Дешифрирование снимков облачности.

По материалам книги "Спутниковая метеорология", М.А.Герман

Дешифрирование снимков облачности

Возможность опознавания облаков на телевизионных снимках определяется разрешающей способностью аппаратуры. Очевидно, что чем меньше величина разрешающего элемента на местности, тем с большими подробностями видны заснятые объекты и точнее их дешифрирование. Отдельные облака меньшего размера, чем элемент разложения на местности, не различаются, а облачные поля, состоящие из облаков такого размера, выглядят на ТВ снимках в виде однородной светлой пелены, подобно тонким облакам той или иной яркости.
Фотоснимки облачности, получаемые со спутников, выгодно отличаются от наземных наблюдений тем, что дают целостную картину распределения облаков над обширными территориями, соизмеримыми с основными синоптическими объектами. Это позволяет по характеру рисунка изображения на снимках изучать неоднородности облачного покрова различного масштаба, многие, из которых для дискретных наземных наблюдений являются практически неуловимыми. При изучении возникает естественное желание: идентифицировать и классифицировать облачные образования, отображаемые на снимках, согласно классификации облаков, принятой при наземных наблюдениях. С одной стороны и, с другой — идентифицировать и классифицировать целые облачные системы, покрывающие большие площади земной поверхности.

Рисунок изображения облачности

Текстура изображения. Под текстурой понимается рисунок мелких деталей изображения, создаваемый различием яркостей отдельных элементов, размеры которых сравнимы с разрешающей способностью аппаратуры. В этом случае на снимке воспроизводятся только самые основные черты объекта, по которым можно судить, является ли оно округлым или вытянутым, светлее (холоднее), чем окружающий фон, или наоборот. Различают три основных типа текстуры: матовая, зернистая и волокнистая.
Матовая текстура характеризуется однородным тоном изображения. Телевизионные снимки этой текстуры отличаются между собой только по яркости. Матовая текстура свойственна изображениям открытых участков водной поверхности, суши в районах достаточного увлажнения, засушливых участков суши, сплошных льдов и снежного покрова, тумана и слоистообразной облачности.
Зернистая текстура — скопление пятен (зерен) светлого пли темного на соответствующем фоне. Мелкие зерна обычно характерны для изображений кучевых облаков, при-размеры зерен в этом случае настолько малы, что детали и формы отдельных облаков полностью скрадываются. Слоисто-кучевые облака выглядят аналогично, только зерна в этом случае темные на светлом фоне. Под зернами здесь следует понимать просветы в облаках. Однако наличие темных зерен на светлом фоне не является гарантией того, что изображены слоисто кучевые облака. Это могут быть также кучевые облака геометрические особенности больших участков изображения, создаваемых сотнями элементов, размеры которых примерно на два-три порядка больше разрешающей способности системы.
К крупномасштабным облачным системам относятся: зоны фронтальной облачности, облачные вихри циклонов, облачность струйных течений, облачные вихри тропических циклонов, облачность внутритропической зоны конвергенции, облачность холодных фронтов тропической зоны.
Характеристики облачных систем позволяют выявить общую синоптическую обстановку, в которой наблюдаются те или иные облачные образования.
Таким образом, комплекс основных характеристик, рассмотренных выше, может лечь в основу распознавания облаков и подстилающей поверхности на путниковых фотографиях. Но все же при наличии в распоряжении дешифратора этих облачных характеристик задача дешифрирования остается сложной. Важным дополнением к упрощению распознавания спутниковых фотографий являются радиационные измерения, которые производятся одновременно с ТВ прослеживанием облаков. Совместный анализ всей спутниковой информации позволит выяснить вертикальную протяженность облаков и уточнить по этим данным их форму. Если в распоряжении дешифратора имеются только телевизионные снимки облачности, то для определения мощности облаков используют тени, отбрасываемые высокими облаками, на более низкие Превышение одного облака над другим в этом случае может быть определено по данным высоты Солнца. Тени могут быть видны не только на фоне более низких облаков, но и на светлом песке, снежном и ледяном покрове. В то же время на водной поверхности, которая обычно имеет темный тон, тень не всегда удается обнаружить.

Форма и количество облачности При анализе телевизионных снимков не всегда удается точно определить формы морфологической классификации облаков из-за фотографического сходства большинства из них между собой. Поэтому при дешифрировании пользуются условной классификацией, составленной с учетом информативных возможностей фотографии. Выделяются следующие основные типы облачности, каждый из которых может включать в себя не только соответствующие формы морфологической классификации - кучевые, слоистые, перистые и др., но и всевозможные разновидности всех ярусов, создающих на снимках сходный зрительный эффект: перисто-образные, слоистообразные, кучево-образные, кучево-дождевые или мощные кучевые, слоисто-кучевообразные, различные сочетания указанных типов.
Кроме основных типов облачности, при дешифрировании определяются границы однородных облачных полей и количество облачности.
Границей (контуром) называется линия раздела между полями с различными характеристиками. Контурами очерчиваются районы (поля), однородные по яркости и структуре изображения облачности.
Количество облачности характеризует степень покрытия облаками того или иного участка земной поверхности и определяется отношением (в процентах) площади, занятой облачными элементами внутри контура, ко всей площади, ограниченной контуром.

Перистообразная облачность

Облака, сквозь которые просвечивает рельеф или более низкие облака, являются обычно перисто-образными. Они могут быть опознаны на изображениях в большинстве случаев по волокнистой структуре, а также по ассоциации с другими облаками, такими, например, как кучево-дождевые.
Существенную помощь в распознавании облаков оказывает также знание географии местности. Если облачные полосы пересекают высокие горные цепи и при этом не испытывают их влияния, то о высоте таких облаков можно судить однозначно и отнести их к перисто-образным. Полосы более или менее плотных перистых облаков часто дают тень на облака нижнего и среднего ярусов или заснеженную поверхность Земли. Особенно четкие тени связаны с перистыми облаками, образующимися с правой стороны струйного течения.
К перисто-образным облакам могут быть отнесены не только перистые облака, но и облачные поля других форм, имеющие аналогичную структуру. Так, например, при условии отсутствия других опознавательных признаков, изолированное поле адвентивного тумана над открытым морем создает на снимке такой же фотографический эффект, что и перистые облака. Однако знание физического механизма и района образования тех или иных облачных образований, учет истории, а также привлечение других источников позволяют правильно идентифицировать типы облачности.

