Климатология на долната граница на облачността над Софийско поле

гл. ас. д-р Венцислав Данчовски

2021-10-03

Мотивировка

Данни - период и локации

Данни - инструменти

Наличност на данните

SU AWS - 99.97% от възможните данни са налични

SU CHM15k - 83.75% от възможните данни са налични

LBSF METAR (включва както AWS, така и CL31) - 93.24% от възможните данни са налични

NIMH SYNOP - 99.84% от възможните данни са налични

NIMH аерологичен сондаж - 98.03% от възможните данни са налични

Методи за определяне на долната граница на облачността

Облакомери

Фирмен софтуер съответно от Lufft (CHM15k) и Vaisala (CL31). Но в METAR височината на долната граница може да бъде модифицирана от наблюдателя, за да представя по-коректно условията в зоната на летището.

Приземни измервания

Ниво на кондензация (lifted condensation level - LCL) е използвано като оценка за височината на долната граница. LCL е изчислявано по Romps 2017.

Аерологичен сондаж

Използване е прагов подход (адаптиран от Poore et al. 1995) за определяне на долната граница. Първо се локализират слоеве с повишена влажност \(RH>RH_{min}\), и ако в някой от тях \(max(RH)\ge RH_{min} + RH_{jump}\) го считаме за облак, а долната му граница е долната граница на слоя с повишена влажност. В оригиналната работа праговите стойности са \(RH_{min}=82\%\) и \(RH_{jump}=3\%\).

Резултати

Ефекти на праговите стойности на RH върху определените от аерологичния сондаж CBH

Повишаването на праговете намалява случаите с ниска облачност или мъгла/валеж. Детекцията на облаци от средния етаж показва слаба чувствителност към праговете. Случаите с високи облаци са много редки.

Верификация на CBH получен от сондаж спрямо CHM15k

Получената височина на облачната основа от аерологичния сондаж е по-ниска от измерената с CHM15k в центъра на града за всички прагови стойности на RH. Най-малък е  BIAS-а (-455m) за RH_min=88% и  RH_jump=6%

Верификация на CBH получен от сондаж спрямо CL31

Спрямо CL31 (на летището) получените стойности за CBH от сондажа са значително по-близки. Най-малко е отклонението (BIAS< -1m) при прагови стойности RH_min=85% и RH_jump=5%.

Градски ефекти върху LCL

През лятото LCL за SU (центъра) е по-ниско от LCL за LBSF (покрайнините), но SU AWS е в парк, т.е. локалния микроклимат (висока RH, ниска температура на въздуха) могат да са възможно обяснение.

Градски ефекти върху CBH за облачност свързана с АГС (CBH<3000m)

През лятото CBH за SU е по-висок от CBH за LBSF. Градския остров на топлина/намалена влажност и повишената грапавост усилват конвекцията и "издигат" CBH. Локалния охлаждащ/овлажняващ ефект на парка не се усеща тъй като атмосферата не е неподвижна.

Изводи и заключение

  1. Увеличаването на праговите стойности на RH при определяне на CBH от аерологични сондажи намалява случаите на ниска облачност и мъгла/валеж. Облачността от средния етаж показва слаба чувствителност към праговите стойности

  2. За някои прагови стойности определените от арологичните профили CBH са съпоставими с данните от облакомер ако последният е в покрайнините

  3. При използване на LCL като индикатор за CBH не трябва да се забравя, че LCL отразява локалните условия, които могат да са съществено отличаващи се поради нееднородности в подложната повърхност.

  4. Анализирайки данните от облакомери за случаи с \(CBH<3000\ m\) се установи, че през топлите месеци CBH над централните градски части е по-висок спрямо покрайнините. Възможно обяснение - градски остров на топлина/намалена влажност

Благодарности

Настоящото изследване е проведено във връзка с изпълнението на Национална научна програма (ННП) „Опазване на околната среда и намаляване на риска от неблагоприятни явления и природни бедствия“, одобрена с Решение на МС № 577/17.08.2018 г. и финансирана от МОН (Споразумение № Д01-363/17.12.2020). Благодарности се дължат към COST Action PROBE CA18235 както и към ФНИ за предоставеното финансиране по договор KP-06-COST/7/19.08.2021

Какво следва