Assessment of parameters of mesoscale convective systems based on satellite and upper-air sounding database (West Siberi.pdf Введение На фоне происходящих глобальных климатических изменений отмечается тенденция увеличения повторяемости конвективных облачных структур и сумм ливневых осадков на территории Западной Сибири, и роста ущерба от них [Алексеев и др., 2014]. Сохранение такой тенденции повторяемости развития мощной мезомасштабной конвекции приведет к дальнейшему увеличению повторяемости таких опасных метеорологических явлений, как град, интенсивные ливни, шквалы и др. Сильные ливневые дожди вызывают наводнения, размывают дороги, дамбы, в горных районах приводят к возникновению селей. Крупный град наносит ущерб сельскохозяйственным культурам, повреждает автомобили, крыши домов и т.д. Гроза приводит к повреждению работы электросетей, вызывает лесные и торфяные пожары. Шквалы и смерчи приносят значительные, часто катастрофические разрушения [Горбатенко, Константинова, 2009]. Согласно статистическим данным, в России 40% всех случаев опасных метеорологических явлений приходится на опасные явления (ОЯ), связанные с зонами образования активной конвекции. 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 ее физических характеристиках в прогностических региональных мезомасштабных моделях [Пьянков, Шихов, 2014]. Задача усложняется, когда прогноз касается количественных показателей развития внутримассовой конвекции - мощности и водности облачных ячеек, имеющих прямое отношение к оценке величины ожидаемых осадков. Качественный прогноз невозможен без как можно более точного диагноза ряда физических характеристик облачности. В этом случае, кроме стандартных методов, которые использует синоптик при составлении прогноза, необходима дополнительная информация метеорологических радиолокаторов, спутников или продуктов численного моделирования регионального масштаба [Ку-жевская, Пустовалов, Шарапова, 2018]. Необходимость применения данных дистанционного зондирования Земли при организации мониторинга и прогнозирования опасных природных явлений не вызывает сомнений. В последние годы их роль как источника информации об опасных природных явлениях неуклонно возрастает. Повышается оперативность доступа к данным, увеличивается число действующих на орбите спутниковых систем, их пространственное и временное разрешение. В настоящее время в России действуют несколько систем космического мониторинга опасных гидрометеорологических явлений как на федеральном уровне, так и в отдельных регионах. На основе их применения обнаруживаются признаки возникновения чрезвычайных ситуаций, ведется их мониторинг, оценивается ущерб [Асмус и др., 2008]. По мнению авторов [Purdom, 1976; Вельтищев, 1988], снимки с геостационарных спутников дают наилучшее представление об эволюции конвективных систем. Данные обычных наблюдений в свободной атмосфере (радиозондирования) не обеспечивают необходимого пространственно-временного разрешения для составления прогноза развития опасных явлений погоды. Наблюдения ведутся с по- © Жукова В. А., Кошикова Т .С., Кужевская И.В., 2019 DOI: 10.17223/25421379/11/6 ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МЕЗОМАСШТАБНЫХ КОНВЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ 87 лярно-орбитальных и геостационарных метеорологических искусственных спутников Земли (МИСЗ). Полярно-орбитальные МИСЗ серии NOAA «Terra» и «Aqua» позволяют получать информацию о температуре атмосферы, концентрации водяного пара, радиационном балансе и других характеристиках атмосферы. С их помощью можно наблюдать мезо-масштабные системы разных размеров с одной и той же точки обзора, проводить мониторинг и своевременно оповещать о зарождении и приближении коротко живущих циклонов макро- и мезомасштаба, создающих штормовые условия. Хотя спутниковая информация в начале своего развития и носила, скорее, качественный характер, ее анализ показал, что в атмосфере Земли очень часто встречаются системы движений с горизонтальными масштабами порядка 10-102 км, которые ранее ускользали из поля зрения метеорологов. Процессы подобного масштаба не улавливались существующей сетью измерений, особенно в свободной атмосфере, в отличие от движений синоптического масштаба. Идентификация конвективных движений на масштабах мезо-в (20200 км) и мезо-а (>200 км) может способствовать повышению качества краткосрочного