2.1.3. Макрохарактеристики кучево-дождевых облаков

Достоверные сведения о размерах кучево-дождевых облаков, температуре на уровне их вершин, вертикальной мощности и т. п. были получены только недавно благодаря развитию высотной авиации и радиолокационных наблюдений в метеорологии. Эти макрохарактеристики зависят как от физико-географических особенностей района, так и от особенностей воздушной массы, в которой развиваются облака.

Данные о ряде макрохарактеристик кучево-дождевых облаков приведены в табл. 13, 14 и 15. Анализируя эти таблицы, надо учитывать, что размеры радиоэхо не совпадают с размерами кучево-дождевых облаков — они всегда несколько меньше облаков.

Таблица 13 (см. скан) Зависимость вероятности образования радиоэхо в кучево-дождевых облаках от температуры 6 в вершине радиоэхо

Из табл. 13 следует, что в центральных, более влажных районах США образование осадков происходит при значительно более высоких температурах в вершинах кучево-дождевых облаков, чем в сухих районах (Нью-Мексико).

Однако ряд наблюдений показал, что кристаллизация может происходить при температурах выше —12° С, особенно над поверхностями морей. Н. С. Шишкин [202] неоднократно наблюдал над сушей кристаллизацию вершин мощных кучевых облаков, преобразующихся в кучево-дождевые, при температурах от —6 до —11° С. При полетах над северной частью Атлантического океана было отмечено, что температура на уровне кристаллических вершин кучево-дождевых облаков в среднем почти на 10° С выше, чем над сушей [115].

Радиолокационные наблюдения за высотами радиоэхо ливней с грозами и ливней без гроз показали существование значительных различий между ними. В результате появилась возможность различать ливни с грозами и без гроз по высоте радиоэхо или по температуре, соответствующей уровню вершины радиоэхо. Было

также обнаружено, что ливни с градом 1 имеют наибольшую высоту радиоэхо.

Согласно Е. М. Сальману и К. С. Жупахину [163], для Ленинграда средняя высота радиоэхо ливней составляет 5,5 км, а гроз — 7,2 км. Вершины радиоэхо ливней в 87% случаев располагаются ниже 7 км, вершины радиоэхо гроз в 85% случаев находятся выше 6 км. В. М. Мучник [137] определил для района Днепропетровска, что в 84% случаев высота радиоэхо гроз составляет 5-10 км, тогда как высота радиоэхо градовых облаков в 87% случаев больше 9 км. Максимум повторяемости радиоэхо гроз соответствует высотам 7-8 км, а радиоэхо града - 10-11 км. При этом почти каждый случай выпадения града сопровождался грозой. Можно полагать, что выпадение града почти всегда сопровождается грозой и что градовые облака — это наиболее интенсивные грозовые облака, в которых ледяные гидрометеоры достигают поверхности земли.

Так как между высотой вершины радиоэхо и температурой на этом уровне существует определенная связь, то обнаруживается также связь между вероятностью образования ливней, гроз и града и температурой в вершине радиоэхо (табл. 14).

Таблица 14 (см. скан) Зависимость вероятности образования ливней, гроз и града от температуры в вершине радиоэхо в кучево-дождевых облаках

Возможно, что часть случаев с грозами при температурах выше —10° С, приведенных Тошей [181], соответствует теплым

грозам. Тоша обнаружил, что внутримассовые ливни и грозы развиваются при более низких температурах, чем фронтальные, и только при отрицательных температурах в вершинах облаков, их создающих.

По наблюдениям в Майами (США) за грозовыми облаками Сондерс и Ронн [502] обнаружили, что температура в вершинах радиоэхо развивающихся башен, как правило, ниже —10° С и может достигать —70° С.

Из рассмотренных данных следует, что грозы в зоне умеренного климата и, по крайней мере, в субтропиках почти всегда связаны с отрицательными температурами в вершинах кучево-дождевых облаков, что указывает на существенную роль смешанной фазы в их образовании. Обнаруживается довольно четко выраженная критическая температура, позволяющая отличать ливни от гроз и означающая, что имеются определенные условия образования гроз в кучево-дождевых облаках. С понижением температуры по сравнению с критической вероятность образования гроз и града быстро возрастает.

На горизонтальные размеры кучево-дождевых облаков сильно влияет их структура: являются ли они одно- или многоочаговыми (ячеистыми). Для Москвы площади радиоэхо ливней и гроз лежат в основном в пределах [88]. Для Киева средний диаметр радиоэхо составляет 6,8 км, а средняя площадь Для Ленинграда было получено, что максимальную повторяемость имеет площадь радиоэхо внутримассовых ливней около а гроз — около [132]. С. Б. Гашина и Е. М. Сальман [29] нашли достаточно хорошо выраженные различия для площадей очагов ливней и гроз. Так, для ливней в 88% случаев площадь меньше тогда как для гроз она в 80% случаев больше

Таблица 15 (см. скан) Продолжительность существования радиоэхо ливней и гроз

Исследования в США [256] показали, что в 50% случаев горизонтальная протяженность радиоэхо развитых кучево-дождевых облаков на высоте около больше 8 км. Было обнаружено, что существует связь между горизонтальными и вертикальными размерами радиоэхо. Можно считать, что горизонтальные размеры приближенно равны вертикальным. Вблизи поверхности земли средний диаметр радиоэхо летних ливней холодного фронта составлял около 7 км [433]. Средний максимальный диаметр радиоэхо локальных конвективных ячеек, которые при дальнейшем существовании не сливались друг с другом, равен 3,5 км. Эти данные характерны для отдельных очагов [226].

Важной характеристикой кучево-дождевых облаков является время их существования (табл. 15).

Как видно из табл. 15, длительность жизни радиоэхо ливней и гроз зависит как от их интенсивности, так и от сложности строения (многоочаговые радиоэхо).