индекс грозы cape что это

Индекс грозы cape что это

Погода без границ

Расчет 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.

Вероятность гроз, рассчитанных по методу Вайтинга.

VT — Vertical Totals индекс

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

CT — Сross Totals индекс

При СT 25 — Очень высокая энергия неустойчивости. Очень сильные грозы.

TT — Total Totals индекс

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

При 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.

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.

SWEAT 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.

Ti — Thompson index

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

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 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.

Источник

Карты прогноза параметров конвекции и опасных конвективных явлений

Главный разработчик – Александр Спрыгин (spralexandr@gmail.com).
При содействии и поддержке Александра Конрада и Александра Терёхина (alter.1c.prof@gmail.com).
В составлении карт использовано ПО GrADS.
Прогноз от +3 до +72 часов (3 суток).

Поддержите работу карт погоды

4276 0100 5618 5430

(Александр Владимирович Т.)

001	002	003	004	005	006	007	008	009	010	011	012	013	014	015	016	017	018	019	020	021	022	023	024	025	026	027	028	029	030	031	032	033	034	035	036	037	038	039	040	041	042	043	044	045
046	047	048	049	050	051	052	053	054	055	056	057	058	059	060	061	062	063	064	065	066	067	068	069	070	071	072

Лапласиан приведенного атмосферного давления(Sea Level Pressure, SLP)

Удельная влажность

Температурная адвекция на изобарическом уровне 850 гПа

Положительная адвекция тепла на этом уровне способствует генерации и развитию мощных конвективных штормов.

Конвергенция влаги

Сходимость потоков влажного воздуха способствует интенсификации процессов образования кучево-дождевой облачности и формированию мезомасштабной организации конвективных штормов (вдоль линий или вблизи очагов положительных значений конвергенции).

Скорость и направление ветра по разным уровням

Точка росы на высоте 2 м от поверхности

Convective Available Potential Energy (CAPE)

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.).

Lifted index

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

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 – «взрывная» конвекция, торнадо, наводнения, разрушительные шквалы, степень угрозы крайне высока;

Существует 2 разновидности индекса плавучести:

Lifted index

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

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 – «взрывная» конвекция, торнадо, наводнения, разрушительные шквалы, степень угрозы крайне высока;

Существует 2 разновидности индекса плавучести:

Convective Available Potential Energy (CAPE)

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.).

Индекс сдвига ветра в нижнем слое (Low Level Shear)

Этот индекс показывает разницу между скоростью ветра у поверхности и на высоте 700 мб. Величина сдвига ветра в нижнем слое (0 – 3 км) является важной характеристикой для прогнозирования «дерешо» и «bow echoes”.

Если сдвиг меньше 11 м/с – слабый сдвиг, возникновение «bow echo» маловероятно;

Если сдвиг от 12 до 19 м/с – умеренный сдвиг («bow echo» вероятно вместе с разрушительными ветрами);

Если сдвиг больше 20 м/с – сильный сдвиг (100-процентное возникновение «bow echo» вместе с разрушительными ветрами, сохраняющимися на значительных высотах от поверхности).

Глубокий слой сдвига (DLS)

Определяется как величина векторного различия между вектором скорости ветра на высоте 450 мб и вектором ветра у поверхности земли. В качестве альтернативы можно использовать длину годографа в слое от 0 до 6 км. Сдвиг в этом слое используется для определения потенциала суперячейки. Однако это не очень хороший показатель для определения вращательного потенциала в нижнем слое.

* Экспериментальный индекс мощных конвективных штормов SCS (Severe Convective Storm)

Комплексный тестируемый индекс, разработанный на основе комбинации индексов конвекции, наиболее результативных для прогноза мощных штормов. В индексе учтены важнейшие условия формирования мощной организованной конвекции, такие как: неустойчивость, сдвиг ветра, адвекция тепла, завихренность, специфические температурно-влажностные характеристики на различных уровнях.

Формула**: SCS = 0.083*scpsfc+0.667*ui+0.5*mcsi+0.0025*sweat+0.025*ti,

scpsfc – индекс SCP, с использованием sfcCAPE,

ui – индекс Пескова,

sweat – индекс SWEAT,

ti – индекс Томпсона.

Интерпретация значений индекса SCS:

Направление движения конвективных штормов

Карта может использоваться для оценки перемещения грозовых очагов и мезомасшабных конвективных систем. Показаны потоки только для значений индекса SCS>1.

Расчет основан на направлении потоков на уровнях 500 и 700 гПа.

* Автор индекса: Александр Спрыгин (метеоролог, Центральная аэрологическая обсерватория).

** В формуле возможны изменения по результатам тестирования.

KO index

KO-Index предназначен для определения конвективной неустойчивости воздушного слоя. Он представляет собой в конечном итоге средний вертикальный градиент эквивалентно-потенциальной (псевдопотенциальной) температуры и рассчитывается по следующей формуле:

где Te – значение эквивалентно-потенциальной тем-ры на определённой поверхности.

Ti — Thompson index

Ещё один индекс, используемый для оценки силы грозы. При тестировании данного показателя на територии США, была получена хорошая связь между суровыми погодными условиями и Ti >40. Расчитывается по формуле:

Ki — К-индекс, Li — Lifted index.

