УДК 551.594.21(470.6)
Территориальные особенности грозовой активности на Северном Кавказе по метеорологическим и инструментальным
данным
А. X. Аджиев*, А. А. Аджиева*, 3. М. Князева*, В. Н. Стасенко**
Своевременное обнаружение местоположения молний и наблюдение за развитием в пространстве и времени грозовых облаков позволяют во многих случаях избежать или существенно уменьшить ущерб от их воздействия. В последние годы в Росгидромете получили развитие инструментальные методы обнаружения гроз. Установлены два комплекта (по 4 датчика) грозо-регистраторов ЬБ8000 в Северокавказском и Московском регионах. Рассматривается один из возможных способов получения уравнения для расчета числа дней с грозой на основе инструментальных наблюдений с использованием грозорегистратора ЬБ8000. Способ основан на взаимосвязи между площадью территории и вероятностью регистрации гроз в течение года. Выполнен сравнительный анализ результатов регистрации грозовой активности по данным инструментальных измерений и наблюдений на метеостанциях.
Ключевые слова: число дней с грозой, грозорегистратор, климатические характеристики, визуально-слуховые и инструментальные наблюдения за грозами.
Введение
При обработке результатов метеорологических наблюдений принято регулярно подсчитывать число дней с разными явлениями (дождем, снегом, туманом, росой и т. д.), а также число дней с грозой [9]. В большинстве случаев такого рода данные представляют собой климатическую характеристику территории [8, 10]. До сих пор основным источником информации о грозах являются визуально-слуховые наблюдения, которые проводятся на метеорологических станциях, входящих в состав служб штормового оповещения [4].
В отношении грозовых явлений на разных территориях обычно ограничиваются сведениями о числе дней с грозой за год или за месяц, приводя их только для одного пункта наблюдения [6, 11]. Лишь в отдельных работах [1, 5, 7] указывается число дней с грозой для ограниченной (заданной) площади. Так, Б. И. Дивинская [5] на основе анализа сведений о грозах в
* Высокогорный геофизический институт; e-mail: adessa1@yandex.ru.
** Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии "Планета"; e-mail: vstasenko@planet. iitp. ru.
районе Ленинграда и Калинина пришла к выводу, что вероятность появления гроз на ограниченной территории Р может быть рассчитана по формуле
Р = 1 - е~х, (1)
где х = 2Т0г/3Ыг0; Т0 — число дней с грозой в пункте наблюдения; г — радиус площади, для которой определяется величина Р; N— число дней в месяце; г0 — предельное расстояние обнаружения гроз наблюдателем.
По мнению авторов работы [3], число дней с грозой на территории украинского экспериментального метеорологического полигона можно рас счи тать по формуле
Т = 26 + (2)
где S — площадь, км2; 26 — среднее многолетнее число дней с грозой в пункте Кривой Рог, находящемся в центре полигона.
В настоящее время за рубежом произошел переход от визуально-слуховых наблюдений за грозами к инструментальному мониторингу. В России такая работа только начата. Так, созданная на Северном Кавказе грозопе-ленгационная сеть на базе грозорегистратора ЬБ8000 [2] в настоящее время вошла в систему геофизического мониторинга в России. В связи с этим актуален поиск критериев перехода от инструментальных данных о грозах к показателям визуально-слухового контроля гроз. В статье выполнен анализ результатов многолетних совместных визуально-слуховых и инструментальных наблюдений за грозовыми процессами на Северном Кавказе.
Данные и метод
Территория сбора информации о грозовых разрядах на Северном Кавказе системой ЬБ8000 ограничена периметром 2250 км, ее площадь составляет около 400 000 км2.
Всего за годы работы система зарегистрировала грозовые процессы в течение 961 дня:
Год 2009 2010 2011 2012 2013
Число дней с грозой 250 215 133 138 225
Для проведения сравнительного анализа визуально-слуховых и инструментальных наблюдений за грозами были выбраны данные 52 метеостанций, расположенных на территории Краснодарского края (32) и Ростовской области (20). Всего на Северном Кавказе функционируют около 700 ме те ос тан ций.