Слоистообразная облачность

Основной отличительной чертой слоистообразной облачности на ТВ снимке является ее матовый однородный тон. Мезоструктура этой облачности бывает неопределенная или полосная. Вдоль полос обычно сохраняется однородность тона либо она меняется постепенно.
Тон изображения плотных слоисто-образных облаков чаще белый, иногда ярко-белый, тонких — светло-серый.
Изображение слоистообразной облачности на ТВ снимках создается слоисто-дождевыми (Ns), слоистыми (St), высокослоистыми (As) облаками. Кроме того, некоторые кучево-образные облака: кучевые (Сu), высококучевые (Ас) и слоисто-кучевые (Sc), состоящие из сравнительно мелких облачных элементов, разделенных такими же мелкими просветами, могут выглядеть на ТВ снимках как слоистообразные. Наибольшей яркостью на снимке будут обладать слоисто-дождевые облака, среднее альбедо которых составляет 80%. Меньшая яркость будет у As, имеющих среднее альбедо 60%.
Слоистообразная облачность часто наблюдается в сочетании с кучево-образной. В этом случае матовый топ изображения, характерный для слоистообразной облачности, будет несколько нарушен вкраплениями зернистых или более крупных облачных элементов округлых форм. Нередко в слоистообразную облачность бывают включены кучево-дождевые облака (Cb), которые на снимках просматриваются в виде ярко-белых пятен на менее ярком однородном фоне. Иногда присутствие СЬ можно обнажить по теням от их вершин, выступающих над верхней кромкой слоистообразных облаков. По 'количеству слоистооб-разная облачность бывает только сплошной или значительной.
Для нее характерны большие горизонтальные размеры (до нескольких тысяч километров). Вертикальная мощность ее колебаться от 0,3 до 5—6 км.
Слоистообразная облачность чаще всего наблюдается в области теплых и окклюдированных фронтов, а также в антициклонах в холодную половину года.
От слоистообразных облаков следует отличать туман. На спутниковых фотографиях он имеет сплошное молочно-белое изображение с роимыми краями, повторяющими, как правило, формы рельефа. Адвективный туман над океанами может иметь также полосную структуру, напоминающую структуру перистых облаков. Плотный туман легко опознается даже на фоне снега, поскольку закрывает контуры подстилающей поверхности и может просматриваться сквозь тонкую облачность. Слабый (просвечивающий) туман обнаруживается на снимках только при отсутствии снега и облачности. Светло-серая пелена тумана над небольшими водными бассейнами создает иногда впечатление свечения воды наподобие солнечного блика.
Определенные трудности дешифрирования представляют туманы на ИК изображениях. Малый температурный контраст между туманом и подстилающей поверхностью очень часто не позволяет по тону изображения отличить туман от других объектов. В этом случае существенную помощь могут оказать аэросиноптические материалы за сроки, наиболее близкие к срокам съема информации.

Кучевообразная облачность

Кучевообразная облачность (ячейки)

Изображения кучевообразной облачности на фотоснимках отличается большой яркостной неоднородностью. Тон изображения этих облаков может колебаться от серого до ярко-белого, причем светлый тон изображения обычно чередуется с более темным. Характерной текстурой изображения является зернистая, волокнистая или куполообразная. Мезоструктурные образования кучевообразной облачности могут быть трех видов: ячейки, полосы, цепочки.
Из кучевообразных облаков по фотоснимкам можно выделить в основном облака вертикального развития, к которым относятся кучевые (Си), мощные кучевые (Си cong.) и некоторые формы слоисто-кучевых облаков (Sc). Яркость тона изображения кучевообразных облаков прямо пропорциональна их горизонтальным и вертикальным размерам.
Небольшие скопления кучево-образных облаков, имеющие размеры меньше, чем разрешающая способность системы, выглядят на снимке как сплошная серая дымка и могут быть расшифрованы как тонкие слоистообразные облака. К таким облакам относятся кучевые хорошей погоды < (Сu hum), высококучевые (Ас), некоторые формы слоисто-кучевых (Sc) и перисто-кучевых (Сс).
Кучевообразные облака обычно располагаются в виде отдельных редких облаков или в виде значительных скоплении их. Горизонтальные размеры облаков колеблются в очень широких пределах. Кучевообразные облака могут сочетаться с другими формами облаков всех ярусов. Выделяться на фоне других облаков они будут в том случае, если имеют большую яркость изображения на снимке, либо по характерной тени, отбрасываемой ими на нижележащие облака.
Кучевообразные облака чаще всего образуются вблизи холодных фронтов и в тылу циклона в неустойчивой воздушной массе.
Особенно важно выделить среди других облаков кучево-дождевую облачность. Основными признаками для дешифрирования изображений Сb на ТВ снимке являются: наиболее яркий (ярко-белый) фон изображения (альбедо порядка 80%); отчетливо очерченные контуры облачности, хорошо различимые на фоне подстилающей поверхности и легко опознаваемые на фоне любой другой облачности. Куполообразная текстура изображения; значительные колебания горизонтальных размеров; характерные выбросы (шлейф) наковален перистых облаков; полосная мезоструктура (в виде гряд).
СЬ встречаются как изолированные, так и в сочетании с другими формами. В случае сочетания СЬ с другими формами граница их выражена резко: они обнаруживаются по теням, создаваемым вершинами, ярко-белые купола которых выступают на более темном фоне. В случае отсутствия теней СЬ опознаются по яркости их изображения на снимках. Они могут наблюдаться в тылу циклона в неустойчивом холодном воздухе, а также в антициклоне и размытом барическом поле в особенности в летнее время года.

Слоисто-кучевообразная облачность

Слоисто-кучевая облачность обозначена как SC Sheets

На телевизионных фотографиях слоисто-кучевообразные облака имеют вид крупных или мелких гранул. Иногда эта облачность на снимке выглядит в виде поля изолированных расплывшихся пятен, в центре которых, как правило, прослеживается относительно яркое образование из более мощных облаков. Для слоисто-кучевообразных облаков характерна зернистая текстура. Облачность имеет серый и светло-серый тон на ИК изображениях, светлый и ярко-белый тон на снимках, полученных в видимых лучах. Облака этих форм имеют хорошо выраженную структуру и очень часто группируются в гряды и полосы, которые обычно ориентируются по направлению ветра. Слоисто-кучевообразная облачность формируется в холодном влажном воздухе в подинверсионном слое и имеет небольшую вертикальную протяженность.

Кучево-дождевая облачность

Кучево-дождевая облачность

Этот вид облачности достаточно легко опознается на телевизионных изображениях. Кучево-дождевые облака обычно имеют куполообразную текстуру, большую яркость и размеры. На снимках они имеют вид крупных ярких белых пятен с размерами в поперечнике 10—40 км, а иногда и более.
Облачные образования диаметром около 100 км и более представляют собой скопление отдельных кучево-дождевых облаков, у которых наковальни слились и образовали сплошной покров перистых облаков.
Шлейф перистых облаков, по данным К. О. Эриксона, связанный с кучево-дождевой облачностью, наблюдается при наличии вертикального сдвига ветра. В этом случае наветренный край кучево-дождевого облака резкий, а подветренный, куда происходит снос перистых облаков, размытый. Шлейф перистых облаков простирается по направлению ветра на уровне облаков. В связи с этим по изображению кучево-дождевой облачности можно определять направление воздушных потоков в верхней тропосфере (на уровне перистых облаков), а они в некоторой степени характеризуют перемещение самих кучево-дождевых облаков.
Наличие кучево-дождевых облаков на ТВ снимке является хорошим индикатором для прогноза гроз, ливней и шквалистых ветров в районе, для которого получена спутниковая информация.
При определенных условиях ТВ съемки вес же не всегда удается правильно распознать отдельные формы облачности, тем более что в оперативной практике использования спутниковых изображений этот этап дешифрирования является промежуточным. Эти и другие соображения способствовали созданию обобщенного метода дешифрирования ТВ изображений облачности. Сущность метода, который предложил И. П. Ветлов, заключается главным образом не в распознавании отдельных облачных форм, фиксируемых при наземных наблюдениях, а в выявлении типовых облачных систем, связанных с характерными атмосферными процессами. В основу такого подхода к дешифрированию положен принцип — каждая отдельная облачная система обусловлена определенной формой циркуляции в атмосфере. Дешифрирование изображений облачности в таком плане облегчает и задачу выделения обычных облачных форм, которая после выявления типовых облачных систем с точки зрения анализа и прогноза погоды во многих случаях может терять свое самостоятельное значение.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СПУТНИКОВ В СИНОПТИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ. Фронты.

