Основные методы прогноза гроз

после всех построений на аэрологической диаграмме оказывается, что уровень конвекции

выше уровня конденсации на 4,5 км и более, то по району следует ожидать грозы, а для пункта нужно прогнозировать грозу каким-нибудь другим способом

Суммарный дефицит температуры точки росы на уровнях 850,700 и 500

гПа (ΣD,°С)
ΣD > 25°С дальнейшие расчеты не производятся
ΣD ≤25°С рассчитывается второй параметр
2) Дефицит температуры точки росы у земли или на верхней границе приземной инверсии на момент максимального развития конвекции (Dо, °С).
Dо>20°С -> уровень конденсации расположен на высоте более 2,5 км -> осадки не будут достигать поверхности земли -> дальнейшие расчеты не производятся
уровень конденсации расположен ниже 2 км и для возникновения конвекции существуют благоприятные условия - следует определять все остальные параметры

3) Толщина конвективно-неустойчивого слоя (КНС) – (ΔНкнс, гПа). Каждая частица этого слоя будет участвовать в конвекции до больших высот. Чем больше толщина КНС, тем больше вероятность образования кучево-дождевой облачности, тем больше вероятность развития грозовой деятельности.

границы кучево-дождевой облачности
5) Уровень конвекции (Нконв., км) позволяет определить среднее

положение вершин кучево-дождевых облаков.
6) Температура воздуха на уровне конвекции (Тконв, °С) чем ниже, тем более вероятны ливни и грозы.
7) Средняя величина отклонения температуры на кривой состояния (Т') от температуры на кривой стратификации (Т)



Т' и Т – температуры на кривой состояния и кривой стратификации, соответственно на уровнях, кратных 100 гПа, n – число целых слоев толщиной по 100 гПа, начиная от уровня конденсации и до уровня конвекции.
чем больше ΔТ, тем больше степень неустойчивости воздуха -> тем интенсивнее может развиваться конвекция.

8) Средняя вертикальная мощность конвективных облаков (ΔНк.о, км) - разность высот уровня конвекции и уровня конденсации. Чем больше, тем более вероятно возникновение конвективных явлений и тем больше их интенсивность.

Оправдываемость прогноза наличия гроз по методу Н.В. Лебедевой составляет 80%,

а их отсутствия – 89%.

районе выполняется хотя бы один из признаков, то гроза не

ожидается:

1) На любом уровне в слое 850 – 700 гПа дефицит температуры точки росы равен или больше 13°
2) Сумма дефицитов температуры точки росы на уровнях 700 и 600 гПа больше или равна 28°
3) Заметная на картах барической топографии адвекция сухого воздуха на уровнях 850 и 700 гПа
4) Вертикальный градиент температуры в слое 850 – 500 гПа равен или меньше 0,5°/100 м.
5) Уровень замерзания (Т= -12°С) располагается ниже высоты 3600 м. В этом случае из развивающихся облаков могут выпадать только слабые ливневые осадки.

этом районе грозу следует указывать в прогнозе погоды.

Вероятность возникновения

гроз по Бейли

К = 2Т850 –Т500 – D850 - D700
Т –

температура, D – дефицит температуры точки росы на соответствующем уровне
К < 20 - гроз ожидать не следует
20 < К < 25 - следует ожидать изолированные грозы
25 < К < 30 - в прогнозе следует указывать отдельные грозы
К > 30 – грозы повсеместно
Хорошие результаты при прогнозе гроз не по пункту, а по площади.
Синоптик строит карту изолиний коэффициента К через 5 единиц, начиная со значения 20. -> Очаг с максимальным значением коэффициента переносится по потоку на 12 часов, и в том районе, где этот очаг окажется, следует указывать грозы.

К целесообразно уточнять для каждого пункта.
Иногда в рассчитанные значения

коэффициента К вводится поправка на кривизну приземных изобар.
Совершенствуя метод Вайтинга, Н.П. Фатеев предложил использовать для прогноза гроз параметр А, который полнее учитывает распределение влажности по высотам.
А = Т850 –Т500 – (D850+D700+D600+D500)
Если по расчетам получается, что А ≥0, то в прогнозе следует указывать грозу.

(Тv) и температурой на уровне 500 гПа (Т500)
ΔТ = Тv

- Т500
Грозы следует указывать в прогнозе в тех случаях, когда Тv > 0.
На европейской части России оправдываемость наличия гроз составляет 82%, а их отсутствия – 91%

вершин кучево-дождевой облачности (Нв),
значение температуры воздуха на этой высоте

(Твг)
толщина слоя облака, в котором наблюдаются отрицательные температуры (ΔН).
Если наблюдаются благоприятные синоптические условия:
наличие фронтальных разделов, особенно холодных фронтов,
области вблизи вершины волны, центральной части молодого или развитого циклона,
окрестности точки окклюзии,
ложбина в теплом секторе циклона,
малоградиентное поле давления на приземной карте и ложбина или очаг холода на высотах.

с окружающим более холодным и менее влажным воздухом. Вследствие вовлечения

неадиабатическая (близкая к реальной) кривая состояния облачного воздуха не будет совпадать с влажной адиабатой, а будет лежать левее, ближе к кривой стратификации .

