РАЗДЕЛ 2
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ НИЖНИХ УРОВНЕЙ НАД УКРАИНОЙ
2.1. Краткое описание исходных данных
В качестве основы для получения структурных параметров СТНУ, инверсий температуры, и в целом физического состояния ПСА была сформирована исходная выборка. Использованы сведения о СТНУ по данным 4-х разового (00, 06, 12 и 18 СГВ) радиозондирования в 9 пунктах Украины (Киев, Львов, Ужгород, Черновцы, Одесса, Симферополь, Шепетовка, Кривой Рог, Харьков) за период 1975-1995 гг, при этом с 1990 г в распоряжении автора были данные только 2-х разового (00 и 12 СГВ) температурно-ветрового зондирования. Для Одессы использованы данные шаропилотных наблюдений за период 1976-1983 гг, в течение которого СТНУ отмечены в 86 случаях, и эпизодические выборки данных радиозондирования в 00 СГВ, связанные с развитием СТНУ за период 1995-2000 гг.
Сведения о географическом положении и особенностях рельефа указанных станций представлены в табл. А.1. Таким образом, сформирован основной массив данных общим объемом 7416 случая СТНУ, при формировании которого рассмотрено около 130000 радиозондирований.
Данные основного массива были подвергнуты критическому анализу и отбраковке ошибочных случаев. Для получения средних значений ряды наблюдений на всех станциях прошли проверку на однородность путем проверки статистической гипотезы о принадлежности экстремальных членов ряда той же генеральной совокупности, что и остальные члены этого ряда. Для данной процедуры был выбран параметрический критерий Стьюдента на уровне значимости ?=0,05. Если в ряду обнаруживались члены, для которых критерий Стьюдента превышал критическое значение 1,96, то они исключались из выборки, а средние значения и дисперсия рассчитывались вновь. Однако, поскольку экстремальные выбросы могут отражать интенсивность процессов, происходящих в нижних слоях атмосферы, то их необходимо принимать во внимание. Поэтому в табл. 2.1 и 2.3, а также в табл. А.3-А.5, экстремальные значения приведены и выделены жирным шрифтом.
Значения среднеквадратических отклонений (у) скорости ветра на оси струи, мощности и высоты оси СТНУ имеют статистические ошибки 0,1-0,3 м•с-1 и 0,6-0,9 м, соответственно. Ошибки коэффициента асимметрии (А) и эксцесса (Е) составляют 0,1-0,3.
Для идентификации СТНУ было использовано определение, приведенное в п. 1.1. В отдельный класс помещены случаи, при которых профиль скорости ветра имел хорошо выраженный струеобразный характер, но перепад скорости ветра в 300 м слоях выше и ниже оси струи был менее 4 м•с-1. Струйные течения выделялись в большинстве случаев в слое земля-1,5...2 км, но в ряде эпизодов верхняя граница пограничного слоя атмосферы была выше и располагалась в интервале 2-3 км
При исследовании эволюции СТНУ проанализированы различные модификации профилей скорости ветра - низкие струи с интенсивностью менее 15 м?с-1, равномерное усиление ветра с высотой, при котором скорости ветра в ПСА либо больше 15 м?с-1, либо колеблются то 10 до 15 м•с-1 . Также рассмотрены случаи струй со скоростями ветра менее 10 м•с-1.
В целях исследования структуры нижних слоев атмосферы при наличии низких струй в период аварии на Чернобыльской АЭС и экологической значимости низкотропосферных струй в работе использованы данные радиозондирования 12 станций России, Украины и Белоруссии: Смоленск, Курск, Москва, Киев, Шепетовка, Львов, Черновцы, Харьков, Минск, Брест и Гомель за сроки 00, 06, 12 и 18 СГВ с 26 апреля по 5 мая 1986 г.
В связи с переходом украинских станций радиозондирования на одноразовый (00 СГВ) режим работы возникает необходимость привлечения данных с меньшей дискретностью по времени. Поэтому в диссертации использованы ежечасные сведения о скорости и направлении ветра в слое земле-1500 м над станцией Ньюпорт, штат Орегон за 24-25 декабря 1997 г и над 15-ю станциями Калифорнии: Форт Орд, Юрика, Чико, Санта-Роза, Бодега Бей, Сакраменто, Санта-Круз, Салинас, Монтерей, Сан-Луис-Обиспо, Лос-Анджелес, Лонг-Бич, о. Санта-Каталина, о. Сан-Николас, о. Сан-Клементе за 9-10 января 1999 г, полученные с помощью сети доплеровских локаторов, организованной в рамках эксперимента CALJET и существующей до сегодняшнего дня.
Для исследования СТНУ, связанных с опасными и стихийными гидрометеорологическими явлениями, рассмотрены случай катастрофической боры над Новороссийском и Геленджиком 16-18 декабря 1997 г и сильные шквалы в западных областях Украины 23 июня 1997 г с использованием аэросиноптического материала, данных метеорологических локаторов на западной Украине и снимков спутниковой системы NОАА за ночные сроки в видимом диапазоне.
2.2. Пространственно-временная изменчивость структурных
параметров низких струй
При изучении того или иного метеорологического явления традиционно проводят анализ его повторяемости в зависимости от времени года и суток, определенных метеорологических условий и синоптических ситуаций. Такой подход позволяет выявить некоторые закономерности, характеризующие исследуемое явление, его генезис и эволюцию.
В работе проведен подробный анализ повторяемости СТНУ и их структурных параметров над станциями Украины, отличающимися различными физико-географических условиями [105], выполнено сравнение с результатами других исследований [4, 7, 19-22, 29-55, 64, 74, 77, 84, 102, 106, 113-116 и др.].
Струйные усиления ветра в нижних слоях атмосферы распространены практически повсеместно и отмечаются относительно редко - от 2 до 15 % от общего числа радиозондирований за год. Как правило, СТНУ сохраняются в течение 1-2 сроков зондирования, и лишь в отдельных случаях - 24 ч и более. Время существования СТНУ, по всей видимости, определяется типом и продолжительностью существования синоптической ситуации, так, рекордная продолжительность этого явления - более 4 суток (102 ч) зафиксирована над Симферополем [54, 106] в условиях стационарного антициклона, который сохранялся в течение этого периода.
Для анализа пространственно-временного распреде