Обширная метеорологическая информация, регулярно получаемая со спутников, находит широкое применение в синоптической практике. Сборные карты облачного покрова, построенные по телевизионным снимкам, обладают большой информативностью, они отображают пространственную структуру и другие характеристики облачности. Облачные системы разнообразных синоптических образований (фронтов, циклонов, ураганов, зон конвергенции и др.) настолько типичны, что использование изображении облачного покрова стало незаменимым средством прогноза крупномасштабных атмосферных процессов.
Для начального этапа развития спутниковой метеорологии, связанного с использованием в практике прогнозов погоды изображений облачного покрова, характерно преобладание методов качественного (синоптического) анализа получаемых данных. Выполненные в последние годы исследования свидетельствуют о больших возможностях использования спутниковой метеорологической информации в рамках современных численных прогнозов погоды. В частности, использование данных уходящего излучения в различных областях спектра позволяет получить количественные сведения о температуре, плотности, влажности воздуха и содержании озона.
Реальная возможность решения обратных задач спутниковой метеорологии ставит на повестку дня проблему оптимального сочетания обычных и спутниковых средств метеорологических наблюдений. Если станут, например, вполне надежными спутниковые измерения вертикального профиля температуры воздуха в любой точке земного шара, то это исключит необходимость массового применения радиозондов как основного средства температурного зондирования атмосферы.
Перспективы получения при помощи спутников метеорологической информации в количественной форме отнюдь не снижают актуальности использования и совершенствования методов качественного анализа изображения Земли из космоса. Напротив, исследования последних лет открыли здесь новые возможности, состоящие в применении изображений для определения разнообразных свойств характеристик подстилающей поверхности.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ОБ ОБЛАЧНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ СИНОПТИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ

При анализе синоптических карт и оценке характера атмосферных процессов, наряду с данными наблюдений наземных станций, в последнее время все шире применяются результаты наблюдений с метеорологических спутников. Рассматривая последовательный ряд снимков земной поверхности, можно выявить определенные структурные характеристики облачных полей. С помощью спутниковой аппаратуры, способной заснять большие пространства, удается получить общую картину облачного покрова в глобальном масштабе. Сборная карта облачного покрова, построенная по фотографиям с большой площади, описывает характер атмосферных процессов, происходящих на большой территории, и может иметь практическое значение. Эти карты, дающие непрерывную картину распределения облачности, обладают большой наглядностью, существенной для синоптического анализа, и в значительной мере помогают более правильно осмыслить данные дискретной сети метеорологических наблюдений. Выделить крупномасштабные атмосферные возмущения, с которыми связаны резкие изменения в условиях погоды.

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЛАЧНЫХ ПОЛЕЙ И ИХ СВЯЗЬ С СИНОПТИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Структура изображения зависит главным образом от яркостного контраста наблюдаемых облаков, превышающего порог контрастной чувствительности телевизионной системы. Изменения условий съемки (освещенности, выдержки, диафрагмирования и. т. п.) мало влияют на структуру изображения, меняется лишь его контрастность.

Облачные системы синоптического масштаба - макроструктура - характеризуют геометрические особенности больших участков изображения, создаваемых сотнями элементов, с размерами примерно на два-три порядка больше разрешающей способности системы, с помощью которой получены телевизионные (ТВ) или инфракрасные (ИК) снимки. Эта структура облачных изображений дает непрерывную по горизонтали картину распределения облаков, обладает большей наглядностью, чем обычные данные об облачности, помещенные на синоптической карте. Для районов с густой сетью станции ТВ и ИК снимки облачных полей синоптического масштаба помогают синоптику более разумно произвести систематизацию атмосферных процессов. При сравнительно редкой метеорологической сети станций, когда отдельные участки синоптической карты плохо обеспечены инструментальными наблюдениями, макроструктура облачных изображений служит основной информацией при анализе и составлении прогноза погоды. Она может иметь различные мезомасштабные и макромасштабные характеристики (мезоструктуру и текстуру), что расширяет объем информации о конкретном поле облачности.

ОБЛАЧНОСТЬ АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ

Облачные системы атмосферных фронтов изображаются на ТВ и ИК снимках в виде светлых полос различной ширины, яркости и структуры.
Наиболее широкие и яркие облачные полосы соответствуют активным фронтам с интенсивными восходящими движениями влажного воздуха, более узкие и менее светлые облачные полосы - неактивным, в области которых восходящие движения не получают развития.
Фронтальные полосы состоят, как правило, из многослойной облачности, являющейся сочетанием различных типов. Распознавание типов облаков производится как по признакам, свойственным каждому типу облачности в отдельности, так и по характеру границ облачной полосы. Например, о наличии перисто-образной облачности можно судить по "выметам" светло-серого тона, а также по коротким поперечным полосам, часто наблюдающимся вдоль границы фронтальной облачности. "Рваные" (неровные) границы присущи кучевообразной и кучево-дождевой облачности. Сглаженные (ровные) края указывают на преобладание слоистообразной облачности. Во фронтальной полосе присутствует обычно не менее двух типов облачности. Активность атмосферных фронтов уменьшается от центра циклона к периферии, и это изменение их активности выявляется на ТВ изображениях, но уменьшению ширины полосы и количества облачности. Фронтальные облачные системы представляются на снимках и картах нефанализа в большинстве случаев в виде облачных полос шириной от одной до нескольких сотен километров. Так как облачные полосы обычно состоят из облаков различных форм, то на картах нефанализа в том контуре, где указана фронтальная облачность, наносятся зачастую все формы облаков. Однако в ряде случаев удается проследить преобладание кучевообразной облачности в зоне холодного фронта и слоистообразной в зоне теплого фронта.
Анализ карт облачности, карт погоды и барической топографии показал, что фронтальные разделы часто прослеживаются в поле облачности значительно дольше, чем в поле других элементов. При этом внешний вид облачности и конфигурация облачной полосы часто позволяют определить вид фронта на снимке. Это обстоятельство может служить основой для уточнения анализа синоптического положения в конкретном районе.

Облачность холодного фронта.

Облачные полосы холодных фронтов имеют четкую структуру в виде яркой полосы шириной 200-300 км и длиной более 1000 км, очень часто с вкраплениями округлых ярких пятен с резко очерченными краями. Полосы формируются из слоисто-дождевой облачности и отдельных скоплений кучево-дождевых облаков. Обычно они имеют однородный тон изображения, на фоне которого четко прослеживаются вкрапления округлых ярких пятен облаков вертикального развития. Для активных холодных фронтов характерно изображение в виде непрерывной хорошо развитой облачной полосы. Для фронтов с пониженной активностью облачная полоса обычно менее широкая, с отдельными разрывами контура.

