RU2482521C2 - Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности - Google Patents
Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482521C2 RU2482521C2 RU2011132750/28A RU2011132750A RU2482521C2 RU 2482521 C2 RU2482521 C2 RU 2482521C2 RU 2011132750/28 A RU2011132750/28 A RU 2011132750/28A RU 2011132750 A RU2011132750 A RU 2011132750A RU 2482521 C2 RU2482521 C2 RU 2482521C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cloud
- height
- temperature
- calculated
- air
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности. Сущность изобретения - измеряют радиационную температуру теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, а также температуру воздуха у поверхности Земли, приземное атмосферное давление и высоту нижней границы облачности. По результатам измерений реализуют адиабатическую модель развития конвективного облака, в рамках которой облачный воздух поднимается с заданным шагом по шкале давления. На каждом шаге подъема рассчитывают температуру воздуха и высоту. Сравнивают рассчитанную температуру с измеренной радиационной температурой теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова. Если радиационная температура теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, равна рассчитанной температуре воздуха на данном шаге подъема или превышает ее, то за высоту верхней границы кучево-дождевой облачности принимают рассчитанную на данном шаге высоту расположения облачного воздуха. Технический результат - упрощение способа и расширение пространственных границ его применимости.
Description
Изобретение относится к метеорологии, а именно к методам оценки высоты расположения верхней границы кучево-дождевой облачности, и может быть использовано при метеорологическом обеспечении авиации и других отраслей экономики, а также для прогноза опасных метеорологических явлений и неблагоприятных условий погоды, связанных с кучево-дождевой облачностью.
Известен способ определения высоты верхней границы облачности, основанный на проведении радиолокационной разведки погоды. Сущность радиолокационной разведки заключается в активном зондировании атмосферы, в результате которого по параметрам радиоэхо оценивают некоторые характеристики облачности, в том числе и высоту верхней границы (Руководство по краткосрочным прогнозам погоды, ч.I. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С.451-454). К недостаткам данного подхода можно отнести редкую сеть радиолокационных станций и существенную зависимость качества зондирования от состояния атмосферы между станцией и целью.
Известен способ определения высоты верхней границы облачности, базирующийся на осуществлении воздушной разведки погоды. Воздушная разведка погоды представляет собой реальный полет пилотируемого летательного аппарата с целью оценки некоторых параметров состояния атмосферы (Руководство по практическим работам метеорологических подразделений авиации Вооруженных Сил. - М.: Воениздат, 1992. С.343).
К недостаткам следует отнести дороговизну, сложность осуществления, нерегулярность воздушной разведки погоды. Поэтому такие данные, хоть и наиболее объективные, могут получаться и применяться при решении ограниченного числа задач метеорологического обеспечения.
Из известных наиболее близким является способ определения высоты верхней границы облачности (Патент на изобретение RU №2323459 C2, G01W 1/00), заключающийся в измерении радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, и измерении температуры воздуха у поверхности Земли.
Недостатком данного способа является использование в решающем правиле эмпирического коэффициента, зависящего от среднего значения температуры воздуха у земли, который необходимо рассчитывать для каждого конкретного района.
Техническим результатом изобретения является расширение пространственных границ применимости способа определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности без уточнения эмпирического коэффициента.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности, заключающемся в измерении радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, и измерении температуры воздуха у поверхности Земли, согласно изобретению дополнительно измеряют приземное атмосферное давление и высоту нижней границы облачности, по результатам измерений реализуют адиабатическую модель развития конвективного облака, в рамках которой облачный воздух поднимается с заданным шагом по шкале давления, и на каждом шаге подъема рассчитывают его температуру и высоту, сравнивают рассчитанную температуру с измеренной радиационной температурой теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, и если Тв≤Тр, где Тв - рассчитанное значение температуры облачного воздуха на данном шаге подъема, Тр - измеренная радиационная температура теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, то за высоту верхней границы кучево-дождевой облачности принимают рассчитанную на данном шаге высоту расположения облачного воздуха.
Сущность изобретения.
