Файл: Применение информации метеорологических спутников в анализе и прогнозе особых явлений погоды для авиации (пособие для синоптиков АМСГ, ЗАМЦ и МГАМЦ)..pdf

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ

ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР

гу ОРДЕНА ЛЕНИНА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР СССР

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ В АНАЛИЗЕ И ПРОГНОЗЕ ОСОБЫХ ЯВЛЕНИЙ ПОГОДЫ

ДЛЯ АВИАЦИИ

(ПОСОБИЕ для синоптиков

лмсг, ЗЛМЦ и МГАМЦ)

ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ ЛЕНИНГРАД • 1974

/,Z

УДК 629.198.1(07)

-Xf- IfO

В Пособии рассматриваются принципы использо­ вания информации искусственных метеорологических спутников Земли для обнаружения и прослеживания эволюции облачных систем, атмосферных фронтов, тро­ пических и внетропических циклонов, определения гео­ графического положения струйных течений и зон тур­ булентности, вызывающей болтанку самолетов. Пока­ зана возможность применения этих данных при пост­ роении прогностических карт особых явлений погоды для авиации на основе прогноза барического поля.

Пособие предназначается для синоптиков авиацион­ ных метеорологических станций и центров. Оно полезно для авиационных работников, преподавателей и студен­ тов гидрометеорологических учебных заведений.

1

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее пособие по применению информации метеорологи­

ческих спутников «Метеор» в анализе и прогнозе особых явлений погоды для авиации подготовлено группой сотрудников Отдела авиационной метеорологии Гидрометцентра СССР под руководст­ вом Н. В. Петренко. Пособие предназначено для прогнозистов авиационных метеорологических станций и центров, выпускающих прогностические карты особых явлений погоды и прогнозы погоды по району аэродромов.

В предлагаемом пособии изложены принципы использования ин­ формации спутников для построения прогностических карт особых явлений погоды и показаны на примерах возможности обнаруже­ ния и прослеживания пути тропических циклонов, определения кон­ туров облачных систем и зон тумана, положения оси струйного течения и анализа зон турбулентности, вызывающей болтанку са­ молетов.

Первый раздел пособия написал Н. В. Петренко, второй— Е. П. Черенкова, третий — Г. Д. Решетов, четвертый — К. Г. Абра­

мович совместно с Г. В. Васильевой, пятый — Г. С. Булдовский и И. В. Петренко, шестой — А. А. Васильев.

Авторы благодарны сотрудникам Лаборатории оперативной об­ работки спутниковой информации и Т. С. Кружковой за оказанную помощь в подборе примеров телевизионных и инфракрасных фото­ снимков облаков с метеорологических спутников «Метеор», поме­ щенных в различных разделах пособия.

1*

1. ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННЫХ СПУТНИКОВ

Изображения облачности и поля радиационных температур, по­ лучаемые с метеорологических спутников, представляют собой цен­ ную исходную информацию для прогностических карт особых яв­ лений погоды на маршрутах полетов различных типов самолетов,

а также для прогнозов погоды по аэродромам.

По терминологии Всемирной метеорологической организации и Международной организации гражданской авиации к особым яв­ лениям погоды, влияющим на полет, относятся гроза, тропический циклон, фронтальный шквал, град, умеренная и сильная турбулент­

ность, умеренное или сильное обледенение самолета, хорошо выра­ женные горные волны, песчаная или пыльная буря, дождь с обра­ зованием гололеда.

Перечисленные явления и облака (их количество и высоты верх­ ней и нижней границ) обозначаются на прогностической карте особых явлений погоды. Для полетов на низких уровнях или на

короткие расстояния; кроме указанных особых явлений, обозна­ чаются обширные зоны тумана, все виды осадков и другие явле­ ния, вызывающие ухудшение видимости (дымка, слабый туман, дым).

Данные метеорологических спутников позволяют прослеживать эволюцию облачных систем атмосферных фронтов и циклонов уме­ ренных широт не только над материками, но и над океанами. Имея

представление о конфигурации облачной системы фронта или цик­

лона в период времени, близкий к сроку исходной карты погоды,

метеоролог-прогнозист достаточно уверенно может очертить гра­ ницы этой облачной системы на прогностической карте поля дав­

ления и положения фронта у поверхности Земли. При этом он должен принимать во внимание возможные изменения контуров и структуры облачной системы в зависимости от изменения про­ филя ложбины, в которой лежит фронт, или давления в центре циклона и его формы на прогностической карте по сравнению с ис­ ходной картой погоды. Описание характерных особенностей облач­ ных систем атмосферных фронтов в процессе их эволюции и цик­ лонов в различных стадиях их развития имеется в монографиях и пособиях по практическому использованию данных метеорологи­ ческих спутников [11, 13, 18, 19, 26].

