«Ошибки» могут возникать при наличии в облаках просветов или «уплотнений», а также в случае единичных мелких облаков, линейный масштаб которых меньше размеров элемента разрешения спутникового изображения. В этом случае происходит осреднение информации и спутниковые оценки отличаются от наземных (обычно на ±1 класс). Также единичный пиксел может содержать облачность с разной hНГО, и кроме того, значения hНГО могут меняться с течением времени, а облако – смещаться.

Все отмеченные выше ошибки определения hНГО, как правило, не превышают 0,5 км для низкой облачности и 1 км для многослойной облачности, содержащей облака среднего и верхнего ярусов, т. е. ошибки почти всегда не более 1 градации. Грубые ошибки, например, когда наземным оценкам «≤1,5 км» соответствуют спутниковые наблюдения «>5 км», или наоборот, составляют обычно доли процента от всех облачных пикселов данного спутникового изображения и обусловлены наличием мелких облаков или просветов, не попадающих в масштаб разрешения спутниковой информации.

Исследования автора при сопоставлении с результатами наземных наблюдений на метеостанциях показывают, что вероятность правильного детектирования класса «hНГО≤1,5 км» в среднем за год составляет не менее 90 %, а класса «hНГО>1,5 км» – не менее 65 %. Значения FAR и sERR в среднем за год колеблются для этих классов около 15 %, хотя для отдельных подпериодов могут быть как намного больше (FAR соответственно до 30 и до 60 %, sERR − до 25 %), так и меньше (FAR соответственно до 10 и 5 %, sERR − до 10 %). Самая низкая точность получается для ночи тёплого периода года, т. к. летом намного чаще, чем зимой, встречается разорванная облачность, в т. ч. с большим сочетанием разноярусных облаков, и ночью наземному наблюдателю плохо видна высота НГО.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Оценки hНГО получаются средними для пиксела, поэтому на практике в его пределах возможны как более высокие, так и низкие значения hНГО.

Толщина облачного слоя

Толщина (или мощность) облачного слоя – это разность между высотой ВГО и НГО, т. е. dН=hВГО-hНГО. Поэтому чем выше ВГО и ниже НГО, тем больше значения dH.

Из-за того, что в КПМ значения hНГО определяются по градациям, значения dH тоже определяются по градациям, хотя значения hВГО рассчитываются с точностью до метра. Выделяется 13 градаций dH: <0,5, 0,5-1, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 10-12, >12 км.

Исследования автора показывают, что практически у всех классов облачности в тёплый период года значения dH заметно больше, чем в холодный. Наиболее типичные ошибки оценок dH – над водоёмами в ночное время и летом значения dH могут на 1 градацию увеличиваться. Сопоставление средних для каждого класса облачности значений dH по данным SEVIRI/Meteosat с климатическими оценками для соответствующих классов облачности ВМО показывает, что практически для всех классов облачности спутниковые оценки dH хорошо совпадают с климатическим диапазоном изменчивости. Однако у классов «As», «Ac» и «Cu, Sc» спутниковые оценки dH имеют более высокие максимальные значения. Вероятно, это происходит из-за грубых оценок hНГО (всего 4 градации), поэтому ошибка в 1 градацию (на границе класса) приводит к ошибке оценки dH на 1,5 км. Однако исследования показывают, что такие ошибки происходят не часто. Так, у класса «Cu, Sc» dH<4 км в 97,5 % случаев; у классов «As» и «Ac» dH<2 км в 99,99 % случаев, т. е. вполне согласуется с климатом. Ошибки определения dH обычно не превышают ±1-2 градаций в зависимости от значения dH, небольшое завышение dH возможно над водоёмами в ночное время летом.

Оценки dH получаются средними для пиксела, поэтому на практике в его пределах возможны как более высокие, так и низкие значения dH.

Гроза

Гроза – это комплексное атмосферное явление, необходимой частью которого являются многократные электрические заряды между облаками или между облаками и землёй (молнии), сопровождающиеся звуковым явлением (громом) (Хромов, Мамонтова, 1974). Грозовое облако–это облако, с развитием которого связана гроза (Хромов, Мамонтова, 1974). Грозовые облака – это обычно очень мощные кучево-дождевые облачные образования кристаллические на ВГО. Гроза часто сопровождается выпадением ливневых осадков, иногда с градом. Слабой грозовой активностью считается, в среднем, не более 5 грозовых разрядов в час или не более 3-5 разрядов при продолжительности грозы из данного облака менее 1 ч, а сильная грозовая активность − когда интервалы между грозовыми разрядами, в среднем, менее 5 мин.

КПМ косвенно детектирует зоны гроз и определяет их интенсивность и вероятность события. Выделяется 4 класса: 1) отсутствие грозы (вероятность события 0 %); 2) существует вероятность грозы (вероятность события больше 0 %), гроза слабая, может быть умеренной, но вряд ли сильная; 3) вероятность грозы более 70 %, гроза умеренной интенсивности, но может быть как слабой, так и сильной; 4) вероятность грозы 100 %, гроза скорее сильная или умеренная и вряд ли слабая. Эти оценки получены автором путём визуального сопоставления результатов классификации с наземными метеонаблюдениями.

