмосферных фронтов с наличием мезонеоднородностей, предположительно связанных с затопленной конвекцией. Затем для отобранных случаев с сервера Data Processing Center были получены данные радара CPR и лидара CALIOP (продукты уровня L2). На основе этих данных были подготовлены тематические изображения: вертикальное расположение облачных слоёв (в том числе расположение зон затопленной конвекции), вертикальные профили радиолокационной отражаемости и водности в пределах фронтальных облачных систем. В качестве критериев выделения конвективных ячеек брались следующие значения исследуемых величин: радиолокационная отражаемость – 9 дБ и более, водность – 200 мг/м3 и более. Данные критерии были подобраны эмпирически.
На заключительном этапе исследования были рассчитаны некоторые характеристики как облачных систем в целом, так и зон затопленной конвекции в частности (протяжённость, высоты расположения, характерные величины радиолокационной отражаемости и водности).
Были получены следующие оценки характеристик затопленной конвекции во фронтальных облачных системах над югом Западной Сибири по данным космических аппаратов CloudSat и CALISPO: горизонтальная протяжённость: среднее – 224 км, минимум – 20 км, максимум – 496 км; высота вертикальной границы: среднее – 8,4 км, минимум – 6,3 км, максимум – 11,3 км; радиолокационная отражаемость: среднее – 11,9 дБ, медианное – 11,7 дБ, максимальное – 19,5 дБ, диапазон типичных значений (от 25- до 75-процентиля): 10,4÷13,2 дБ; водность: среднее – 0,39 г/м3, медианное – 0,34 г/м3, максимальное – 1,01 г/м3, диапазон типичных значений – 0,26÷0,48 г/м3.