Холодный фронт (ХФ)

Очень часто облачные полосы холодного фронта бывают отделены безоблачными зонами от предфронтальной и зафронтальной облачности. На снимках, которые получены для теплого периода года, перед фронтальной зоной на некотором расстоянии от основной облачной полосы очень часто видны гряды кучево-дождевых облаков, расположенные параллельно фронту. За фронтом иногда могут наблюдаться скопления кучевых облаков, сформированных в гряды, ячейки или ансамбли, не имеющие определенной структуры. Такие облака являются результатом конвекции: водном воздухе, перемещающемся над теплой подстилающей поверхностью. Для облачных зон холодных фронтов характерна заметная циклоническая кривизна (прогиб в сторону теплого воздуха).
Исследования, выполненные Т. П. Поповой, показывают, что линия холодного фронта у поверхности Земли практически всегда находится в пределах облачной полосы. В тех случаях, когда в облачной зоне преобладают облака слоистообразных форм, линии приземного фронта располагается вблизи правой (передней) ее кромки, при преобладании облаков кучевых форм линия фронта располагается у левой (тыловой) кромки облачной полосы. Обращает на себя внимание четкость границ этих полос.

Облачность теплого фронта.

Теплый фронт (ТФ)	Теплый фронт (ТФ)

Теплый фронт, как правило, хорошо выражен в поле облачности лишь в начальных стадиях развития циклона, поэтому распознавание этих фронтов на снимках гораздо сложнее, чем холодных. Изображение облачности теплого фронта на ТВ снимках отличается большим разнообразием размеров и рисунков облачного покрова.
По исследованиям Е. П. Домбковской, наиболее типичной для теплого фронта является облачная зона характерного полосного строения шириной 300-500 км и длиной от нескольких сотен до тысячи километров, причем длинные облачные полосы на теплых фронтах встречаются редко.
Облачная полоса, соответствующая теплому фронту, в процессе окклюдирования сливается с облаками холодного фронта. Обычно облачная зона на теплом фронте размывается и на снимках бывает виден лишь незначительный выступ у точки окклюзии, соответствующий ранее существовавшей облачной полосе теплого фронта. В то же время холодный фронт остается выраженным очень четко.
Облачная зона теплого фронта имеет антициклоническую кривизну и выгибается в сторону холодного воздуха.
Облачная полоса этого фронта сформирована из однородной слоисто-дождевой облачности. На снимках, полученных в летнее время, очень часто могут наблюдаться отдельные образования кучево-дождевых облаков. Ширина фронтальной облачной полосы на всем ее протяжении неодинакова. Там, где происходит развитие волны и циклона, она расширена, в области тыловых гребней - сужена и размыта. Размытые теплые фронты иногда бывают, видны на снимках в виде полос перистой облачности. Как отмечает Попова, отличительной чертой облачности теплого фронта является резкая, часто с округлыми очертаниями, тыловая ее граница и изрезанная передняя граница, где отдельные облачные валы и удлиненные просветы располагаются параллельно основной облачной полосе.
Перед облачной зоной теплого фронта в холодном воздухе могут наблюдаться мелкие, беспорядочно разбросанные облака кучевых форм, за фронтом в теплом воздухе - облака конвекции. Эти облака характерны в основном для летнего времени, они свидетельствуют о неустойчивости и высоком влагосодержании теплого воздуха. Исследования показывают, что положение облачной полосы теплого фронта обычно хорошо согласуется с положением приземной ложбины. При этом линию фронта у поверхности Земли следует проводить вблизи внутреннего края облачной полосы.

Облачность фронта окклюзии.

Фронт окклюзии (ОкФ)	Фронт окклюзии (ОкФ)

Облачная зона, соответствующая фронту окклюзии, представляет собой плотную (яркую) облачную полосу шириной около 300 км. Обычно она имеет форму спирали, напоминающую внешним видом гигантскую запятую, вершина которой находится в центре циклонической циркуляции на уровне облачности . Для облачной спирали характерна резко очерченная внутренняя (тыловая) граница, за ней наблюдается безоблачная или малооблачная полоса, причем на некотором расстоянии от нее могут быть видны облака кучевообразных форм в виде гряд, конвективных ячеек или скопления облаков, не имеющих четкой структуры. В отличие от внутренней границы облачной полосы фронта окклюзии, внешняя (передняя) граница более расплывчатая, часто изорванная. Облачная полоса в этом случае состоит из отдельных валов облаков, которые чередуются с просветами, причем те и другие вытягиваются вдоль направления основной облачной полосы.
Исследования Т. П. Поповой, Л. С. Мининой показывают, что линия фронта окклюзии у поверхности Земли расположена в пределах облачной полосы. Если облачная полоса имеет резкую внутреннюю границу, то фронт окклюзии находится в тыловой части облачной спирали; если же внутренняя граница является более аморфной, фронт окклюзии у поверхности Земли смещается к центральной части облачной полосы. Облачная система окклюзии часто переходит в облачную систему холодного фронта без заметного раздвоения на облачность холодного и теплого фронтов. Иногда положение точки окклюзии можно определить по небольшому выступу с правой стороны облачной полосы. Этот выступ представляет собой остатки облачности теплого фронта. Исследование облачных полос фронтов окклюзии показывает, что на синоптической карте облачной спирали этого фронта соответствует передняя часть циклона. Со временем фронт окклюзии может трансформироваться в холодный, теплый или стационарный фронт. В этом случае облачная полоса начинает приобретать характерные признаки и конфигурацию соответствующих облачных систем.
Установлено, что в свободной атмосфере облачная полоса фронта окклюзии совпадает с положением оси термического гребня в нижней половине тропосферы, причем ось барического гребня на уровне 500 hPa часто является передней границей распространения облаков. В зоне прояснения и развития кучевообразной облачности в свободной атмосфере имеет место высотная ложбина или циклон и очаг холода. приведен пример облачной системы фронтов окклюдирующегося циклона. Облачная полоса, имеющая вид дуги, сформированная из кучево-дождевой, кучевообразной и перисто-образной облачности, соответствует холодному фронту. К фронту со стороны холодного воздуха примыкает широкая безоблачная зона.

Облачность стационарного фронта.

	Стационарный фронт (СФ)
Стационарный фронтв виде волны

Облачная полоса стационарного фронта обычно не имеет циклонической или антициклонической кривизны. Ширина ее порядка 200-300 км, структура неоднородна, с частыми прояснениями. Средняя протяженность облачных полос стационарного фронта намного больше, чем протяженность облачных спиралей, связанных с быстро перемещающимися фронтами.
На синоптической карте линия приземного фронта совпадает чаще всего с центральной частью облачной полосы. В тех случаях, когда фронт совершает небольшое поступательное движение, линия фронта у поверхности Земли смещается в тыловую часть облачной полосы. Изобары на синоптической карте образуют, как правило, деформационное поле. В свободной атмосфере таким облачным полям соответствует мало градиентное поле изогипс.
Примеры облачности стационарного фронта приведен на рисунке. Облачная полоса стационарного фронта с волнами имеет широтное направление, ширина ее достигает 300-400 км. Она сформирована из слоистообразной и кучевообразной облачности. В верхней части снимка отмечается кучево-дождевая облачность. О наличии волн свидетельствуют утолщения облачной полосы.