прогноза погоды, поскольку эти мезомасштабные структуры обладают характерным временем жизни - от нескольких часов до нескольких десятков часов. Прогноз опасных конвективных явлений осложнен тем, что диаметр конвективной ячейки, способной продуцировать такие явления, составляет не более 10 км, а «время жизни» такой ячейки обычно не превышает 40-50 мин [Шметер, 1972; Мучник, 1974]. Опасные явления, сформировавшиеся в конвективной ячейке или в совокупности таких ячеек, проявляются локально и далеко не всегда фиксируются даже наблюдателями метеорологических станций, поскольку для исследуемого региона их сеть имеет недостаточное покрытие [Горбатенко и др., 2018]. Для прогноза МКК используется два основных подхода [Быков, Ветров, Калинин, 2017]: 1) расчет физико-статистических параметров (индексов) неустойчивости по выходным данным глобальных прогностических моделей; 2) прямое моделирование атмосферной конвекции мезомасштабными моделями с высоким пространственным разрешением. При этом наибольшую сложность представляет прогнозирование места и времени возникновения МКК и зон опасных явлений [Быков, Шихов, 2018]. Существует несколько мезомасштабных моделей атмосферы для анализа, прогноза формирования и эволюции МКК, а также интенсивности связанных с ним опасных явлений, но наилучшим качеством прогноза МКК в теплый период года обладает модель ПЛАВ (ПолуЛагранжева, основанная на уравнении абсолютного вихря), адаптированная для территории России, так как ошибки воспроизведения синоптической ситуации данной моделью встречаются реже, чем у модели GFS. Совместно с этой моделью для синоптических ситуаций с незначительным динамическим фактором следует применять различные виды индексов плавучести LI (в особенности ML LI), индекс CAPE (энергии неустойчивости) [Быков, 2018]. Модель ПЛАВ разработана в Институте вычислительной математики РАН и применяется в Гидрометцентре России в качестве оперативной. Модель использует широтно-долготную сетку с горизонтальным разрешением в Северном полушарии по широте и долготе 0,18×0,225° [Tolstykh et al., 2015; Толстых и др., 2017]. Прогноз рассчитывается на срок 10 сут, формат выходных данных - GRIB-1. Расчет прогноза осуществляется два раза в сутки. Выходная продукция модели доступна для распространения на ftp-серверы заинтересованных исследователей, в частности такой доступ есть и у Томского государственного университета. Представление об устойчивости атмосферы можно получить как исходя из формы облачности, так и рассчитав индексы неустойчивости. В негидростатических мезомасштабных моделях для прогноза опасных метеорологических явлений погодці, связанных с конвекцией, используются количественные значения индексов, характеризующих конвекцию по ряду параметров [Schulz, 1989; Johns, Doswell, 1992]. Индексы неустойчивости традиционно рассчитываются на основе данных радиозондирования и данных метеорологических характеристик на разных изобарических поверхностях. Такие индексы, как LIFT (различие температуры окружающей среды и частинні, поднимающейся с уровня 500 м и 850 гПа), TOTL (комплексная характеристика статической стабильности и влажности в слое 850-500 гПа) и KIND (комплексная характеристика статической стабильности и влажности в слое 850-700 гПа), можно отнести к наиболее часто используемым в различных исследованиях. В настоящее время при разработке современных методов прогноза гроз, града, шквалов, смерчей используется более 10 параметров состояния атмосферы, рассчитанных на основе аэрологического зондирования [Ленская, 2007; Васильев, Алексеева, Песков, 2009; Горбатенко и др., 2011; Губенко, Рубинштейн, 2014; Быков и др., 2017]. При развитии в атмосфере глубокой конвекции значения индексов достигают значений, позволяющих судить о развитии того или иного опасного конвективного явления с определенной вероятностью. В результате предварительных исследований [Горбатенко и др., 2015, 2016] было получено, что значения индексов KIND и LIFT (табл. 1) наиболее перспективны для разработки методов прогноза грозы над Сибирью. Эти индексы также наиболее востребованы на практике при прогнозе гроз в других регионах [Горбатенко и др., 2018]. 88 В.А. Жукова, Т.С. Кошикова, И.