СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНВЕКТИВНЫХ ОПАСНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА ДЛЯ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ Российский патент 2010 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к области метеорологии, а точнее к методам определения конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень), наносящих материальный, экологический и социальный ущерб, и может быть использовано в оперативной работе метеорологических подразделений.

Задача диагностики этого типа явлений возникает из необходимости предупреждения об их приближении с целью принятия мер для защиты от них и смягчения последствий.

В теплое полугодие (май-сентябрь) основным генератором опасных метеорологических явлений (ОЯ) является кучево-дождевая облачность, образующаяся в результате интенсивных конвективных движений.

Следовательно, определение зон активной конвекции критической интенсивности позволяет выявить области возникновения связанных с ними опасных метеорологических явлений.

Известен радиолокационный способ обнаружения кучево-дождевой облачности (Руководство по краткосрочным прогнозам погоды, ч.I. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986, с.451-452), представляющий собой активное зондирование атмосферы метеорологическими радиолокационными станциями, работающими в сантиметровом диапазоне длин волн. В зависимости от стадии развития конвективного облака изменяются размеры облачных частиц и их концентрация. Кучево-дождевое облако в максимальной стадии своего развития дает более интенсивное «радиоэхо» на индикаторе радиолокационной станции. Для электромагнитных волн сантиметрового диапазона фронтальная облачность слоистых форм не является препятствием, с их помощью достаточно легко обнаруживаются замаскированные очаги конвективной облачности.

К недостаткам следует отнести разреженность сети метеорологических радиолокационных станций, что не позволяет получать информацию требуемой степени детализации, а также радиус действия 150-200 километров, которого не всегда достаточно для предупреждения и принятия своевременных мер по предотвращению неблагоприятных последствий.

Известен способ определения типа облачности по снимкам, сделанным с метеорологических искусственных спутников Земли (МИСЗ) (Руководство по использованию спутниковых данных в анализе и прогнозе погоды / под ред. И.П.Ветлова и Н.Ф.Вельтищева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982, с.63), основывающийся на анализе дешифровочных признаков (тон и рисунок изображения). Площадь земной поверхности, отображенная на снимке, сделанном орбитальным МИСЗ, позволяет анализировать процессы синоптического масштаба (тысячи километров). Количество космических аппаратов и траектории их полета позволяют получать информацию со всей планеты.

Недостатком является то, что процедура распознавания типа облачности проводится на качественном уровне и в значительной степени зависит от квалификации специалиста, что накладывает определенную долю субъективизма.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения кучево-дождевых и грозовых облаков, основанный на измерении минимальных значений радиационной температуры, максимальных значений альбедо, а также особенностей горизонтальной структуры полей этих величин на верхней границе облачности (Медведев Г.А. Определение кучево-дождевых и грозовых облаков на снимках метеорологического спутника «Meteosat» / Г.А.Медведев // Метеорология и гидрология. - М.: Гидрометеоиздат, 1994, №5, с.36-43). Определение очага кучево-дождевой облачности производится посредством сравнения рассчитанной предлагаемой функции с ее критическим значением.

Недостаток этого способа заключается в ограниченности применения для распознавания только одного из перечня конвективных ОЯ - грозовой облачности. Вследствие этого достоверность распознавания зон с другими конвективными ОЯ является низкой.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности определения и расширение класса определяемых конвективных ОЯ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения конвективных опасных метеорологических явлений, заключающемся в измерении минимального значения радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, и максимального альбедо, радиационную температуру измеряют в диапазонах длин волн 3,55-3,93 мкм, 10,3-11,3 мкм, 11,5-12,5 мкм, а наличие очага конвективного опасного метеорологического явления определяют в дневное время из условия

С₁·Т₂+С₂·А+С₃<0,

в ночное время из условия

С₄·Т₃+С₅·(Т₂-Т₃)+С₆·(Т₂-Т₁)+С₇<0,

где T₁ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 3,55-3,93 мкм,

Т₂ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 10,3-11,3 мкм,

Т₃ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 11,5-12,5 мкм,

А - альбедо,

С₁, С₂, С₃, С₄, С₅, С₆, С₇ - эмпирические коэффициенты.