Известно (Матвеев Л.Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. С.534-536), что согласно адиабатической модели развития конвективного облака единичный объем воздуха, поднимаясь под действием внешних сил вверх, сухоадиабатически охлаждается и на уровне конденсации достигает состояния насыщения, и соответственно образуется облачность. Данный уровень принято считать нижней границей облачности. Далее в результате выделения скрытой теплоты парообразования поднимающийся объем воздуха становится теплее окружающего. Его плотность уменьшается и на него действует сила Архимеда. Ее действие продолжается до тех пор, пока поднимающийся, уже влажноадиабатически, облачный воздух охладится до температуры окружающей атмосферы. Данный уровень называют уровнем конвекции и принимают за высоту верхней границы конвективной облачности.
Применение дополнительно данных о значениях приземного атмосферного давления и высоты нижней границы облачности позволяет реализовать указанную модель развития конвективного облака, использование которой дает возможность применять способ для различных районов без учета местных эмпирических коэффициентов.
Способ реализуется следующим образом. С помощью радиометра ИК-диапазона, установленного, например, на космическом аппарате метеорологического назначения, проводят измерения значений радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы интересующего участка кучево-дождевой облачности. В этом же районе у поверхности земли проводят квазисинхронные измерения приземного атмосферного давления, температуры и высоты нижней границы облачности. Измерение давления и высоты нижней границы облачности может быть выполнено, например, с использованием ртутного барометра и светолокационного средства измерения высоты нижней границы облачности (Метеорологические измерения на аэродромах / Н.В.Бочарников [и др.]. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2008. С.200-202, 272).
Применяя полученные данные приземных метеорологических наблюдений, можно реализовать адиабатическую модель развития конвективного облака следующим образом. Согласно ей изменение состояния сухого воздуха, поднимающегося от поверхности земли до уровня конденсации, можно представить линейной зависимостью, что позволяет определить температуру воздуха и атмосферное давление на уровне конденсации, то есть на уровне нижней границы облачности (выражения (1) и (2) в Неижмак А.Н., Марчуков С.В. Способ расчета высоты верхней границы конвективной облачности: гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг (выпуск 1 часть 1): сб. статей. - Воронеж: ВАИУ, 2010. С.119-121).
Выше уровня конденсации воздух является влажным, насыщенным водяным паром и изменение его состояния описывается влажноадиабатическим законом. Благодаря выделению скрытой теплоты парообразования изменение состояния влажного насыщенного воздуха можно считать линейным только на небольших участках. Поэтому моделируют подъем облачного воздуха с заданным шагом (например 10 гПа) по шкале давления. На каждом шаге подъема рассчитывают высоту расположения и температуру облачного воздуха (выражения (4)-(7) в Неижмак А.Н., Марчуков С.В. Способ расчета высоты верхней границы конвективной облачности: гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг (выпуск 1 часть 1): сб. статей. - Воронеж: ВАИУ, 2010. С.119-121). Когда его расчетная температура достигнет или станет ниже измеренной радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхней границы кучево-дождевой облачности, ход вычислений прекращают и исходя из высоты расположения облачного воздуха на последнем шаге подъема находят высоту верхней границы кучево-дождевой облачности.
По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет определять высоту верхней границы кучево-дождевой облачности в любом географическом районе без уточнения эмпирических коэффициентов по местным исходным данным.