В. Кужевская Поскольку МКК образуется в результате перегрева отдельных масс воздуха при неустойчивой стратификации атмосферы в ее нижних слоях, то над сушей наиболее благоприятные условия для его возникновения создаются в теплую половину года в областях пониженного давления атмосферы. Отдельные перегретые массы воздуха при таких условиях начинают ускоренно перемещаться по вертикали вверх. Сначала подъем массы ненасыщенного воздуха происходит практически сухоадиабатически, но на уровне конденсации воздух достигает состояния насыщения. Таблица 1 Индексы неустойчивости, применяемые при оценке степени устойчивости атмосферы Table 1 Instability index for assessment of the atmosphere state Описание индексов (единица измерения) Название, аббревиатура Формула для расчета Индексы, в расчете которых используется только температура, °С Lifted index, LIFT lift = t500 - Tparseli Индексы, в расчете которых используется темпера- K-index, kinD = (T850-T500) + td850 - (T700-TD700) тура и характеристики влажности, °С KIND Примечание: T850, T700, T500 - температура окружающей сред^і на уровнях 850, 700 и 500 гПа соответственно; TD850, TD700 -температура точки росы на уровнях 850 и 700 гПа соответственно; Tparcel1 - температура частицы на уровне 500 гПа, поднимающейся с уровня 500 м над земной поверхностью при среднем давлении, температуре и точке росы. Note: T850, T700, T500 - accordingly, the ambient temperature at levels 850, 700 и 500 гПа; TD850, TD700 - accordingly, dew point temperature levels 850 и 700 гПа; Tparcel1 - temperature of particle on levels 500 гПа, rising from level 500 м above the earth's surface at medium pressure, temperature and dew point. Выше уровня конденсации воздух поднимается влажноадиабатически. Благодаря понижению температуры происходят конденсация водяного пара и образование конвективной облачности, при развитии которой образуется МКК. Скорость восходящих потоков, вертикальная мощность и водность образующегося мезо-масштабного конвективного комплекса зависят от степени неустойчивости атмосферы, а реализацию таких опасных явлений погоды, как, например, шквал, можно рассматривать как результат перехода энергии неустойчивости воздушной массы в кинетическую энергию. На этом основаны практически все существующие в настоящее время методы прогноза опасных явлений погоды, обусловленные конвекцией [Горбатенко и др., 2011]. МКК, являясь объектом мезомасштаба, попадает в подсеточный режим модели ПЛАВ с широтно-долготной сеткой 0,18×0,225°. Следовательно, является трудно прогнозируемым объектом для модели, но при этом в начале развития МКК можно зафиксировать на спутниковых изображениях и дать прогноз его развития и движения. По результатам авторов [Ку-жевская и др., 2018], на территории юга Западной Сибири образуется 44% всех мезовихрей и МКК на исследуемой территории, и более чем в 60% случаев формирование сильных осадков, достигших критериев ОЯ, наблюдается на мезомасштабных процессах. Так как территория Западной Сибири не предрасположена к образованию таких мезомасштабных комплексов, но при этом частота появления МКК в последние годы увеличивается, изучение МКК и его прогноз являются актуальными. Целью настоящего исследования являются анализ мезомасштабных конвективных кластеров, их возникновение, развитие, а также анализ индекса неустойчивости в дни с МКК. Материалы и методы исследования Для оценки повторяемости параметров МКК на юго-востоке Западной Сибири за теплый период (апрель-сентябрь) 2008-2018 гг., использовались метод визуального дешифрирования облачности, данные радиометра MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Спектрорадиометр MODIS является одним из ключевых приборов на спутниках «Тегга» и «Aqua» [EOSDIS Worldview]. Космические аппараты «Terra» (EOS-AM1) и «Aqua» (EOS-AM1) являются частью комплексной программы NASA EOS (Earth Observing System), направленной на исследование Земли и состоящей из трех специализированных спутников «Terra», «Aqua» и «Aura», предназначенных для исследования суши, воды и атмосферы соответственно. Спектрорадио-метр MODIS имеет 36 каналов и позволяет производить регулярную съемку территории с пространственным разрешением от 250 до 1 000 м [Успенский, Кухарский, Успенский, 2015]. Информационной базой для определения явлений, наблюдавшихся на исследуемой территории, на момент прохождения МКК послужили журналы штормовых оповещений за период с 2015 по 2018 г., по данным 127 метеорологических станций Западно- ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МЕЗОМАСШТАБНЫХ КОНВЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ 89 Сибирского УГМС. Для определения явлений принимались станции, находящиеся в точке расположения МКК, и близлежащие станции в радиусе влияния 50 км в течение суток, в которые фиксировался МКК. В ходе работы был составлен каталог случаев МКК по данным наземных и спутниковых приборов; проведена оценка повторяемости возникновения МКК и неустойчивости атмосферы; были определены синоптические ситуации образования МКК и продуцирование ими опасных явлений. Область исследования условно располагается между 50 и 60° с.