Том 39, номер 08, статья № 9

Аннотация:

Точное измерение интенсивности сильных осадков представляет собой значительную проблему, особенно в контексте радиолокационных исследований. Применение поляризационных радиолокаторов открывает новые возможности для решения этой задачи. В настоящем исследовании проведен сравнительный анализ результатов измерений интенсивности сильных осадков, полученных с помощью стандартного радиолокационного метода и нового метода, который основан на измерении удельной дифференциальной фазы. Измерения выполнялись с помощью радиолокатора ДМРЛ-С и весовых осадкомеров Pluvio² 200 в г. Санкт-Петербурге и Ленинградской области 01.07.2023 г. Для расчета интенсивности осадков (R) по радиолокационным данным использовались Z_h–R-соотношения (Z_h – отражаемость при горизонтальной поляризации сигнала), основанные на уравнениях Маршалла–Пальмера, а также измерения удельной дифференциальной фазы (K_dp). Результаты сравнивались с измерениями сети осадкомеров. При расчете интенсивности осадков с помощью K_dp отмечается высокая корреляция с данными осадкомеров, в то время как при использовании Z_h–R-соотношения корреляция отсутствует. По данным осадкомеров средняя интенсивность осадков в рассматриваемый день составила 52 мм/ч, а максимальная достигала 186 мм/ч. Результаты работы могут быть использованы для усовершенствования методики измерения сильных осадков, а также для оценок потоков наиболее сильных осадков в северо-западном регионе РФ.

Ключевые слова:

метеорологический радиолокатор, интенсивность осадков, уравнение Маршалла–Пальмера, осадкомер, удельная дифференциальная фаза

Список литературы:

1. Алибегова Ж.Д. Пространственно-временная структура полей жидких осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 229 с.
2. Lochbihler K., Lenderink G., Siebesma A. P. The spatial extent of rainfall events and its relation to precipitation scaling // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. P. 8629–8636. DOI: 10.1002/2017GL074857.
3. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 343 с.
4. Marshall J.S., Palmer W.M. The distribution of raindrops with size // J. Meteorol. 1948. V. 5. P. 165–166.
5. Довиак Р., Зрнич Д. Доплеровские радиолокаторы и метеорологические наблюдения. Л.: Гидрометиздат, 1988. 512 с.
6. Morin E., Maddox R.A., Goodrich D.C., Sorooshian S. Radar Z–R relationship for summer monsoon storms in Arizona // Weather Forec. 2005. V. 20. P. 672–679. DOI: 10.1175/WAF878.1.
7. Prat O.P., Barros A.P. Exploring the transient behavior of Z–R relationships: Implications for radar rainfall estimation // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2009. V. 48. P. 2127–2143. DOI: 10.1175/2009JAMC2123.1.
8. Dzwonkowski K., Winnicki S., Siewert J. Analysis of precipitation totals based on radar and rain gauge data // Remote Sens. 2025. V. 17, N 13. P. 2157. DOI: 10.3390/rs17132157.
9. Wen Y., Zhang J., Wang D., Peng X., Wang P. A Quantitative precipitation estimation method based on 3D radar reflectivity inputs // Symmetry. 2024. V. 16, N 5. P. 555. DOI: 10.3390/sym16050555.
10. Жуков В.Ю., Рыков М.С., Щукин Г.Г. Экспериментальная проверка нового радиолокационного метода оценивания интенсивности осадков // Гидрометеорология и экология. 2018. № 52. С. 21.
11. Matrosov S.Y. Distinguishing between warm and stratiform rain using polarimetric radar measurements // Remote Sens. 2021. V. 13, N 2. P. 214. DOI: 10.3390/rs13020214.
12. Kumjian M.R. Principles and applications of dual-polarization weather radar. Part II: Warm- and cold-season applications // J. Oper. Meteorol. 2013. V. 1. P. 243–264. DOI: 10.15191/nwajom.2013.0120.
13. Zrnic D.S., Ryzhkov A.V. Advantages of rain measurements using specific differential phase // J. Atmos. Ocean. Technol. 1996. V. 13. P. 454–464. DOI: 0454:AORMUS>2.0.CO;2.
14. Zhao G., Huang H., Yu Y., Zhao K., Yang Z., Chen G., Zhang Y. Study on the quantitative precipitation estimation of X-band dual-polarization phased array radar from specific differential phase // Remote Sens. 2023. V. 15, N 2. P. 359. DOI: 10.3390/rs15020359.
15. Синькевич А.А., Михайловский Ю.П., Куров А.Б., Тарабукин И.А., Веремей Н.Е., Дмитриева О.А., Торгунаков Р.Е., Торопова М.Л. Характеристики конвективных облаков Северо-Запада России, формирующих интенсивные осадки // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 8. С. 662–669. DOI: 10.15372/AOO20230806; Sin’kevich A.A., Mikhailovskii Yu.P., Kurov A.B., Tarabukin I.A., Veremei N.E., Dmitrieva O.A., Torgunakov R.E., Toropova M.L. Characteristics of convective clouds producing heavy precipitation in Northwest Russia // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 1. P. S33–S40.
16. Синькевич А.А., Тарабукин И.А., Куров А.Б., Юсупов И.Е., Торопова М.Л., Михайловский Ю.П. Исследование влияния слияния облаков на формирование экстремальных осадков в Санкт-Петербурге // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 10. С. 832–839. DOI: 10.15372/AOO20251008; Sinkevich A.A., Tarabukin I.A., Kurov A.B., Yusupov I.E., Toropova M.L., Mikhailovskii Yu.P. The influence of cloud merging on extreme precipitation formation in St. Petersburg // Atmos. Ocean. Opt. 2026. V. 39, N 1. P. 73–80.
17. Krajewski W.F., Villarini G., Smith J.A. Radar-rainfall uncertainties: Where are we after thirty years of effort? // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2010. V. 91. P. 87–94. DOI: 10.1175/2009BAMS2747.1.
18. Cifelli R., Chandraseka V., Lim S., Kennedy P.C., Wang Y., Rutledge S.A. A new dual-polarizationradar rainfall algorithm: Application in Colorado precipitationevents // J. Atmos. Ocean. Tech. 2011. V. 28. P. 352–364. DOI: 10.1175/2010JTECHA1488.1.
19. Краус Т.В., Синькевич А.А, Гхулам А.С. Измерение осадков большой интенсивности дистанционными методами // Метеорол. и гидрол. 2012. № 7. С. 15–27. DOI: 10.3103/S1068373912070023.
20. Bringi V.N., Chandrasekar V. Polarimetric Doppler Weather Radar: Principles and Applications. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. P. 636. DOI: 10.1017/CBO9780511541094.
21. Sachidananda M., Zrnić D.S. Rain rate estimates from differential polarization measurements // J. Atmos. Ocean. Technol. 1987. V. 4. P. 588–598. DOI: 10.1175/1520-0426(1987)004<0588:RREFDP>2.0.CO;2.
22. Voormansik T., Cremonini R., Post P., Moisseev D. Evaluation of the dual-polarization weather radar quantitative precipitation estimation using long-term datasets // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2021. V. 25. P. 1245–1258. DOI: 10.5194/hess-25-1245-2021.
23. Leinonen J., Moisseev D., Leskinen M., Petersen W.A. A climatology of disdrometer measurements of rainfall in Finland over five years with implications for global radar observations // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2012. V. 51. P. 392–404. DOI: 10.1175/JAMC-D-11-056.1.
24. Матросов С.Ю. Оценка интенсивности дождя в осадках смешанной фазы по данным измерений поляризационного радиолокатора // Радиолокационная метео-рология и активные воздействия: Сб. статей. СПб.: Д’АРТ, 2012. C. 190–200.
25. Matrosov S.Y., Cifelli R, Kennedy P.C. A comparative study of rainfall retrievals based on specific differential phase shifts at X- and S-band radar frequencies // J. Atmos. Ocean. Technol. 2006. V. 23. P. 952–963. DOI: 10.1175/JTECH1887.1.
26. Довгалюк Ю.А., Веремей Н.Е., Владимиров С.А., Дрофа А.С., Затевахин М.А., Игнатьев А.А., Морозов В.Н., Пастушков Р.С., Синькевич А.А., Шаповалов А.В. Перспективы развития полной трехмерной модели конвективного облака // Тр. ГГО. 2016. Вып. 582. С. 202–213.