Meteoweb.ru
     Интернет-журнал
 
главная страница
о проекте
обратная связь
текущая погода
солнечный монитор
 
прогнозы погоды на 5 - 30 сут.
метеостанции проекта
фотодневник погоды
карты погоды
астрономические наблюдения

Сегодня:
19.11.2017 

 5 октября в 18:40
 12 октября в 12:25
 19 октября в 19:12
 27 октября в 22:22
 Весеннее равноденствие
 20.03, 04:30 UTC
 Летнее солнцестояние
 20.06, 22:34 UTC
 Осеннее равноденствие
 22.09, 14:21 UTC
 Зимнее солнцестояние
 21.12, 10:44 UTC
 

Дешифрирование снимков облачности. Часть вторая.

По материалам книги "Спутниковая метеорология", М.А.Герман
Опубликовано 25-11-2007

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ В СИНОПТИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ. Фронты.

Обширная метеорологическая информация, регулярно получаемая со спутников, находит широкое применение в синоптической практике. Сборные карты облачного покрова, построенные по телевизионным снимкам, обладают большой информативностью, они отображают пространственную структуру и другие характеристики облачности. Облачные системы разнообразных синоптических образований (фронтов, циклонов, ураганов, зон конвергенции и др.) настолько типичны, что использование изображении облачного покрова стало незаменимым средством прогноза крупномасштабных атмосферных процессов.
Для начального этапа развития спутниковой метеорологии, связанного с использованием в практике прогнозов погоды изображений облачного покрова, характерно преобладание методов качественного (синоптического) анализа получаемых данных. Выполненные в последние годы исследования свидетельствуют о больших возможностях использования спутниковой метеорологической информации в рамках современных численных прогнозов погоды. В частности, использование данных уходящего излучения в различных областях спектра позволяет получить количественные сведения о температуре, плотности, влажности воздуха и содержании озона.
Реальная возможность решения обратных задач спутниковой метеорологии ставит на повестку дня проблему оптимального сочетания обычных и спутниковых средств метеорологических наблюдений. Если станут, например, вполне надежными спутниковые измерения вертикального профиля температуры воздуха в любой точке земного шара, то это исключит необходимость массового применения радиозондов как основного средства температурного зондирования атмосферы.
Перспективы получения при помощи спутников метеорологической информации в количественной форме отнюдь не снижают актуальности использования и совершенствования методов качественного анализа изображения Земли из космоса. Напротив, исследования последних лет открыли здесь новые возможности, состоящие в применении изображений для определения разнообразных свойств характеристик подстилающей поверхности.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ОБ ОБЛАЧНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ

При анализе синоптических карт и оценке характера атмосферных процессов, наряду с данными наблюдений наземных станций, в последнее время все шире применяются результаты наблюдений с метеорологических спутников. Рассматривая последовательный ряд снимков земной поверхности, можно выявить определенные структурные характеристики облачных полей. С помощью спутниковой аппаратуры, способной заснять большие пространства, удается получить общую картину облачного покрова в глобальном масштабе. Сборная карта облачного покрова, построенная по фотографиям с большой площади, описывает характер атмосферных процессов, происходящих на большой территории, и может иметь практическое значение. Эти карты, дающие непрерывную картину распределения облачности, обладают большой наглядностью, существенной для синоптического анализа, и в значительной мере помогают более правильно осмыслить данные дискретной сети метеорологических наблюдений. Выделить крупномасштабные атмосферные возмущения, с которыми связаны резкие изменения в условиях погоды.

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЛАЧНЫХ ПОЛЕЙ И ИХ СВЯЗЬ С СИНОПТИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Структура изображения зависит главным образом от яркостного контраста наблюдаемых облаков, превышающего порог контрастной чувствительности телевизионной системы. Изменения условий съемки (освещенности, выдержки, диафрагмирования и. т. п.) мало влияют на структуру изображения, меняется лишь его контрастность.