ш. и 70 и 90° в.д., в которую входят пять территориально-административных единиц, расположенных на юго-востоке Западной Сибири: Томская, Новосибирская и Кемеровская области, Республика Алтай и Алтайский край. На карте-схеме территории исследования (рис. 1) пунктиром выделена область части болотного комплекса Западной Сибири, включая Большое Васюганское болото. Температурно-влажностные характеристики Ва-сюганского болота, которые влияют на тепловой баланс территории, во многом сравнимы с теми же значениями, которые характерны для такого же распределения над водной поверхностью. ііііОгіїрпс ї|ь 07. Capn-Ifiit І ашіті/і.’ля IrnitHiOu ’ bapHoyj∣f і'роицкое * KpeweiiCKfiC nj. ViiaitCKfie fii. κy.'∣yn∣}uιιcκne ешеїіки Солоііешіїае Мо-чоїімово KpucnfiUfcκnβfi Чаришскііс Рис. 1. Территория исследования ба 5⅛ Шнпуново Уеть-Ка-'смаїїка Fig. 1. Area under study В качестве объекта исследования рассматриваются мезомасштабные конвективные комплексы. Согласно определению авторов [Пьянков, Шихов, 2014], МКК - это массивы кучево-дождевой облачности квазиокруглой формы диаметром более 200 км и площадью порядка 100 тыс. км2. МКК в классификации Р.А. Мэддокса [Андерсон, Вельтищев, 1973] выделяется как отдельная составляющая и определяется как комплекс кучеводождевых облаков, инфракрасные изображения которых имеют: площадь непрерывного облачного покрова с температурой верхней границы ниже -32°С 90 В.А. Жукова, Т.С. Кошикова, И.В. Кужевская 52 составляет не менее 10 км ; площадь внутреннего района с температурой верхней границы ниже -52°С не менее 5×104 км2; в период максимального развития отношение малой оси облачной системы к большой не менее 7/10. Жизненный цикл МКК составляет около 16 ч. МКК развиваются, преимущественно, в вечерние и ночные часы. Хотя первые грозы развиваются во вторую половину дня, организованный мезо-масштабный комплекс появляется только к вечеру. Максимального размера и интенсивности МКК достигает к полуночи и продолжает давать осадки до утра. В работе за МКК принимался массив кучеводождевой облачности диаметром 50 км и более, исходя из того, что территория исследования не предрасположена к образованию МКК, и даже большой по размерам облачный массив такой неспособен генерировать опасные явления (гроза, град, сильные и продолжительные ливни). Характерной особенностью МКК является большая продолжительность существования (около 10 ч), но его влияние на условия погоды может осуществляться до 24-36 ч. МКК визуально дешифрировались на RGB композите, который включает в себя три канала: 0,65 мкм; 0,45 мкм; 3,5 мкм. В работе мезомасштабные комплексы рассматриваются как на фронтальных, так и на внутримассо-вых системах. На рисунке 2 представлены примеры образования МКК в облачности со стадией развития «след циклона» и в составе облачности холодного фронта. Представленные спутниковые снимки были составлены в программе BEAM VISAT 5.0 с помощью RGB композита. Рис. 2. Примеры образования МКК на внутримассовых облачных системах (справа; 22 июня 2017 г., время пролета 5:45 UTC) и фронтальных облачных системах (слева; 16 июня 2018 г., время пролета 7:40 UTC) Fig. 2. Example of mesoscale convective system (red circles) on the air-mass (right) on June, 22, 2017 Time 5:45 UTC and along frontal (left) systems on June, 16, 2018 Time 7:40 UTC Для характеристики неустойчивости атмосферы в дни наличия МКК использовались результаты аэрологического зондирования на пяти станциях юго-востока Западной Сибири (Александровское, Бара-бинск, Барнаул, Колпашево, Новосибирск) за период 2015-2018 гг. [Зондирование атмосферы]. Зондирование производится два раза в сутки: в 00.00 и 12.00 по всемирному скоординированному времени. Результаты аэрологического зондирования содержат дискретную информацию о значениях температуры и влажности воздуха