Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пояснительная записка.docx
Скачиваний:
24
Добавлен:
19.09.2019
Размер:
1.74 Mб
Скачать

5.1.2 Обзор климатических условий Санкт-Петербурга

Так как в данной работе использовались параметры атмосферы для города Санкт-Петербург, необходимо упомянуть о климатических особенностях этого региона. Санкт--Петербург относится к зоне умеренного климата, переходного от океанического к континентальному, с умеренно мягкой зимой и умеренно теплым летом.

Основной особенностью климата здесь является непостоянство погоды, обусловленное частой сменой воздушных масс, которые, в зависимости от района формирования, подразделяются на морские, континентальные и арктические. Морские воздушные массы поступают с запада, юго-запада или северо-запада при перемещении через северо-западные районы России атлантических циклонов. Циклоны приносят пасмурную, ветреную погоду и осадки. Зимой они являются причиной резких потеплений, а летом, наоборот, несут прохладу. С востока, юга или юго-востока входит сухой континентальный воздух. В антициклонах, сформировавшихся в этих воздушных массах, устанавливается малооблачная и сухая погода, летом жаркая, а зимой холодная. С севера и северо-востока, главным образом со стороны Карского моря, приходит сухой и всегда очень холодный арктический воздух, формирующийся надо льдом. Вторжения арктических воздушных масс сопровождаются наступлением ясной погоды и резким понижением температуры воздуха. В областях повышенного давления, сформировавшихся в этих воздушных массах, даже летом наблюдаются заморозки, а зимой - наиболее сильные морозы. Разнообразие синоптических процессов и частая смена воздушных масс являются причиной больших междусуточных колебаний метеопараметров. Перепады температуры воздуха, обусловленные сменой воздушных масс, могут значительно превышать амплитуду суточных колебаний и нередко достигают ± 20° и более.

По причине большой изменчивости погоды ото дня ко дню (а иногда и в течение одних суток) северо-западный регион России, к которому относится Санкт-Петербург, является одним из самых сложных для прогнозирования. Особенностью является неоднородность погодных условий по территории, близостью крупных водоемов (Финский залив, Ладожское и Онежское озера). Кроме резких изменений погоды, которые сами по себе являются неблагоприятными факторами, на территории области наблюдаются практически все опасные метеорологические явления: сильные ветры, в т.ч. шквалы и смерчи, снегопады и метели, гололед, туман, сильные морозы и жара, кратковременные интенсивные ливни и продолжительные дожди, грозы, град, лесные пожары, засуха и наводнения[30].

    1. Анализ и отбор данных радиозондирования атмосферы

5.2.1 Краткие данные о наблюдениях за погодой летом 2011 г

Данные о погоде летом 2011 года в Санкт-Петербурге приведены в таблице 5.1. В ней указаны: дата, тип облачности, наблюдаемые явления, синоптическая ситуация и различные примечания.

Таблица 5.1

Краткие данные о наблюдениях за погодой летом 2011 г.

Дата

Тип облачности

Явления

Синоптическая ситуация

Примечания

01.06.2011

Cu hum

Внутримассовая

02.06.2011

Cb

Сильный ветер. Резкое похолодание к вечеру.

Холодный фронт

Фронт безоблачный, появление Cb началось уже к востоку от СПб, дальше фронт сопровождался грозой (по картам).

06.06.2011

Cu hum

Внутримассовая

10.06.2011

Cb, проходящие к востоку от СПб (вечером).

Непосредственно над СПб отсутствуют.

Воздушная масса за фронтом окклюзии

11.06.2011

Ac.

К югу от СПб – отдельное Cb, примерно в 120 км.

Внутримассовая

14.06.2011

Ns, днем и к вечеру перешли в Cu cong и Cb, вечером Ns.

Ливень, гроза

Воздушная масса за холодным фронтом

Гроза на Мшинской в 19.00 – 20.00.

15.06.2011

Sc, As, Cb.

