Авиационная метеорология. 1 министерство транспорта украины государственное предприятие обслуживания воздушного движения Украэрорух Центр повышения квалификации Украэротренинг утверждаю начальник цпк украэротренинг Ю.
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
Фронты окклюзии - сложные фронты, которые образуются при смыкании холодного и теплого фронтов. После возникновения фронта окклюзии циклон считается перешедшим в стадию заполнения. Холодный воздух впереди и позади фронта окклюзии почти никогда не бывает однородным и поэтому в зависимости от того, какая из двух ВМ (в передней или тыловой части циклона) теплее за фронтом окклюзии или холоднее, различают фронт окклюзии по типу теплого фронта (Рис.5) или по типу холодного (Рис.6). Характер погоды обусловлен взаимодействием всех трех воздушных масс. Облачные системы этих фронтов очень сложные, однако, имеют больше просветов и меньшую вертикальную протяженность, чем облака основных фронтов. Здесь можно встретить многоярусную систему облаков (Ci, Cs, Ac, As, Ns, Cb, St), обложные осадки чередуются с ливневыми, ширина зоны достигает 100-200км. Большую опасность при полетах представляют Cb, закрытые другими облаками, а летом - обледенение и болтанка. Постепенно в зоне фронта облачность размывается, осадки ослабевают. Стационарными (малоподвижными) фронтами называются участки фронта, который имеет незначительные смещения или колебания от срока к сроку в сторону холодной или теплой воздушной массы. Часто такие фронты наблюдаются на периферии циклона или антициклона. На картах погоды такой фронт может быть расположен параллельно изобарам. 8 В зоне фронта наблюдается слоистообразная облачность небольшой мощности. У земной поверхности - дымка, туман. В летний период - Cu, Cb при благоприятных условиях. Верхние фронты. В атмосфере создаются условия, когда поверхность фронта не достигает поверхности земли. Верхним может стать фронт, если в приземном слое встречается сильно холодный воздух или в приземном слое фронт размывается, а сложные погодные условия на высотах остаются (струйное течение, турбулентность). 9 Cs 4 800-1000 км 2 6 8 10 * * * * * * * Ci As Ns ХВ ТВ Fr nb H км Т р о п о п а у з а Рис. 1. Схема облачности теплого фронта в холодное время года 300-400 Cs 4 200-3 00км 2 6 8 10 Ci As ХВ ТВ b H км Т р о п о п а у з а Ns СВ СВ Ns Fr nb 0º 0º Рис 2 . Схема облачности теплого фронта в теплое время года 10 4 2 6 8 10 Cu Cu cong ТВ F r nb H км Т р о п о п а у з а СВ 0º 0º Рис 4 . Схема облачности холодного фронта 2 - го рода ХВ 3 - 4 км Ac lent 40-60 км 80- 200км 4 2 6 8 10 H км Т р о п о п а у з а 0º 0º Рис 3. Схема облачности холодного фронта 1 - го рода ХВ СВ 40-60 км Fr nb ТВ летом 100-200 км зимой до 300 км Ci Cs As Ns 11 Рис 5. Схема облачности теплого фронта окклюзии Т р о п о п а у з а Ci Cs СВ Fr nb ТВ As Cs Тыловой менее Передний более Ci Ns ХВ ХВ летом 100-200 км зимой до 300 км Рис 6 . Схема облачности холодного фронта окклюзии Т р о п о п а у з а Ci Cs As СВ СВ Fr nb ТВ As Cs Тыловой более Передний менее Ci Ns ХВ ХВ 100- 200 км 12 2. Опасные для авиации явления погоды, их влияние на выполнение и безопасность полетов. Атмосферные явления, которые могут воспрепятствовать выполнению полетов авиации или нанести ущерб авиационной технике, называются опасными. 2.1. Явления, ухудшающие видимость Туман - явление конденсации (или сублимации) водяного пара в приземном слое воздуха, при котором образуются взвешенные в воздухе мельчайшие капельки воды или ледяные кристаллы, ухудшающие видимость до значения менее 1000м. При дальности видимости от 1000 до 5000м это явление называется дымкой. По интенсивности туманы подразделяются на очень сильные (менее50м), сильные(50- 200м), умеренные(200-500м) и слабые (500-1000)м. Образование тумана происходит при насыщении воздуха и конденсации водяного пара под воздействием следующих процессов: а) охлаждение нижнего слоя воздуха путем теплообмена с поверхности Земли; б) испарение с поверхности воды, почвы или капель дождя в более холодный воздух; в) поступление в приземный слой воздуха водяного пара с продуктами сгорания больших количеств топлива в печах, двигателях, в районах крупных аэропортов. Одним из основных условий образования тумана в приземном слое является увеличение влагосодержания и понижение температуры воздуха до температуры конденсации, точки росы. В зависимости от того, какие условия оказали влияние на процесс образования тумана, выделяются туманы