ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 137-148

Оценка качества прогноза мезомасштабных конвективных систем на Западном Урале с помощью модели WRF и спутниковых данных MODIS

А.Н. Шихов 1 , А.В. Быков 1 
1 Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Одобрена к печати: 02.12.2015
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-137-148
 

Проанализированы результаты моделирования формирования и эволюции мезомасштабных конвективных систем (МКС), сопровождающихся опасными явлениями погоды над территорией Западного Урала, с помощью численной модели атмосферы WRF/ARW. Всего рассмотрено 20 случаев возникновения мезомасштабных конвективных комплексов и линий шквалов за период 2004–2015 гг. Расчеты выполнены на сетке с шагом по пространству 4 км в режиме прямого моделирования конвекции. В качестве начальных условий использованы данные реанализа CFS. Проверочным материалом послужили спутниковые данные Terra/Aqua MODIS, а также данные метеорологического радиолокатора и сети метеостанций. Показано, что характеристики интенсивности МКС (температура и высота верхней границы облаков, максимальное значение радиоэха) воспроизводятся моделью с достаточной достоверностью. Однако качество прогноза пространственного положения МКС в большинстве случаев неудовлетворительное, что может определяться начальными условиями. Интенсивную конвекцию с образованием МКС во внутримассовых ситуациях модель часто вообще не воспроизводит.
Тем не менее, в ряде случаев модель успешно воспроизводит формирование и эволюцию МКС с сильными ливнями, шквалами и градом и может применяться для сверхкраткосрочного прогноза конвективных опасных явлений в регионе с точностью по времени ± 1–2 ч. Перспективы повышения достоверности прогноза связаны, в частности, с возможностью ассимиляции дополнительных данных наблюдений с помощью модуля WRFDA-3DVAR, а также более детального учета характера подстилающей поверхности.
Ключевые слова: мезомасштабные конвективные системы, модель WRF, данные MODIS, температура и высота верхней границы облаков
Полный текст

Список литературы:

  1. Абдуллаев С.М. Жизненный цикл мезомасштабных конвективных систем: концепция, климатология и прогноз. Автореф. дис. … д-ра геогр. наук: 25.00.30. М., 2010. 50 с.
  2. Вельтищев Н.Ф., Жупанов В.Д. Эксперименты по численному моделированию интенсивной конвекции // Метеорология и гидрология. 2008. № 9. С. 30–44.
  3. Вельтищев Н.Ф., Жупанов В.Д., Павлюков Ю.Б. Краткосрочный прогноз сильных осадков и ветра с помощью разрешающих конвекцию моделей WRF // Метеорология и гидрология. 2011. № 1. С. 5–18.
  4. Вельтищев Н.Ф, Степаненко В.М. Мезометеорологические процессы. М., 2006. 101 с.
  5. Дмитриева Т.Г., Бухаров М.В., Песков Б.Е. Анализ условий возникновения сильных шквалов по спутниковой и прогностической информации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 244–250.
  6. Калинин Н.А., Ветров А.Л., Свиязов Е.М., Попова Е.В. Изучение интенсивной конвекции в Пермском крае с помощью модели WRF // Метеорология и гидрология. 2013. № 9. С. 21–30.
  7. Ленская О.Ю. Мезомасштабная организация и эволюция систем осадков на юге Бразилии. Дис. … канд. геогр. наук: 25.00.30. М., 2006. 220 с.
  8. Шихов А.Н., Быков А.В. Изучение двух случаев сильных смерчей в Предуралье // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 3. С. 124–133.
  9. Davis C.A., Brown B., Bullock R. Object-based verification of precipitation forecasts. Part I: Application to convective rain systems // Mon. Wea. Rev. 2006. Vol. 134. P. 1785–1795.
  10. Done J.A., Davis C.A., Weisman M., The next generation of NWP: Explicit forecasts of convection using the weather research and forecasting (WRF) model // Atm. Sci. Lett. 2004. Vol. 5. P. 110–117.
  11. Schwartz C.S., Kain J.S., Weiss S.J., Xue M., Bright D.R., Kong F., Thomas K.W., Levit J.J., Coniglio M.C. Next-day convection-allowing WRF model guidance: A second look at 2-km versus 4-km grid spacing // Mon. Wea. Rev., 2009. Vol. 137. P. 3351–3372.
  12. Skamarock W.C., Klemp J.B., Dudhia J., Gill D.O., Barker D.M., Duda M.G., Powers J.G. A description of the Advanced Research WRF Version 3 // NCAR Techn. Note –475 + STR, June 2008. 125 p.
  13. Sugimoto S., Crook N., Sun J., Xiao Q., Barker D.M. An examination of WRF 3DVAR radar data assimilation on its capability in retrieving unobserved variables and forecasting precipitation through observing system simulation experiments // Mon. Wea. Rev. 2009. Vol. 137. P. 4011–4029.
  14. Weisman M.L., Davis C., Wang W., Manning K.W., Klemp J.B. Experiences with 0-36-h explicit convective forecasts with the WRF-ARW model // Wea. Forecasting. 2008. Vol. 23. P. 407–437.
  15. Yang Y., Wang Y., Zhu K. Assimilation of Chinese Doppler radar and lightning data using WRF-GSI: case study of mesoscale convective system // Advances in Meteorology. Vol. 2015. P. 1–17.