Временами – дождь, гроза (днем).

Воздушная масса между двумя встречными фронтами окклюзии (двигались приблизительно с севера и с юга).

17.06.2011

Днем – Cu hum, Cu med, Cu cong. Вечером – отдельно взятые Cb.

Поздно вечером – Ci, распространяющиеся с запада (передняя граница теплого фронта)

Днем – внутримассовая.

Вечером – приближение теплого и холодного фронтов, последовательно друг за другом, близко.

18.06.2011

Ns; возможно, Cb

Временами дождь.

Центр циклона

19.06.2011

Ns; возможно, Cb

Временами дождь.

Широкий промежуток между фронтами окклюзии

20.06.2011

Ns, Sc, затопленные Cb

Временами дождь.

Близко к центру циклона

21.06.2011

Утром – Ns, Sc.

После полудня – Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb

Кратковременные ливни, грозы

Два высотных холодных фронта, воздушная масса между ними

На карте за 06ч показан только один высотный фронт, за 12ч уже два, но карты не сохранилось.

22.06.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb

Кратковременные ливни

Внутримассовая

23.06.2011

Первая половина дня – Cu hum, Cu med, Ac, натекающие Ci, Cs. После 15.00 – Ci, Cs перешли в As. Уплотнились, Солнце скрылось. К вечеру частично прояснилось, на небе Sc.

Приближение окклюдирующего циклона (близко проходил его центр).

24.06.2011

As, ниже ярусом – Cu hum, Cu med, Cu cong.

Внутримассовая

25.06.2011

Первая половина дня – Ci, Cc, конвективные вплоть до Cb. Вторая половина дня – Cb.

Ливни

Высотный холодный фронт

27.06.2011

Первая половина дня – Ns, далее постепенно перешли в Cu – Cb.

Фронт окклюзии

28.06.2011

Первая половина дня – плотные слоистообразные, после полудня перешли в конвективные вплоть до Cb, к вечеру прояснение.

Фронт окклюзии

30.06.2011

Cu hum

Антициклон.

Жаркая погода.

01.07.2011

Cu hum – Cu med

Внутримассовая

Жаркая погода.

03.07.2011

Cu hum

Внутримассовая

Жаркая погода.

07.07.2011

До полудня – Ns, дождь. С 12.00 до 15.00 Ac, небо мутное. С 15.00 до позднего вечера – Cu, Cb.

Утром – обложной дождь, во второй половине дня – кратковременные ливни, гроза.

За вторичным теплым фронтом шел холодный, догнал, в результате образовался фронт окклюзии.

Жаркая погода.

08.07.2011

Cu – Cb.

Ливни, грозы

Внутримассовая (возможно, высотные холодные фронты?)

Жаркая погода.

Гроза убила в центре Санкт-Петербурга двух человек.

09.07.2011

Cu, вплоть до Cu cong. Днем – Ci, вечером – Ci, Sc.

Внутримассовая

10.07.2011

Cu – Cb.

Над местом наблюдения – ничего.

Внутримассовая

11.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Последовательность холодных фронтов, идущих с запада – юго-запада.

12.07.2011

Cu – Cb.

Гроза, ливень, над Янино (Всеволожский район) – смерч.

Цепочка из холодных фронтов, идущих с запада – юго-запада. Впереди высотный, следом основной.

Повалено много деревьев по всей территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В частности, одно дерево упало вблизи ГГО, со стороны Политехнической ул.

13.07.2011

Cu – Cb.

Кратковременные дожди.

Холодный фронт

14.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Внутримассовая

17.07.2011

Затопленные Cb, Sc, Ac

Ливни

Фронт окклюзии

18.07.2011

Cu

Внутримассовая

19.07.2011

До 18.00 ясно, далее – надвижение Cb с запада, с широкими наковальнями, с большим количеством слоистообразных облаков, диссипирующих.

Дождь за полночь

Днем – внутримассовая, вечером – приближение высотного холодного фронта.