Облачность стационарного фронта.

Облачные вихри

Облачные вихри представляют собой крупномасштабные спиралевидные облачные образования. Термин "облачный вихрь" носит условный характер. Центр сходимости спиралей является центром облачного вихря. В циклоническом облачном вихре сходимость полос к центру в северном полушарии наблюдается против часовой стрелки, в южном-по часовой стрелке. Вне циклона вихревая структура встречается редко и всегда бывает связана с циклонической циркуляцией на том уровне, где располагаются облака. Формы и масштабы облаков циклонических вихрей зависят от характера циркуляции, контраста температур на фронте, на котором образовался циклон, а, следовательно, и от характера вертикальных движений в атмосфере. Большие по площади и хорошо развитые циклоны могут иметь частные циклоны, вращающиеся вокруг основного центра В каждом облачном вихре можно обнаружить основную облачную спираль, представляющую собой облачную полосу шириной примерно от 100 до 400 км, кривизна которой по мере удаления от центра облачного вихря постепенно уменьшается. В отдельных случаях облачные вихри могут иметь и несколько спиралей. По морфологическим признакам, согласно исследованию Поповой, можно выделить три основных вида циклонических облачных вихрей:

Основные виды облачных вихрей

1) облачные вихри, состоящие из правильных вытянутых облачных спиралей, близких по форме к гиперболической или логарифмической спирали (кривые I и II). Линейные размеры их, как правило, больше 1000 км. В одном облачном вихре таких спиралей может быть одна, иногда две, редко три. Такие облачные вихри соответствуют термически асимметричным, развитым, изолированным и в основном подвижным циклонам;

2) облачные вихри правильной круглой формы, размеры их в поперечнике 500-800 км (кривые III и IIIa). Вихри эти состоят из одной или нескольких симметрично расположенных облачных спиралей, по внешнему виду напоминающих архимедову спираль. Такие облачные вихри связаны с изолированными, термически симметричными, малоподвижными циклонами;

3)облачные вихри неправильной причудливой формы (кривая IV). Такие облачные вихри имеют различные размеры, от нескольких сотен до 1500- 2000 км. Они возникают в системе циклона со сложной структурой барического и термического поля; образуются обычно в результате регенерации или слияния двух или нескольких циклонов, а также в результате возникновения новых циклонов и волновых возмущений в системе основного циклона.

Каждый облачный вихрь проходит определенный жизненный цикл, в течение которого меняется форма его облачной спирали. Средний цикл жизни облачного вихря, по оценкам Поповой, около 3,5 суток. Наиболее часто удается проследить облачный вихрь в течение 2-3 суток. По истечении этого периода облачный покров деформируется обычно настолько, что спиралевидную его структуру проследить очень трудно. Но в отдельных случаях один и тот же облачный вихрь прослеживается 5-6 суток. Поэтому деление облачных вихрей на указанные здесь виды является условным. С течением времени меняется также и облачность, из которой формируется облачный вихрь. В начальной стадии возникновения циклонического вихря он состоит преимущественно из облаков слоистых форм, которые с течением времени сменяются облачностью кучевых форм.

Стадии развития циклона

В синоптическом анализе известны четыре стадии развития циклона, которые определяются по степени сближения холодного и теплого фронтов, в то же время телевизионные и инфракрасные снимки позволяют различить стадию развития по структуре самой облачности. Установлено, что определенный вид вихревой структуры облачности характеризует степень развития циклона. Этот факт связан с тем, что в процессе развития циклона его облачная система принимает все более и более спиралевидный характер, образуя хорошо оформленный облачный вихрь.
Рассмотрим краткую характеристику структуры облачности для различных стадий развития циклона, которые удается проследить на снимках, полученных со спутника.

Облачность фронтальной волны

При образовании волнового возмущения облачная полоса, соответствующая фронту, расширяется на участке фронта протяженностью в несколько сотен километров. Расширение обычно наблюдается в сторону холодного воздуха. При дальнейшем развитии волны появляется изгиб облачной полосы в сторону холодного воздуха. Искривление у вершины волны сопровождается уплотнением облаков. Наиболее мощная, а на снимках более яркая, светлая облачность располагается непосредственно над вершиной волны, где наиболее интенсивны восходящие движения воздуха. В передней части облачного массива слоистообразные облака приобретают полосную структуру. Облачные полосы совпадают с направлением правого вертикального сдвига ветра в средней атмосфере. В холодном воздухе за сравнительно широкой полосой фронтальной облачности иногда можно наблюдать одну, две или несколько дугообразных облачных полос, как бы повторяющих искривление основной фронтальной полосы.
В теплом воздухе возле фронта относительно мало облаков, но при возникновении волны иногда появляются облачные полосы, вытянутые более или менее по потоку.

Фронтальная волна

В том случае, если волна развита слабо, выражается в искривлении фронта и оформлена одной замкнутой изобарой, на снимке обычно бывает видно расширение облачной полосы, не сопровождающееся характерным циклоническим изгибом того участка фронтальной облачной полосы, который соответствует холодному фронту тыла волны. Когда волна развита хорошо, у поверхности Земли обнаруживаются две-три замкнутые изобары, падает давление, формируется зона осадков. Но такую волну нельзя называть молодым циклоном, поскольку нет еще выраженного термического гребня впереди волны и ложбины в тылу, и недостаточно четко прослеживается циркуляция в средней тропосфере. В подобных случаях на ТВ снимках видно заметное сужение облачной полосы холодного фронта в области волны.

Облачность молодого циклона

Для этой стадии развития циклона характерно то, что облачный массив приобретает вихревую структуру. Фронтальная облачная полоса продолжает деформироваться. При ее широтном расположении участок холодного фронта вместе с облачной системой прогибается к югу, а у вершины волны вытягивается к северу.
Облачность молодого циклона имеет полосное строение, причем полосы спирально сходятся к точке, образуя облачный вихрь. Согласно Мининой, центр облачного вихря совпадает с центром циклона в нижних 3 км и располагается в передней части по отношению к барической ложбине на уровне 500 hPa.

В стадии молодого циклона наиболее мощная облачность наблюдается у вершины еще широкого теплого сектора. В теплом секторе циклона преобладает малооблачная погода. Иногда перед теплым фронтом могут появиться узкие гряды сравнительно более ярких облаков, которые ориентированы параллельно краю фронтальной облачности. Эти гряды свидетельствуют о наличии более неустойчивого воздуха перед теплым фронтом, в котором летом могут развиваться кучевообразных облака. В отдельных случаях завихренность облачности в молодом циклоне прослеживается довольно слабо. Поскольку стадия молодого циклона длится недолго, эту облачную систему не всегда удается зафиксировать со спутника.
Известно, что стадия молодого циклона характеризуется наличием у поверхности Земли двух-трех замкнутых изобар, четко выраженной циклонической циркуляцией в нижних слоях тропосферы и наличием теплого гребня в передней части циклона и холодной ложбины в тыловой. У такого циклона граница завихренной облачной зоны примерно совпадает с крайней замкнутой изобарой.

