СУХИЕ ВТОРЖЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ТРОПОСФЕРЕ КАК ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ ОПАСНЫХ НИСХОДЯЩИХ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ: АНАЛИЗ И ДИАГНОСТИКА НА ЮГЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
Аннотация
На основе 34-летнего архива (1990–2023 гг.) данных аэрологического зондирования 11 станций юга России, материалов реанализа ERA5 проведён систематический климатологический анализ роли сухих вторжений в средней тропосфере (700–500 гПа) как предиктора опасных нисходящих конвективных потоков и микропорывов. Сформированы раздельные выборки из 268 верифицированных случаев сильных приземных шквалов конвективного происхождения (скорость ветра ≥ 25 м/с) и 1042 контрольных дней без опасного ветра при наличии грозовой активности. Установлено, что в дни со шквалами дефицит точки росы на 700 гПа в среднем превышает контрольные значения в 2,4 раза (18,3 против 7,7°C), тогда как CAPE в обеих группах статистически значимо не различается. Введён и апробирован такой диагностический показатель как индекс нисходящей конвективной энергии с учетом охлаждения за счёт испарения осадков в сухом среднем тропосферном слое (DCAPEdry), представляющий собой произведение стандартного DCAPE на нормированный дефицит точки росы в слое 700–500 гПа. Показано, что DCAPEdry при пороге ≥ 620 Дж/кг обеспечивает вероятность обнаружения шквала POD = 84% при доле ложных тревог FAR = 19%, что принципиально улучшает существующие диагностические подходы (DCAPE в изоляции: POD = 61%, FAR = 43%). Обсуждается роль испарительного охлаждения, механизмов генерации вихрей у поверхности и влияния орографии Предкавказья и северных склонов Большого Кавказа на интенсификацию нисходящих потоков. Орографические особенности (долинный фокусирующий эффект, фёновые зоны, конвергентные зоны на границе гор и равнин) систематически усиливают интенсивность нисходящих потоков, способствуя концентрации наиболее опасных шквалов в полосе от Нальчика до Ставрополя
Список литературы
1. Chernokul'skiy A.V., Shikhov A.N., Azhigov I.O., Eroshkina N.A., Korenev D.P., Bykov A.V., Kalinin N.A., Kurganskiy M.V., Pavlyukov Yu.B., Sprygin A.A., Yarynich Yu.I. Shkvaly i smerchi na evropeyskoy chasti Rossii 15 maya 2021 g.: diagnostika i modelirovanie [Shkansky shafts and tornadoes in the Euro-pean part of Russia on May 15, 2021: diagnostics and modeling], Meteorologiya i gid-rologiya [Mete-orology and Hydrology], 2022, No. 11, pp. 71-90.
2. Proctor F.H. Numerical simulations of an isolated microburst. Part I: Dynamics and structure, Journal of the Atmospheric Sciences, 1988, Vol. 45, No. 21, pp. 3137-3160. doi: 10.1175/1520-0469(1988)045<3137: NSOAIM>2.0.CO;2.
3. Cholette M., Milbrandt J.A., Morrison H., Paquin-Ricard D., Jacques D. Combining Triple-Moment Ice With Prognostic Liquid Fraction in the P3 Microphysics Scheme: Impacts on a Simulated Squall Line, Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 2023, Vol. 15, Issue 4. e2022MS003328. doi: 10.1029/2022MS003328.
4. Sun Y., Gao Q., Li H., Wang M. Evaluating Simulated Microphysics of Stratiform and Convective Pre-cipitation in a Squall Line Event Using Polarimetric Radar Observations, Remote Sensing, 2023, Vol. 15, Issue 6, pp. 1507. doi: 10.3390/rs15061507.
5. Srivastava R.C. A Model of intense Downdrafts Driven by the Melting and Evaporation of Precipitation, Journal of the Atmospheric Sciences, 1987, Vol. 44, No. 13, pp. 1752-1774. doi: 10.1175/1520-0469(1987)044<1752: AMOIDD>2.0.CO;2.
6. Lin J., Qian T., Bechtold P., Grell G., Zhang G. J., Zhu P., Freitas S.R., Barnes H., Han J. Atmospher-ic convection, Atmosphere-Ocean, 2022, Vol. 60, No. 3-4, pp. 422-476. doi: 10.1080/07055900.2022.2082915.