Claims (1)
- Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности, заключающийся в измерении радиационной температуры теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, и измерении температуры воздуха у поверхности Земли, отличающийся тем, что дополнительно измеряют приземное атмосферное давление и высоту нижней границы облачности, по результатам измерений реализуют адиабатическую модель развития конвективного облака, в рамках которой облачный воздух поднимается с заданным шагом по шкале давления, и на каждом шаге подъема рассчитывают его температуру и высоту, сравнивают рассчитанную температуру с измеренной радиационной температурой теплового излучения, уходящего от верхних участков облачного покрова, и если Тв≤Тр, где Тв - рассчитанное значение температуры облачного воздуха на данном шаге подъема, Тр - измеренная радиационная температура теплового излучения, уходящего от верхней границы облачного покрова, то за высоту верхней границы кучево-дождевой облачности принимают рассчитанную на данном шаге высоту расположения облачного воздуха.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132750/28A RU2482521C2 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132750/28A RU2482521C2 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011132750A RU2011132750A (ru) | 2013-02-10 |
| RU2482521C2 true RU2482521C2 (ru) | 2013-05-20 |
Family
ID=48790108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011132750/28A RU2482521C2 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2482521C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566378C2 (ru) * | 2014-03-24 | 2015-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ оценки высот изотерм в конвективной облачности |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6035710A (en) * | 1999-05-28 | 2000-03-14 | Lockheed Martin Missiles & Space Co. | Cloud base height and weather characterization, visualization and prediction based on satellite meteorological observation |
| RU2193787C2 (ru) * | 1997-06-17 | 2002-11-27 | Бухаров Михаил Васильевич | Способ определения высоты нулевой изотермы в облаках |
| RU2323459C2 (ru) * | 2004-04-02 | 2008-04-27 | Михаил Васильевич Бухаров | Способ определения параметров атмосферных явлений в районах с облачным покровом |
-
2011
- 2011-08-03 RU RU2011132750/28A patent/RU2482521C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2193787C2 (ru) * | 1997-06-17 | 2002-11-27 | Бухаров Михаил Васильевич | Способ определения высоты нулевой изотермы в облаках |
| US6035710A (en) * | 1999-05-28 | 2000-03-14 | Lockheed Martin Missiles & Space Co. | Cloud base height and weather characterization, visualization and prediction based on satellite meteorological observation |
| RU2323459C2 (ru) * | 2004-04-02 | 2008-04-27 | Михаил Васильевич Бухаров | Способ определения параметров атмосферных явлений в районах с облачным покровом |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566378C2 (ru) * | 2014-03-24 | 2015-10-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ оценки высот изотерм в конвективной облачности |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011132750A (ru) | 2013-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Johnson et al. | Sounding-based thermodynamic budgets for DYNAMO | |
| Xu et al. | Effect of off-zenith observations on reducing the impact of precipitation on ground-based microwave radiometer measurement accuracy | |
| Wang et al. | Regional simulation of the October and November MJO events observed during the CINDY/DYNAMO field campaign at gray zone resolution | |
| Liu et al. | A multi-sensor study of water vapour from radiosonde, MODIS and AERONET: a case study of Hong Kong. | |
| Ware et al. | Thermodynamic and liquid profiling during the 2010 Winter Olympics | |
| Serke et al. | Supercooled liquid water content profiling case studies with a new vibrating wire sonde compared to a ground-based microwave radiometer | |
| Dai et al. | A new model for atmospheric radiation under clear sky condition at various altitudes | |
| Simó et al. | Impact of the surface–atmosphere variables on the relation between air and land surface temperatures | |
| CN109959970B (zh) | 一种天空半球热红外大气下行辐射地面测量方法 | |
| Lin et al. | The effect of environmental conditions on tropical deep convective systems observed from the TRMM satellite | |
| Gong et al. | CloudSat-constrained cloud ice water path and cloud top height retrievals from MHS 157 and 183.3 GHz radiances | |
| Merrikhpour et al. | An introduction to an algorithm for extracting precipitable water vapor over land from AMSR2 images | |
| Basha et al. | Vertical and latitudinal variation of the intertropical convergence zone derived using GPS radio occultation measurements | |
| RU2659461C2 (ru) | Способ дистанционного определения пространственного распределения теплофизических параметров поверхности земли | |
| RU2627568C2 (ru) | Способ оценки интенсивности дождя по данным измерений спутникового микроволнового радиометра amsr2 | |
| Filioglou et al. | Profiling water vapor mixing ratios in Finland by means of a Raman lidar, a satellite and a model | |
| RU2482521C2 (ru) | Способ определения высоты верхней границы кучево-дождевой облачности | |
| Khutorova et al. | Variations in the atmospheric integrated water vapor from phase measurements made with receivers of satellite navigation systems | |
| Qin et al. | Evaluation of AIRS precipitable water vapor against ground-based GPS measurements over the Tibetan Plateau and its surroundings | |
| RU2491582C2 (ru) | Способ определения высоты верхней границы мощной конвективной облачности | |
| Miglietta et al. | Sensible and latent heat flux from radiometric surface temperatures at the regional scale: methodology and evaluation | |
| RU2385474C1 (ru) | Способ определения конвективных опасных метеорологических явлений в теплый период года для европейской части территории россии | |
| Steinke et al. | Water vapor tomography with two microwave radiometers | |
| Ahn et al. | Surface downward longwave radiation retrieval algorithm for GEO-KOMPSAT-2A/AMI | |
| RU2549535C2 (ru) | Способ определения высот изотерм в конвективных облаках |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130804 |