Метеословарь — глоссарий метеорологических терминов

A  Б  B  Г  Д  Е  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ш  Э  Я  Глоссарий  

 Индексы неустойчивости 

Кi — индекс неустойчивости

Рассчет Ki основан на вертикальном градиенте температуры, влажности воздуха в нижней тропосфере, а также учитывает вертикальную протяженность влажного слоя воздуха. Ki характеризует степень конвективной неустойчивости воздушной массы, которая необходима для возникновения и развития гроз.
Формула: Ki=T850-T500+Td850-∆Td700.
В формуле: Ki — индекс неустойчивости (число Вайтинга), T850 — температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа, Td850 — температура точки росы на 850 гПа, ∆Td700 — дефицит точки росы (T-Td) на поверхности 700 гПа.

Ki лучше всего использовать в летний период для прогнозирования внутримассовых гроз. Пороговые значения в таблице могут изменяться в зависимости от сезона, географии и синоптической ситуации.

Ki Количественная оценка Определение терминов покрытия
< 20
20 ≤ Ki ≤ 25
25 < Ki ≤ 30
30 < Ki ≤ 35
35 < Ki ≤ 40
Ki >40
Без гроз
Отдельные изолированные грозы
Несколько гроз
Рассеяные грозы
Многочисленные грозы
Грозы повсеместно

Не более 10% площади территории по которой составлен прогноз
Не более 10-20% площади территории по которой составлен прогноз
20-50% площади территории
50-70% территории
Грозовые очаги занимают >70% территории

Вероятность гроз, рассчитанных по методу Вайтинга. В настоящее время применяется на POGODA.BY.

Ki Вероятность грозы
< 20
20 ≤ Ki ≤ 22
22 < Ki ≤ 25
25 < Ki ≤ 28
28 < Ki ≤ 31
31 < Ki ≤ 34
34 < Ki ≤ 37
W>37

50%
60%
75%
80%
90%
95%
100%

 

Гроза — комплексное явление, необходимой частью которого являются многократные электрические заряды между облаками или между облаком и землей (молнии), сопровождающиеся звуковым явлением — громом. Гроза характеризуется еще шквалистыми ветрами и ливневыми осадками, нередко с градом.
Сильная гроза — гроза с дождём ≥15 мм/ч и/или градом диаметром от 0.6 до 2 см, сильным шквалом ≥15 м/с.
Очень сильная гроза — гроза с ливневым дождём ≥30 мм/ч и/или крупным градом диаметром ≥2 см и/или очень сильным шквалом ≥25 м/с или смерчем.

VT — Vertical Totals индекс

Формула: VT = T850 - T500, где T850 — температура воздуха на изобарической поверхности 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа.

Если VT > 28, следовательно тропосфера обладает высоким потенциалом конвективной неустойчивости, достаточным для образования гроз.

CT — Сross Totals индекс

Формула: CT = Td850 - T500, где Td850 — температура точки росы на 850 гПа, T500 — температура воздуха на 500 гПа.

При СT < 18 — Тропосфера обладает низким потенциалом конвективной неустойчивости, который недостаточен для грозовой деятельности.
CT 18 - 19 — Умеренная неустойчивость. Слабая грозовая деятельность.
CT 20 - 21 — Высокая неустойчивость. Грозы.
CT 22 - 23 — Энергия неустойчивости при которой возможны сильные грозы.
CT 24 - 25 — Высокая энергия неустойчивости. Сильные грозы.
СT> 25 — Очень высокая энергия неустойчивости. Очень сильные грозы.

Смерч (торнадо, тромб) — атмосферный вихрь, возникающий в кучево-дождевом облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Характерной особенностью этих вихрей является быстрое спиралевидное движение воздуха вокруг почти вертикальной оси. Внутри воронки воздух поднимается, быстро вращаясь, создаётся область сильно разреженного воздуха.
Скорость движения воздуха составляет 50-100 м/с, а в особо интенсивных торнадо достигает 250 м/с, причем имеется большая вертикальная составляющая скорости, равная 70-90 м/с.
Для классификации торнадо используется шкала Фуджиты.
F0 скорость ветра не превышает 32 м/с (по ТКП — это очень сильный ветер).
F1 — 33 - 50 м/с. Умеренный. (по ТКП ураганный ветер).
F2 — 51 - 70 м/с. Сильный.
F3 — 71 - 92 м/с. Очень сильный.
F4 — 93 - 116 м/с. Разрушительный.
F5 — 117 - 142 м/с. Невероятный.

TT — Total Totals индекс

Формула: TT = VT + CT, Miller (1972); где CT — Сross Totals индекс, VT — Vertical Totals индекс.

При TT < 44 — Грозовая деятельность не возможна.
TT 44 - 45 — Отдельная гроза или несколько гроз.
TT 46 - 47 — Рассеянные грозовые очаги.
TT 48 - 49 — Значительные количество гроз, отдельные из которых сильные.
TT 50 - 51 — Рассеянные сильные грозовые очаги, отдельные очаги со смерчем.
TT 52 - 55 — Значительное количество очагов сильных гроз, отдельные очаги со смерчем.
TT > 55 — Многочисленные сильные грозы с сильными смерчами.

SWEAT — Severe Weather ThrEAT индекс

SWEAT — индекс неустойчивости, разработанный в ВВС США. SWEAT — комплексный критерий для диагноза и прогноза опасных и стихийных явлений погоды, связанных с конвективной облачностью. SWEAT включает в себя индекс неустойчивости воздушной массы, скорость и сдвиг ветра.

Формула: SWEAT = 12⋅Td850 + 20⋅(TT- 49) + 3.888⋅F850 + 1.944⋅F500 + (125⋅[sin(D500 - D850)+0.2]).

