Соленоидальная модель атмосферы - модель атмосферы, предполагающая отсутствие источников и стоков в атмосферных течениях.

Слово соленоидальный происходит от греческого соленоид, означающего «трубообразно» или «как в трубе» (Solen - труба), где новая жидкость не появляется и не пропадает.

Векторное поле называется соленоидальным (синоним - "бездивергентным"), если через любую замкнутую поверхность его поток равен нулю.

Всемирная метеорологическая организация (ВМО) – это специализированное учреждение Организации Объединенных Наций (ООН), Членами которого являются 191 государство и территория. Организация служит авторитетным источником информации системы ООН по вопросам состояния и поведения атмосферы Земли, ее взаимодействия с сушей и океанами, погоды и климата, которые она создает, и конечного распределения водных ресурсов.

Аномалия - отклонение от средних значений (иначе называемых "нормальными" значениями или "нормами").

Наукастинг (прогноз текущей погоды) представляет собой детализированный прогноз погоды на ближайшие часы (до 2-6 часов).

Продолжительность жизненного цикла некоторых погодных явлений (например, шквалов, ливней и т.д.) варьирует от минут до десятков минут. Возможности прямого прогноза такого рода явлений с помощью гидродинамических моделей атмосферы сегодня весьма ограничены, поэтому понятие «наукастинг» обычно ассоциируется с экстраполяцией последних тенденций, выявленных в данных метеорологических наблюдений.

Так как контактные наблюдения за состоянием атмосферы, как правило, распределены в пространстве недостаточно плотно, они не всегда способны обеспечить желаемую степень детализации для оценки параметров перемещения погодообразующих структур и зон отдельных погодных явлений. По этой причине помимо контактных метеорологических наблюдений для подготовки прогнозов текущей погоды и сверхкраткосрочных прогнозов активно привлекаются площадные данные дистанционного зондирования атмосферы (радарные, спутниковые).

Термин «наукастинг» был введен в активный обиход в 1980-х в Метофисе Великобритании К. Браунингом при описании технологии экстраполирования последовательности радарных образов для целей прогноза осадков. Первые попытки компьютерной экстраполяции были довольно примитивными, но к концу 1960-х были разработаны более сложные алгоритмы отслеживания отдельных конвективных ячеек. 

Вначале наукастинг ограничивался в основном временной экстраполяцией радарных и спутниковых образов, но постепенно в его сферу стали входить атмосферные численные модели. В настоящее время отмечается тенденция к сближению наукастинга с численным прогнозом погоды и усвоением данных наблюдений с высоким разрешением.  

Общие сведения о метеорологических радиолокаторах (МРЛ)

Принцип действия всех радиолокационных станций основан на использовании отражения (радиоэха) электромагнитных волн объектами наблюдения. Такое явление носит название радиоэхо, и для того, чтобы его обнаруживать, в конструкции каждого МРЛ обязательно имеются направленно и согласованно действующие радиопередатчик и высокочувствительный радиоприемник.

Первые метеорологические наблюдения с помощью радиолокаторов были проведены в годы Второй мировой войны. В послевоенный период были заложены теоретические основы метеорологических наблюдений, связавшие измерения параметров радиоэха с характеристиками гидрометеоров. Первые метеорологические радиолокаторы, предназначенные для оперативных наблюдений, были однопараметрическими и проводили измерения только одного параметра облаков и осадков - радиолокационной отражаемости Z. Тем не менее, даже измерение только одного параметра дало метеорологам мощный инструмент наблюдений: появилась возможность оценивать местоположение и внутреннюю структуру зон мощной облачности и осадков, их высоту, тенденцию развития. На этой основе был развит р/л метод измерения осадков. В СССР большое развитие получил метод идентификации гроз на основе анализа вертикальной структуры поля р/л отражаемости. Были отработаны р/л алгоритмы идентификации града и проведена отработка методики противоградовых работ. В этот период в МРЛ использовались аналоговые приемные устройства, наблюдения проводились ручным способом, а для отображения информации использовались индикаторы кругового обзора на лучевых трубках. К данному поколению радиолокаторов относились советские метеорологические радиолокаторы МРЛ-1, МРЛ-2. Необходимо отметить, что МРЛ-1 был первым двухволновым радиолокатором, хотя миллиметровый канал достаточно быстро обнаружил свою низкую эффективность.

