Преувеличение данных радиолокатора выше уровня замерзания, вызванное рельефом местности

Метеорологи часто изучают осадки с помощью радиолокационных изображений, полученных с земли и со спутников. Радиоволны, посылаемые радаром, отражаются от частиц льда или воды в воздухе и возвращаются обратно в процессе обратного рассеяния. Ученые отмечают, что интенсивность обратного рассеяния достигает пика в процессе таяния, когда вода падает в атмосфере. Высокий уровень обратного рассеяния обычно отображается на радаре теплыми цветами, указывая на сильные осадки.

Однако недавние исследования показали, что частично замерзшие капли кажутся радару крупнее, чем их полностью твердые или жидкие аналоги того же размера, что приводит к завышенной оценке интенсивности осадков. Также предполагается, что такое преувеличение данных может происходить на втором уровне атмосферы, выше уровня замерзания, особенно на наветренных склонах горных хребтов. Это явление известно как «максимум отражаемости выше уровня замерзания» (reflectivity maxima above freezing, RMAF).

«Количественные исследования ограничены из-за отсутствия адекватных критериев идентификации», — говорит первый автор исследования, опубликованного в журнале Advances in Atmospheric Sciences, доктор Аоци Чжан. Доктор Чжан и доктор Чэнь из Университета Сунь Ятсена разработали новый метод анализа, применив пять конкретных критериев ко всем вертикальным профилям осадков в данных спутникового радиолокатора TRMM за 1998–2013 годы. В результате они выявили 2 736 225 событий RMAF и 854 622 978 событий, не относящихся к RMAF.

«Структуру RMAF в профилях отражаемости можно эффективно идентифицировать с помощью нашего метода, — отмечает доктор Чжан. — Мы также доказали, что RMAF положительно коррелирует с высотой, что, как считается, вызвано усиленными восходящими потоками в средних слоях слоистых осадков или в нижних и средних слоях конвективных осадков над горами».

Исследование показало, почему события RMAF происходят именно на наветренных склонах выше уровня замерзания. Увеличение высоты гор усиливает восходящие потоки, создающие осадки, когда ветер поднимается вместе с рельефом — этот процесс называется орографическим подъемом. Также было обнаружено, что характеристики осадков при событиях RMAF и без них существенно различаются.

«Структура RMAF увеличивает высоту верхней границы эха и усиливает процессы образования осадков выше высоты RMAF, но подавляет опускание ледяных частиц и интенсивность дождя у поверхности», — поясняет доктор Чэнь. — Будущие исследования орографических осадков должны учитывать влияние структуры RMAF и связанных с ней динамических триггеров».