Різних хмар

Z, мм6/м3	Тип хмар
	шаруваті	шарувато- купчасті	Купчасті потужні	високо-купчасті	високо- шаруваті	перисті	шарувато-дощові	купчасто-дощові	купчасто-дощові з грозовим валом
>10-3-10-2 >10-2-10-1 >10-1-100 >100-101 >101-102 >102-103 >103-104 >104-105 >105-106 >106-107	20,2 50,6 19,2 - - - - - - -	26,8 32,2 19,6 1,0 0,6 - - - - -	- 6,4 20,7 34,0 22,4 18,5 - - - -	4,0 23,0 28,0 29,5 9,5 1,5 - - - -	12,0 28,0 38,0 18,0 2,5 1,5 - - - -	1,4 32,6 52,8 10,0 3,0 - - - - -	0,5 21,1 26,5 18,0 16,5 13,0 3,5 - - -	- 1,2 9,1 19,5 21,3 32,0 13,7 3,2 - -	- - 4,1 6,4 8,1 23,0 31,8 22,0 2,4 2,2
, мм6/м3	0,83	17,61	55,17	1,31	0,78	0,87	350,7	2432,2	19234,0
Число вип.	46	109	203	143	245	70	555	1066	296

Так, радіолуни грозових хмар характеризуються великою вертикальною довжиною і високими значеннями відбитих сигналів. В. М. Мучник одержав цікаві дані для районів України (табл.4.4).

З табл.4.4 випливає, що найбільш часто висота верхньої межі радіолуни грозових осередків знаходиться в інтервалі висот 6 - 9 км. Однак 32% осередків мали висоту менше 6 км. Зустрічаються навіть радіолуни гроз з висотою близько 3 км. Окремі ж найбільш потужні грозові хмари, простягаючись до висот порядку 14 км, проникали в нижню стратосферу. Подібний розподіл висот можна пояснити тим, що РЛС виявляли грозові осередки, які знаходяться на різних стадіях розвитку.

Таблиця 4.4 Повторюваність висот верхніх меж радіолун грозових

хмар для РЛС із невеликим потенціалом

	Висота радіолуни, км					Усього
	0-3	3,1-6	6,1-9	9,1-12	12
Число випадків	4	33	51	23	5	116
%	4	28	44	20	4	100

При аналізі даних табл.4.4 варто також мати на увазі сильну залежність максимальних висот радіолуни грозових осередків від фізико-географічних умов, типу погоди і сезону. Так, наприклад, для наших помірних широт грози у вересні і жовтні мають максимальні висоти радіолун порядку 6 - 6,5 км, що значно менше максимальних висот, які спостерігаються влітку, і тим паче висот, які відносяться до більш низьких широт, зокрема до Огайо, де середня висота радіолун гроз складає влітку 11,1 км.

Іншим непрямим критерієм поділу злив і гроз є критерій, запропонований М. Ф. Котовим, заснований на зв'язку між положенням радіолуни та ізотерми – 14˚С.

%

40

30 Зливи

20

Грози

10

0

2000 4000 6000 8000 10 000 Z _max

Рис.4.14 Розподіл (%) максимальних значень відбиваності злив і гроз

Статистична обробка 818 серій радіолокаційних і радіозондових спостережень показала, що в 90 % випадків вертикальні розміри зливових осередків досягають висоти ізотерми –14˚С. У той же час висота вершин грозових осередків у 90 % випадків більше висоти зазначеної ізотерми. Цим критерієм варто користуватися при зіставленні висоти ізотерми – С з висотою вершин радіолуни купчасто-дощових хмар, розташованих у радіусі 40 - 50 км від РЛС. Природно, що така ознака є регіональною.

Як критерій можна також використовувати відношення висот радіолун до висоти нульової ізотерми. Згідно Є. М. Сальману, середнє значення цього відношення для грозових хмар, що розвиваються влітку в наших широтах, дорівнює 0,9, а для злив - всього 0,2.

Вище вказувалося, що характерною рисою грозових осередків є те, що вони обумовлюють значно більші, ніж у негрозових осередках, потужності прийнятих сигналів. Це чітко видно при порівнянні максимальних значень потужностей, створюваних найбільш крупнокрапельними областями зазначених атмосферних утворень. Вимірювання відбиваності семи злив і гроз, виконані Є. М. Сальманом у районі Ленінграда, показують, що ця характеристика може бути непрямою ознакою електричної активності купчасто-дощової хмари (рис. 4.14).

Так, з аналізу кривих на рис.4.14 випливає, що при величині Z ≥ 4500 мм⁶/м³ спостерігаються тільки грозові зливи. Для районів України В.М. Мучником були отримані трохи інші дані. Тут граничним значенням відбиваності є Z = 20 000 мм⁶/м³, яке відповідає інтенсивності дощу 24 мм/год.

Крім того, є різниця в ступені зменшення відбиваності з висотою в грозових і зливових осередках. Є.М. Сальманом експериментально встановлено, що в зазначених атмосферних утвореннях відбиваність зменшується з висотою за логарифмічним законом

, (4.1)

де - максимальне значення відбиваності,

Н - висота, яка відраховується від рівня, що відповідає

(км),

- коефіцієнт, рівний 0,3 для грозових осередків і 0,9 для

зливових.

Оскільки відбиваність Z та інтенсивність опадів у грозах більше ніж у зливових осередках, то дальність виявлення грозових осередків також повинна бути більшою. Зокрема, для радіолокаторів з невеликим потенціалом (типу «Кобальт») можна вважати, що осередки, виявлені на дальностях більше 50 км, є грозовими. Зазначена дальність є граничною для зливових осередків з інтенсивністю дощу I = 24 мм/год.

Дослідження, виконані останнім часом С.Б. Гашиною і Е.М. Сальманом, показують, що для більш надійного визначення грозонебезпечності доцільно користуватися комплексом ознак, які характерні для грозових осередків: мала зміна Z (H); великі значення відбиваності Z у переохолодженій частині хмар; максимальна висота радіолуни в два рази і більше перевищує висоту нульової ізотерми; горизонтальні розміри радіолуни більше вертикальних; розподіл висот поля верхньої межі радіолуни відрізняється великою дисперсією.

Вище розглядалися непрямі ознаки, що дозволяють з тією чи іншою ймовірністю відрізняти зливові осередки від грозових при радіолокаційних спостереженнях. Тим часом рішення зазначеної задачі може бути зроблене на РЛС шляхом безпосереднього прийому відбитих сигналів від іонізованих каналів, створюваних розрядом блискавки, або за допомогою радіопеленгатора, сполученого з РЛС, який приймає власне електромагнітне випромінювання грозових розрядів (атмосферних) і однозначно визначає напрямок на ці розряди.

Радіолокаційне виявлення розрядів блискавки може бути основане на відбитті зондувальних імпульсів від меж каналів блискавки внаслідок великих градієнтів коефіцієнта заломлення повітря, які виникають через інтенсивне нагрівання повітря в каналі. Крім цього, причиною відбиттів може бути висока концентрація газових іонів і вільних електронів у каналі розряду.

У таблиці представлена концентрація вільних електронів, необхідна для повного відбиття різних довжин хвиль:

Довжина хвилі, см 1 3 10 20 50