3.9.2. Туман і St хмарність - структура хмарності на супутниковому зображенні

Однорідна дуже низька хмарність з теплими вершинами називається St хмарністю; якщо вона досягає поверхні землі - то називається туманом.

Туман і St хмарність на супутниковому зображенні відображається у вигляді хмарного покриву низького рівня різного горизонтального розміру. Невеликі локальні плями туманів (розміром у кілька кілометрів) складно ідентифікувати на супутниковому зображенні. Проте, коли розміри туманів і/або St хмарності становлять кілька сотень або тисяч квадратних кілометрів, вони легко спостерігаються із супутника Meteosat (рис.3.129).

Специфічні особливості, пов'язані з різним типом St/туманом:

• Краї St/туманів над земною поверхнею чіткі, неправильної форми, часто підкреслюють особливості рельєфу.
• Над морською поверхнею краї більш рівні й згладжені.
• Туман у долині дуже легко виділити, тому що часто він збігається з контурами долини.
• Адвективний St/туман має більш рівні, правильної форми краї, ніж радіаційний туман, що в більшій мірі залежить від особливостей рельєфу.

Зовнішній вигляд на METEOSAT 8 зображенні

IR 10.8 зображення:

• Колірна гама хмарного покриву від сірого до темно-сірого, що характеризує відносно низьку, теплу хмарність.
• Іноді утруднена ідентифікація хмарності на тлі земної поверхні на IR зображенні через невелику різницю між температурою хмарності і земної поверхні.
• Коли температура St/туману вище, ніж оточуючої безхмарної поверхні, то в цьому випадку на IR зображенні St/туман представлено темним кольором. Це явище спостерігається у високих широтах у зимовий період під час інверсій, температура на верхній межі туману вище, ніж навколишньої земної поверхні. Часто таке явище називається "Чорний туман".
• Анімація послідовних супутникових зображень дозволяє відділити туман від низької хмарності на підставі руху хмар.

WV 6.2 зображення:

• WV зображення не можуть безпосередньо використовуватися для визначення St/туман, тому що хмарність низького рівня не видна на WV зображенні.
• Тим не менш, WV зображення може використовуватися в комбінації з VIS зображенням; адвекція вологої повітряної маси над шаром утворення St/туману може розсіяти хмарність нижнього ярусу.

VIS зображення:

• Колірна гама St/туману змінюється від білого до сірого залежно від товщини хмарного шару й висоти сонця.
• Однорідна текстура характерна для St/туману на VIS 0.6 або VIS 0.8 зображеннях, на HRVIS зображеннях видно певні деталі структури цього утворення.
• На VIS зображенні St хмарність спостерігається набагато краще в денний час, тому що має більші відбивні характеристики.

На зображеннях показаний радіаційний St/туман над Балтійськими країнами, Білоруссю, західною частиною Росії і адвективний St/туман над східною частиною Швеції й Фінляндії. На IR зображеннях St/туман спостерігається як сіре, рівне, без будь-яких особливостей хмарне утворення, частково покрите фронтальною хмарністю (рис.3.129).

9 листопада 2005/12.00 UTC - Meteosat 8 IR10.8 зображення	9 листопада 2005/12.00 UTC - Meteosat 8 HRVIS зображення
9 листопада 2005/12.00 UTC - Meteosat 8 WV 6.2 зображення
Рис.3.129. Схематичне уявлення про формування St/туману та супутникові зображення радіаційного St/туману над Балтійськими країнами

На VIS зображенні шар St/туману легко визначається як чітко обкреслена хмарна пляма сірого кольору. Хоча на VIS зображенні його текстура є однорідною, без будь-яких особливостей, але краї цієї плями дуже чіткі й добре окреслені, там де відсутня хмарність.

WV зображення показують тільки вміст водяної пари й не можуть безпосередньо допомогти в ідентифікації St/Туману.

Приклад із ситуацією на півдні Європи показаний на зображенні нижче. Радіаційний туман спостерігається в долині ріки По на півночі Італії (рис.3.130). Анімація зображень HRVIS показує, що туман упродовж дня практично не рухався. Його зовнішні краї на півночі й півдні обмежені рельєфом, над морською поверхнею він повільно рухався за напрямком вітру.

20 січня 2006/09.00 UTC - Meteosat 8 HRVIS зображення

09.00 UTC - 14.00 UTC 15-мінутна анімація

Рис.3.130. Радіаційний туман в долині ріки По

Розпізнавання St від туманів

St і туман це явища, які людина може відрізнити дуже легко перебуваючи на земній поверхні. Визначення для кожного із цих явищ може бути наступним:

St – це хмарність, що має однорідну текстуру, розташована на низькій висоті, зазвичай близько 300 метрів. З іншого боку, туман – це шарувато-подібна хмара, що розташована на земній поверхні .

Причиною, чому ці два явища розглядаються в одному розділі, є те, що для радіометрів, установлених на супутниках, при спостереженні за цими явищами різниці практично не існує. Єдиною відмінністю між туманом і St є висота нижньої межі хмарності, для St - це сотні метрів над земною поверхнею, а для туману - це рівень земної поверхні.

Проте, якщо використовувати кількісну інтерпретацію супутникового зображення, що потребує розрахунку певних характеристик хмарності (таких, як розподіл водності в хмарі й хмарної оптичної товщини), то розпізнавання між St хмарністю й туманом можливо в денний час. З огляду на той факт, що туман - це ніби хмара з нижньою межею на землі, порівняння висоти нижньої межі з рівнем поверхні дозволяє визначити наявність туману. Висота нижньої межі хмарності розраховується як різниця між висотою верхньої межі й товщиною хмари. Перша характеристика відновлюється шляхом інтерполяції, з огляду на температурний градієнт зниження температури з висотою. Друга характеристика визначається з відновлених значень водозапасу хмари.

Такий підхід ілюструється наступним прикладом. На MSG видимому каналі показана область розподілу хмарності нижнього ярусу над центральною Європою (рис.3.131). Після використання кількісної інтерпретації були визначені зони розподілу туманів і St (3.132).

10 жовтня 2005/12.00 UTC - Meteosat 8 VIS 0.8 зображення

Рис.3.131. Розподіл хмарності нижнього ярусу над центральною Європою на

MSG видимому каналі

10 жовтня 2005/12.00 UTC - туман/St

Рис.3.132. Зони розподілу туманів і St після використання кількісної інтерпретації