Индекс Пескова

Согласно даному методу, гроза является возможной, если параметр u принимает положиетльные значения. Он рассчитывается по следующей формуле:

— лапласиан приземного давления, характеризующий приземную конвергенцию потоков, рассчитывается по 8 точкам, удалённых от центральной точки на 250 км;

SWEAT — Severe Weather ThrEAT индекс

— Td850 — температура точки росы на 850 гПа (в градусах Цельсия),

— TT — Total Totals индекс,

— F850 — скорость ветра на 850 гПа (в м/с),

— F500 — скорость ветра на 500 гПа (в м/с),

— D500 и D850 — направление ветра на соответствующих поверхностях (в градусах).

SWEAT — 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.

MCS Index (Mesoscale Convective System Index)

Индекс MCS предназначен для прогнозирования Мезомасштабных конвективных систем. С помощью данного показателя выявляют районы, где складываются благоприятные условия для развития МКС и поддержания их в течение последующих 6 часов, при условии, что конвективным движениям не будет ничего препятствовать. Рассчитывается этот индекс следующим образом:

где каждый член в уравнении (индекс Li, сдвиг в слое 0-3 км и адвекция температуры на уровне 700 гПа) нормирован. Следует обратить внимание, что данный параметр имеет смысл, если имеются условия для развития конвекции (например, при Li

Композитный параметр суперячеек (supercell composite parameter, SCP)

Комплексный показатель прогноза важнейших условий для развития суперячейковых кучево-дождевых облаков (наиболее устойчивая и мощная форма облаков Cb, с которыми связаны многие опасные конвективные явления). В расчете используются нормированные значения энергии неустойчивости (используется 2 варианта параметра CAPE – sbCAPE или MU CAPE), сдвига ветра (в слое 0-6 км) и параметра завихренности в слое 0-3 км:

SCP (sfcCAPE/MU CAPE) =(sb CAPE(MU CAPE)/1000)*(DLS/20)*(SRH_3km/50)

Композитный параметр суперячеек (supercell composite parameter, SCP)

Комплексный показатель прогноза важнейших условий для развития суперячейковых кучево-дождевых облаков (наиболее устойчивая и мощная форма облаков Cb, с которыми связаны многие опасные конвективные явления). В расчете используются нормированные значения энергии неустойчивости (используется 2 варианта параметра CAPE – sbCAPE или MU CAPE), сдвига ветра (в слое 0-6 км) и параметра завихренности в слое 0-3 км:

SCP (sfcCAPE/MU CAPE) =(sb CAPE(MU CAPE)/1000)*(DLS/20)*(SRH_3km/50)

Вероятность значительного (крупного) града, %

Параметр, использующийся в Центре прогноза штормов (Storm Predictor Center, США) для прогноза вероятности крупного ( диаметр >5 см ) града.

Рассчитывается по формуле:

SHIP = [(MUCAPE j/kg) * (Mixing Ratio of MU PARCEL g/kg) * (700-500mb LAPSE RATE c/km) * (-500mb TEMP C) * (0-6km Shear m/s) ] / 44,000,000

* Вероятность гроз, %

Тестируемый экспериментальный индекс общей вероятности гроз, основанный на индексах неустойчивости и конвергенции влаги:

* Автор индекса: Александр Спрыгин (метеоролог, Центральная аэрологическая обсерватория).

** В формуле возможны изменения по результатам тестирования.

* Вероятность мощных конвективных штормов, %

Показатель вероятности генерации мезомасштабных конвективных систем и конвективных комплексов, суперячейковых Cb и др. мощных конвективных штормов, основанный на индексе SCS:

* Автор индекса: Александр Спрыгин (метеоролог, Центральная аэрологическая обсерватория).

** В формуле возможны изменения по результатам тестирования.

Максимальный диаметр града (см)

Тестируемый индекс, основанный на расчете максимальной скорости восходящих движений в неустойчивом воздухе.

Параметр значительного торнадо

Показатель вероятности возникновения смерчей (торнадо).

Рассчитывается по формуле:

Модифицированный тестируемый вид индекса (по предварительной оценке значения более результативны для ЕТР):

Можно ожидать развитие смерчей при положительных значения индекса.

Параметр значительного торнадо

Показатель вероятности возникновения смерчей (торнадо).

Рассчитывается по формуле:

Модифицированный тестируемый вид индекса (по предварительной оценке значения более результативны для ЕТР):

Можно ожидать развитие смерчей при положительных значения индекса.

Направление и скорость движения конвективных штормов

Карта может использоваться для оценки перемещения грозовых очагов и мезомасшабных конвективных систем.

Расчет основан на скорости и направлении потоков на уровнях 500 и 700 гПа.

Температура воздуха на высоте 2 м от поверхности

Средняя тносительная влажность воздуха в слое 850-500 гПа (1,5-5 км.)

Осадки за последние 3 часа

Температура воздуха на изобарическом уровне 850 гПа

Максимальные порывы ветра, м/с

Высота снежного покрова, см

Источник

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:

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

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