и характеристиках ветра во всей толще слоя атмосферы, в котором развивается конвекция над Западной Сибирью, а именно до высоты 10-15 км. Для характеристики конвекции использовались индексы, рассчитываемые по данным аэрологического зондирования, которые широко используются для прогноза развития грозы, града, шквала и других опасных явлений погоды [Andersson et al., 1989; Schulz, 1989; Kunz, 2007]. Это индекс, описывающий скрытую нестабильность атмосферы - LIFT, и индекс, в котором кроме стратификации температуры присутствуют характеристики влажности - KIND. В работе применялась классификация состояний атмосферы, приведенная в табл. 2 [Andersson et al., 1989; Горбатенко и др., 2011]. Результаты В результате визуального дешифрирования МКК за период 2008-2018 гг. получена повторяемость дней с их наличием (рис. 3). ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МЕЗОМАСШТАБНЫХ КОНВЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ 91 Таблица 2 Интервалы значений индексов для различных состояний атмосферы Суммарное количество дней с МКК за 11 лет составило 230 дней. В среднем за 11 лет был зафиксирован 21 день с наличием МКК в теплом периоде (с апреля по сентябрь). Максимум повторяемости дней с МКК наблюдался в 2016 г. и составил 31 день. Необходимо отметить, что 2016 г. был аномальным по многим метеорологическим параметрам. Так, например, летом 2016 г. многократно регистрировались новые суточные максимумы температуры воздуха, нормы среднемесячной температуры для некоторых станций Западной Сибири были превышен^! на 3-8°. Атмосферные осадки на исследуемой территории преимущественно были в норме, хотя местами превысили ее в 1,5-2 раза [МетеоИнфо]. Минимальное количество дней с МКК отмечалось в 2010 г. - 12 дней. Этот факт можно объяснить тем, что над европейской территорией России в 2010 г. установился аномально долгий блокирующий антициклон, просуществовавший почти 2 мес. Поэтому для Западной Сибири синоптические условия формировались под влиянием быстро смещающихся циклонов, частым выносом холодных воздушных масс, что мало способствовало возникновению МКК. С помощью индексов неустойчивости KIND и LIFT была проведена оценка степени устойчивости атмосферы в дни формирования и прохождения МКК в районе между 50 и 60° с.ш. и 70 и 90° в.д. В табл. 3 приведена повторяемость условий атмосферы на основе граничных условий из табл. 2. Таблица 3 Значения индексов для различных состояний атмосферы Table 3 Frequency of threshold value of indices for different state of the atmosphere Состояние атмосферы Повторяемость для индексов, % LIFT KIND Слабо неустойчива 53 30 Неустойчива 19 51 Сильно неустойчива - 6 Крайне неустойчива - - Вне диапазона 28 13 Ф > 30 дней Рис. 3. Временной ход повторяемости МКК за теплый период с 2008 по 2018 г. на юго-востоке Западной Сибири Fig. 3. The number of days with MCS in the south-eastern part of Western Siberia during warm season 2008-2018 Оценка неустойчивости атмосферы в дни с МКК показала, что атмосфера в 53% случаев слабо неустойчива в соответствии с интерпретацией индекса неустойчивости LIFT. Подобная неустойчивость характерна только для условий образования ливней по территории. При анализе состояния атмосферы с использованием KIND в 51% случаев, это состояние характеризуется как неустойчивое. Как известно, KIND характеризует степень конвективной неустойчивости воздушной массы, которая необходима для возникновения и развития гроз, его расчет основан на вертикальном градиенте температуры, влажности воздуха в нижней тропосфере, а также учитывает вертикальную протяженность влажного слоя воздуха. Следовательно, минимум в 51% случаев образования МКК могло сопровождаться грозой. При оценке неустойчивости атмосферы в дни с МКК получено, что если руководствоваться пороговыми значениями авторов [Andersson et al., 1989; Горбатенко и др., 2011], то получается, что МКК в районе исследования были сформированы при средней и слабой степени неустойчивости. На основе выбранной классификации не было отмечено попа- Table 2 Thresholds of instability indices for different state of the atmosphere Состояние атмосферы Явления погодці Индексы LIFT KIND Слабо неустойчива Наличие ливней -3÷0 25÷30 Неустойчива Наличие ливней и отдельн^іх гроз -6÷-3 30÷35 Сильно неустойчива На всей территории регистрируются грозы -9÷-6 35÷40 Крайне неустойчива Гроза, град 40 92 В.