В формуле Td850 — температура точки росы на 850 гПа, TT — Total Totals индекс, F850 — скорость ветра на 850 гПа, F500 — скорость ветра на 500 гПа, D500 и D850 — направление ветра на соответствующих поверхностях.

В формуле:
- Температура воздуха дана в градусах Цельсия;
- Скорость ветра — в м/с;
- Направление ветра — в градусах;
- Второй член уравнения установить в 0, если TT ≤ 49;
- Последнее слагаемое в формуле будет равно нулю, если не выполняется любое из следующих условий:
   - D850 в диапазоне от 130 до 250 градусов;
   - D500 в диапазоне от 210 до 310 градусов;
   - Разность в направлении ветра (D500 - D850) положительна;
   - F850 и F500 скорости ветра ≤ 7 м/с.

SWEAT < 250 — нет условий для возникновения сильных гроз;
SWEAT 250-350 — есть условия для сильных гроз, града и шквалов;
SWEAT 350-500 — есть условия для очень сильных гроз, крупного града, сильных шквалов, смерчей;
SWEAT ≥ 500 — условия для очень сильных гроз, крупного града, сильных шквалов, сильных смерчей.

Li — Lifted index

Li — Разница температур окружающего воздуха и некоторого единичного объёма, поднявшегося [адиабатически] от поверхности земли (или с заданного уровня) до уровня 500 гПа. Li рассчитывается с учётом вовлечения окружающего воздуха.

Li — характеризует термическую стратификацию атмосферы по отношению к вертикальным перемещениям воздуха. Если значения Li положительные, то атмосфера (в соответствующем слое) устойчива. Если значения Li отрицательные — атмосфера неустойчива.

Li ≥ 6 — Глубокая инверсия. Атмосфера очень устойчива. Развиты нисходящие движения воздуха.
1 ≤ Li ≤ 5 — Устойчивое состояние атмосферы. Кучевая облачность хорошей погоды.
0 ≥ Li ≥ -2 — Небольшая неустойчивость. Конвективная оьлачность с ливнями, при интенсивном дневном прогреве или в зоне атмосферного фронта — с грозами и градом.
-3 ≥ Li ≥ -5 — Умеренная неустойчивость. Сильные грозы.
Li ≤ -6 — Высокая неустойчивость. Очень сильные грозы.

Ti — Thompson index

Формула: Ti = Ki- Li. Ki — К-индекс (число Вайтинга), Li — Lifted index.

Ti < 25 — Без гроз.
TI 25 - 34 — Возможны грозы.
TI 35 - 39 — Грозы, местами сильные.
TI ≥ 40 — Сильные грозы.

CAPE — Convective Available Potential Energy

CAPE — Потенциальная энергия конвективной неустойчивости, которая напрямую связана вертикальной скоростью восходящих потоков. Более высокие значения энергии неустойчивости указывают на более интенсивную конвекцию в облаке, т.е. на более опасные явления погоды.

На аэрологической диаграмме (см. рисунок), запасы энергии неустойчивости представляют собой области, заключенные между кривыми стратификации и состояния. Кривая стратификации — красная линия на диаграмме, которая показывает распределение температуры воздуха с высотой. Кривая состояния — синяя линия на диаграмме, характеризует изменения температуры в адиабатически поднимающейся частице воздуха.

Взаимное положение кривых стратификации и состояния позволяет судить об энергии неустойчивости. Область на аэрологической диаграмме с положительной энергией неустойчивости заштрихована красным цветом. Эта область на диаграмме, между нижней и верхней границей конвекции, называется также конвективно-неустойчивым слоем — КНС.

Общий запас энергии неустойчивости в атмосфере CAPE находится как алгебраическая сумма энергий неустойчивости отдельных слоёв Ei.

Ei — это работа, совершаемая силой плавучести при адиабатическом подъеме единичной массы воздуха от нижней границы слоя z0 до верхней z1.

Ei= g⋅z0z1(Ti – Tе)dz/p0.286, [Дж/кг]. Ti — температура частицы воздуха, Tе — температура окружающего воздуха, g — ускорение свободного падения.

Интенсивность конвективных явлений по CAPE

400-1000 Дж/кг — небольшая неустойчивость (Cu, Cb, слабые ливневые осадки);
1000-2500 Дж/кг — умеренная неустойчивость (Cb с ливнями, грозы);
2500-3500 Дж/кг — сильная неустойчивость (грозы, местами сильные);
≥ 3500 Дж/кг — очень сильная неустойчивость (сильные и очень сильные грозы, смерчи).

 

СIN — Convective INhibition

СIN — количество энергии, необходимой частице воздуха для преодоления в нижней тропосфере задерживающего слоя. В этом слое перемещение воздушных частиц по вертикали вверх затруднено или полностью исключено. В частности, слои инверсии температуры воздуха имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха. На аэрологической диаграмме (см. рисунок) CIN — область от поверхности земли до нижней границы КНС. Значение CIN больше 200 Дж/кг достаточно для предотвращения конвекции в атмосфере. Энергию CIN принято записывать отрицательными числами.

К разрушению задерживающего слоя приводят:
- интенсивный дневной прогрев;
- увлажнение пограничного слоя атмосферы (адвекция влажного воздуха или испарение с местных источников влаги);
- подъем воздуха синоптического масштаба.

 

Прогнозы индексов неустойчивости: модель UKMET. Индексы неустойчивости, CIN, CAPE, Li прогноз GFS.

Индексы неустойчивости: калькулятор, карты.
Учебное пособие по CAPE, CIN и Lifted index.
Торнадо по шкале Фуджиты. Скорость ветра и характеристики разрушений.