XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Грозы переходного периода представляют особый интерес для их изучения так как возникают неожиданно и сложны для прогнозирования. Использование спутниковых данных, а также их анализ поможет в изучении и дальнейшем прогнозе гроз переходного периода. В статье рассмотрен случай грозы переходного сезона 3 апреля 2024 года.

3 апреля 2024 года погода по Ленинградской области определялась влиянием циклона Патриция и его системой фронтов (Приложение 1, рис.1[1]). Этот циклон принес уникальные погодные условия на территорию региона – на северо-западе области наблюдались отрицательные температуры до -2°С, а на юго – востоке воздух прогрелся до +13-16 °С. Грозы прогнозировались по юго-востоку зоны на фронте окклюзии. На картах АТ-850 за сроки 6 и 12utc (Приложение 1, рис.2 [2]) представлено распределение температуры и геопотенциала в этот день.

По данным Северо-Западного УГМС грозу в городе начали отмечать между сроками с 9 до 12ч мск (6-9 utc) и закончилась между сроками 12 и 15ч (9-12 utc). Данные представлены в таблице 1.

Табл.1 Данные штормового кольца

Данные грозорегистрационной системы Blitzortung представлены в Приложении 1 рис.3[3].

По радиолокационным данным (Приложении 1 рис.4[1]) максимальная отражаемость составила 40 дбZ. По критериям переходного сезона (если во время явления температура у поверхности земли ниже +3°С и выше -1°С, то сезон является переходным). Температура воздуха в Санкт-Петербурге в 9utc отмечалась 0,4°С, к 12utc понизилась до -0,7°С. С грозой наблюдался дождь и/или снег. При этом по критериям переходного сезона грозы быть не должно. Однако по р/л критериям параметры облака соответствовали грозе теплого сезона. [4].

Для более полного анализа следует также проанализировать данные радиозондирования атмосферы.

Рис. 1 Спутниковый снимок в видимом диапазоне 03.04.2024 за 09:10utc

На рис. 1 представлен снимок спектрорадиометра MODIS, установленного на спутниках Terra/Aqua [5]. На снимке Европейская территория России за указанный срок. На снимке четко распознаваемы очертания материка и облачный массив. Облачный массив состоит из облаков волокнистой, матовой и зернистой текстуры, соответствующей перисто- , слоисто- и кучевообразной облачности. Также четко просматриваются фронтальные системы циклона и массив кучево-дождевых облаков, совпадающий с местоположением линии грозовых разрядов (Приложение 1 рис.3). По теням, которые отбрасывает кучево-дождевая облачность можно предположить, что ее высота верхней границы значительно выше облаков этого же массива. Это говорит о повышении вероятности грозовой активности в этих облаках. Для более точного определения микрофизики облаков воспользуемся следующим методом обработки:

Для анализа спутникового изображения был выбран метод синтезирования цветов, использующийся для дешифрования микрофизики облачности. В таблице 2 представлены использованные каналы для создания синтезированного RGB изображения.

Табл.2 Комбинация каналов для дешифрирования микрофизики облаков[6]

Таким образом красной компоненте присваивается изображение в видимом диапазоне с длиной волны около 0,8 мкм, зеленой – в ИК-диапазоне с длиной волны 3,9 мкм, синей – ИК с 10,8 мкм.

На рис. 2 представлено синтезированное изображение в предложенных каналах]

Рис. 2 Синтезированное RGB изображение

На рис.2 интересующая область окрашена насыщенным красным цветом, указывающим на то, что вершина облачного массива представляет собой густые ледяные облака с крупными частицами льда. Насыщенный красный цвет свидетельствует о высокой оптической плотности облака, то есть облако содержит большое количество водности.

Рис. 3 Увеличенное изображение с рис.2

Табл.3 Комбинация каналов для дешифрирования конвективной облачности[6]

Рис.4 Синтезированный снимок в предложенных каналах из табл. 3

Далее были выполнены преобразования диапазонов RGB компонент, чтобы выделить внутри фронтальной облачности отдельные мезомасштабные комплексы.

Рис. 5 Диапазоны RGB компонент

Рис. 6 Измененные диапазоны RGB компонент

Рис.7 Измененный рис.4 с выделенными верхними границами кучево-дождевой облачности

Таким образом, был проведен комплексный анализ такого погодного явления как гроза переходного сезона 3 апреля 2024г. – исследована синоптическая ситуация, использованы данные радиолокации и грозорегистрации, обработаны данные спутниковых снимков спектрорадиометра MODIS, установленного на спутниках Terra/Aqua, в анализе не использовались данные радиозондирования атмосферы.

С помощью обработки спутниковых снимков удалось посмотреть микрофизическую структуру облака, а также выявить отдельные ячейки кучево-дождевых облаков в общей системе фронтальной облачности. Ячейки, расположенные вдоль фронта, находятся практически на одинаковом расстоянии друг от друга.

Список литературы

1. Ventusky_https://www.ventusky.com/?p=59;29;2&l=temperature-2m&t=20240403/0600 (дата обращения 12.12.2024)

2. Wetterzentrale_https://www.wetterzentrale.de/reanalysis.php?jaar=2024&maand=4&dag=3&uur=600&var=2&map=1&model=cfsr (Дата обращения 12.12.2024)

3. Blitzortung https://www.blitzortung.org/en/historical_maps.php (Дата обращения 12.12.2024)

4. РД 52.04.320–91 Руководство по производству наблюдений и применению информации с неавтоматизированных радиолокаторов МРЛ-1, МРЛ-2, МРЛ-5

5. EARTHDATA_https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/search/imageViewer/42/MOD021KM--61/2024-04-03/DB/23.3,64,34.4,56/8131334016 (Дата обращения 12.12.2024)

6. Eumetrain https://resources.eumetrain.org/rgb_quick_guides/ (Дата обращения 12.12.2024)

Приложение 1

Рис.1 Приземный анализ 03.04 2024 за 09:00utc

Рис. 2 Карты АТ-850 03.04.2024 за 06:00 и 12:00utc

Рис. 3 Данные Blitzortung 03.04.2024 за 09:00utc

Рис.4 Данные радиолокации с веб-портала Ventusky 03.04.2024 за 09:00utc