Convective Available Potential Energy (CAPE)





Bulk Richardson Number (BRN)

Индекс Булка Ричардсона (ИБР) является безразмерной величиной в метеорологии, объединяющий вертикальную устойчивость и вертикальный сдвиг (как правило, стабильность, разделённая сдвигом). Он представляет собой отношение турбулентности, вызванной термическими процессами к турбулентности, вызванной вертикальным сдвигом ветра. Практически, значения индекса ИБР показывают, является ли конвекция свободной или принудительной. Высокие значения индекса означают неустойчивость и/или слабые вертикальные сдвиги в окружающей среде; низкие значения индекса указывают на слабую неустойчивость и/или сильный сдвиг ветра. Обычно значения ИБР в пределах от 10 до 45 означают благоприятные условия для развития суперячейки. ИБР расчитывается по формуле:

U6km - скорость ветра на высоте 6 км;

U500m - скорость ветра на высоте 500 метров;

САРЕ - доступная конвективная потенциальная энергия.

Обычно, при ИБР, меньшем чем 10, вертикальный сдвиг доминирует над плавучестью. При значениях индекса от 10 до 45 сдвиг будет уравновешивать плавучесть, а такие условия благоприятны для развития мощных суперячеек. При значении индекса более 45 из-за значительного угла наклона восходящих потоков, суперячейки вряд ли будут наблюдаться.

BRN Shear

Несмотря на то, что индекс BRN является очень хорошим показателем для прогноза суперячеек и наличия мезоциклона в средней тропосфере, он не способен спрогнозировать интенсивность мезоциклона на нижнем уровне (в слое трения) и вероятность торнадо. Поэтому именно для этих целей введён дополнительный показатель - BRN Shear. К тому же, данный показатель часто используется для определения различных видов суперячеек (какие генерируют и не генерируют торнадо, распознавание их). Измеряется в м22.

BRN shear = 0.5 (Uavg)2, где

Uavgвеличина различия между средним ветром в слое 0 – 6 км и ветром в слое 0 – 0,5 км.

BRN Shear: 40 – 140 Вероятность мощных суперячеек
BRN Shear: 35 – 40 Развитие слабых суперячеек
BRN Shear: < 35 Низкая вероятность развития суперячейки

Этот индекс хорошо показывает различие между суперячейкой и обычной грозой, а так же интенсивность мезоциклона в среднем слое грозы. И чем выше его значение, тем сильнее сдвиг ветра, а следовательно и большая вероятность суперячейки

Convective Available Potential Energy (CAPE)

CAPE – доступная конвективная потенциальная энергия представляет собой количество энергии плавучести, доступной для ускорения частицы воздуха по вертикали или количество работы, совершающей частицей воздуха при подъёме. Используется для прогнозирования грозовой деятельности и конвективных явлений. САРЕ - это положительная область на диаграмме между линией влажной адиабаты и кривой состояния воздуха от уровня свободной конвекции до уровня выравнивания температуры. САРЕ измеряется в Джоулях на кг воздуха и рассчитывается по формуле:

zf, zn - высоты соответственно свободной конвекции и уровня выравнивания температур (нейтральная плавучесть);

parcel - виртуальная температура определённой частицы воздуха;

Тνbnv - виртуальная температура окружающей среды;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2).

Когда частица неустойчива (её тем-ра выше окружающей среды), она будет продолжать подниматься вверх, пока не достигнет устойчивого слоя (хотя импульс, сила тяжести и другие силы могут заставить частицу продолжать двигаться). Существуют разнообразные типы САРЕ: САРЕ нисходящего потока (DCAPE) – показывает потенциальную силу дождя и т.д.

- САРЕ ниже 0 – устойчивое состояние (грозы невозможны);

- САРЕ от 0 до 1000 – слабая неустойчивость (возможны грозы);

- САРЕ от 1000 до 2500 – умеренная неустойчивость (сильные грозы и ливни);

- САРЕ от 2500 до 3500 – сильная неустойчивость (очень сильные грозы, град, шквалы);

- САРЕ выше 3500 – взрывная конвекция (суперячейки, торнадо и т.п.).

Normalized CAPE

Нормализованная CAPE является более усовершенствованной разновидностью обычной САРЕ и определяется по формуле: CAPE/FCL, где FCL – мощность слоя свободной конвекции (Free Convective Layer). Обычная САРЕ не всегда является хорошим показателем плавучести, поэтому ввели некоторое дополнение. Единицы измерения NCAPE такие же, то есть Дж/кг или м/с2. Для получения полной картины состояния атмосферы нужно учитывать и САРЕ и NCAPE.

Lifted Index

Индекс плавучести (Li) является ещё одним показателем неустойчивости. Этот индекс рассчитывается по формуле:

Li = T500mb(окр.ср.) - Т500mb(част.),

то есть значение температуры воздушного слоя на уровне 500 гПа (около 5,5 км) минус значение температуры воздушной массы, поднятой в результате конвекции до уровня 500 гПа и вторгшейся в этот воздушный слой. Например, температура воздушного слоя на уровне 500 гПа равна -5°. Температура воздушной массы, которая из-за конвекции поднялась до уровня 500 гПа и вторглась в этот воздушный слой, составляет +3°. Отнимаем: -5—(+3)=-8. LI = -8. И тут ничего сложного нет. Если конвекция настолько бурная, что поднимающиеся воздушные массы просто не успевают охладиться сильнее, чем окружающий их воздух, то тогда и возникают сильно отрицательные (-3 и ниже) значения LI, что служит "пищей" для сильных гроз. Отрицательные значения указывают на неустойчивость в атмосфере, они указывают на наличие сильных восходящих потоков, являющихся причиной гроз и сильных осадков. Напротив, при отсутствии конвекции слой воздуха на уровне 500 гПа однороден, и никаких атмосферных мини-катаклизмов не возникает. Этот показатель часто используется совместно с САРЕ для прогнозирования гроз. Однако при этом нужно обязательно учитывать влажность воздуха, т.к. одной конвекции недостаточно для возникновения грозы.

LI ≥ 4 – абсолютная устойчивость, вероятность грозы 0%;

LI 2…3 – возможны изолированные Cu cong., вероятность грозы 0 – 19%;

LI 1…2 – слабая конвекция (Cu cong.), вероятность гроз 19 – 32%;

LI 0...1 – возможны слабые ливни (отдельные Cb), вероятность грозы 32 – 45%;

LI 0...-1 – возможны слабые грозы, вероятность 45 – 58%;

LI -1…-2 – слабые грозы почти повсеместно, возможны шквалы, вероятность грозы 58 – 71%;

LI -2…-3 – вероятность гроз высока (71 – 84%), они могут быть умеренной силы;

LI -3…-4 – ожидаются сильные грозы (вероятность 84 – 100%), шквалы, возможен град;

LI -4…-5 – сильные грозы повсеместно, шквалы, град, глубокая конвекция;

LI -5…-6 – очень сильные грозы, формирование суперячеек, крупный град, возможны смерчи;

LI < -6 – «взрывная» конвекция, торнадо, наводнения, разрушительные шквалы, степень угрозы крайне высока;

Существует 2 разновидности индекса плавучести:





Читайте также:
Тема 5. Подряд. Возмездное оказание услуг: К адвокату на консультацию явилась Минеева и пояснила, что...
Функции, которые должен выполнять администратор стоматологической клиники: На администратора стоматологического учреждения возлагается серьезная ...
Развитие понятия о числе: В программе математики школьного курса теория чисел вводится на примерах...
Термины по теме «Социальная сфера»: Общество — сумма связей, система отношений, возникающая...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.012 с.