Метеорологические радиолокаторы

23:00 19.06.2019

Огромную роль в диагностике и прогнозировании конвективных явлений и процессов играют метеорологические радиолокаторы (МРЛ). Принцип действия метеолокатора основан на сравнении отправленного к облаку сигнала с исходным. Проще говоря, если речь идёт о грозовом облаке, то высокая отражаемость прямо указывает на интенсивные процессы в нём и соответственно, вероятность локализации ОЯП (опасных явлений погоды) в том месте возрастает.

Отражённый сигнал измеряется в коэффициентах dbZ (безразмерная логарифмическая величина сигнала). Наиболее современными локаторами являются доплеровские (ДМРЛ), принцип действия которых основан на эффекте Доплера (изменение параметров сигнала вследствие смещения объекта). Такие радары позволяют не только анализировать облачность и её структуру, но также определять скорость и направление смещения воздушных масс, облаков и отдельных элементов в самом облаке (как например, идентификация торнадо). В зависимости от полученной картинки на дисплее радара, можно выявлять некоторые особенности мощных конвективных штормов. Самые основные из них представлены ниже.

1. «Hook echo» — изображение конвективного шторма на радаре, имеющего вид крючка (см. фото 1). Если на дисплее радара заметна отражаемость такого вида с горизонтальными размерами 40-150 км, то с 99% вероятностью можно идентифицировать наличие суперячейки. Такая структура отражения говорит о присутствии мезоциклона. Зона, свободная от радиоэхо (вогнутая часть) соответствует области притока. Районы с повышенной отражаемостью (красный / розовый цвет) соответствуют интенсивным осадкам и крупному граду. В самом конце «запятой» наиболее вероятно положение торнадо (либо воронки, не достигающей поверхности).

2. Если мы построим вертикальный профиль суперячейки, то на полученном разрезе увидим ещё одну особенность – ограниченная область слабого радиоэхо (bounded weak echo region – BWER, рис. 2). Частичное или полное отсутствие отражённого сигнала в нижней и средней тропосфере в этом месте связано с интенсивным восходящим потоком. Формирование BWER объясняется тем, что мощные потоки воздуха выносят частицы (капли, пыль) в более верхние слои, прежде, чем они увеличатся до таких размеров, когда станут видимыми на радаре. BWER обычно прослеживается на высотах от 3 до 10 км и имеет несколько км в поперечнике. Выше области BWER находится зона интенсивного радиоэха, называемая «Нависание» (Overhang), которая как бы нависает над «пустой» зоной.

3. Иногда на радаре можно увидеть ещё один элемент суперячейки – V-выемка (V-notch), рисунок 3. Отражаемость подобной формы указывает на расхождение основных потоков в грозовой системе вокруг одного мощного восходящего потока. Также иногда можно заметить «выемку притока» (Inflow notch) — вогнутое радиоэхо в области тёплого сектора мезоциклона.

4. Bow echo (эхо-лук), ДДС (дугообразная долгоживущая система) – дугообразное изображение на радаре, иногда наблюдаемое в структуре линейных гроз (на линиях шквала, либо как элемент внутри мезомасштабной конвективной системы – МКС). Прохождение такого шторма сопровождается почти всегда сильными шквалами, крупным градом, иногда возникают отдельные торнадо. Горизонтальные размеры ДДС составляют в пределах 50 – 200 км, а продолжительность существования может варьировать от 2 до 6 часов в среднем. На заключительном этапе существования, Bow-echo может эволюционировать в «comma echo» (эхо-запятая). Под действием силы Кориолиса, происходит развитие циклонического вихря (точка «С» на рисунке 4) с последующим ослаблением остальной части конвективной системы за счёт усиления в тех частях антициклонической циркуляции (применительно для Северного полушария).

5. Line echo wave pattern (LEWP) – линейное эхо волнообразной структуры. Достаточно редкий тип отражённого сигнала, который создаётся целым комплексом или системой связанных между собой ДДС (рис.5). По сути, это линия шквалов (squall line), в которой разные её части смещаются с различной скоростью, что формирует волновую структуру.

6. Иногда бывает, что от небольшой зоны с высокой отражаемостью отходит прямой луч с низкой отражаемостью в противоположную от радара сторону (см. рис.6) — это градовый шип (англ.: Hail spike или TBSS — three body scatter spike). Этот «шип» представляет собой ложный сигнал, являющийся следствием двукратного отражения (от градового очага к земле и обратно). Из-за этого, часть сигнала приходит с запаздыванием в виде чётко выраженного луча. И чем ярче будет этот луч, тем крупнее градины присутствуют в грозовом облаке.

7. В случае появления на радаре радиоэха в виде компактного циклонического вихря с выраженными рукавами, первоначально конвективного происхождения, то можно уверенно идентифицировать такой тип шторма как мезомасштабный конвективный вихрь (МКВ — MCV). В поперечнике такие вихри имеют размеры от нескольких десятков до нескольких сотен км (рис.7).

8. Если в наличие имеется карта радиальных скоростей, то по ней можно идентифицировать присутствие мезоциклона и / или торнадо. Для этого достаточно заметить метку по типу Tornado vortex signature (TVS). Она будет видна как область с резким изменением скорости и направления воздушных потоков, ограниченная по территории сотнями метров или парой километров. Ведь согласно эффекту Доплера, сигналы удаляющихся объектов испытывают красное смещение спектра, а приближающегося — синего. Соответственно, если на экране мы видим пару ярких цветов красного и синего оттенков, то в данном случае имеется место наличие вихря практически в 100% случаев (см. рис. 8).

Следите за погодой и климатом вместе с нами!

С Уважением, Маглипогода!

Информация, которая размещается на сайте не считается официальной. 
На всех страницах функционирует система уведомления правописания. Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Подпишитесь на рассылку по электронной почте