Анализу на возможность наличия гроз в КПМ подвергаются только классы «Cb inc.», «Cb cap.», «Cb calv.» и «Cb+Ci» с высокими значениями Wmax и SW, большой вертикальной мощности (т. е. с высокой ВГО и низкой НГО), кристаллические на ВГО и очень низкой ТВГО. Грозы случаются преимущественно из класса «Cb inc.» (среднегодовая вероятность гроз ~20 % случаев этого класса облачности, в тёплое время года до ~30 % случаев), при этом гроза равновероятно может быть как слабой, так и умеренной интенсивности. Сильные грозы встречаются достаточно редко и обычно днём в тёплый период года. Для класса «Cb+Ci» характерны только слабые грозы; для классов «Cb cap.» и «Cb calv.» − слабые и умеренные. Вероятность события «гроза» из последних 3х классов облачности менее 1,5 %. В тёплый период года вероятность и интенсивность гроз из мощных кучево-дождевых облаков заметно возрастает по сравнению с холодным, максимум повторяемости приходится на май-сентябрь.

Зональный ход вероятности гроз из мощной кучево-дождевой облачности достаточно хорошо выражен: грозовая активность растёт с уменьшением значений ц – наиболее часто грозы отмечаются южнее 51° с. ш. (в 10 и более раз чаще, чем на севере ЕТР). В светлое время суток грозы случаются несколько чаще, чем ночью. В холодный период года грозы крайне редки, преимущественно на самом юге региона.

Визуальные количественные оценки работоспособности КПМ дают следующие значения вероятности случая гроз в пределах выделенной зоны гроз для слабой, умеренной и сильной грозы – в среднем, соответственно до 50, 75 и ~100 %. Это означает, что при детектировании класса «слабая гроза» по спутниковым данным примерно в 40-60 % случаев в зависимости от времени года и суток гроза реально (подтверждается наземными метеонаблюдениями) наблюдается в этот срок спутникового наблюдения, была или произойдёт в период времени ±0,5 ч от этого срока. В случае детектирования КПМ класса «умеренная гроза» вероятность наличия грозы в этой зоне в срок спутникового наблюдения (±0,5 ч) составляет в зависимости от времени года и суток не менее 70-80 %. Класс «сильная гроза» в КПМ означает наличие грозы в ~100 % случаев. «Потери» КПМ гроз часто происходит в случаях слабых гроз (1-2 грозовых разряда за грозу) из относительно небольших по площади Cb, особенно при больших viz. Таким образом, качество классификации несколько убывает с уменьшением масштаба и интенсивности явления, а также ростом viz. В холодный период года и в тёмное время суток возможно некоторое завышение зон гроз слабой интенсивности (в результате, получается всего лишь предупреждение о возможности перерождения облака в грозовое).

Оценки вероятности и интенсивности гроз получаются средними для пиксела.

Град

Град – это осадки, выпадающие в тёплое время года из мощных кучево-дождевых облаков, в виде частичек плотного льда различных размеров; чаще всего наблюдается при грозе, обычно вместе с ливневым дождём (Хромов, Мамонтова, 1974). Однако при большой интенсивности ливня, высоких температурах воздуха в подоблачном слое, малой интенсивности града и небольших размерах градин явление «град» у поверхности земли может не наблюдаться, т. к. градины тают по пути своего выпадения. Градовое облако – это кучево-дождевое облако, дающее (или содержащее), кроме ливневого дождя, ещё и град (Хромов, Мамонтова, 1974). В холодное время года вместо града выпадает снежная или ледяная крупа.

КПМ косвенно детектирует зоны града в облаках и определяет вероятность его выпадения и интенсивность. Выделяется 4 класса: 1) без града (вероятность события 0 %); 2) град в облаках, существует вероятность выпадения града слабой интенсивности; 3) вероятность выпадения града более 60 %, град слабой или умеренной интенсивности; 4) вероятность выпадения града более 90 %, град умеренной интенсивности или сильный. Эти оценки получены путём визуального сопоставления результатов классификации с наземными наблюдениями.

Ниже представлена характеристика классов града в КПМ в зависимости от его интенсивности: «слабый град» – продолжительность явления не превышает несколько минут, размеры градин невелики, могут напоминать снежную крупу, рыхлые, быстро тают, не образует сплошного покрова на поверхности земли, не представляет сколько-нибудь значимую опасность для людей, животных, растений, построек и др.; «умеренный град» – продолжительность явления может достигать 5-10 мин, градины мелкие и средние (диаметр менее 0,5 см), не образует сплошного покрова на поверхности земли, может причинять некоторый ущерб (например, растениям); «сильный град» – продолжительность явления может превышать 5-10 мин, но не обязательно, градины средние или крупные, может образовывать сплошной покров на поверхности земли, представляет (из-за продолжительности выпадения, интенсивности или размера градин) существенную опасность для людей, животных, растений, построек и др.

Градоносными облаками в КПМ могут быть только «Cb cap.», «Cb inc.», «Cb+Ci» и «Cb calv.» с высокими значениями Wmax и SW, dH (т. е. высокая ВГО и низкая НГО), низкими ТВГО и кристаллические на ВГО.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11