7. Larina O.G., Badakhova G.Kh. Evolyutsiya i traektorii peremeshcheniya yuzhnykh tsiklonov i ikh frontal'nykh razdelov v usloviyakh Severnogo Kavkaza [Evolution and trajectories of the movement of southern cyclones and their frontal sections in the conditions of the North Caucasus], Akademicheskaya publitsistika [Academic Journalism], 2022, No. 6-1, pp. 621-632.
8. Naurozbaeva Zh.K., Kholoptsev A.V., Kenzhina Zh.Kh., Rakhmatulla N.E. Modelirovanie mezh-godovykh izmeneniy summarnoy prodolzhitel'nosti groz severnoy chasti Prikaspiya, s uchetom variatsiy atmosfernykh osadkov [Modeling of interannual changes in the total duration of thunderstorms in the northern part of the Caspian Sea, taking into account variations in precipitation], Gidrometeorologiya i ekologiya [Hydrometeorology and Ecology], 2025, No. 4 (119), pp. 159-176.
9. Prein A.F. Thunderstorm straight line winds intensify with climate change, Nature Climate Change, 2023, Vol. 13, No. 12, pp. 1353-1359.
10. Wakimoto R.M. Convectively driven high wind events, Severe Convective Storms, ed. C.A. Doswell III. Boston: AMS, 2001, pp. 255-298.
11. Hoskins B.J., McIntyre M.E., Robertson A.W. On the use and significance of isentropic potential vortici-ty maps, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1985, Vol. 111, No. 470,
pp. 877-946. doi: 10.1002/qj.49711147002.
12. Taszarek M., Brooks H.E., Czernecki B. Sounding-derived parameters associated with convective haz-ards in Europe, Monthly Weather Review, 2017, Vol. 145, No. 4, pp. 1507-1524. doi: 10.1175/MWR-D-16-0384.1.
13. Susskind J., Barnet C.D., Blaisdell J.M. Retrieval of atmospheric and surface parameters from AIRS/AMSU/HSB data in the presence of clouds, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sens-ing, 2003, Vol. 41, No. 2, pp. 390-409. doi: 10.1109/TGRS.2002.808236.
14. Pougatchev N., August T., Calbet X. et al. IASI temperature and water vapor retrievals – error assess-ment and validation, Atmospheric Chemistry and Physics, 2009, Vol. 9, No. 17, pp. 6453-6458. doi: 10.5194/acp-9-6453-2009.
15. Tashilova A.A., Kesheva L.A., Teunova N.V. Umen'shenie vodnykh resursov regiona kak sledstvie deg-radatsii lednikov Severnogo Kavkaza pod vozdeystviem klimaticheskikh izmeneniy [Reduction of water resources of the region as a result of degradation of glaciers of the North Caucasus under the influence of climatic changes], Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal [International Research Jour-nal], 2023, No. 1 (127), pp. 93-98.
16. Adzhieva A.A., Shapovalov V.A., Boldyreff A.S. Development of thunderstorm monitoring technologies and algorithms by integration of radar, sensors and satellite images, Proc. SPIE 10424, Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere XXII, 2017, 104240H (20 October 2017). doi: 10.1117/12.2299289.
17. Adzhiev A.K., Adzhieva A.A. Spatial and temporal variations of thunderstorm activity in the Northern Caucasus, Russian Meteorology and Hydrology, 2009, Vol. 34. No. 12, pp. 789-793.
18. Rotunno R., Klemp J.B., Weisman M.L. A theory for strong, long-lived squall lines, Journal of the At-mospheric Sciences, 1988, Vol. 45, No. 3, pp. 463-485. DOI: 10.1175/1520-0469(1988)045<0463: ATFSLL>2.0.CO;2.
19. Romanic D., Taszarek M., Brooks H. Convective environments leading to microburst, macroburst and downburst events across the United States, Weather and Climate Extremes, 2022, Vol. 37, pp. 100474.
20. Atkins N.T., Wakimoto R.M. Wet microburst activity over the southeastern United States: Implications for forecasting, Weather and Forecasting, 1991, Vol. 6, No. 4, pp. 470-482. DOI: 10.1175/1520-0434(1991)006<0470: WMAOTS>2.0.CO;2.
21. Williams I.N., Fieweger G.N. Mechanisms of projected changes in thunderstorm downburst environ-ments across the United States, Geophysical Research Letters, 2026, Vol. 53, No. 1, pp. e2025GL117925.
22. Púčik T., Groenemeijer P., Rýva D., Kolář M. Proximity soundings of severe and nonsevere thunder-storms in Central Europe, Monthly Weather Review, 2015, Vol. 143, No. 12, pp. 4805-4821. DOI: 10.1175/MWR-D-15-0008.1.