5

Особенно большую ценность представляет облачная информа­ ция метеорологических спутников для обнаружения и прослежива­ ния пути тропических циклонов, которые образуются над аквато­ рией океанов вблизи экватора, где весьма редка сеть синоптиче­

ских станций. Обнаружив тропический циклон в стадии зарождения и определив направление его перемещения по данным метеороло­

гических спутников, можно с достаточной степенью надежности

предвидеть положение тропического циклона и структуру его об­ лачной системы на прогностической карте особых явлений погоды.

По полю радиационной температуры, полученному с помощью спутника, и вертикальному распределению температуры в районе расположения тропического циклона определяется высота верхней границы его облачной системы. Это также важная исходная ин­ формация для прогностической карты особых явлений погоды в тропической зоне.

Определение границ облачных образований в тропической зоне

конвергенции и контуров зон тумана, слоистых и слоисто-кучевых облаков по данным спутников имеет немаловажное значение для прогноза их положения на картах особых явлений погоды и для прогноза условий взлета и посадки самолетов на аэродромах.

Обнаружение струйных течений и уточнение их географического положения над океанами и некоторыми районами материков с ред­ кой сетью радиозондирования также стало возможным благодаря

данным метеорологических спутников об облаках и инфракрасном излучении атмосферы.

Анализ зон турбулентности по данным облачности с искусствен­ ных спутников Земли — это еще одна важная область примене­ ния информации для прогноза особых явлений погоды.

2. ОБНАРУЖЕНИЕ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Данные метеорологических искусственных спутников Земли зна­ чительно расширили представления о тропических циклонах. Стало возможным уточнить классификацию районов их зарождения, про­

слеживать траектории тропических циклонов, стали известны структура их облачных систем и отдельные стороны динамических процессов, в то время как до появления данных со спутников сам факт возникновения нового тропического циклона мог оста­ ваться неизвестным. Данные со спутников тем более ценны, что

в приэкваториальных океанических районах, где регулярно обра­

зуются тропические циклоны, крайне редка сеть синоптических станций. Как обнаружено, по телевизионным (ТВ) и инфракрас­

ным (ИК) спутниковым изображениям облачности можно не только определить факт появления тропического циклона, его раз­ меры и траекторию, но также оценить его интенсивность, стадию развития, направление перемещения.

Спутниковые наблюдения послужили основой новой классифи­ кации тропических циклонов, учитывающей их эволюцию. Согласно

6

этой классификации, тропические возмущения подразделяются на

четыре стадии. Три из них используются для классификации фор­ мирующихся тропических циклонов, как правило, до образования замкнутой приземной циркуляции в районе возмущения, когда тро­ пическое возмущение может затухнуть, не развиваясь. Четвертая стадия в свою очередь подразделяется на четыре категории, кото­

рые классифицируют развитые тропические циклоны.

В основу классификации тропических циклонов четвертой ста­ дии — классификации по категориям — положены особенности изо­ бражения облачности на ТВ фотографиях со спутников. При этом используется большой набор признаков, имеющих в основном ка­ чественный характер. Эти особенности облачности тропических

циклонов, выделенные рядом авторов [19, 21, 25], были сведены

в единую таблицу Семинаром по интерпретации и использованию данных метеорологических спутников (Япония, 1964). Полный их перечень, который необходимо использовать в практической работе по интерпретации спутниковых фотографий, можно найти, напри­

мер, в работах [11, 18, 24, 26]. Из-за большого объема этот мате­

риал здесь не приводится. Однако вкратце можно указать основ­ ные особенности распределения облаков в тропических циклонах, находящихся в четвертой стадии развития [11]:

1-я категория, внутренняя структура облачности полосчатая, без спиралей, внешняя — полосы отсутствуют или слабые;

2-я категория, внутренняя структура—-размытые спирали, внеш­ няя— умеренные полосы;

«глаз бури», внешняя — хорошо выраженные полосы.

Л. Ф. Хьюберт и др. [22] проследили связь между максимальной

скоростью ветра у поверхности Земли и эволюцией поля облачно­

сти тропических циклонов на спутниковых фотографиях, отражен­ ной в классификации по категориям. Они предложили методику оценки максимальной скорости ветра в тропических циклонах по данным анализа ТВ снимков облаков. Для оценки скорости ветра по методике Хьюберта проводятся внутренняя окружность, вклю­ чающая район сплошной облачности, и внешняя, концентрическая

окружность, включающая все поле облачности циклона. Затем определяются категория тропического циклона (по особенностям облачности во внутренней и внешней окружностях) и диаметр внешней окружности. Максимальная скорость ветра у поверхности Земли, по Хьюберту, для каждой категории тропических циклонов связана с диаметром внешней окружности зависимостью, которая в графическом виде представлена, например, в [11, 18, 22, 26].

Найдена также связь диаметра облачной системы тропического

циклона с наиболее вероятной величиной приземного атмосфер­ ного давления в его центре [20, 25]. Это дает возможность с по­

мощью спутниковых фотографий оценить минимальное давление в циклоне.

7