Радиолокационные характеристики облаков с осадками

(кучево-дождевые, высококучевые)

1) Кучево-дождевые облака. Пространственная изменчивость отражаемости в отдельных конвективных ячейках различна для Cb с градом и ливневыми осадками, для стадии зрелости отражаемость не изменяется от Земли до нулевой изотермы, а затем плавно убывает с ростом высоты. Скорость убывания отражаемости выше нулевой изотермы различна для града, гроз и ливней.

В вертикальной плоскости убывание отражаемости Cb описывается экспоненциальном законом:

(1),

где - высота зоны максимальной отражаемости, - максимальное значение отражаемости, – вертикальный градиент отражаемости.

В горизонтальной плоскости отражаемость в пределах плоскости среднего ливня изменяется от центра к периферии по экспоненциальному закону:

(2),

где – горизонтальный градиент отражаемости, - расстояние, отсчитанное от центра ливня.

Установлено, что высота верхней границы Cb и связаны между собой.

Для изолированных Cb получена эмпирическая формула между максимальной высотой верхней границы и максимального значения отражаемости:

(3),

для отдельной ячейки, где – ячейки.

 

Результаты расчетов по этой формуле можно представить в виде таблицы:

 

H, км

 

С уменьшением высоты радиоэхо возрастает как в ячейке, так и на фиксированной площади , когда могут наблюдаться несколько ячеек.

Вертикальный градиент рассчитывает по формуле:

,

где – расстояние от поверхности Земли до середины -ого слоя (км), в котором изменяется эквивалентная отражаемость в пределах .

Пространственная структура Cb:

 

Статистическая зависимость средней высоты и максимальной высоты кучево-дождевого облака с грозой от высоты уровня нулевой изотермы

Cb - средняя высота кучево-дождевого облака с грозой определяется по формуле:

(4)

Оно справедливо, если , среднеквадратическое отклонение .

Воспользуемся формулой (4), тогда расчет в зависимости от высоты средней от высоты любого слоя выглядит:

 

, км
Характеристики	0,6-1,0	1,1-1,5	1,6-2,0	2,1-2,5	2,6-3,0	3,1-5,0	3,6-4,0
Повтор, %	0,2	0,9	8,9	13,8	35,3	33,9	7,0
		6,1	6,8	7,5	8,2	8,9	8,5
		9,0	10,0	12,0	13,0	14,0	14,0

 

Формула для оценки средней высоты радиоэхо и связь этой высоты с высотой нулевой изотермы

Для Cb:

(5),

где .

Лекция №11

Для оценки высоты нулевой изотермы при данных наземной температуры можно использовать градиент температуры для стандартной атмосферы, что позволяет определить высоту нулевой изотермы.

Результаты расчета средней высоты для конвективной области с грозой и для Cb облаков представим в виде графика.

2) Слоисто-дождевая облачность (Ns). В слоисто-дождевых облаках вертикальный градиент отражаемости значительно отличается от вертикального градиента кучево-дождевых облаков за счет эффекта «яркой» полосы.

«Яркая» полоса – это тонкий слой (до 300 м) с возрастающей отражаемостью. Этот слой находится ниже, на 250-300 м, относительно нулевой изотермы.

«Яркая» полоса – это слой таянья и перехода от снега к дождю.

Переход от снега в вертикальной части облака в «яркой» полосе определяется процессами таянья, разностью скоростей падения снежинок и капель, изменения формы отражающих частиц, влияние процессов конденсации – все это дает увеличение отражаемости до 6-7 ДБZ.

За счет тех же процессов наблюдается переход от «яркой» полосы к дождю и этот переход дает изменение отражаемости до 6 ДБZ.

«Яркая» полоса наблюдается в облачных осадках и в кучево-дождевых облаках на стадии распада.

На ИКО (индикаторе кругового обзора) она наблюдается в виде яркого кольца, диаметр которого в однородных обложных осадках увеличивается с уменьшением угла места МРЛ.

 

 

Слабая «яркая» полоса в обложных осадках объясняется наличием конвекции. Конвективные движения разрушают стратификацию, при которой слой таянья хорошо выражен.

Вертикальный профиль и вертикальный градиент под «яркой» полосой в первом километре от нулевой изотермы изменяется от 7,5 до 12 дБ/км.

Для облаков слоистых форм толщина переохлажденной части над нулевой изотермой убывает с ростом высоты нулевой изотермы.