Облачная система развитого циклона

На стадии максимального развития с облачной системой циклона происходят очень существенные и быстрые изменения в структуре. Она приобретает резко выраженную спиралевидную форму. В центральной части происходит смыкание облачных спиралей, связанных с теплым и холодным фронтами, в единую спираль, закручивающуюся к центру высотного циклона.

Развивающийся циклон над Валенсийсим заливом

Очень часто индикатором стадии максимального развития циклона является сужение теплого сектора. В этом случае на ТВ снимках отчетливо видно уменьшение безоблачного или малооблачного пространства между теплым и холодным фронтом. Сравнительно малооблачная зона прослеживается в тыловой части циклона, здесь интенсивно развиваются гряды кучевообразных облаков, которые вытянуты вдоль линий в слое трения. Таким образом, для стадии развитого циклона характерно образование четырех спиралей - двух облачных и двух безоблачных. Эти спирали сходятся к центру циклонической циркуляции на уровне облаков, причем облачная спираль, связанная с холодным фронтом, становится доминирующей. Начинается образование фронта окклюзии, который формируется из двух смыкающихся облачных спиралей.

Облачность окклюдирующегося циклона

Характерным индикатором окклюдирующегося циклона является то, что облачная полоса, связанная с теплым фронтом, деградирует полностью, от нее остается лишь небольшой выступ. Широкая облачная полоса - основная облачная спираль циклона обычно соответствует фронту окклюзии, который переходит в холодный фронт, имеет форму единой спирали. Рядом с облачной полосой очень часто наблюдается безоблачная зона, имеющая также вид спирали. Такая структура облачности окклюдирующегося циклона остается устойчивой в течение длительного времени (до трех суток).

За холодным фронтом могут наблюдаться поля конвективных ячеек. Ячейки состоят из кучевообразных облаков, которые образуются тогда, когда холодный воздух начинает прогреваться от подстилающей поверхности. Образование облаков конвекции свидетельствует о значительной неустойчивости холодного воздуха. Количество и мощность конвективной облачности могут быть различными и зависят от влажности холодного воздуха, степени его устойчивости и состояния подстилающей поверхности.
С усилением ветра поля конвективных ячеек формируются в гряды. Гряды ориентируются вдоль векторов вертикального сдвига ветра, (сдвиг ветра представляет собой так называемый термический ветер, направленный вдоль изотерм) и поэтому часто сходятся к центру холода. Места сходимости гряд указывают на расположение областей холода.
Центр окклюдирующегося циклопа находится вблизи вершины облачной спирали, а центр высотного циклона обычно точно соответствует центру облачного вихря.
В тыловой части облачного вихря образуется замкнутая область холода, положение термического гребня сохраняется таким же, как у циклона в стадии максимального развития. Очаг максимального падения давления располагается в передней части облачной зоны, связанной с фронтом окклюзии, а очаг роста - в зоне прояснения за холодным фронтом.
Облачность окклюдированного циклона. Для изображения окклюдированного циклона на телевизионных и инфракрасных снимках характерно наличие вихревой облачной системы, изолированной от облачных полос, связанных с фронтальными разделами. Облачные витки в этом случае четко отделяются друг от друга промежутками с почти полным отсутствием облаков.

Облачная система, связанная с фронтом окклюзии и холодным фронтом, на этой стадии развития циклона деградирует и оттесняется па периферию циклона. B стадии окклюдированного циклона могут наблюдаться облачные спирали небольших размеров, сформированные из мощных кучевых и кучево-дождевых облаков. Они обычно находятся в тыловой части циклона и наиболее часто наблюдаются в летний период. Облачная система окклюдированного циклона может существовать в течение нескольких суток. Облачная система регенерировавшего циклона приведена на рисунке. В заключение отметим, что рассмотренная структура облачности циклонов, находящихся в различных стадиях развития, является типичной, но не охватывает всего многообразия встречающихся в природе форм.
Достаточно сказать, что спиралевидная структура облаков прослеживается со спутника далеко не у всех циклонов. Если наличие облачного вихря в большинстве случаев говорит о присутствии циклона, то обратное утверждение не всегда верно.
Над однородной поверхностью океанов рисунок облачности в циклоне бывает более четким, и облачные вихри прослеживаются в виде правильных фигур. Над изрезанным рельефом суши рисунок облачности более сложный, и правильные геометрические линии часто искажаются под влиянием облаков, образование которых обусловлено неровностями земной поверхности.
Вторичные облачные вихри в циклонах. Иногда в системе развитого циклопа можно обнаружить несколько облачных вихрей. При этом центр одного из них - основного - обычно располагается вблизи центра циклона, а "вторичные" вихри, представляющие собой изолированную от основного вихря облачную систему, сдвинуты на периферию циклона. Размеры вторичных облачных вихрей обычно небольшие, они составляют около 200-300 км в диаметре. Наиболее часто вторичные вихри появляются в тыловой холодной части циклона под осью термической ложбины. Облачная система их сформирована из облаков кучевообразных форм. В отдельных случаях вторичные вихри появляются с тыловой стороны облачной системы, связанной с фронтом окклюзии, тогда они состоят из слоистообразных и кучевообразных облаков.
Исследования показывают, что в тех случаях, когда вторичный вихрь появлялся в зоне конвективных облаков за холодным фронтом или вблизи точки окклюзии, то в этом районе через определенный промежуток времени возникал циклон (волна). Поэтому информация о появлении подобных вихрей полезна в анализе синоптического положения, так как они могут служить признаком циклогенеза на холодном фронте или вблизи точки окклюзии.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ОБ ОБЛАЧНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭВОЛЮЦИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ

В основу использования данных об облачности для оценки эволюции крупномасштабных возмущений положены сведения (признаки) из третьей части. Идеей метода является то, что облачный "портрет" атмосферного возмущения в данный момент времени может служить прогностическим признаком для дальнейшего его развития. Наиболее полное развитие эти методы получили в исследованиях, которые выполнены Поповой.

Оценка направления перемещения циклонов и фронтов

Оценка направления перемещения циклона может быть выполнена по ТВ и ИК снимкам с изображением полей облачности, имеющих спиралевидную структуру. Наличие этой структуры облачности на снимке соответствует оформлению циклонической циркуляции в нижней тропосфере. Существует определенная закономерность в расположении изаллобарической пары относительно облачной спирали. Так, очаги роста давления (Здесь и далее имеется в виду давление на уровне моря) занимают, как правило, переднюю, часть сравнительно безоблачной спирали, а очаги падения давления находятся в пределах головной части облачной спирали

Основные виды облачных вихрей

Положение изоалобарической пары относительно облачного вихря с одной спиралью

Положение изоалобарической пары относительно облачного вихря с двумя (трямя) спиралями

Оценка перемещения фронтов по данным об облачности на снимках может быть выполнена с помощью следующего правила: фронт на данном участке движется в направлении вектора, проходящего от зоны прояснения за фронтом к фронтальной облачной полосе. Наиболее целесообразно это правило использовать для оценки перемещения холодного фронта и фронта окклюзии. При прочих равных условиях, чем резче выражено прояснение за фронтом, тем он более подвижен. В тех случаях, когда границы облачной полосы аморфны, они характеризуют малоподвижные фронты.