Кроме того, минимальное значение радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, измеряют в градусах Цельсия, а значения эмпирических коэффициентов для теплого периода года на Европейской части территории России принимают равными С₁=0,245 1/°С, С₂=-0,129 1/%, С₃=22,636, С₄=0,324 1/°С, С₅=-4,862 1/°С, С₆=-0,27 1/°С, С₇=20,093.

Сущность изобретения заключается в том, что по измерению на верхней границе облачности минимальной радиационной температуры теплового излучения в трех диапазонах длин волн инфракрасного диапазона, максимального альбедо определяют наличие конвективных опасных метеорологических явлений, приносящих материальный ущерб, наблюдающихся как по отдельности, так и в комплексе.

Как показал статистический анализ результатов, полученных для европейской части России, достоверность распознавания зон с конвективными ОЯ, приносящими материальный ущерб, по данным о радиационной температуре и альбедо на ВГО, сгенерировавшей ОЯ, измеренным с МИСЗ в спектральных каналах видимого и инфракрасного диапазонов, составляет 80-85%.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет определить зоны с конвективными ОЯ, приносящими материальный ущерб, наблюдающимися как по отдельности, так и в комплексе. Информация о нескольких конвективных ОЯ прототипом не может быть получена, однако, как правило, при благоприятных метеорологических условиях достаточно сложно предугадать, какое из конвективных ОЯ достигнет в своем развитии интенсивности, при которой возможен материальный ущерб. Поэтому предлагаемый способ определения конвективных опасных метеорологических явлений может быть использован в метеорологии при выявлении зон с ОЯ, наносящими материальный, экологический и социальный ущерб, для дальнейшего их мониторинга и прогнозирования с целью предупреждения и предотвращения (уменьшения) негативных последствий.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с использованием инфракрасного сканирующего радиометра (Герман М.А. Космические методы исследования в метеорологии / М.А.Герман. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985, с.115-117).

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения конвективных опасных метеорологических явлений. Сущность изобретения: измеряют минимальное значение радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, и максимального альбедо. Причем радиационную температуру измеряют в диапазонах длин волн 3,55-3,93 мкм, 10,3-11,3 мкм, 11,5-12,5 мкм. Наличие очага конвективного опасного метеорологического явления определяют в зависимости от времени суток, учитывая измеренные параметры. Технический результат: повышение достоверности определения и расширение класса определяемых конвективных опасных явлений. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ определения конвективных опасных метеорологических явлений в теплый период года для Европейской части территории России, заключающийся в измерении минимального значения радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, и максимального альбедо, отличающийся тем, что радиационную температуру измеряют в диапазонах длин волн 3,55-3,93 мкм, 10,3-11,3 мкм, 11,5-12,5 мкм, а наличие очага конвективного опасного метеорологического явления определяют в дневное время из условия:
С₁·Т₂+С₂·А+С₃<0,
в ночное время из условия:
С₄·Т₃+С₅·(Т₂-Т₃)+С₆·(Т₂-Т₁)+С₇<0,
где T₁ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 3,55-3,93 мкм;
Т₂ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 10,3-11,3 мкм;
Т₃ - измеренное минимальное значение радиационной температуры в диапазоне длин волн 11,5-12,5 мкм;
А - альбедо;
C₁, C₂, С₃, С₄, С₅, С₆, C₇ - эмпирические коэффициенты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что минимальное значение радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, измеряют в градусах Цельсия, а значения эмпирических коэффициентов для теплого периода года на Европейской части территории России принимают равными
C₁=0,245 1/°С, С₂=-0,129 1/%, С₃=22,636, С₄=0,324 1/°С, С₅=-4,862 1/°С, С₆=-0,27 1/°С, С₇=20,093.