радиационные, адвективные, адвективно-радиационные, внутримассовые и фронтальные, а также - туманы склонов, туманы испарений, морозные и ледовые туманы. Радиационные туманы образуются вследствие радиационного выхолаживания земной поверхности и охлаждения прилегающего к ней влажного слоя воздуха. Образованию туманов способствует ясная погода, слабый ветер (1-2м/с) и достаточное влагосодержание. Вертикальная мощность таких туманов колеблется от нескольких десятков метров до 100-200м. Вертикальная видимость удовлетворительная. При полетах выше тумана хорошо просматриваются объекты на земле, однако видимость может быть менее 300м. Полет выше слоя радиационного тумана обычно благоприятен. Радиационные туманы обычно образуются во второй половине ночи, а рассеиваются после восхода солнца в первой половине дня или с усилением ветра. До восхода солнца рассеивается примерно четвертая часть всех радиационных туманов, после восхода – остальные три четверти. В аэропортах, расположенных вблизи крупных промышленных центров, радиационные туманы более вероятны. Здесь при сгорании топлива в атмосферу дополнительно выбрасывается много водяного пара, а индустриальные примеси являются ядрами конденсации. Это создает условия, благоприятные для тумана Они обычно наблюдаются в антициклонах и гребнях высокого давления, но в отдельных случаях могут возникать в размытом барическом поле. Адвективные туманы образуются при движении (адвекции) теплой воздушной массы над холодной подстилающей поверхностью континента или моря. Они могут наблюдаться при ветре скоростью 5-10м/с и более, возникать в любое время суток, занимать большие территории и сохраняться в течение нескольких дней. Толщина слоя адвективного тумана обычно составляет 300- 500м, в отдельных случаях достигает порядка 1000м. Особенностью адвективного тумана является увеличение его плотности с высотой. Адвективные туманы представляют большую опасность для авиации. Продвигаясь со скоростью 20-40км/час, они могут в течение короткого периода времени закрыть на большой территории аэропорты назначения и запасные аэродромы. Рассеивание адвективных туманов происходит при смене в данном районе теплой воздушной массы на более холодную.Чаще всего адвективные туманы наблюдаются при стационировании антициклонов в холодный период года в районе Поволжья или Урала, когда по его западной периферии осуществляется адвекция тепла с юга. Продолжительность тумана в таком случае около 10ч. Адвективные туманы образуются также при выносе масс теплого воздуха с Атлантики по северной периферии отрогов Азорского антициклона и в теплых секторах циклонов. При таких процессах в атмосфере создается термическая устойчивость, возникает обширная зона слоистой облачности, которая при ослаблении турбулентного перемешивания переходит в туман. 13 Адвективно-радиационные туманы наблюдаются, когда воздействуют два фактора: перемещение теплого воздуха на холодную подстилающую поверхность и радиационное охлаждение. Кроме того, наблюдаются туманы склонов, испарения, морозные туманы и фронтальные. Фронтальные туманы чаще всего наблюдаются над континентом в холодную половину года в зоне медленно смещающихся теплых фронтов или фронтов окклюзии. Туман, как правило, образуется при устойчивой стратификации, когда температура и влажность слабо понижаются с высотой. Над верхней границей тумана в 80% случаев располагается инверсия. Вероятность возникновения тумана или низких облаков с высотой нижней границы менее 200м существенно увеличивается при уменьшении дефицита точки росы в слое 0-300м в ночные или утренние часы до 2 градусов и менее. На территории Украины адвективные туманы наблюдаются в 28% случаев, радиационные – 31% случаев, адвективно-радиационные –16% случаев, фронтальные –10%, остальные –5% случаев. В Киеве по многолетним данным наблюдается 52 дня с туманом, существенно увеличивается число дней с туманом в пониженных местах (Подол, Жуляны) до 72 дней и уменьшаясь до 46 дней в Борисполе. Дымка обычно предшествует образованию тумана (у земной поверхности) или облаков (на некоторой высоте) и сохраняется после его рассеяния. Условия образования аналогичны условиям образования тумана. У земной поверхности дымка наиболее часто возникает в осенне- зимний период, так как вследствие понижения температуры воздуха относительная влажность близка к 100%. Дымка преобладает во второй половине ночи и в утренние часы, когда температура воздуха понижена. По материалам исследований за 20 лет в среднем в 20% случаев авиационные происшествия возникают