Облачные системы синоптического масштаба - макроструктура - характеризуют геометрические особенности больших участков изображения, создаваемых сотнями элементов, с размерами примерно на два-три порядка больше разрешающей способности системы, с помощью которой получены телевизионные (ТВ) или инфракрасные (ИК) снимки. Эта структура облачных изображений дает непрерывную по горизонтали картину распределения облаков, обладает большей наглядностью, чем обычные данные об облачности, помещенные на синоптической карте. Для районов с густой сетью станции ТВ и ИК снимки облачных полей синоптического масштаба помогают синоптику более разумно произвести систематизацию атмосферных процессов. При сравнительно редкой метеорологической сети станций, когда отдельные участки синоптической карты плохо обеспечены инструментальными наблюдениями, макроструктура облачных изображений служит основной информацией при анализе и составлении прогноза погоды. Она может иметь различные мезомасштабные и макромасштабные характеристики (мезоструктуру и текстуру), что расширяет объем информации о конкретном поле облачности.

ОБЛАЧНОСТЬ АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ

Облачные системы атмосферных фронтов изображаются на ТВ и ИК снимках в виде светлых полос различной ширины, яркости и структуры.
Наиболее широкие и яркие облачные полосы соответствуют активным фронтам с интенсивными восходящими движениями влажного воздуха, более узкие и менее светлые облачные полосы - неактивным, в области которых восходящие движения не получают развития.
Фронтальные полосы состоят, как правило, из многослойной облачности, являющейся сочетанием различных типов. Распознавание типов облаков производится как по признакам, свойственным каждому типу облачности в отдельности, так и по характеру границ облачной полосы. Например, о наличии перисто-образной облачности можно судить по "выметам" светло-серого тона, а также по коротким поперечным полосам, часто наблюдающимся вдоль границы фронтальной облачности. "Рваные" (неровные) границы присущи кучевообразной и кучево-дождевой облачности. Сглаженные (ровные) края указывают на преобладание слоистообразной облачности. Во фронтальной полосе присутствует обычно не менее двух типов облачности. Активность атмосферных фронтов уменьшается от центра циклона к периферии, и это изменение их активности выявляется на ТВ изображениях, но уменьшению ширины полосы и количества облачности. Фронтальные облачные системы представляются на снимках и картах нефанализа в большинстве случаев в виде облачных полос шириной от одной до нескольких сотен километров. Так как облачные полосы обычно состоят из облаков различных форм, то на картах нефанализа в том контуре, где указана фронтальная облачность, наносятся зачастую все формы облаков. Однако в ряде случаев удается проследить преобладание кучевообразной облачности в зоне холодного фронта и слоистообразной в зоне теплого фронта.
Анализ карт облачности, карт погоды и барической топографии показал, что фронтальные разделы часто прослеживаются в поле облачности значительно дольше, чем в поле других элементов. При этом внешний вид облачности и конфигурация облачной полосы часто позволяют определить вид фронта на снимке. Это обстоятельство может служить основой для уточнения анализа синоптического положения в конкретном районе.

Облачность холодного фронта.

Облачные полосы холодных фронтов имеют четкую структуру в виде яркой полосы шириной 200-300 км и длиной более 1000 км, очень часто с вкраплениями округлых ярких пятен с резко очерченными краями. Полосы формируются из слоисто-дождевой облачности и отдельных скоплений кучево-дождевых облаков. Обычно они имеют однородный тон изображения, на фоне которого четко прослеживаются вкрапления округлых ярких пятен облаков вертикального развития. Для активных холодных фронтов характерно изображение в виде непрерывной хорошо развитой облачной полосы. Для фронтов с пониженной активностью облачная полоса обычно менее широкая, с отдельными разрывами контура.