Жаркая погода.

20.07.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, Ac, верхний ярус, небо в дымке

Зона между высотным холодным (ушел на восток) и малоподвижным (стоит на западе) фронтами.

Жаркая погода.

21.07.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, прояснение к вечеру

Внутримассовая

Жаркая погода.

22.07.2011

Cu, Cb, верхний ярус.

Внутримассовая

Жаркая погода.

23.07.2011

Ac, в том числе с полосами падения.

Вечером – диссипирующие Cb с юго-востока.

Вечером ливень.

Днем – внутримассовая, вечером – медленное приближение холодного фронта.

Днем – жаркая погода, вечером – похолодание.

26.07.2011

Cu, Cb, верхний ярус.

Внутримассовая

Жаркая погода.

27.07.2011

Cu, Cb, небо в дымке

Слабый дождь, гроза (в районе ГГО) около 16.00

Внутримассовая.

Возможно, задевали края высотных холодных фронтов.

Жаркая погода.

28.07.2011

Cu, Cb

Вечером ливни, грозы.

Внутримассовая (?)

Жаркая погода.

29.07.2011

Верхний и средний ярус, вечером – Cb с юга

Вечером ливни

Вечером – холодный фронт.

Застал ливень из Cb при продвижении с севера на юг в сторону Луги.

30.07.2011

Ac, Cu – Cb.

Фронт окклюзии с севера на юг.

31.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Внутримассовая

01.08.2011

ПРОВЕРИТЬ

Антициклон, восточная периферия.

02.08.2011

Ранним утром (5.30) Cb над Мшинской (с большими промежутками ясного неба). Утром – Sc и верхний ярус, днем Cu.

Ранним утром (5.30) ливни над Мшинской.

Антициклон, восточная периферия.

03.08.2011

Cu hum – Cu med, вечером Ci.

Два близлежащих антициклона.

04.08.2011

Cu hum – Cu cong, незначительно – верхний ярус.

Внутримассовая

Жаркая погода.

05.08.2011

Cu – Cb, верхний ярус.

Грозы в окрестностях города, в районе ГГО – нет.

Медленно движущийся холодный фронт с севера

06.08.2011

Sc, верхний ярус. Вечером, возможно, затопленные Cb.

Вечером и последующей ночью ливень. Перед началом ливня наблюдался слабый шквал.

Фронт окклюзии

07.08.2011

Cu hum – Cu med, верхний ярус.

Фронт окклюзии,переходящий в холодный фронт

08.08.2011

Смесь Ns и затопленных Cb.

Ливни. Вечером прояснение.

Последовательное прохождение теплого и холодного фронтов циклона (с малым интервалом)

09.08.2011

Cb, возможно Ns, после полудня – прояснение, Cb и продукты их распада на разных ярусах.

Ливень после полудня. Далее над местом наблюдения (ГГО) явлений нет, но в окрестностях СПб грозы.

Фронт окклюзии.

10.08.2011

Sc, Cu, осенние Cb.

Дожди.

Фронт окклюзии, перешедший в холодный фронт.

11.08.2011

Cu – Cb (преимущественно осеннего типа, кроме момента, когда проходил верхний ХФ), а также Ac, Sc, верхний ярус.

Ливни, грозы.

Фронт окклюзии.

Верхний холодный фронт.

12.08.2011

Средний и нижний ярусы, возможны затопленные Cu – Cb. Вечером Ns.

Вечером дождь.

Внутримассовая

15.08.2011

Утром – St, возможно Sc. После полудня – верхний ярус и разорванно-слоистые. Вечером – Cb с юга.

Теплый фронт, медленно движущийся.

16.08.2011

Утром Ns и затопленные Cb. Днем Ns, St. Около 15.00 прояснение, верхний ярус. Вечером – низкие St (закрывали верхушку телебашни)

Утром ливень.

Близко к центру циклона.

18.08.2011

Ns, Frnb, возможны затопленные Cb.

