Применение данных спутника CALIPSO для оценки характеристик мезомасштабных конвективных систем над югом Западной Сибири

Наиболее опасными проявлениями конвективной облачности являются мезомасштабные конвективные системы (МКС), которые отмечаются как в тропических, так и в умеренных широтах. На сегодняшний день МКС на юге Западной Сибири исследованы недостаточно, в частности нет детальных оценок структуры и характеристик наковален МКС.
Целью данной работы является определение характеристик мезомасштабных конвективных систем над югом Западной Сибири по данным спутника CALIPSO за период 2010–2019 гг.
На первом этапе работы на основе спутниковых изображения в видимой части спектра, полученных по данным спектрорадиометра MODIS (спутник Aqua), производилось дешифрирование МКС над югом Западной Сибири, над которыми пролетал спутник CALIPSO. Всего за данный период было отобрано 28 случаев прохождения МКС. Затем для отобранных случаев с cсервера NASA (Atmospheric Science Data Center) были получены данные лидара CALIOP (продукты уровней L1B и L2). На основе этих данных были подготовлены тематические изображения: вертикальное расположение облачных и аэрозольных слоёв различных типов, вертикальные профили полного излучения обратного рассеяния и оптической плотности в пределах МКС. На заключительном этапе исследования были рассчитаны характеристики наковален МКС (протяжённость, высоты расположения), а также проведён статистический анализ изменчивости всех исследуемых величин.
Были получены следующие оценки характеристик мезомасштабных конвективных систем над югом Западной Сибири по данным спутника CALISPO: горизонтальная протяжённость: среднее значение – 155 км, минимальное – 81 км, максимальное – 405 км, диапазон типичных значений (от 25- до 75-процентиля) – 110÷190 км; высота верхней границы: среднее – 10,5 км, минимальное – 9,5, максимальное – 11,1 км, диапазон типичных значений – 10,2÷10,8 км; полное излучение обратного рассеяния (на длине волны 532 нм): среднее – 12,7·10–3 км–1ср–1 , минимальное – 0,1·10–3 км–1ср–1 , максимальное – 99,2·10–3 км–1ср–1 , диапазон типичных значений – 0,3÷14,9·10–3 км–1ср–1; оптическая плотность: среднее – 4,2, минимальное – 1,6, максимальное – 6,4, диапазон типичных значений – 3,6÷4,9.
В 2/3 рассмотренных случаев МКС средняя высота их верхней границы превышала высоту тропопаузы (по данным реанализа MERRA), то есть наблюдалось «выгибание» МКС тропопаузы с возможным пробитием. Среднее значение разности высот составляет 0,2 км, а максимальное – более 2 км.

Исследования поддержаны грантом Президента РФ (МК-489.2020.5).