Введение
1. Обзор современных методов прогноза опасных метеорологических явлений конвективного происхождения с помощью физико-статистических параметров неустойчивости и гидродинамических моделей атмосферы 13
1.1. Опасные метеорологические явления конвективного происхождения 13
1.2. Физико-статистические параметры неустойчивости 18
1.2.1. Индексы, основанные на методе частицы 18
1.2.2. Индексы, полученные путем расчета параметров ветра на различных высотах или изобарических поверхностях 22
1.2.3. Индексы, основанные на расчете температурно-влажностных характеристик атмосферы 23
1.2.4. Комплексные индексы неустойчивости 25
1.3. Современные глобальные модели атмосферы 29
1.4. Современные мезомасштабные модели атмосферы 34
1.5. Выводы по главе 1 41
2. Прогноз опасных метеорологических явлений конвективного происхождения с помощью физико статистических параметров неустойчивости и глобальных моделей атмосферы 42
2.1. База данных опасных метеорологических явлений Пермского края 42
2.2. Система получения модельных данных 48
2.3. Реализация расчета индексов неустойчивости в OpenGrADS 51
2.4. Оценка качества прогноза опасных метеорологических явлений конвективного происхождения при помощи индексов неустойчивости по данным моделей GFS и GEM 53
2.5. Создание индекса неустойчивости атмосферы, основанного на модификации метода частицы 58
2.6. Выводы по главе 2 65
3. Прогноз и моделирование конвективных опасных метеорологических явлений с помощью мезомасштабных моделей атмосферы 67
3.1. Исходные данные и методика исследования 67
3.2. Подбор параметризации глубокой конвекции 70
3.3. Оценка применимости прямого моделирования конвекции для прогнозирования мезомасштабных конвективных систем 73
3.4. Прогноз мезомасштабных конвективных систем с применением модели WRF с динамическими ядрами ARW и NMM 77
3.5. Примеры моделирования мезомасштабных конвективных систем с опасными явлениями погоды 84
3.5.1. Мезомасштабный конвективный комплекс 18 июля 2012 года 84
3.5.2. Мезомасштабный конвективный комплекс 17 августа 2014 года 87
3.5.3. Мезомасштабный конвективный комплекс 24—25 июля 2015 года 90
3.6. Использование вложенных расчетных областей для прогноза мезомасштабных конвективных систем. 92
3.7. Выводы по главе 3 96
4. Прогноз и моделирование мезомасштабных конвективных систем с сильными смерчами 98
4.1. Примеры моделирования мезомасштабных конвективных систем с сильными смерчами 7 июня 2009 года и 29 августа 2014 года 98
4.1.1. Характеристика рассматриваемых случаев смерчей 100
4.1.2. Анализ смерчеопасной ситуации 7 июня 2009 года 102
4.1.3. Анализ смерчеопасной ситуации 29 августа 2014 года 106
4.2. Прогноз мезомасштабных конвективных систем со смерчами с применением вложенных расчетных областей 108
4.2.1. Условия развития шквалов и смерчей 3 июня 2017 года 108
4.2.2. Условия развития шквалов и смерчей 18 июня 2017 года 110
4.2.3. Анализ результатов прогноза мезомасштабных конвективных систем со смерчами 113
4.3. Численное моделирование случаев вспышек смерчей на Урале и Европейской территории России 116
4.3.1. Синоптические условия формирования смерчей 119
4.3.2. Численное моделирование мезомасштабных конвективных систем со смерчами 126
4.4. Выводы по главе 4 135
Заключение 136
Библиографический список 139