Обложной дождь. Вечером – дождь с перерывами. К позднему вечеру полное прояснение, прозрачный воздух.

Близко к центру циклона.

19.08.2011

Cu – Cb, редко Ac.

Над ГГО – нет.

Внутримассовая (?)

Маленькое по площади скопление Cb в окрестностях СПб, главным образом со стороны Финского залива. Наблюдается с раннего утра.

20.08.2011

Cu – Cb, верхний ярус

Холодный фронт

Облака, в основном, в южной половине неба.

22.08.2011

Cu – Cb, Ac, верхний ярус.

Внутримассовая

23.08.2011

Днем – Cu – Cu cong, верхний ярус, вечером St.

Фронт окклюзии

24.08.2011

Хаотический вид неба, возможно, присутствовали затопленные Cb.

Вечером кратковременный дождь.

Фронт окклюзии

25.08.2011

Cu – Cb, верхний ярус.

Над ГГО – нет.

Антициклон, западная периферия.

26.08.2011

Cu – Cu cong.

Внутримассовая

27.08.2011

Cu – Cu cong.

Внутримассовая

28.08.2011

Днем – полностью безоблачно, вечером с запада надвинулся фронт из Sc башенковидных, Cu med, Cu cong. Позднее, когда стемнело, их сменили Cb, но возможно, затопленные.

К полуночи – дождь.

Днем – внутримассовая, вечером надвигался холодный фронт.

Днем – жаркая погода (около +28˚C).

29.08.2011

Cu – Cb, вечером Sc, зачастую башенковидные.

Кратковременные ливни

Воздушная масса за холодным фронтом

30.08.2011

Cu, Cb, Sc, верхний ярус. Во время дождей ночью и утром – возможно, Ns.

К полуночи – Sc, затопленные диссипировавшие Cb.

Ночью и утром – ливень. Днем – кратковременные дожди с прояснениями. К полуночи – дождь.

Высотные холодные фронты

31.08.2011

Ночью и утром Ns. Днем беспорядочный вид неба, имеются затопленные конвективные облака.

Ночью и утром обложной дождь. Днем – кратковременные дожди.

Близко к центру циклона.

01.09.2011

Cu – Cb

Вечером Sc

Ливни

Близко к центру циклона.

02.09.2011

Cu – Cb

Ливни, грозы, град

Высотный (-е) холодный (-е) фронт (-ы). Судя по продолжительности развития Cb, они развивались и до, и после фронта.

Конвективные облака были сильно вытянуты по вертикали. В СМИ сообщалось об одном из облаков, напоминающем ядерный гриб.

03.09.2011

Cu – Cb

Ливни, грозы

Высотный (-е) холодный (-е) фронт (-ы). Судя по продолжительности развития Cb, они развивались и до, и после фронта.

04.09.2011

Cu hum, Cu med, Sc

Внутримассовая

09.09.2011

Cu – Cb, Sc, Ac

Внутримассовая

10.09.2011

Cu – Cb (осенние)

Кратковременные дожди

Внутримассовая

15.09.2011

Беспорядочный вид неба, с преобладанием осенних Cu – Cb. Вечером затухание конвекции, Ac – Sc.

Дожди (с перерывами)

Близко к центру циклона, высотный холодный фронт.

16.09.2011

Утром – Ns, затем переход в Cb. Вечером затухание конвекции, Ac – Sc.

Утром – обложной дождь, затем в течение дня – кратковременные дожди. Отмечалась гроза (сообщение из СМИ)

Фронт окклюзии, затем неустойчивая воздушная масса за фронтом.

18.09.2011

Sc – Cu hum, балльность облачности малая. К вечеру полное прояснение.

Внутримассовая

19.09.2011

До полудня ясно, затем постепенно с запада приблизились Ci, Cs, As, Ns. Поздно вечером возможны затопленные Cb.

Вечером обложной дождь.

Теплый фронт циклона.

