شاخص VIL: تخمین بارش در ابرها با رادار هواشناسی
شاخص VIL (Vertically Integrated Liquid)، تخمینی از کل جرم بارش موجود در ابرها است. این اندازهگیری با استفاده از رادار هواشناسی و با مشاهده بازتاب امواج راداری از اتمسفر به دست میآید.
تعریف و نحوه محاسبه VIL
بازتاب (Reflectivity - Z) که بر حسب دسیبل Z (dBZ) بیان میشود، شدت پژواکهای راداری بازگشتی از ابرها را نشان میدهد. با توجه به طول موجهای مورد استفاده در رادارهای هواشناسی، تنها ذرات بارشزا (مانند باران ریز، باران، برف و تگرگ) قابل شناسایی هستند، نه قطرات ابر یا بخار آب. بنابراین، Z با شدت بارش نسبت مستقیم دارد.
با محاسبه مجموع بازتابها در امتداد عمودی (sum in the vertical of Z)، میتوان کل جرم معادل آب موجود در ابر بارشزا و زیر آن را محاسبه کرد. این همان مقداری است که به عنوان VIL شناخته میشود.
بر اساس مطالعات Marshall و Palmer در مورد توزیع اندازه قطرات باران، محاسبه VIL به صورت زیر امکانپذیر است:
VIL = Σ [(Zi + Zi+1)/2] * dh
در فرمول بالا:
- Zi و Zi+1 بازتابها در دو زاویه اسکن مختلف هستند.
- (Zi + Zi+1)/2 مقدار میانگین بازتاب در یک لایه است.
- dh ضخامت لایه (بر حسب متر) است.
توجه داشته باشید که واحد kg/m² با ضرب شدن در چگالی آب (1 kg/liter) به انباشتگی سطحی باران بر حسب میلیمتر تبدیل میشود: 1 kg/m² = 1 mm.
کاربرد شاخص VIL
اندازهگیری VIL معمولاً برای موارد زیر استفاده میشود:
- تعیین اندازه احتمالی تگرگ
- تخمین میزان بارش احتمالی زیر یک تندباد
- پیشبینی شدت جریانهای پایینرو (downdraft) با ترکیب اطلاعات ارتفاع قله اکو
VIL میتواند برای دستهبندی طوفانها بر اساس پتانسیل شدت آنها به کار رود و گاهی اوقات برای ارزیابی شدت طوفانها مورد استفاده قرار میگیرد.
ابر سلولها (Multicells)
ابر سلولها معمولاً مقادیر متناوب VIL دارند. ممکن است در یک تصویر راداری مقادیر بالای VIL و در تصویر بعدی مقادیر بسیار کمتری مشاهده شود.
میکروبارستهای مرطوب (Wet microbursts)
کاهش سریع مقادیر VIL ممکن است نشاندهنده قریبالوقوع بودن یک میکروبارست باشد. این پدیده ناشی از تضعیف جریان بالارو (updraft) درون سلول طوفان است که توانایی نگهداری رطوبت فراوان (از جمله تگرگ) را در ساختار طوفان از دست میدهد.
میکروبارستهای مرطوب توسط سرویس ملی هواشناسی ایالات متحده به دو دلیل نامگذاری شدهاند: (۱) حاوی بارش سنگین و (معمولاً) تگرگ هستند؛ (۲) دارای بادهای مخرب با سرعتی بیش از حد معین هستند. میکروبارستها به عنوان «نواری از بادهای مخرب با قطری کمتر از حد معین» طبقهبندی میشوند.
گاهی اوقات، میکروبارستهای مرطوب به دلیل خسارات سریع، شدید و قابل مقایسه یا حتی بیشتر از یک گردباد EF-1، توسط عموم با گردباد اشتباه گرفته میشوند. الگوریتمی توسط S. Stewart، هواشناس سرویس ملی هواشناسی آمریکا، برای تخمین حداکثر تندباد احتمالی با جریان پایینرو با استفاده از VIL و ارتفاع قله اکو در رادار توسعه یافته است.
مباحث مرتبط
- تشخیص طوفانهای همرفتی
منابع
- هواشناسی راداری
- فیزیک ابرها و مه