при метеорологических явлениях, ухудшающих видимость. Метель - перенос снега сильным ветром над поверхностью земли. Интенсивность метели зависит от скорости ветра, турбулентности и состояния снежного покрова. К метелям относятся низовая метель, общая метель и поземок. Поземок – перенос снега по поверхности земли, образуется при ветре 4-6м/с, снег поднимается до высоты не более 1м. Низовая метель образуется при ветре 6м/с, снег поднимается до высоты 10-20м и более. Общая метель характеризуется выпадением снега из облаков и подъемом ранее выпавшего снега при скорости ветра 10м/с и более. Метель может ухудшать видимость, затруднять посадку, ухудшать эксплуатационные качества аэродромов. Метели обычно связаны с циклонической деятельностью и атмосферными фронтами. Наиболее благоприятные условия для развития метелей создаются в районах, где циклон приближается к продолжающему усиливаться антициклону или отрогу. На юге Украины сильные метели при восточных ветрах возникают при наличии малоподвижного циклона над Черным морем и усиливающейся области высокого давления над большей частью Европейской территории, а также при выходе «южных» циклонов. Пыльная буря - явление аналогичное метели, но с той разницей, что пыльная буря бывает в южных районах летом, когда сильным ветром с поверхности земли поднимаются частицы песка или пыли, которые резко ухудшают видимость. Основной причиной образования пыльных бурь является турбулентная структура ветра, которая способствует подъему с земной поверхности частиц пыли и песка, при этом важна степень неустойчивости воздушной массы. Пыльные бури начинаются при скорости ветра 10-12м/с. Прогноз пыльных бурь сводится к прогнозу сильных ветров с учетом свойств подстилающей поверхности. Пыльные бури имеют место на юге Украины, если ранней весной наблюдаются длительные засухи или бесснежные морозные зимы и длительные штормовые восточные ветры на южной периферии обширных антициклонов, дующих иногда неделями. 14 2.2. Грозовая деятельность Гроза – это сложное атмосферное явление, характеризующиеся интенсивным облакообразованием и многократными электрическими разрядами в виде молний. Грозы возникают в кучево-дождевых облаках, которые в этом случае называются грозовыми. В грозовых облаках сконцентрирована колоссальная энергия, проявление которой всегда поражает человеческое воображение. Как правило, в грозовом облаке небольших размеров при конденсации водяного пара выделяется такое же количество тепла, как при взрыве атомной бомбы среднего размера или взрыве 20 тыс. тонн тротила. Вся эта громадная тепловая энергия, выделяющаяся при конденсационных процессах, расходуется на развитие в облаке восходящих токов, которые поддерживают во взвешенном состоянии сотни тысяч тонн воды. Восходящие токи иногда бывают настолько мощными, что способствует развитию грозовых облаков до больших высот. Вершины облаков могут пробить тропопаузу и проникать в нижнюю стратосферу. В умеренных широтах высота верхней границы облаков достигает 12-14км, в Закавказье и на Дальнем Востоке – 15-16км, в Индии – до 18км, а максимум отмечен в экваториальной зоне – до 21,1км. Площадь хорошо развитых кучево-дождевых облаков обычно не превышает 50-100кв. км. Грозовое облако непрерывно производит электричество, которого достаточно для того, чтобы обеспечить все потребности города, имеющего население 10млн. человек, в течение всего времени, пока длится гроза. В грозовых облаках наибольшую угрозу для авиации представляют такие опасные явления, как сильная турбулентность, мощные вертикальные токи воздуха, интенсивное обледенение, электрические заряды, град и ливневые осадки. Иногда все эти опасные явления могут наблюдаться одновременно. Под облаками опасность представляют шквалистые ветры, достигающие ураганной силы, смерчи, ливневые осадки, между облаками сильные нисходящие и восходящие воздушные потоки. Для образования грозового облака необходимы следующие условия: 1. Вертикально направленные восходящие потоки воздуха (конвекция); 2. Большое влагосодержание воздуха (абсолютная влажность более 13г/м3); 3. Большая положительная энергия неустойчивости в тропосфере (до 400мб). Вертикальный температурный градиент более 0,65/100м. Условно развитие грозового облака можно разделить на три стадии: Первая стадия – развитие грозового облака – от появления кучевого облака до начала выпадения ливневых осадков. В этой стадии кучевые облака постепенно перерастают в мощно- кучевые, а затем в кучево-дождевые «лысые», из которых