Следующий шаг в технике радиолокации был сделан в направлении использования доплеровских методов радиолокационных метеонаблюдений. К измерениям р/л отражаемости Z добавились - радиальная доплеровская скорость и ширина доплеровского спектра. На основе использования этих трех измеряемых на ДМРЛ параметров в США большое развитие получили методы идентификации таких опасных явлений погоды, связанных с ветром, как смерчи и торнадо. К сожалению, в СССР в этом направлении проводились только исследовательские работы, серийный оперативный доплеровский радиолокатор разработан не был. В результате внедрения в практику радиометеорологических наблюдений доплеровской обработки были получены следующие достижения:

· разработаны методы идентификации смерчей и торнадо («сигнатуры торнадо» на картах радиальной скорости) и методы прогноза их перемещения,

· использование доплеровской фильтрации для исключения отражений от местных предметов,

· разработаны методы идентификации опасных сдвигов ветра и турбулентности в тропосфере,

В 70-е годы в СССР был разработан двухволновой (длина волны 3- и 10-см) радиолокатор МРЛ-5, который широко использовался не только в прогностической практике, но и в исследованиях измерения осадков двухволновым методом, и работах по градозащите при проведении активных воздействий с использованием двухволнового метода обнаружения града.

В конце 70-х годов прошлого века для управления радиолокатором и обработки полученной информации стали использоваться ЭВМ, р/л наблюдения стали автоматизированными. К Олимпиаде-80 в московском регионе была запущена первая отечественная радиолокационная сеть из трех радиолокаторов МРЛ-5 (Долгопрудный, Калуга, Рязань). Объединение информации трех радиолокаторов производилось на печатающем устройстве, а информация передавалась в Гидрометцентр СССР. В 1985 г. в Москве были проведены испытания первого комплекса АКСОПРИ, на основе которого была создана радиолокационная сеть «Московское кольцо», до настоящего времени обеспечивающая оперативные наблюдения в московском регионе.

Потребителями метеорологической радиолокационной информации, в первую очередь - карт метеоявлений, ВГО, интенсивности и накопленных осадков, являются оперативные службы Росгидромета, авиационные метеорологи и службы УВД, коммунального и транспортного управления и др. Позже были разработаны другие отечественные автоматизированные системы радиолокационных метеонаблюдений - «Метеоячейка», «АСУ-МРЛ», «Мерком», «Антиград».

После внедрения автоматизации радиолокационных метеорологических наблюдений и перехода на использование в конструкции ДМРЛ твердотельных модуляторов, цифровых приемников и когерентной обработки сигналов следующим значительным шагом стало внедрение поляризационных методов.

Объединение метеорологических радиолокаторов в сеть позволяет во многих случаях компенсировать ограничения радиолокационного метода метеонаблюдений: ослабление радиоизлучения в осадках, блокировка радиоизлучения естественными (рельеф, растительность) и искусственными (здания и сооружения) препятствиями в отдельных секторах, азимутальные направления с помехами, снижение разрешающей способности радиолокатора за счет расширения луча и увеличение высоты луча за счет кривизны Земли на больших дальностях.

Сегодня метеорологические радиолокационные сети созданы во всех развитых странах: в США сеть NEXRAD объединяет 156 доплеровских поляризационных радиолокаторов S-диапазона WSR-88D, в Европе в рамках международного проекта OPERA объединяются около 180 радиолокаторов различных производителей, работающих по разным программам наблюдений. Часть из них является доплеровскими и поляризационными. В Китае, Японии, Австралии радиолокаторы также объединены в национальные сети. Как правило, для объединения радиолокационной информации используются первичные данные наблюдений.

