Математическая модель оптимального управления образованием осадков в конвективных облаках

• Автор: Нигов, Казбек Цикович
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Глава 1. Глава 2. Глава 3. Для образования конвективных облаков необходимо наличие неустойчивой стратификации хотя бы в нижней части подоблачного слоя. В таких условиях работает механизм свободной термической конвекции. Причиной спонтанного зарождения конвекции может служить турбулентность или неравномерный нагрев подстилающей поверхности. Конвективные облака могут возникать при отсутствии неустойчивой стратификации у поверхности земли. Их образование обусловлено динамическими факторами, такими как взаимодействие потока с подстилающей поверхностью, обтекание потоком горных хребтов, прохождение фронта механизм вынужденной конвекции 1. Линейные размеры индивидуальных кучевых облаков таковы, что позволяют отнести их к мезомасштабным явлениям. Для таких явлений вертикальные скорости воздуха не малы по сравнению с горизонтальными. На размеры, водность и фазовый состав кучевых облаков сильно влияют температура и влажность околооблачного пространства. Их градиенты определяют высоту нижней границы облака, степень вовлечения окружающего воздуха в облако, абсолютную влажность у его основания и, следовательно, количество теплоты, выделяющееся при фазовых переходах .


Турбулентность ослабляет корреляцию вертикальных скоростей с флуктуациями температуры, подавляя этим конвективный перенос тепла . Если вершина кучевого облака дорастает до высот, на которых температура воздуха намного ниже нуля обычно 6М2 С, она постепенно оледеневает и облако превращается в куче водожде вое i, . Такие облака характеризуются выпадением из них крупнокапельных ливневых осадков, крупы или града. Громадные объемные электрические заряды, накапливаемые крупными СЬ, могут приводить к грозовым явления. Для образования СЬ необходимы высокая влажность в пограничном слое, условная неустойчивость в средней тропосфере. Если при таких условиях имеется обширный до нескольких километров в поперечнике восходящий поток с большими вертикальными скоростями, то образуются наиболее крупные грозовые и градовые облака. Такие потоки часто обусловлены интенсивной мезомасштабной конвергенцией в нижней тропосфере, которая является причиной конвекции ,,. Согласно классическим представлениям, каждая из ячеек СЬ проходит три стадии эволюции стадию кучевого облака, зрелости и диссипации распада. В первой стадии большая часть облачной ячейки занята восходящими движениями. Под нею выпадают осадки, как правило, не достигающие земли. В стадии зрелости рядом с восходящим потоком формируется нисходящий. Осадки становятся очень интенсивными, возможен град. В зрелых ячейках максимальны скорости и восходящих и нисходящих вертикальных потоков, а также и возмущения в полях температуры, ветра, давления и других метеорологических параметров.