А. Жукова, Т.С. Кошикова, И.В. Кужевская дания в градации «сильно неустойчива» и «крайне неустойчива», при этом были зафиксированы значения индексов неустойчивости, которые не попали в эти градации. Возможно, это связано с тем, что время проведения аэрологическое зондирование не совпадает со временем максимально возможного развития конвективных процессов на исследуемой территории. При определении синоптических ситуаций образования МКК и продуцирования ими опасных явлений был взят доступный для исследования теплый период с 2015 по 2018 г. В ходе работы все случаи наблюдения МКК были разбиты на шесть синоптических ситуаций. При возникновении на фронтальных системах мезомасштабные комплексы встречались в составе облачности холодного фронта, фронта окклюзии и на полосах кучево-дождевой облачности вторжения в окклюзию. На внутримассовых образованиях появление МКК отмечалось в тыловой части облачного вихря, в стадии развития облачного вихря «следа циклона» или в составе мезомасштаб-ного вихря. Для выявления закономерности частоты появления МКК на той или иной синоптической ситуации, были построены диаграммы распределения, показывающие процентное соотношение синоптических ситуаций к общему числу дней с МКК за каждый год в отдельности (рис. 4). Рис. 4. Синоптические условия образования МКК Fig. 4. Synoptic conditions of MSCs formation В 2015 г. МКК наиболее часто образовывались на фронтальных системах, преимущественно в составе облачности холодных фронтов, на случаи внутри-массового характера приходится наименьший процент - 21%. В теплый период 2015 г. преобладал зональный перенос, и с точки зрения климатологии этот год можно считать «нормальным» для рассмотренной территории. В 2016 г. наблюдалось увеличение повторяемости мезомасштабных процессов. Это объясняется аномалией погодных условий, так как лето 2016 г. в России стало самым жарким в истории регулярных метеонаблюдений, а июнь этого же года - вторым самым теплым в истории метеонаблюдений в Сибирском федеральном округе, уступив только июню 2012 г. [МетеоИнфо]. Кроме того, атмосферная циркуляция тем летом характеризовалась преобладанием меридиональных переносов над Западной Сибирью. Среди внутримассовых процессов МКК преимущественно образовывались на месте облачного вихря в стадии развития «след циклона». Для 2017 г. характерно образование МКК как при фронтальных, так и внутримассовых процессах в равном соотношении. Этот факт можно объяснить тем, что июнь 2017 г. в Сибирском федеральном округе стал вторым самым жарким в истории метеонаблюдений (еще теплее был только июнь 2012 г.), а в июле и августе на смену жаре пришли рекордно низкие температуры [МетеоИнфо]. В 2017 г. зафиксирован единичный случай за 4 года, когда МКК наблюдался в составе мезовихря. Очень похожая ситуация с 2015 г. сложилась и в 2018 г. МКК в 84% случаев образовывался на фронтальных системах, но здесь уже преимущественно в составе облачности фронта окклюзии (42%). Прошедший июнь на территории Сибири стал самым жарким в истории регулярных метеонаблюдений в стране, т.е. с 1891 г. Доля образования МКК на холодном фронте составляет не менее 1/3 всех событий, и в периоды развития аномальной погоды она заметно уменьшается. Совокупная доля окклюдирования во многом зависит от аномалий и к концу исследуемого периода составляет преобладающую часть процессов, образованных на фронте окклюзии. Возникновение МКК на стадии развития облачного вихря «след циклона» и на мезомасштабном вихре вызывают большую опасность, чем на фронтальных системах, так как эти ситуации считаются малодоступными для прогнозирования погодных условий. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МЕЗОМАСШТАБНЫХ КОНВЕКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ 93 На основе просмотра штормовых оповещений, были выявлены дни с наличием явлений по градациям опасные явления и комплекс метеорологических явлений (КМЯ). Комплекс метеорологических явлений определяется как сочетание двух и более одновременно наблюдающихся метеорологических явлений, каждое из которых по интенсивности (силе) не достигает критериев ОЯ, но близко к ним и наносит ущерб не меньших размеров, чем ОЯ. Рассматривалась зависимость наличия как ОЯ, так и КМЯ от синоптической ситуации, зафиксированных на момент прохождения МКК (рис. 5). ОЯ были характерны для всех дней с наличием МКК, образующихся на