Оценка эволюции циклонов и фронтов

В основу оценки эволюции циклона положены закономерности эволюции облачного покрова в течение его жизненного цикла. С этой целью необходимо оценить эволюцию поля облачности по двум предыдущим фото моментам (снимкам) за предыдущие сутки или последние 12 ч. Сравнительный анализ изменений за этот период времени в характере облачного покрова дает возможность спрогнозировать развитие циклона на последующие сутки. Основными признаками развития циклона могут явиться:

1) расширение облачной полосы в данном районе;
2) уплотнение облачности;
3) появление антициклонического изгиба в сторону холодного воздуха;
4) возникновение мезомасштабных облачных полос вдоль антициклонически изогнутой границы облачного массива. Наличие этих признаков позволяет спрогнозировать на следующие сутки возникновение циклона у поверхности Земли.

В тех случаях, когда на снимке прослеживаются две облачные спирали, основная из которых связана с теплым фронтом, это может явиться признаком дальнейшего углубления циклона и его соответствующего перемещения (см. правила, изложенные ранее). Для циклонов, имеющих вихрь из одной облачной спирали, связанной с фронтом окклюзии и холодным фронтом, характерна сравнительно небольшая скорость перемещения и отсутствие существенных изменений в последующие сутки.
Для заполняющегося циклона характерно появление симметричности облачного вихря, появление облачных спиралей, связанных с вторичными фронтами, и, наконец, изоляция облачного вихря от основных фронтальных облачных полос. Обычно наличие этих признаков указывает, что и в последующие сутки циклон будет продолжать заполняться. Однако если облачный вихрь связан с высотным циклоном, то он сможет существовать еще в течение нескольких суток, определяя характер погоды в данном районе. Наличие такого облачного вихря свидетельствует о стационарности возмущения.
Если на облачной полосе теплого фронта появляется антициклоническое искривление в сторону холодного воздуха с расширением облачной полосы, то это является признаком обострения теплого фронта. Обычно обострение теплого фронта сопровождается возникновением мезомасштабные полос с холодной стороны облачного массива. В тех случаях, когда наблюдается компактная облачная полоса с выносами перистых облаков, следует считать, что теплый фронт достиг своей максимальной интенсивности и в последующие сутки можно ожидать деградации облачного массива, особенно его периферийной части.
Если на облачной полосе холодного фронта появляется циклопический прогиб в сторону теплого воздуха, то это служит признаком появления и дальнейшего обострения фронта. В этом случае границы облачного массива могут оставаться аморфными, однако в последующие сутки можно ожидать появление более компактной облачной полосы с более резкими границами и соответственно обострение холодного фронта.
Для холодных фронтов, теряющих свою активность, признаком является формирование в основной облачной полосе отдельных облачных полос и просветов. В этом случае облачная зона будет сужаться (особенно ее периферийная часть), и холодный фронт потеряет свою активность. Для фронтов окклюзии учет эволюции аналогичен с холодными фронтами, однако процессы трансформации облачной системы происходят значительно медленнее.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННЫХ ОБ ОБЛАЧНОСТИ ПРИ СИНОПТИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ В ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

В тропической зоне протекают сложные атмосферные процессы, которые еще недостаточно изучены. Трудности изучения связаны с особенностями расположения тропической зоны, отсутствием систематических наблюдений на огромных океанических' просторах и в малонаселенных областях континентов. Запуск метеорологических спутников существенно восполнил пробел в получении метеорологической информации в тропических районах земного шара. ТВ и ИК снимки облачных полей в этой зоне указывают на определенные особенности формирования и развития облачности. Особенности структуры облаков позволяют судить о местоположении, перемещении и эволюции синоптических объектов, что приобретает важное практическое значение.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЛАЧНЫХ СИСТЕМ ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЫ

ОБЛАЧНЫЕ СИСТЕМЫ ВНУТРИТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЫ КОНВЕРГЕНЦИИ

Облачные полосы внутритропической зоны конвергенции (ВЗК) характеризуются сходимостью воздушных течений н интенсивными восходящими движениями воздуха. Облачная система в основном представляет скопление развивающихся кучевых, мощных кучевых и кучево-дождевых облаков в сочетании с большим количеством перистых облаков. Облачные полосы ВЗК наиболее часто наблюдаются в низких широтах тропической зоны. Для этих широт характерны малая величина параметра Кориолиса и наличие конвергенции воздушных потоков, которая имеет линейный характер; поэтому здесь заметна тенденция облаков, группироваться в полосы, параллельные широте. Широтные облачные полосы ВЗК преобладают в приэкваториальной зоне между 4-12° с. ш. и 4-10° ю. ш. По современным оценкам, облачная система ВЗК имеет средний размер приблизительно 500-600 км в ширину (вдоль меридиана) и около 2000-3000 км в длину (вдоль параллели). Указанные размеры могут изменяться в довольно широких пределах, иногда вдвое и более.
На снимках, полученных со спутников, ВЗК представляет собой систему конвективной облачности в виде единого сплошного облачного массива, сформированного в полосу, расположенную вдоль экватора. Часто в системе облаков встречается перистая облачность. Отметим, что полоса значительной или сплошной облачности ВЗК почти всегда выделяется на фоне существенно меньшего количества облаков по обе стороны от нее. Мощная конвекция в ВЗК обусловливает развитие по вертикали плотных массивов кучево-дождевых облаков, которые формируются в полосу или две полосы, чередующиеся с участками небольшой облачности. Облачные полосы довольно резко отделяются безоблачным промежутком от смежных полос или от облачных полей менее правильной формы и со значительными перерывами тянутся параллельно экватору. Иногда не удается обнаружить ни одной облачной полосы в области ВЗК на протяжении тысячи километров, в этом случае наблюдаются только безоблачные участки и небольшие скопления облаков. Такой характер облачности ВЗК связан с колебаниями интенсивности конвекции вдоль зоны конвергенции, наблюдается постоянно и является ее характерной особенностью.
Естественно, что наличие облачной системы ВЗК того или иного характера в первую очередь обусловливается характером самой ВЗК - структурой ветра. Согласно исследованиям Н. И. Солнцевой, С. П. Хромова, если вблизи экватора имеется зона западных ветров, то вдоль северной и южной линий конвергенции, образуемых соответственно пассатом северного и южного полушарий, возникают две облачные полосы. Одна облачная полоса ВЗК формируется в случае конвергенции северо-восточного и юго-восточного пассатов. Исследования Мининой показывают, что облачная система ВЗК может состоять из одной ветви либо иметь две ветви, которые в свою очередь могут наблюдаться как над разными, так и над одними и теми же районами. Первый тип облачности ВЗК характерен для Атлантического океана, второй - для Индийского. В Тихом океане может наблюдаться любой из типов облачности. Облачные системы ВЗК характеризуются большим разнообразием видов облачности. Они могут различаться по количеству облаков и мезоструктурным особенностям.
В зависимости от количества облаков можно различить три вида:
1) сплошной облачный покров;
2) значительная облачность;
3) небольшая облачность.
Мезоструктурные особенности облачности ВЗК позволяют выделить следующие виды:
1) однородный по яркости массив кучево-дождевых облаков с покровом перистых;
2) скопление кучево-дождевых облаков, сформированных в ячейки открытого вида;
3) система тонких гряд кучевых облаков, сходящихся по оси конвергенции, ориентированных по направлению ветра - пассатов северного и южного полушарий;
4) система мощных гряд кучево-дождевых облаков, обычно сходящихся к облачной полосе и ориентированных по направлению пассатных ветров.

