Исходные данные используемые в качестве предикторов для краткосрочного прогнозирования облачности

Введение

Облака – метеорологические объекты, присутствие которых в атмосфере обусловлено переходом водяного пара из газообразного в другие фазные состояния. Количество, форму и высоту нижней границы облаков в определенном месте (на определенной территории) характеризует такой показатель, облачность. От облачности зависит приход к земной поверхности прямой и суммарной солнечной радиации, выпадение осадков, вероятность возникновения гроз, шквалов, смерчей и иных метеорологических явлений, а также общая комфортность погоды. Поэтому облачность является важной характеристикой атмосферы, отражаемой в прогнозах различного назначения и длительности прогнозного периода. Краткосрочный прогноз облачности – один из востребованных видов метеорологического прогноза, который широко используется в авиации и некоторых других областях хозяйственной деятельности, например, курортном деле, а также в прогнозах различных метеорологических явлений. Кроме того, краткосрочный прогноз облачности может быть востребован и в специфических видах деятельности, например, при астрономических наблюдениях или при организации массовых мероприятий на открытом воздухе т.п. Краткосрочный прогноз облачности основан на знании закономерностей образования, перемещения и эволюции облаков в различных слоях атмосферы. Однако, образование, видоизменение и разрушение облаков и перемещение, и эволюция облачных полей – достаточно сложные метеорологические процессы, зависящие от множества факторов, следствием чего становится возможность выполнения прогнозов облачности различными способами с использованием достаточно широкого комплекса исходных данных (предикторов), часть которых определяется, в том числе, комплексом местных факторов территории, для которой выполняется такой прогноз. Поэтому отбор и изучение предикторов краткосрочных прогнозов облачности является одной из актуальных задач современной метеорологии.
Целью настоящей работы является рассмотрение предикторов краткосрочных прогнозов облачности, используемых в современной синоптической метеорологии.
В задачи исследования входит:
• Рассмотрение облаков, как метеорологических объектов и облачности, как состояния атмосферы местности;
• Рассмотрение существующих видов краткосрочных прогнозов облачности, основных принципов и правил составления краткосрочных прогнозов облачности;
• Анализ предикторов, используемых в различных краткосрочных прогнозах облачности.
Метод исследования – анализ литературных источников


Облака и облачность, как метеорологические факторы

Облака, их образование и эволюция
Обширная группа явлений и процессов в атмосфере Земли обусловлена присутствием в ней водяного пара и его превращениями. Именно превращениями водяного пара в земной атмосфере и обусловлено существование в ней облаков. Облака – это видимые с земной поверхности скопления продуктов перехода содержащегося в атмосфере водяного пара из газообразного в иные фазные состояния – жидкое и твердое. Содержащиеся в единице объема облачного воздуха облачные элементы настолько малы, что, несмотря на их значительное количество, масса воды в жидком виде в облаках невелика. В водяных облаках в 1 м3 облачного воздуха содержится от 0,1 до 0,3 г воды. Только в кучевых облаках водность больше и меняется от 0,7 г/м3 в нижней части до 1,8 г/м3 – в верхней, достигая в отдельных случаях 5 г/м3. В кристаллических облаках водность значительно меньше – сотые доли грамма на 1 м3. Существование облаков в атмосфере обусловлено достаточно малой скоростью опускания составляющих их продуктов конденсации/сублимации водяного пара малых размеров в слое воздуха (в несколько см в секунду), а также наличием во многих облаках восходящих конвективных движений, препятствующих опусканию частиц воды/льда малых размеров на поверхность Земли. Источником энергии для процессов, происходящих в облаках, является теплота, выделяющаяся при конденсации/сублимации водяного пара и замерзании частиц воды. Выделение теплоты при изменении фазового состояния воды способствует существенному снижению адиабатического градиента температуры (скорости охлаждения воздушной массы при подъеме), что является одним из факторов формирования облаков значительной вертикальной мощности.
В настоящее время известно о существовании облаков в земной атмосфере от земной поверхности вплоть до высоты в 95 км или до верхней части мезосферы (серебристые облака), однако, на погодные условия у земной поверхности наибольшее влияние оказывают облака тропосферы (слоя атмосферы до высоты 10-12 км.).
Облака тропосферы (как и других слоев атмосферы) существенно различаются по процессам, приводящим к их образованию, высоте нахождения, своему физическому составу, процессам, происходящим в облаке и его свойствам, характеру эволюции и времени существования, а также характеру и степени влияния на погодные условия у земной поверхности. Значительные различия в указанных характеристиках облаков тропосферы потребовали для их описания применения разли