Основной выходной информацией радиолокационных метеорологических наблюдений является информация о местоположении, внутренней структуре, метеорологических характеристиках (тип метеоявления, интенсивность и фаза выпадающих осадков, верхней границе облачности, доплеровской скорости) полей облачности и осадков, а также наблюдения их перемещений и эволюции, дающая возможность сверхраткосрочного (до 1-3 часов) прогноза погоды.

Современные метеорологические радиолокаторы решают следующие важные задачи:

· идентификация и оценка интенсивности метеорологических явлений, связанных с облачностью и осадками, информационное обеспечение сверхкраткосрочного прогноза погоды,

· обеспечение р/л информацией численных моделей прогноза погоды для их инициализации и верификации.

Традиционно, в радиометеорологии используются три частотных диапазона длин волн: X (3,2 см), C (5,3 см) и S (10 см). Диапазон S используется в условиях интенсивных осадков, т.к. он наименее подвержен ослаблению в осадках, однако, для обеспечения ширины луча 1° приходится использовать антенны диаметром 9 м. Диапазон X почти не используется для оперативных наблюдениях, так как испытывает сильное (примерно в 100 раз по сравнению с S-диапазоном) затухание в осадках, но позволяет использовать относительно малые антенны - 2 м для формирования луча шириной 1°.

В нашей стране диапазон 3,2 см традиционно широко использовался в метеорадиолокаторах серии МРЛ. В МРЛ-5 с антенной диаметром 4,5 м использование для зондирования излучения X-диапазона обеспечивает ширину луча 0,5° что особенно эффективно в зимних условиях с низкой облачностью.

Частотный диапазон С (длина волны 5,3 см) является разумным компромиссом в радиометеорологии между размерами антенны и ослаблением в осадках. В радиолокаторе ДМРЛ-С антенна диаметром 4,3 м обеспечивает ширину луча 0,95°.

Дальность радиолокационных наблюдений сегодня определяется не столько возможностями техники (метеопотенциалы однотипных радиолокаторов различных производителей примерно равны), сколько решаемыми задачами и естественными ограничениями. Радиолокационный луч, выпущенный под нулевым углом места, из-за кривизны Земли на дальностях свыше 100 км отрывается от поверхности Земли на более чем 600 м. На дальностях более 250 км радиолокатор может обнаруживать только верхушки мощных облаков и использоваться для раннего штормооповещения.

Обзорные метеолокаторы (например, сеть NEXRAD в США) имеют луч шириной 1°, и проводят наблюдения на большой территории (до 460 км по дальности) в цикле наблюдений длительностью от 4,5 до 10 минут в зависимости от выбранного режима, который выбирает дежурный специалист регионального офиса Национальной метеослужбы. Обзорные метеорологические радиолокаторы в США, Индии, странах Юго-Восточной Азии проводят р/л наблюдения на океанском побережье с целью раннего обнаружения тропических циклонов.

Специализированные доплеровские радиолокаторы TDWR С-диапазона (США, Гонконг, Китай) устанавливаются в аэропортах для обнаружения опасных микропорывов и сдвигов ветра на малых высотах и имеют более узкий луч 0.5° и радиальное разрешение 150 м. Высокое пространственное разрешение (по углу) обеспечивается на дальностях до ~90 км от места установки из-за естественного уширения и подъема луча над поверхностью земли с расстоянием.

Кроме того, радиоизлучение на длине волны 5 см (С-диапазон) испытывает заметное ослабление в осадках по сравнению с 10-см диапазоном у радиолокаторов NEXRAD.

В отличие от обзорных, радиолокаторы TDWR используют более сложную модель сканирования: непрерывное круговое под низким углом места антенны, а в случае обнаружение радиоэха выше порога - быстрое секторное сканирование под 1-2 углами места для обнаружения зон порывов и сдвигов.

В передвижных метеорологических радиолокаторах, где ограничены размеры антенны (авиационных, автомобильных), для зондирования используют длину волны 3,2 см.

Таким образом, используемые в разных странах метеорологические радиолокаторы различаются не только используемой длиной волны. МРЛ производят наблюдения в разных режимах с разной длительностью циклов. Для метеорологической обработки данных наблюдений используется различное программное обеспечение, отличающееся выходными продуктами. Также отличаются выбор углов и программы сканирования облачной атмосферы.

