Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 255-268
Смерчи в условиях слабой конвективной неустойчивости атмосферы: анализ двух случаев на востоке европейской территории России
А.Н. Шихов
1 , Н.А. Калинин
1 , А.В. Быков
1 , И.О. Ажигов
1 , А.В. Шумихина
2 1 Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия
2 ООО "Микростеп-МИС", Санкт-Петерьург, Россия
Одобрена к печати: 03.09.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-255-268
Рассмотрены условия возникновения двух вспышек смерчей (tornado outbreaks) на востоке европейской территории России: 04.06.2018 в Кировской обл. и Удмуртии и 13.09.2018 в Пермском крае. Оценки траектории прохождения и интенсивности смерчей получены на основе сообщений очевидцев, отчётов о нанесённом ущербе и анализа ветровальных нарушений лесного покрова по данным со спутников Sentinel-2 и по снимкам сверхвысокого пространственного разрешения. По данным систем реанализа CFSv2 и ERA-5 рассчитан ряд диагностических переменных (индексов неустойчивости), характеризующих условия возникновения смерчей. Главной особенностью рассматриваемых случаев было образование значительных смерчей (категории не ниже EF2 по улучшенной шкале Фуджита) на фоне низкой температуры воздуха в приземном слое (+15…+18 °C), слабой конвективной неустойчивости атмосферы (энергия неустойчивости CAPE менее 500 Дж/кг) и сильного сдвига ветра в слое 0–6 км (свыше 25 м/с). Общими чертами синоптического положения при возникновении смерчей было влияние глубокого циклона на максимальной стадии развития, а также совпадение вершины тёплого сектора циклона с осевой частью струйного течения в средней тропосфере. Также важно отметить высокую влажность воздуха в приземном слое, что обусловило низкий уровень конденсации. Анализ спутниковых данных SEVIRI/Meteosat-8 и данных очевидцев позволил установить, что в первом случае возникновение смерчей было связано с прохождением двух мини-суперячеек, а во втором — с линией шквалов. Температура верхней границы облаков в обоих случаях была выше –50 °C, что существенно затрудняет идентификацию мезоциклонов по спутниковым данным.
Ключевые слова: смерчи, ветровалы, данные Sentinel-2, данные Meteosat-8, данные систем реанализа ERA-5 и CFSv2, конвективная неустойчивость, сдвиг ветра
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 с.
- Дмитриева Т. Г., Песков Б. Е. Синоптические условия, наукастинг и модельные прогнозы сильных шквалов и смерчей в Башкирии 1 июня 2007 г. и 29 августа 2014 г. // Метеорология и гидрология. 2016. № 10. С. 16–29.
- Кокорин А., Ажигов И. Вспышка торнадо 4 июня 2018 в Кировской области // ВКонтакте. 17.07.2018. URL: https://vk.com/@meteokirov-vspyshka-tornado-4-iunya-2018-v-kirovskoi-oblasti.
- Новицкий М. А., Павлюков Ю. Б., Шмерлин Б. Я., Махнорылова С. В., Серебрянник Н. И., Петриченко С. А., Тереб Л. А., Калмыкова О. В. Башкирский смерч: возможности анализа и прогноза смерчеопасной ситуации // Метеорология и гидрология. 2016. № 10. С. 30–40.
- Новицкий М. А., Шмерлин Б. Я., Петриченко С. А., Тереб Л. А., Калмыкова О. В. О совместном расчете полей вертикальной скорости и конвективных индексов в модели WRF для анализа и прогноза смерчеопасных ситуаций // Метеорология и гидрология. 2018. № 9. С. 14–26.
- Тетерина А. В Красновишерске ураганный ветер сорвал крыши с домов и повалил деревья // 59.ru. 14.09.2018. URL: https://59.ru/text/incidents/65387311/.
- Чернокульский А. В., Курганский М. В., Захарченко Д. И., Мохов И. И. Условия формирования и характеристики сильного смерча на Южном Урале 29 августа 2014 г. // Метеорология и гидрология. 2015. № 12. С. 29–38.
- Шихов А. Н., Ажигов И. О., Быков А. В. Смерчи и шквалы на Урале в июне 2017 года: анализ по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 272–281.
- Шихов А. Н., Чернокульский А. В., Спрыгин А. А., Ажигов И. О. Идентификация мезомасштабных конвективных облачных систем со смерчами по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 223–236.
- A recommendation for an Enhanced Fujita Scale (EF-Scale). Submitted to The National Weather Service and Other Interested Users. Revision 2 / Wind Science and Engineering Center. Texas Tech University. Lubbock, Texas, 2006. 111 p.
- Bedka K. M. Overshooting cloud top detections using MSG SEVIRI infrared brightness temperatures and their relationship to severe weather over Europe // Atmospheric Research. 2011. V. 99(2). P. 175–189.