качестве «базового уровня» принимается уровень 500 гПа.
Если на этом

уровне не величина ΔТ, а величина ΔТа > 0, то только в этом случае в прогнозах следует указывать грозу.
И.А. Славин довел метод до практического применения, создав удобные для пользования таблицы и графики.
Метод имел широкое распространение по территории России.

следующих параметров:
индекса устойчивости (ΔТк) - разность между фактической температурой

на уровне 500 гПа и температурой на той же высоте на влажной адиабате, проходящей через температуру смоченного термометра, среднюю в слое от земли до 900 гПа.
дефицита температуры точки росы на уровне 700 гПа (Т – Тd)700
индекса устойчивости С - разность между фактической температурой на поверхности 600 гПа и температурой на влажной адиабате, проведенной от поверхности земли по значению потенциальной температуры на поверхности 850 гПа
давления p на уровне конденсации при подъеме частицы с земной поверхности

обоих графиках точка с исходными значениями параметров попадает в область

с грозой. Если же один график указывает на грозу, а второй нет, то в прогнозе погоды гроза дается только при циклонической кривизне изобар в районе прогноза.

образования конвективной облачности, в настоящее время Всемирными центрами зональных прогнозов

(ВЦЗП Вашингтон, Лондон) рассчитываются с использованием различных численных прогностических моделей несколько видов индексов, характеризирующих условия конвекции.

влажности воздуха в нижней тропосфере, а также учитывает вертикальную протяженность

влажного слоя воздуха.
Ki характеризует степень конвективной неустойчивости воздушной массы, которая необходима для возникновения и развития гроз.
Ki=T850-T500+Td850-ΔTd700.
Ki — индекс неустойчивости,
T850 — температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа,
T500 — температура воздуха на 500 гПа,
Td850 — температура точки росы на 850 гПа,
ΔTd700 — дефицит точки росы (T-Td) на поверхности 700 гПа.

гроз. Пороговые значения могут изменяться в зависимости от сезона, географии

и синоптической ситуации.

— температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа,
T500 — температура

воздуха на 500 гПа.
VT > 28 - тропосфера обладает высоким потенциалом конвективной неустойчивости, достаточным для образования гроз.

Td850 — температура точки росы на 850 гПа
T500 — температура

воздуха на 500 гПа.

— Сross Totals индекс,
VT — Vertical Totals индекс.

критерий для диагноза и прогноза опасных и стихийных явлений погоды,

связанных с конвективной облачностью, включает в себя индекс неустойчивости воздушной массы, скорость и сдвиг ветра.
SWEAT=12⋅Td850+20⋅(TT-49)+3.888⋅F850+1.944⋅F500+ (125⋅[sin(D500 - D850)+0.2])
Td850 — температура точки росы на 850 гПа (в градусах Цельсия),
TT — Total Totals индекс,
F850 — скорость ветра на 850 гПа (м/с),
F500 — скорость ветра на 500 гПа (м/с),
D500 и D850 — направление ветра на соответствующих поверхностях. (в градусах)
Второй член уравнения установить в 0, если TT ≤ 49;
Последнее слагаемое в формуле будет равно нулю, если не выполняется любое из следующих условий:
- D850 в диапазоне от 130 до 250 градусов;
- D500 в диапазоне от 210 до 310 градусов;
- Разность в направлении ветра (D500 - D850) положительна;
- F850 и F500 скорости ветра ≤ 7 м/с.

единичного объёма, поднявшегося (адиабатически) от поверхности земли (или с заданного

уровня) до уровня 500 гПа.
Рассчитывается с учётом вовлечения окружающего воздуха.
Характеризует термическую стратификацию атмосферы по отношению к вертикальным перемещениям воздуха.
Li > 0 - атмосфера (в соответствующем слое) устойчива.
Li < 0 — атмосфера неустойчива

Ti = Ki- Li
Кi-индекс (число Вайтинга),
Li — Lifted index.

)
напрямую связана вертикальной скоростью восходящих потоков.
Более высокие значения указывают

на более интенсивную конвекцию в облаке, т.е. на более опасные явления погоды.
Взаимное положение кривых стратификации и состояния позволяет судить об энергии неустойчивости. Область на аэрологической диаграмме с положительной энергией неустойчивости заштрихована красным цветом. Эта область на диаграмме, между нижней и верхней границей конвекции, называется также конвективно-неустойчивым слоем — КНС.

сумма энергий неустойчивости отдельных слоёв Ei.
Ei — это работа,

совершаемая силой плавучести при адиабатическом подъеме единичной массы воздуха от нижней границы слоя z0 до верхней z1.
Ei= g⋅z0∫z1(Ti – Tе)dz/p0.286, [Дж/кг]
Ti — температура частицы воздуха,
Tе — температура окружающего воздуха,
g — ускорение свободного падения.

преодоления в нижней тропосфере задерживающего слоя. В этом слое перемещение

воздушных частиц по вертикали вверх затруднено или полностью исключено. В частности, слои инверсии температуры воздуха имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха. На аэрологической диаграмме CIN — область от поверхности земли до нижней границы КНС.
CIN > 200 Дж/кг достаточно для предотвращения конвекции в атмосфере.
Энергию CIN принято записывать отрицательными числами.
К разрушению задерживающего слоя приводят:
- интенсивный дневной прогрев;
- увлажнение пограничного слоя атмосферы (адвекция влажного воздуха или испарение с местных источников влаги);
- подъем воздуха синоптического масштаба.