Подробнее: Радуга

Подробнее: Суховей

ОЗОНОВАЯ ДЫРА - термин, вошедший в употребление в начале 70-х годов ХХ столетия в связи с резким уменьшением общего содержания озона. Считается, что ряд хлорфторуглеродов и других озоноразрушающих соединений, являющихся довольно устойчивыми, поднимаясь в стратосферу, расщепляется и вступает в фотохимические реакции с озоном. При этом распадается озона больше, чем его образуется вновь под действием ультрафиолетового излучения. В настоящее время ведется непрерывное слежение за состоянием озонного слоя. Принят ряд международных соглашений, запрещающих использовать озоноразрушающие вещества и рекомендующие использовать альтернативные технологии.

ОБЛАЧНО С ПРОЯСНЕНИЯМИ - термин, употребляемый в прогнозах погоды для обозначения преобладания облачности свыше 5 баллов при отдельных временных уменьшениях до 0-3 баллов.

Осцилляция Маддена-Джулиана (англ. Madden–Julian oscillation, MJO) — важнейшую моду внутрисезонной (30-90 суток) изменчивости тропической атмосферы. Осцилляция Маддена-Джулиана представляет собой волновую структуру, перемещающуюся в восточном направлении над теплыми районами Индийского и Тихого океанов со скоростью от 4 до 8 м/с. Движение волны можно увидеть по различным проявлениям, наиболее чётко — по изменениям в локализации развития зон глубокой конвекции и количестве связанных с ними осадков. Сначала изменения проявляются на западе Индийского океана, затем они перемещаются на восток и продолжаются в Тихом океане, где затухают по мере продвижения к его холодным восточным районам, но иногда вновь возникают с уменьшенной амплитудой над тропическими районами Атлантики. Для передней части такой волны характерны усиление конвекции и увеличение количества осадков, за которыми следует фаза уменьшения количества осадков. Продолжительность цикла обычно составляет 30–60 суток.

Явление было обнаружено Рональдом Мадденом и Полем Джулианом в 1994 году.

Аэрологическое зондирование — определение свойств воздуха и характеристик некоторых атмосферных процессов с помощью поднимаемых в атмосферу приборов или дистанционными методами. При температурно-ветровом А. з. определяется распределение по высоте температуры, влажности и давления воздуха, направления и скорости ветра с использованием радиозондов, шаров-пилотов и метеорологических ракет. Исследования стратосферы и нижней мезосферы производится с помощью метеорологических ракет. При этом сбор информации может осуществляться как при подъёме ракеты, так и во время спуска отделившихся от неё приборов на парашюте. При дистанционных методах А. з. используются посылаемые с земли, ракет и т. п. акустические или электромагнитные (в том числе оптические) сигналы. По их изменению в различных слоях атмосферы и определяют характеристики ее состояния.

Радиозонд - прибор для измерения метеорологических элементов в свободной атмосфере и одновременной их передачи с помощью радиосигналов.   

Радиоветровое зондирование. Определение скорости и направления ветра на высотах путем измерений с помощью радиоаппаратуры координат прибора, выпускаемого в свободный полет на шаре. Пространственные координаты прибора измеряются радиолокатором, угловые координаты – радиотеодолитом (радиопеленгатором). 

Радиоактивный дождь. Дождь, в воде которого содержатся продукты радиоактивного распада (искусственного) в количестве, значительно превышающем обычное. 

Радиоактивность осадков. Содержание в дожде и снеге продуктов распада радиоактивных элементов, главным образом радона. Активизация осадков происходит двояким путем: 1) частички распада радиоактивных изотопов могут быть ядрами конденсации; 2) осадки могут механически обогащаться продуктами радиоактивного распада во время падения через атмосферу. Осадки, выпадающие при грозах и шквалах, обладают большей радиоактивностью, чем обложные. Снег более радиоактивен, чем дождь. Роса, иней, изморозь также обнаруживают радиоактивность.