начинают выпадать осадки. В облаках преобладают восходящие потоки, которые усиливаются от 2-5м/с в кучевых облаках до 20-25 м/с в кучево-дождевых. Верхняя граница кучевых облаков 1500-2500м, а мощно-кучевых 4-6км. Они состоят из капель воды. В кучево-дождевом «лысом» начинается обледенение верхней части, и она уже состоит из переохлажденных капель, снежинок и ледяных кристаллов. Скорости восходящих потоков в таких облаках могут достигать 20-25м/с, а верхняя граница –7-8км. Переход от кучевого облака до мощно-кучевого происходит довольно медленно, а переход от мощно-кучевого к кучево-дождевому происходит очень быстро(1 час и менее). Между облаками наблюдаются нисходящие потоки. Вторая стадия – стадия максимального развития. Кучево-дождевое облако из кучево- дождевого «лысого» развивается в кучево-дождевое «волосатое». Из облака выпадают ливневые осадки. Возникают электрические заряды в виде молний. Во второй стадии в грозовом облаке наблюдаются интенсивные восходящие и нисходящие движения воздуха. Восходящие движения достигают максимальных скоростей 30-40м/с и более. Они преобладают в передней части облака. Скорость восходящего потока растет от основания до верхней части облака и достигает максимума в предвершинной части облака, после чего к вершине скорость убывает. За счет ливневых осадков образуются нисходящие потоки, которые наиболее развиты в тыловой части облака. Особенностью вертикальных потоков внутри облачность является их порывистость. Порывы могут достигать 15м/с и вызывать перегрузки самолета. Внутри облака образуется много вихрей разного размера, которые приводят к интенсивной турбулентности. Сильная турбулентность наблюдается также и над верхней границей грозовых облаков. 15 Над куполообразной вершиной кучево-дождевых облаков, не имеющий наковальни или выступающих из наковальни, в слое 200-300м от облака имеют место сильные восходящие потоки. Опасная турбулентность в этом случае наблюдается в непосредственной близости к облаку, в слое 50-100м. В зоне восходящих движений самолет тянет вверх. Над плоской вершиной в слое 200-300м наблюдается нисходящий поток. Самолет, пролетающий в непосредственной близости к наковальне, в зоне этих потоков тянет вниз. У внешних границ кучево-дождевого облака чаще всего наблюдаются нисходящие движения воздуха в сочетании с турбулентностью. При подходе к облакам болтанка может появиться на расстоянии равном примерно диаметру облака. Сильные восходящие движения способные удержать во взвешенном состоянии крупные капли воды, которые в зоне отрицательных температур находятся во взвешенном состоянии, поэтому в грозовых облаках на всех высотах выше нулевой изотермы наблюдается сильное обледенение ВС. Большую опасность для полетов в грозовых облаках и под ними представляет град и, хотя град бывает не при каждой грозе, но по статистике в среднем на 10-15 случаев гроз. Градообразование обусловлено интенсивными конвективными процессами, которые возникают на атм. Фронтах (основных и вторичных холодных), а также на фронтах окклюзии по типу холодного. Иногда выпадение града связано с развитием мощной конвективной облачности на малоподвижных холодных фронтах с активным фронтогенезом за счет увеличения двухсторонней адвекции. Особо сильный град отмечается в дневные часы на фронтах с волновым возмущением. Очень редко выпадение града связано с внутримассовыми процессами. Выпадение града это не только стихийное бедствие для народного хозяйства, но также и для авиации. Он может пробить обшивку ВС на стоянке, а в полете может пострадать не только обшивка, но и стекла кабины и обтекатели антенн. В Борисполе град имеет место не очень часто и за последние 10 лет было зарегистрировано только 3 случая града. Все отмеченные случаи имели продолжительность до 10минут. Во второй стадии развития облачности опасность представляют явления, наблюдаемые под грозовыми облаками. В передней части облака иногда образуется темный крутящийся вал из разорванных облаков, который называется шкваловым воротом. Он возникает на высоте 500-600м (может опускаться и до 50м) на границе восходящего потока в облаке и нисходящего – вне облака. Шкваловый ворот имеет большие скорости вращения и является крайне опасным явлением, потому что при высоких температурах, большой влажности воздуха и сильной неустойчивости в атмосфере шкваловый ворот может опускаться до земли, образуя сильный вихрь с приблизительно вертикальной осью вращения и диаметром в несколько десятков метров. Этот вихрь носит название |