Целью сравнительного анализа являлась разработка методических основ перехода от результатов инструментального обнаружения гроз гро-зопеленгационной сетью к принятым в России климатическим характеристикам грозовой активности в пункте наблюдений [9]. В табл. 1, 2 пред -став ле ны фрагмен ты ис поль зуе мых для анали за инструмен таль ных и метеорологических данных о грозовых явлениях на юге Европейской России.
В табл. 2 приведены число дней по месяцам в 2009—2012 гг., когда регистрировались грозы метеостанциями или грозопеленгационной сетью ЬБ8000 на территории Ростовской области и Краснодарского края.
Таблица 1
Число дней с грозой по данным метеостанций Ростовской области
Год Месяц Белая Ка-литва Бо-ков-ская Большая Мартынова Гигант Зер-но-град Зимовники Казанская Ка-менск-Шах-тин-ский Кон-стан-ти-новск Мар-гари-тово Матвеев Кур-ган Мил-леро-во Моро-зовск Ремонтное Рос-тов-на-Дону Семи-кара-корск Таганрог Цим-лянск Черт-ково Шахты
2008 IV 1 1 2 1 3 2 1 2 5 1 2 3 3 1 5 1 2 1
V 8 8 4 11 10 5 6 3 12 2 5 9 8 6 8 9 12 2 9 7
VI 5 2 4 17 9 9 4 2 6 10 4 13 6 6 9 11 11 3 6 10
VII 16 17 12 8 16 9 15 5 9 18 13 16 9 13 15 14 19 9 18 11
VIII 4 5 7 3 5 2 8 5 4 3 5 3 2 6 4 3 2 4
IX 2 1 1 1 1 2 4 2 1 2 1 1 1 3 3
Всего 36 34 30 41 43 28 34 15 35 39 28 44 30 31 42 40 50 18 40 33
2009 V 8 4 5 6 7 5 4 2 7 4 2 6 6 1 7 7 7 5 3 6
VI 2 5 5 3 5 6 5 2 1 1 3 6 8 4 4 2 4 5 3
VII 7 6 7 5 6 1 5 3 6 4 6 7 3 4 6 9 5 7 5
VIII 3 3 5 6 6 4 2 5 3 4 2 3 3 4 6 5 4 3 8
IX 1 3 3 5 3 2 6 4 5 2 1 3 5 3 8 3 1 4
Всего 21 18 25 23 29 19 16 9 25 16 11 19 23 18 24 26 31 21 19 26
2010 IV 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1
V 9 10 13 14 11 14 9 9 12 7 5 12 8 13 10 11 10 10 7 9
VI 4 3 3 5 3 2 6 2 3 3 3 3 4 4 2 4 6 4 4 1
VII 5 7 7 8 7 5 4 6 6 10 8 8 8 8 10 10 11 8 5 9
VIII 2 4 1 3 2 2 2 1 3 1 1 2 4 2 3 4 3 2 1
IX 1 3 2 3 3 3 3 1 2 3 2 3 1 1 4 1 3 3 2 1
Всего 21 28 26 33 27 26 25 19 27 25 19 29 25 28 31 31 35 25 21 22
2011 IV 1 1 1 1
V 9 3 6 7 6 5 3 6 6 4 5 7 7 4 9 7 7 4 2 8
VI 11 7 11 11 11 12 7 7 12 13 10 10 13 10 14 13 14 13 8 15
VII 8 5 8 6 3 6 5 3 7 2 2 9 8 7 4 7 2 8 7 3
VIII 6 5 5 4 5 3 6 2 3 4 3 7 7 4 9 3 4 5 5 6
IX 3 2 5 4 5 3 2 1 3 3 3 3 5 5 5 3 3 5 1 4
Всего 37 23 36 32 30 29 23 19 32 26 23 37 40 30 41 33 30 35 23 36
Согласно этим данным, среднегодовое число дней с грозой за рассматриваемый период составило по Ростовской области 87 и 100 и по Краснодарскому краю 129 и 141. По полученным данным, число дней с грозой в год по данным инструментальных наблюдений в среднем на 16 по Ростовской области и на 12 по Краснодарскому краю превышает аналогичные визуально-слуховые данные за рассматриваемый период 2009—2012 гг. Различия грозовой активности в рассматриваемых областях обусловлены территориальными особенностями. Как правило, на юге грозовая активность больше, чем на севере.