21.09.2011

St, Sc, Ns, возможно, затопленные Cb. На горизонте днем видны небольшие прояснения.

Поздно вечером обложной дождь.

Между двумя фронтами окклюзии

22.09.2011

St, Ns, ближе к полуночи Cb (по-видимому, затопленные)

Ближе к полуночи ливень с резко меняющейся интенсивностью.

Сложная система атмосферных фронтов.

23.09.2011

Cb осеннего типа, с большой примесью Sc.

Ливни.

Холодный фронт – сначала обычный, затем высотный. Далее – неустойчивая воздушная масса за этими фронтами.

Развитие конвективных облаков продолжалось ночью. Были видны в темноте как клубящиеся вершины, так и наковальни.

Просчитать по модели!

24.09.2011

Cu – Cb осеннего типа, с большой примесью Sc.

Ночью ливни, днем кратковременные дожди.

Фронт окклюзии. Почти заполнившийся циклон.

27.09.2011

Смесь Ns и осенних Cb.

Дожди. Вечером прояснение.

Последовательное прохождение теплого и холодного фронтов.

28.09.2011

Cu – Cb осеннего типа, Sc, верхний ярус (от наковален). Вечером плотные слоистообразные облака.

???

29.09.2011

Днем – беспорядочный вид неба, выделяются Ac, Sc, As, верхний ярус. Поздно вечером – Ns, возможно, с затопленными Cb.

Поздно вечером дождь.

Вечером – быстро движущийся циклон, приблизительно точка смыкания теплого и холодного фронтов, переходящих к северу во фронт окклюзии.

30.09.2011

Утром плотные слоистообразные облака, днем постепенное прояснение: As, верхний ярус.

Внутримассовая

Результаты наблюдения в вышеприведенных таблицах требуют определенного анализа, т.е. необходимо удалить из таблицы те дни, в которых не развивались конвективные облака и в которых встречаются фронтальные ситуации, т.к. мы работаем с моделью внутримассовых облаков.

5.2.2 Изменения и сокращения количества дней с развитием конвективных облаков

Результаты таких удалений можно пронаблюдать в таблице 5.2 (для июня 2011 г., результаты для других месяцев приведены в Приложении 1).

Таблица 5.2

Дни, в которых не наблюдаются фронтальные ситуации (июнь 2011 г.)

Дата

Тип облачности

Явления

Синоптическая ситуация

Примечания

Lifted index (LI)

Convective Available Potential Energy (CAPE)

01.06.2011

Cu hum

Внутримассовая

4.59

-0.90

0.34

283.30

02.06.2011

Cb

Сильный ветер. Резкое похолодание к вечеру.

Холодный фронт

Фронт безоблачный, появление Cb началось уже к востоку от СПб, дальше фронт сопровождался грозой (по картам).

0.10

5.25

73.43

0.00

06.06.2011

Cu hum

Внутримассовая

13.73

10.11

0.00

0.00

10.06.2011

Cb, проходящие к востоку от СПб (вечером).

Непосредственно над СПб отсутствуют.

Воздушная масса за фронтом окклюзии

3.07

1.24

0.00

13.31

11.06.2011

Ac.

К югу от СПб – отдельное Cb, примерно в 120 км.

Внутримассовая

3.16

7.47

0.00

0.00

14.06.2011

Ns, днем и к вечеру перешли в Cu cong и Cb, вечером Ns.

Ливень, гроза

Воздушная масса за холодным фронтом

Гроза на Мшинской в 19.00 – 20.00.

…….

4.30

…….

0.56

15.06.2011

Sc, As, Cb.

Временами – дождь, гроза (днем).

Воздушная масса между двумя встречными фронтами окклюзии (двигались приблизительно с севера и с юга).

6.08

3.87

0.00

20.41

17.06.2011

Днем – Cu hum, Cu med, Cu cong. Вечером – отдельно взятые Cb.