- Brooks H. E. Proximity soundings for severe convection for Europe and the United States from reanalysis data // Atmospheric Research. 2009. V. 93. P. 546–553.
- Chernokulsky A. V., Kurgansky M. V., Mokhov I. I. On characteristic reanalysis-based values of convective instability indices for Northern Eurasia tornadoes // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 231. Art. No. 012012.
- Chernokulsky A., Kurgansky M., Mokhov I., Shikhov A., Azhigov I., Selezneva E., Zakharchenko D., Antonescu B., Kühne T. Tornadoes in Northern Eurasia: from the Middle Age to the Information Era // Monthly Weather Review. 2020. V. 148. P. 3081‒3111.
- Doswell C. A. III, Schultz D. M. On the use of indices and parameters in forecasting severe storms // Electronic J. Severe Storms Meteorology. 2006. V. 1. P. 1–22.
- Godfrey K. M., Peterson C. J. Estimating Enhanced Fujita Scale Levels Based on Forest Damage Severity // Weather and Forecasting. 2017. V. 32. P. 243–252.
- Gracier J. Convection parameters. 2012. 22 p. URL: http://www.juergen-grieser.de/ConvectionParameters/ConvectionParameters.pdf (accessed: 05.05.2020).
- Hanstrum B. N., Mills G. A., Watson A., Monteverdi J. P., Doswell C. A. III. The cool-season tornadoes of California and southern Australia // Weather and Forecasting. 2002. V. 17. P. 705–722.
- Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R. J., Hólm E., Janisková M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2020. V. 146. Iss. 730. P. 1999–2049. DOI: 10.1002/qj.3803.
- King J. R., Parker M. D., Sherburn K. D., Lackmann G. M. Rapid Evolution of Cool Season, Low-CAPE Severe Thunderstorm Environments // Weather and Forecasting. 2017. V. 32. P. 763–779.
- Mini Supercell Thunderstorms // National Weather Service. 2020. URL: https://www.weather.gov/lmk/mini_supercell (assessed 05.05.2020).
- Monteverdi J. P., Quadros J. Convective and rotational parameters associated with three tornado episodes in northern and Central California // Weather and Forecasting. 1994. V. 9 P. 285–300.
- Púčik T., Groenemeijer P., Rýva D., Kolář M. Proximity soundings of severe and nonsevere thunderstorms in central Europe // Monthly Weather Review. 2015. V. 143(12). P. 4805–4821.
- Rasmussen E. N., Blanchard D. O. A Baseline Climatology of Sounding-Derived Supercell and Tornado Forecast Parameters // Weather and Forecasting. 1998. V. 13. P. 1148–1164.
- Saha S., Moorthi S., Pan H.-L., Wu X., Wang J., Nadiga S., Tripp P., Kistler R., Woollen J., Behringer D., Liu H., Stokes D., Grumbine R., Gayno G., Wang J., Hou Y.-T., Chuangd S., Van Den Dool H., Kumar A., Wang W., Long C., Chelliah M., Xue Y., Huang B., Schemm J.-K., Ebisuzaki W., Lin R., Xie P., Chen M., Zhou S., Higgins W., Zou C.-Z., Liu Q., Chen Y., Han Y., Cucurull L., Reynolds R. W., Rutledge G., Goldberg M. The NCEP climate forecast system reanalysis // Bull. American Meteorological Society. 2010. V. 91(8). P 1015‒1057.
- Sherburn K. D., Parker M. D. Climatology and ingredients of significant severe convection in high-shear, low-CAPE environments // Weather and Forecasting. 2014. V. 29. P. 854–877.
- Sherburn K. D., Parker M. D., King J. R., Lackmann G. M. Composite environments of severe and nonsevere high-shear, low-CAPE convective events // Weather and Forecasting. 2016. V. 31(6). P. 1899–1927.
- Shikhov A. N., Chernokulsky A. V. A satellite-derived climatology of unreported tornadoes in forested regions of northeast Europe // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 204. P. 553‒567.
- Taszarek M., Kolendowicz L. Sounding-derived parameters associated with tornado occurrence in Poland and Universal Tornadic Index // Atmospheric Research. 2013. V. 134. P. 186–197.
- Taszarek M., Brooks H. E., Czernecki B. Sounding-derived parameters associated with convective hazards in Europe // Monthly Weather Review. 2017. V. 145. P. 1511–1528.
- Tyrrell J. Winter tornadoes in Ireland: The case of the Athlone tornado of 12 January 2004 // Atmospheric Research. 2007. V. 83. P. 242–253.
- Weisman M. L., Klemp J. B. The dependence of numerically simulated convective storms on vertical wind shear and buoyancy // Monthly Weather Review. 1982. V. 110. P. 504–520.