Холодный фронт (ХФ)

Очень часто облачные полосы холодного фронта бывают отделены безоблачными зонами от предфронтальной и зафронтальной облачности. На снимках, которые получены для теплого периода года, перед фронтальной зоной на некотором расстоянии от основной облачной полосы очень часто видны гряды кучево-дождевых облаков, расположенные параллельно фронту. За фронтом иногда могут наблюдаться скопления кучевых облаков, сформированных в гряды, ячейки или ансамбли, не имеющие определенной структуры. Такие облака являются результатом конвекции: водном воздухе, перемещающемся над теплой подстилающей поверхностью. Для облачных зон холодных фронтов характерна заметная циклоническая кривизна (прогиб в сторону теплого воздуха).
Исследования, выполненные Т. П. Поповой, показывают, что линия холодного фронта у поверхности Земли практически всегда находится в пределах облачной полосы. В тех случаях, когда в облачной зоне преобладают облака слоистообразных форм, линии приземного фронта располагается вблизи правой (передней) ее кромки, при преобладании облаков кучевых форм линия фронта располагается у левой (тыловой) кромки облачной полосы. Обращает на себя внимание четкость границ этих полос.

Облачность теплого фронта.

Теплый фронт (ТФ)

Теплый фронт (ТФ)

Теплый фронт, как правило, хорошо выражен в поле облачности лишь в начальных стадиях развития циклона, поэтому распознавание этих фронтов на снимках гораздо сложнее, чем холодных. Изображение облачности теплого фронта на ТВ снимках отличается большим разнообразием размеров и рисунков облачного покрова.
По исследованиям Е. П. Домбковской, наиболее типичной для теплого фронта является облачная зона характерного полосного строения шириной 300-500 км и длиной от нескольких сотен до тысячи километров, причем длинные облачные полосы на теплых фронтах встречаются редко.
Облачная полоса, соответствующая теплому фронту, в процессе окклюдирования сливается с облаками холодного фронта. Обычно облачная зона на теплом фронте размывается и на снимках бывает виден лишь незначительный выступ у точки окклюзии, соответствующий ранее существовавшей облачной полосе теплого фронта. В то же время холодный фронт остается выраженным очень четко.
Облачная зона теплого фронта имеет антициклоническую кривизну и выгибается в сторону холодного воздуха.
Облачная полоса этого фронта сформирована из однородной слоисто-дождевой облачности. На снимках, полученных в летнее время, очень часто могут наблюдаться отдельные образования кучево-дождевых облаков. Ширина фронтальной облачной полосы на всем ее протяжении неодинакова. Там, где происходит развитие волны и циклона, она расширена, в области тыловых гребней - сужена и размыта. Размытые теплые фронты иногда бывают, видны на снимках в виде полос перистой облачности. Как отмечает Попова, отличительной чертой облачности теплого фронта является резкая, часто с округлыми очертаниями, тыловая ее граница и изрезанная передняя граница, где отдельные облачные валы и удлиненные просветы располагаются параллельно основной облачной полосе.
Перед облачной зоной теплого фронта в холодном воздухе могут наблюдаться мелкие, беспорядочно разбросанные облака кучевых форм, за фронтом в теплом воздухе - облака конвекции. Эти облака характерны в основном для летнего времени, они свидетельствуют о неустойчивости и высоком влагосодержании теплого воздуха. Исследования показывают, что положение облачной полосы теплого фронта обычно хорошо согласуется с положением приземной ложбины. При этом линию фронта у поверхности Земли следует проводить вблизи внутреннего края облачной полосы.

Облачность фронта окклюзии.

Фронт окклюзии (ОкФ)

Фронт окклюзии (ОкФ)