рассмотренных синоптических ситуациях. Намного реже встречается КМЯ, при этом их большая частота повторений приходится на фронт окклюзии и холодный фронт. В кучево-дождевых полосах вторжения в окклюзию и во время прохождения мезовихря КМЯ не было зафиксировано. Выявлены два дня, когда на метеорологических станциях не было зафиксировано опасных явлений, и три дня, когда метеорологические станции отсутствовали в районе образования МКК, что говорит о редкой сети наблюдений. Далее мы более подробно рассмотрим, сочетание каких именно метеорологических явлений достигло критериев ОЯ и КМЯ в момент прохождения МКК. Перечень и критерии опасных природных явлений, наблюдавшихся при развитии мезо-масштабного конвективного комплекса и действующие на территории деятельности ФГБУ «ЗападноСибирское УГМС», приведены в табл. 4 [Перечень и критерии...]. Синоптическая ситуация ■ Не зафиксировано Рис. 5. Суммарная повторяемость ОЯ и КМЯ в зависимости от синоптической ситуации (слева), наблюдаемые ОЯ и КМЯ (справа) Fig. 5. Total frequency of hazardous phenomena and complex of hazardous phenomena depending on a synoptic condition (left), observed by hazardous phenomena (right) Таблица 4 Перечень и критерии гидрометеорологических явлений, сочетания которых образуют ОЯ В 100% рассматриваемых нами случаях образования МКК была зафиксирована гроза (см. рис. 5). На основании этого мы можем утверждать, что вне зависимости от формирования МКК на фронтальной системе или на внутримассовой, при возникновении мезомасштабного комплекса будут возникать грозовые очаги. И так как все МКК за 4 года сопровождались грозой, далее в описании все явления идут в сочетании с грозой. «Ливень» наблюдается практически во всех синоптических ситуациях формирования МКК, за исключением мезовихря и кучеводождевых полос вторжения в окклюзию, но лишь в Table 4 The list and criteria of the weather events forming hazardous phenomena Гроза Наличие явления Ливень Не менее 20 мм за период не более 1 ч Сильный дождь (дождь со снегом, мокрый снег, снег с дождем) Не менее 35 мм (в горных и ливнеопасных районах -не менее 20 мм) за период не более 12 ч Град Диаметр 6-19 мм Сильный ветер Скорость ветра (включая порывы) 20-24 м/с 94 В.А. Жукова, Т.С. Кошикова, И.В. Кужевская 15% сумма выпавших при этом осадков достигает критериев ОЯ. В еще более меньшей доле (1%) сумма выпавших осадков достигала критерия «Сильный дождь». Град при прохождении МКК фиксировался в 7% дней, из них 2% приходится на синоптическую ситуацию «след циклона», что подтверждает ее опасность, особенно при учете слабого прогноза этого мезомасштабного образования. Заключение За теплый период с 2008 по 2018 г. на территории юго-востока Западной Сибири суммарное количество дней с МКК составило 230 дней. Из них максимум повторяемости дней с МКК наблюдался в 2016 г. (31 день). Оценка неустойчивости атмосферы в дни с МКК показала, что по принятой классификации индексов неустойчивости, в 72% (LIFT) и в 81% (KIND) случаев атмосферу можно характеризовать как слабо неустойчивую или неустойчивую. При подобном состоянии неустойчивости атмосферы вероятно образование ливней и отдельных гроз по территории. На основе просмотра штормовых оповещений ОЯ выявлено, что во все дни с наличием МКК была зафиксирована гроза. На основании этого мы можем утверждать, что вне зависимости от синоптических условий образования МКК, будь то фронтальная система или внутримассовая ситуация, при их развитии будут возникать грозовые очаги. Оценка неустойчивости атмосферы в соответствии с принятой классификацией сильно занижает нам вероятность возникновения грозы, по крайней мере, в случае формирования МКК. При сопоставлении синоптических ситуаций с возникновением МКК, доля их образования на холодном фронте составляет не менее 1/3 всех событий, а в периоды развития мощн^іх меридиональных переносов эта доля заметно уменьшается. Совокупная доля вклада в частоту формирования МКК процессов окклюдирования во многом зависит от аномалий и к концу исследуемого периода составляет преобладающую часть процессов, образованных на фронте окклюзии. Процессы, которые формируются в стадии развития облачного вихря «след циклона» или на мезомасштабном вихре, вызывают большую опасность, чем процессы, формируемые на фрон-тальн^іх системах, так как они менее доступны для прогнозирования.

Скачать электронную версию публикации