Сильний вітер, в т
Сильний вітер, у тому числі, шквал
В екстремальних випадках фронт шквалу, створений низхідним потоком, може досягти швидкості, що перевищує 50 м/с, і приносить руйнування будинкам та посівам. Найчастіше сильні шквали виникають, коли організована лінія гроз розвивається за умов сильного вітру середніх висотах. При цьому за силою руйнувань картина нагадує руйнування, спричинені смерчем. Але в смерчах руйнування відбуваються по колу, а грозовий шквал, спричинений низхідним потоком, несе руйнування переважно в одному напрямку. За холодним повітрям зазвичай починається дощ. У деяких випадках дощові краплі повністю випаровуються під час падіння, що призводить до сухої грози.
Визначення швидкості та напряму вітру за супутниковими даними
Аналіз даних про хмарність із супутників можна використовувати для непрямої оцінки деяких параметрів поверхні, що підстилає. Точність такої оцінки набагато поступається точності інструментальних вимірювань, тому використовувати дані такої оцінки доцільно для районів з рідкісною мережею метеорологічних станцій чи величезних просторів морів. Для оцінки швидкості та напряму вітру можна використовувати як великомасштабні, так і мезомасштабні структури хмар, що спостерігаються на супутникових знімках. До них відносяться великомасштабні смуги хмарності та хмарні області в циклонах, лінії та гряди хмар, конвективні осередки та виноси перистої хмарності. Хмарні системи, пов'язані з конвективними процесами в атмосфері, можуть бути використані для визначення швидкості та напряму вітру. Коли конвективні хмари мають невеликі горизонтальні розміри, вони характеризують рух повітря у нижній тропосфері. Коли вони досягають стадії купо-дощових хмар, то показуюрух повітряних мас у верхній тропосфері. Райони вторгнення нестійко стратифікованого холодного повітря простежуються на знімках хмарності за великою кількістю купоподібної та дощової хмарності. Особливо це буває в тилу циклонів. Над океаном конвективна хмарність утворює відкриті осередки та гряди. Найбільші гряди відповідають вторинним фронтам і розташовуються вздовж ліній конвергенції потоків. Над континентом малюнок хмарності складніший, а й там чітко простежується грядова структура хмарності. Стійко стратифікована холодна повітряна маса (особливо взимку над континентом) зазвичай відрізняється відсутністю в ній хмар. А межа холодного вторгнення майже завжди буває позначена яскравою хмарною смугою холодного фронту (рис. 2).
Мал. 2. Великі гряди хмарності, що складаються з купо-дощових хмар перед холодним фронтом над Прибалтикою, AVHRR/NOAA, 5 травня 2008 року.
У цьому випадку визначити напрямки вітру можна лише приблизно, орієнтуючись в основному на баричне поле. При посиленні швидкості вітру в тилу циклону і адвекції холоду, що почалася, хмарні утворення переходять у ланцюжки, які по конфігурації близькі до гряд хмарності. Напрям вітру в нижній тропосфері збігається з орієнтацією хмарних ланцюжків. А швидкість вітру становить 70-80% швидкості вітру для гряд хмарності. Гряди хмарності утворюються при швидкому переміщенні мас холодного повітря над теплою поверхнею, що підстилає. Під впливом зсуву вітру конвективні хмари шикуються в гряди, орієнтуючись у напрямку вітру в хмарному шарі. Середня швидкість вітру в грядах не дуже висока до 10-12 м/с, але необхідно враховувати, що відхилення фактичної швидкості від середньоївеличини може бути значним. Над морською поверхнею швидкість вітру за наявності гряд може досягати 30 м/с. Тому при оцінці швидкості вітру необхідно враховувати загальне синоптичне положення, збільшуючи середню швидкість на 5-10 м/с у тиловій частині хмарних вихорів та зменшуючи її на 5 м/с поблизу центрів антициклонів. Фактичне відхилення вітру від гряд хмарності вбирається у кілька градусів, у практичної діяльності вважатимуться напрям вітру збігається з напрямом хмарної гряди. По великих грядах хмарності, які з купово-дощових хмар, напрям вітру біля землі визначати годі було, т.к. вони орієнтуються, зазвичай, вздовж термічного вітру у середній тропосфері. Наприклад, на рис.2 видно наскільки відрізняється розташування великих гряд на тлі холодного фронту та дрібних гряд за фронтом. За шлейфами пір'ястих хмар, що виходять з масивів фронтальної хмарності та масивів купово-дощових хмар, можна визначити напрямок вітру у верхній тропосфері, т.к. воно добре збігається з напрямком винесення перистих хмар. Массивы шаруватих хмар та зони туманів вказують на невелику силу вітру в цьому районі.
Синоптична ситуація перед утворенням небезпечного явища змінювалася трохи протягом трьох днів. На Північно-Західний район впливав великий малорухливий циклон. Центр циклону знаходився над центральною Європою, а над Північно-Західним районом тягнувся теплий атмосферний фронт і спостерігався південний, південно-західний перенесення в нижніх шарах атмосфери (рис. 3).
