НАВЕРХ           НАВЕРХ     

2014 - 2016 гг.

Исследования взаимосвязи турбулентной структуры и водности конвективных облаков по результатам самолетных и лабораторных экспериментов для проведения работ по активным воздействиям.

Кубинский самолет-лаборатория АН-26
Метеорологический полигон

Использованы данные российско-кубинского самолетного эксперимента по исследованию конвективных облаков тропической зоны над полигоном о. Куба, 17 августа - 4 октября 2007 г.

Радиолокационные наблюдения
Исследуемые облака

В ходе выполнения темы 1.6.6.5:

-Разработан и провалидирован самолетный метод измерения температуры воздуха в облаках с жидко-капельной фракцией.

-Выполнен анализ данных с применением метода введения поправки на водность облака в температуру и вейвлет-преобразования, позволивший выявить ряд особенностей спектральной структуры турбулентности и турбулентных потоков тепла и импульса в конвективных облаках тропической зоны.

-Исследована взаимосвязь динамических характеристик и водности конвективных облаков.

В результате анализа данных о турбулентности в конвективных облаках, полученных с помощью самолета-лаборатории:

-Показано, что для различных фаз развития конвективных облаков:
--стадии роста
--стадии стабилизации (зрелого облака)
--стадии диссипации
нормированные спектры пульсаций компонент скорости ветра и температуры

Φw(k)   Φu(k)   ΦT(k)

и нормированные коспектры для потоков тепла

ΦwT(η)

имеют существенно различную форму.
-Предложена эмпирическая модель турбулентности в конвективных облаках в зависимости от стадии их развития.

-Критериями определения стадии развития облаков может служить величина перегрева облачного воздуха относительной окружающей среды:
--стадия роста

перегрев от 0,25 до 0,90 оС
--стадия стабилизации –

перегрев +/- 0,1 оС
--стадия диссипации –

перегрев от -0,20 до -0,60 оС

В результате анализа взаимосвязи между характеристиками турбулентности и интегральными характеристиками водности конвективных облаков:

-Сформулированы рекомендации по применению сведений о спектральной структуре воздушных движений в конвективных облаках в целях активных воздействий на них и оценки результатов воздействий.

-В качестве основного критерия определения стадии роста облака и его пригодности для воздействий предложена величина перегрева облачного воздуха относительно окружающей среды.

-Предложен простой метод определения стадии развития облака в полете по данным бортового ИК-радиометра и датчика температуры.

-Полученные данные могут служить важным дополнением к РД 52.11.637-2002 «Методические указания. Проведение работ по искусственному увеличению атмосферных осадков самолетными методами».

Стадия развития облака Перегрев оC Сред. пульсации мс-1 Коэфф. турб. м2с-1 Полная водн. гм-3
Стадия роста 0,53 2,0 196 1,30
Стадия стабилизации 0,03 1,4 63 1,04

2011 – 2013 гг.

Основные достижения по исследованиям термодинамического состояния атмосферы.

  • Создана технология получения данных о термодинамическом состоянии атмосферы, турбулентных движениях и турбулентных потоках по результатам самолетных наблюдений, включая основы метрологического обеспечения измерений термодинамических параметров с борта самолета-лаборатории.
  • Создана эмпирическая модель турбулентности в облачной атмосфере, основанная на данных, полученных в 1978 – 1984 гг. в результате самолетных наблюдений в умеренных широтах. Турбулентность в облачной атмосфере по схеме случайного локально-нормального процесса рассматривается как совокупность зон, в каждой из которых изменение пульсаций скорости ветра и температуры является стационарным процессом с дисперсией, изменяющейся от зоны к зоне. Рассчитаны повторяемости (эмпирические распределения) протяженностей турбулентных и спокойных зон, среднеквадратических значений пульсаций компонент скорости ветра и температуры, скорости диссипации турбулентной энергии, коэффициента турбулентности и показателя анизотропии пульсаций компонент скорости ветра для различных групп классификации (Ns, As, Ci и Cs, Sc и Ac, Cu emb, внеоблачного пространства, надоблачного и подоблачного пространства) и получены графики, таблицы, сглаживающие функции для этих распределений. Определены формы модельных спектров, средние значения параметров модели турбулентности для всех групп классификации.
  • Разработан метод восстановления истинной температуры воздуха и ее пульсаций по показаниям самолетного датчика температуры в облаке с жидко-капельной фракцией. Метод введения поправки на водность облака в температуру и ее пульсации позволяет определять истинную температуру воздуха в облаке и корректно рассчитывать турбулентные потоки тепла в кучевых облаках.