Облачная зона, соответствующая фронту окклюзии, представляет собой плотную (яркую) облачную полосу шириной около 300 км. Обычно она имеет форму спирали, напоминающую внешним видом гигантскую запятую, вершина которой находится в центре циклонической циркуляции на уровне облачности . Для облачной спирали характерна резко очерченная внутренняя (тыловая) граница, за ней наблюдается безоблачная или малооблачная полоса, причем на некотором расстоянии от нее могут быть видны облака кучевообразных форм в виде гряд, конвективных ячеек или скопления облаков, не имеющих четкой структуры. В отличие от внутренней границы облачной полосы фронта окклюзии, внешняя (передняя) граница более расплывчатая, часто изорванная. Облачная полоса в этом случае состоит из отдельных валов облаков, которые чередуются с просветами, причем те и другие вытягиваются вдоль направления основной облачной полосы.
Исследования Т. П. Поповой, Л. С. Мининой показывают, что линия фронта окклюзии у поверхности Земли расположена в пределах облачной полосы. Если облачная полоса имеет резкую внутреннюю границу, то фронт окклюзии находится в тыловой части облачной спирали; если же внутренняя граница является более аморфной, фронт окклюзии у поверхности Земли смещается к центральной части облачной полосы. Облачная система окклюзии часто переходит в облачную систему холодного фронта без заметного раздвоения на облачность холодного и теплого фронтов. Иногда положение точки окклюзии можно определить по небольшому выступу с правой стороны облачной полосы. Этот выступ представляет собой остатки облачности теплого фронта. Исследование облачных полос фронтов окклюзии показывает, что на синоптической карте облачной спирали этого фронта соответствует передняя часть циклона. Со временем фронт окклюзии может трансформироваться в холодный, теплый или стационарный фронт. В этом случае облачная полоса начинает приобретать характерные признаки и конфигурацию соответствующих облачных систем.
Установлено, что в свободной атмосфере облачная полоса фронта окклюзии совпадает с положением оси термического гребня в нижней половине тропосферы, причем ось барического гребня на уровне 500 hPa часто является передней границей распространения облаков. В зоне прояснения и развития кучевообразной облачности в свободной атмосфере имеет место высотная ложбина или циклон и очаг холода. приведен пример облачной системы фронтов окклюдирующегося циклона. Облачная полоса, имеющая вид дуги, сформированная из кучево-дождевой, кучевообразной и перисто-образной облачности, соответствует холодному фронту. К фронту со стороны холодного воздуха примыкает широкая безоблачная зона.

Облачность стационарного фронта.

 

Стационарный фронт (СФ)

Стационарный фронтв виде волны

 

Облачная полоса стационарного фронта обычно не имеет циклонической или антициклонической кривизны. Ширина ее порядка 200-300 км, структура неоднородна, с частыми прояснениями. Средняя протяженность облачных полос стационарного фронта намного больше, чем протяженность облачных спиралей, связанных с быстро перемещающимися фронтами.
На синоптической карте линия приземного фронта совпадает чаще всего с центральной частью облачной полосы. В тех случаях, когда фронт совершает небольшое поступательное движение, линия фронта у поверхности Земли смещается в тыловую часть облачной полосы. Изобары на синоптической карте образуют, как правило, деформационное поле. В свободной атмосфере таким облачным полям соответствует мало градиентное поле изогипс.
Примеры облачности стационарного фронта приведен на рисунке. Облачная полоса стационарного фронта с волнами имеет широтное направление, ширина ее достигает 300-400 км. Она сформирована из слоистообразной и кучевообразной облачности. В верхней части снимка отмечается кучево-дождевая облачность. О наличии волн свидетельствуют утолщения облачной полосы.

Облачность стационарного фронта.

Облачная система, связанная с вторичным фронтом, представляет собой прерывистую спираль. Эта спираль располагается в тыловой части основного облачного вихря. Ширина облачных полос небольшая, она определяется интенсивностью конвективных процессов на фронте и колеблется от 50 до 200 км. Облачные полосы вторичных фронтов сформированы из кучево-дождевых и кучевообразных облаков. Линия фронта у поверхности Земли обычно проходит вдоль тыловой (холодной) части облачной спирали.

Назад в раздел

 

© Meteoweb.ru 2006 – 2017
Все права защищены. Авторы проекта не несут ответственности
за точность прогнозов погоды и за возможные негативные
последствия, возникшие при использовании информации с сайта.
При использовании информации с сайта гиперссылка на Meteoweb.ru обязательна!



INFOBOX - хостинг php, mysql + бесплатный домен! Индекс цитирования.