Мал. 3 - Приземне баричне поле 22.08.07 за 00 GMT
Напередодні грози відзначалися Прибалтикою, Псковською, Тверською та Московською областями, повільно зміщуючись на північ. Циклон був повністю сформованим баричнимосвітою і вже проглядався у верхніх шарах атмосфери (рис. 4-5).
Мал. 4 – Поле геопотенціалу АТ-850. Рис.5 - Поле геопотенціалу АТ-500, 22.08.07 за 00 GMT 22.08.07 за 00 GMT
Мал. 6. Приземне баричне поле 22.08.07 за 12 GMT
Дві окремі купово-дощові хмари над центральною частиною Фінської затоки та на захід від Великого Новгорода добре проглядаються на супутникових знімках. Швидко розвиваючись, вони зміщуються у бік Ленінградської області. Подальший розвиток цих конвективних хмар чітко проглядається на послідовних знімках (рис.7).
Рис.7 – Супутникові знімки за 22.08.07 у період з 00.04 до 23.54 GMT, 4 канал AVHRR/NOAA.
Процес розвиток конвективної хмарності відбувається у теплій повітряній масі. Умови виникнення шквалів створюються у другій половині дня, коли купово-дощові хмари у районі Тихвіна і над східною частиною Фінської затоки розростаються до сотень кілометрів в умовному діаметрі. Збільшуються як розміри хмарних масивів, а й їх вертикальна протяжність (рис. 8-9). Починаючи з 11.41, простежуються вихрові структури верхньої межі окремих хмарних масивів у полі температури та висоти верхньої межі хмар (ВГО) (по центр.
Рис.8. Температура верхньої межі хмар за 22.08.07 у період з 03.22 до 14.54 GMT.
Мал. 9– Висота верхньої межі хмар за 22.08.07 у період з 03.22 до 14.54 GMT.
Протягом першої половини дня температура повітря на Північному Заході підвищилася до +25...+29°C. З другої половини дня над Ленінградською областю починається грозова діяльність та зливи (рис 10).
Мал. 10. Явлення погоди 22.08.07 за 15 GМТ
Протягом другої половинидня територією області спостерігалися сильні дощі до 25-35 мм. На момент максимального розвитку купально-дощової хмарності метеостанціями області були відзначені не лише несприятливі явища, а й небезпечне явище – шквалисте посилення вітру. О 12:20 метеостанція «Тихвін» зареєструвала шквал 20 м/с. Величезний хмарний масив у цьому місці за супутниковими даними за 12.08 GMT має рівні округлі краї (рис.7-9,11), у його передній частині виникає шквал, якраз у районі м. Тихвін. За даними різниць каналів радіометра на малюнку 9 видно, що купово-дощові хмари, вершини яких мають кристалічну мікроструктуру, не виділяються за яскравим білим тоном від перистої хмарності на різниці 5 і 4 каналів (рис.11а). Різниця 3 і 4 каналів (рис.11b) чорним тоном (позитивні значення) показує, що потужні вогнища конвекції створюють превалюючий внесок 3 каналу (3,7 мкм) через сильне власне випромінювання та відображення сонячної радіації в цьому спектральному діапазоні. Різниця 3 та 4 каналів радіометра AVHRR є комплексним показником ОЯ, пов'язаних з конвективними процесами, як і у випадку ОЯ «сильні опади».
а) 5 та 4 каналів AVHRR/NOAA б) та 4 каналів AVHRR/NOAA Мал. 11 – Купово-дощові хмари на різницевих зображеннях 22.08.07 о 11.41
Розвиток купово-дощових хмар та переміщення їх на північний схід області підтверджують дані метеорологічного локатора (рис. 12). Дані про висоту ВГО МРЛ та супутникового зондування в зоні видимості локатора збігаються.
Рис.12. Висота верхньої межі хмар та явища погоди за даними МРЛ за терміни 8.55-15.48 GМТ, 22.08.07.
Розвиток купово-дощових хмар над Фінською затокою призвело до активної грозової діяльності, а в районі 14 годин відзначався градселищах Сонячному та Кирилівському. Наявність граду підтверджується і даними метеорологічного локатора, що представлені на відповідних картинках (рис. 13).
Мал. 13. Явлення погоди за даними МРЛ за терміни 11.18-12.18 GМТ, 22.08.07.
За ознаками хмарного аналізу, якщо дуже потужна хмара переходить у грозову, у верхній частині її утворюється "ковадло", якщо хмара випускає щит перестоподібних хмар у формі віяла, це свідчить про містоутворення в хмарі та готовність хмари зробити цей град. На супутникових знімках (рис 5-7, 9) чітко простежується наявність щита з перистих хмар, викинутого на північний захід біля хмарного масиву, розташованого над східною Фінської затоки. У разі подібна ознака містоутворення повністю виправдовує себе.