Анализ снимков облачной системы ВЗК показывает, что внутри облачной системы могут наблюдаться небольшие завихрения, а иногда облачные вихри. В этой связи следует отметить, что расположение облачных систем ВЗК в некоторых районах, например в южной части Индийского и Тихого океанов, хорошо согласуется с районами возникновения тропических циклонов. Этот факт свидетельствует об образовании тропических циклонов в недрах ВЗК. С точки зрения дешифрирования облачность ВЗК особых трудностей не представляет. Л. С. Минина предлагает следующие основные признаки облачной системы ВЗК, помогающие опознать ее на телевизионных и инфракрасных снимках:
1) историческая последовательность ВЗК и ее облачной системы, прослеживаемая на картах облачности в течение нескольких суток; 2) форма облачной системы в виде полосы шириной не менее 200 км (в среднем 500 км), длиной -не менее 1000 км (в среднем 2000-3000 км);
3) прерывность облачной полосы при ограниченной протяженности;
4) ориентация облачной полосы вдоль широтного круга;
5) структура края полосы разорванная, лохматая или в виде гряд, ориентированных по направлению пассатов северного и южного полушарий;
6) преобладание кучевообразных и производных от них перисто-образных облачных форм;
7) большая изменчивость мощности облачности вдоль полосы;
8) значительный до сплошного облачный покров, чередующийся с участками небольшой облачности и ясного неба;
9) особенности мезоструктуры: ячейки открытого типа и гряды;
10) наличие тропических возмущений и вихревых образований, вкрапленных в облачную полосу с ее полярной стороны;
11) облачная полоса часто имеет двойную структуру: одна ветвь облачной системы находится в северном полушарии, вторая - в южном.

ОБЛАЧНЫЕ СИСТЕМЫ ПРИ ХОЛОДНЫХ ВТОРЖЕНИЯХ

Проникновение холодного воздуха в тропическую зону существенно влияет на процессы, формирующие погоду в этом районе. Проследить холодный фронт на синоптических картах в низких широтах представляет определенные трудности для синоптика. С одной стороны, эти трудности обусловлены наличием редкой сети метеорологических наблюдений, с другой - слаженностью и не типичностью разрывов на фронте в полях метеорологических элементов, характерных для холодных фронтов тропической зоны. Спутниковые фотографии с изображением облачных систем холодных фронтов существенно дополняют информацию о холодных вторжениях в тропиках. Для облачности холодных фронтов характерна полосная структура, причем облачные полосы обычно узкие и имеют достаточно четкие границы.
Полосы облаков холодного фронта перемещаются по периферии области высокого давления, после того как непосредственная связь их с циклоном теряется. Длина участка холодного фронта, считая от центра циклона, составляет несколько тысяч километров, достигая 6-7 и даже 8 тыс. км. Зимой облачные полосы фронта имеют длину вдвое короче, чем летом. Средняя длина полосы зимой 3000 км, а летом почти 6000 км. Средняя ширина фронтальной полосы составляет 500-700 км. При перемещении к экватору ширина полосы несколько увеличивается, а зимой обычно уменьшается.
Формы облаков, образующих фронтальную полосу, зимой и летом одинаковы. Это сочетание кучево-дождевых, мощных кучевых, слоистообразных и перистых облаков. С приближением к экватору в зоне фронта начинает преобладать конвективная облачность. Фронтальная система облаков над океаном формируется из таких же облачных форм, что и над континентом. Она состоит преимущественно из конвективных слоистообразных форм. В низких широтах слоистообразные облака образуются главным образом в результате конвективной деятельности: перистые облака-из наковален, высоко-кучевые облака - при растекании частей мощных кучевых и кучево-дождевых облаков.
Исследования показывают, что передний край облачной полосы (обычно восточный) находится несколько впереди линии фронта у поверхности Земли либо совпадает с ней.
Систематический анализ синоптических карт совместно с картами нефанализа позволил сформулировать несколько отчетливых признаков, которые имеют облачные системы холодных фронтов на ТВ и ПК снимках. Эти признаки помогают опознать на снимках холодный фронт в тропиках:
1) историческая последовательность фронта и его облачной системы, прослеживаемая по картам нефанализа; 2) непрерывность облачной полосы. Облачная полоса сохраняет небольшую клинообразную форму - в высоких широтах она расширена, в низких сужена;
3) циклоническая кривизна облачной полосы холодного фронта, которая простирается из области циклона, окаймляет холодное вторжение:
4) ориентация облачной полосы. В северном полушарии холодные фронты обычно направлены с северо-востока на юго-запад, в южном полушарии - с юго-востока на северо-запад. Направление но фронту считается от области циклона; 5) сглаженные края облачной полосы. Они значительно более сглажены, чем у облачной полосы ВЗК. Особенно сглажен край полосы со стороны холодного воздуха;
6) разнообразие облачных форм - кучево-образные, слоистообразные, перистообразные; 7) малая изменчивость мощности облачности вдоль полосы. Это особенно отличает ее от облачной полосы ВЗК, имеющей четочный характер;
8) преимущественно сплошной покров облаков на всем или на большем протяжении фронтальной полосы; 9) полосная структура (гряды и полосы мезомасштаба);
10) линия шквала - гряда кучево-дождевых облаков, расположенная перед основным облачным фронтальным массивом. Линия шквала наблюдается лишь в крайних северных и крайних южных районах тропической зоны;
11) струйное течение, обнаруживаемое по структуре облачности и другим характерным особенностям; оно" типично для районов, удаленных от экватора более чем 15° с. и ю. ш.;
12) система облаков ячейковой структуры, находящаяся за облачной полосой холодного фронта, как указание на наличие прогревающегося холодного фронта. Ячейковые системы облаков особенно характерны и четко видны над океанами. При анализе и дешифрировании используют всю совокупность перечисленных выше признаков; естественно, что в отдельных случаях при анализе облачности холодного фронта перечисленные признаки могут иметь различную степень отчетливости.
В заключение отметим, что иногда облачные полосы холодных фронтов, проникая в низкие широты, становятся малоподвижными, что обусловливается наличием слабых параллельных высотных потоков в этом районе. Для зоны малоподвижных облачных полос характерно сохранение в течение длительного времени плохой погоды.

http://meteoweb.ru/