Проявление опасных погодных явлений в результатах ГНСС-мониторинга тропосферы

Численность опасных погодных явлений с каждым годом неуклонно растет. Для прогнозирования опасных конвективных явлений, необходимо наиболее точно знать о состоянии приземной влажности. Для получения данных об этом, а также для восстановления интегрального влагосодержания (IWV), по данным зенитной тропосферной задержки (ZTD), используют мониторинг атмосферной влажности по данным сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) [1, 2]. Данная технология является всепогодной с высоким временным и пространственным разрешением.
В данной работе рассмотрены несколько сотен случаев опасных явлений и поставлена задача выявить характерную изменчивость неоднородной структуры поля ZTD радиосигналов ГНСС, IWV, связанную с опасными конвективными явлениями.
Для этого исследовались длинные ряды IWV и градиентных параметров ZTD, рассчитанные по ГНСС-наблюдениям сети приемников высокоточного позиционирования в Республике Татарстан, а также выполнена выборка событий опасных конвективных явлений вблизи от этих среднеширотных ГНСС-станций из Европейской базы данных о суровой погоде (European Severe Weather Database). Как правило, опасные явления наблюдаются в период с 15 апреля по 15 октября.
Было предположено, что опасное явление проявляется изменением распределений IWV, градиентных параметров ZTD, поэтому оценивались следующие характеристики, внутрисуточные средние значения IWV, внутрисуточная изменчивость dIWV, максимальные за сутки значения величины градиента ZTD и среднеквадратичные отклонения угла градиентного параметра AdZTD. Были сформированы выборки этих характеристик для суток проявления каждого из типов опасных явлений и общая выборка для периода с 15 апреля по 15 октября за все годы. Также выполнена оценка статистических характеристик IWV, градиентных параметров ZTD в зависимости от расстояния между координатами отмеченного опасного погодного явления и пунктом наблюдения (масштаб до 20 км и 20-200 км).
В результате было получено, что при опасных конвективных явлениях по сравнению с многолетними наблюдается увеличение IWV, увеличение величины градиента ZTD и флуктуаций его направления.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 23-27-00222 (https://rscf.ru/project/23-27-00222/). (проект 23-27-00222).