Сравнение результатов визуально-слуховых и инструментальных наблюдений за грозами согласно приведенным среднегодовым значениям показало их расхождение на 16 и 15% в Ростовской области и в Краснодарском крае соответственно. Экстремум средних значений параметров грозовой активности в целом по рассматриваемым областям за анализируемый пе ри од при ходит ся на май и июнь.
Наибольшее число дней с грозой в году на Северном Кавказе наблюдается на юге (до 70), наименьшее — на севере (25—30). Этот вывод под-
Таблица 2
Число дней с грозой в Ростовской области и Краснодарском крае по данным метеостанций (1) и грозорегистратора Ь88000 (2)
Месяц 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.
1 2 1 2 1 2 1 2
Ростовская область
I 0 0 1 0 0 0 0 5
II 0 0 0 0 0 0 0 1
III 1 2 0 0 0 0 0 4
IV 0 3 4 3 2 0 10 17
V 14 13 26 21 15 16 20 26
VI 15 18 14 12 22 23 22 26
VII 19 20 19 19 18 18 24 29
VIII 16 17 9 10 13 10 6 24
IX 12 12 10 6 14 13 12 7
X 2 3 1 1 0 0 4 10
XI 0 1 2 0 0 0 2 5
XII 0 0 0 0 0 0 0 6
Всего 79 89 86 72 84 80 100 160
Краснодарский край
I 0 3 0 2 0 0 1 2
II 3 5 0 5 2 0 0 1
III 12 7 2 7 1 3 1 1
IV 8 5 8 11 4 8 16 14
V 21 21 23 16 23 21 23 27
VI 22 28 25 25 28 27 20 22
VII 29 27 25 25 25 28 22 21
VIII 16 16 14 18 17 15 24 26
IX 18 20 15 15 14 14 7 8
X 5 11 11 7 10 13 7 9
XI 5 11 4 2 2 4 1 2
XII 1 4 4 3 0 0 0 5
Всего 140 158 131 136 126 133 122 138
Рис. 1. Расположение метеостанций на территории Краснодарского края и схема деления территории Краснодарского края для анализа грозовой активности.
1—19
- номера участков; окружности — радиус действия метеостанций.
тверждается как данными метеостанций, так и измерениями грозопеленга-ционной сети, и свидетельствует о зависимости грозовой активности от широты местности. Поэтому не представляется возможным однозначный переход от параметров грозовой активности в пункте наблюдений (метеостанции) к показателям грозовой активности на ограниченной (заданной) территории без учета ее широтного местоположения.
В связи с этим корреляцию между площадью рассматриваемой территории и среднегодовым числом дней с грозой на этой территории трудно представить в виде одного выражения. На основе данных о числе дней с грозой по измерениям грозорегистратора ЬБ8000 за 2009—2013 гг. выполнен анализ взаимосвязи между площадью и числом грозовых дней в году на заданной территории. Для этой цели рассматриваемая территория была разбита на отдельные участки площадью Основными требованиями при делении территории являлись обязательное нахождение на выделенной территории одной метеостанции; площадь участка не менее 100 км2.
Пример такого деления территории Краснодарского края представлен на рис. 1. Кружками показан радиус действия каждой метеостанции (около 10 км).
Рассчитывалась следующая зависимость:
т = ЛЯ, ф),
(3)
где Т — число дней с грозой; 5 — площадь рассматриваемой (ограниченной) территории; ф — широта местности.
Проводился поиск таких зависимостей для разных районов Северного Кавказа, Краснодарского края, Ростовской области и др.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.