Поздно вечером – Ci, распространяющиеся с запада (передняя граница теплого фронта)

Днем – внутримассовая.

Вечером – приближение теплого и холодного фронтов, последовательно друг за другом, близко.

4.63

5.57

0.00

0.00

21.06.2011

Утром – Ns, Sc.

После полудня – Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb

Кратковременные ливни, грозы

Два высотных холодных фронта, воздушная масса между ними

На карте за 06ч показан только один высотный фронт, за 12ч уже два, но карты не сохранилось.

1.42

2.73

15.95

0.00

22.06.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb

Кратковременные ливни

Внутримассовая

-0.96

3.13

326.83

0.74

23.06.2011

Первая половина дня – Cu hum, Cu med, Ac, натекающие Ci, Cs. После 15.00 – Ci, Cs перешли в As. Уплотнились, Солнце скрылось. К вечеру частично прояснилось, на небе Sc.

Приближение окклюдирующего циклона (близко проходил его центр).

3.13

6.31

0.74

13.89

24.06.2011

As, ниже ярусом – Cu hum, Cu med, Cu cong.

Внутримассовая

6.88

1.32

0.00

164.76

25.06.2011

Первая половина дня – Ci, Cc, конвективные вплоть до Cb. Вторая половина дня – Cb.

Ливни

Высотный холодный фронт

-0.75

-0.47

228.35

270.86

30.06.2011

Cu hum

Антициклон.

Жаркая погода.

4.49

0.00

Ко всему прочему в таблицу добавлены значения индекса плавучести и индекса допустимой потенциальной конвективной энергии. Значения этих индексов берутся из результатов радиозондирования атмосферы Аэрологической станции Воейково. На рисунке 5.1 показан внешний вид сайта университета Вайоминга, с которого берутся данные радиозондировок.

Рис.5.1 Внешний вид сайта университета Вайоминга

5.2.3 Прореживание данных радиозондирования атмосферы для дней с развитием конвективных облаков

Данные радиозондирования получаются с того самого сайта, откуда брались индексы подъема и доступной потенциальной кинетической энергии. Пример этих данных приведен в Приложении 2 для 1 июня 2011 г.

В данной таблице нас интересуют 3 параметра: температура, давление и точка росы. С помощью значений этих параметров мы сможем провести расчетные работы, используя численную модель конвективного облака.

Но для начала необходимо провести прореживание данных, исходя из основных изобарических поверхностей и некоторых правил. На данном этапе был использован редактор FAR. Пример работы с редактором FAR приведен на рисунке 5.2

Рис. 5.2 Пример обработки данных с помощью редактора FAR

На рисунке 5.3 показаны уже прореженные значения температуры, точки росы и давления. Именно такие значения этих параметров нам необходимы для того, чтобы провести нужные расчеты.

При прореживании данных необходимо учитывать следующие правила:

  1. Берем 3 столбца значений: температура, точка росы и давление (первый, третий и четвертый столбцы из начальных данных). Остальные параметры удаляем.

  2. Расстояние между точками зондировки не должно превышать 20 гПа.

Рис. 5.3 Прореженные значения температуры, точки росы и давления

  1. Все, что выше 100 гПа удаляем.

  2. От 300 до 100 гПа: убираем все точки не кратные 50.

  3. После 300 гПа придерживаемся основных изобарических поверхностей (1000, 925, 850, 700, 500, 300 гПа).

Изобарические поверхности- поверхности равного давления воздуха в атмосфере. Взаимное расположение изобарических поверхностей даёт представление о пространственном распределении давления воздуха. В циклоне, т. е. области пониженного давления изобарические поверхности представляет собой вогнутую поверхность, а в антициклоне, т. е. области повышенного давления, — выпуклую.

При фильтровании желательно оставлять точки, характеризующие изобарические поверхности. В результате получаем данные, которые можно подставлять в численную модель конвективного облака и производить расчеты. Результаты прореживания можно просмотреть в Приложении 3 для 1 июня 2011 г.