Авиационная метеорология 1 ВВЕДЕНИЕ 2 Литература

Авиационная метеорология

1. ВВЕДЕНИЕ 2

Литература 1. Богаткин О. Г. Основы авиационной метеорологии. – СПб, Изд. РГГМУ. 2. Куколева А. А. Метод. пособие к выполнению лабораторных работ и практических занятий для студентов III курса специальности 160505 дневного обучения 3. Астапенко П. Д. , А. М. Баранов, И. М. Шварев. Авиационная метеорология. -М, Транспорт, 1985. 3

УЧЕБНЫЙ ПЛАН § § ЛЕКЦИИ 34 Ч ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ - 22 Ч ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ – 2 ЛР х 4 Ч ЭКЗАМЕН

Балльно-Рейтинговая Система § Рейтинговый показатель за семестр: РД = П 1 + П 2 + П 3, § где П 1 - показатель текущего контроля по данной дисциплине (из 60 возможных); § П 2 – показатель промежуточного контроля по данной дисциплине (из 30 возможных); § П 3 – показатель социальных, личностных характеристик студента по данной дисциплине (из 10 возможных)

БРС – П 1 § § § ПРАКТ. ЗАНЯТИЯ - 8 х 5 б. = 40 б. ЛАБ. РАБОТЫ – 2 ЛР х 5 б. =10 б РКЗ – 2 х 5 б. =10 б ИТОГО: 60 б.

Авиационная метеорология § Наука, изучающая влияние метеорологических факторов на деятельность авиации и разрабатывающая теоретические основы и практические методы метеорологического обеспечения полетов. 7

Из истории метеослужбы ГА n n n 1873 г. – Первый международный метеорологический конгресс (Вена) 1879 г. – Второй метеорологический конгресс 1935 г. – учреждение международной комиссии по авиационной метеорологии при ММО 1944 г. – подписание конвенции (Чикаго) и учреждение Международной организации гражданской авиации ICAO — International Civil Aviation Organization(ИКАО) 1951 г. ММО реорганизована в ВМО (включила комиссию по авиац. Метеорологии). 8

Органы службы погоды ГА Всемирная система зональных прогнозов (ВСЗП) – международная система, обеспечивающая представление в единообразной стандартной форме метеопрогнозов по маршрутам полетов. ВСЗП состоит из согласованных на международном уровне сети всемирных и региональных центров зональных прогнозов. Центры ВСЗП – Лондон и Вашингтон (всемирные) Региональные центры (15 РЦЗП ) Существует пять мировых центра данных: в Москве (Внуково), Вене, Брюсселе, Вашингтоне и Мельбурне, связанные между собой автоматизированной системой передачи данных (АСПД). Любые оперативные органы могут послать запрос по служебному каналу АСПД. Существует также прямой канал AFTN между фиксированными станциями (аэропортами). 9

ИКАО n n n Цель ИКАО состоит в удовлетворении потребности населения в безопасном, регулярном, эффективном и экономичном международном воздушном транспорте и обеспечении безопасного и планомерного роста международной гражданской авиации во всем мире. Она поощряет конструирование и эксплуатацию самолетов в мирных целях, а также создание и развитие авиалиний, аэропортов и навигационного оборудования. Для выполнения этих целей и задач ИКАО: принимает международные стандарты и рекомендации, применяемые к конструкциям и характеристикам самолетов и большей части их оборудования, регламентирующие работу пилотов, летных экипажей, авиадиспетчеров и сотрудников наземных служб и служб технического обслуживания, а также требований безопасности и порядка работы международных аэропортов; разрабатывает правила визуального пилотирования и пилотирования по приборам, а также аэронавигационные карты, используемые в международной навигации. В сферу ее ответственности входят также системы авиационных телекоммуникаций, радиочастоты и меры безопасности; принимает меры по минимизации воздействия авиации на окружающую среду за счет сокращения выбросов и ограничения уровня шума самолетов; облегчает движение самолетов, пассажиров, экипажей, багажа, грузов и почтовых отправлений через границы за счет стандартизации таможенных, иммиграционных, санитарных правил и иных формальностей. 10

РОСГИДРОМЕТ 11

Органы службы погоды ГА (в рамках Госкомгидромет) Управления Госкомгидромета: n Главный авиаметцентр (ГАМЦ) n Зональные авиаметцентры (ЗАМЦ) n Местные авиаметцентры n Оперативные группы и метеопосты (наблюдения). 12

Порядок метеообеспечения гражданской авиации определяется «Наставлением по метеорологическому обеспечению гражданской авиации (НМО ГА), и техническим регламентом ВМО (Приложение 3 к конвенции ИКАО) n Обмен информацией между аэропортами производится с помощью международных метеокодов МЕТАР (регулярные сообщения о погоде на аэродроме), ТАФ (прогноз погоды на аэродроме) - сообщается прогноз погоды по территории и погода по маршруту. n 13

Тема 2. Метеоприборы и методы наблюдений 14

Метеорологическая сеть § На всех метеостанциях проводятся одновременные и однотипные измерения через каждые 3 часа по Гринвичскому времени § Измеряются температура воздуха у ПЗ и на 2 км; атмосф. давление, влажность воздуха, ветер, кол-во осадков и их типы, облачность, видимость и др. 15

n 1. Метеорологическая будка оснащена термометром, психрометром, барометром 16

2. Шары-пилоты и радиозонды (h=10 -40 км) 17

3. Самолетное зондирование (0 -30 км) n Измерения температуры, влажности, зон болтанки, структуры облаков и др. 18

4. Искусственные спутники Земли (ИСЗ) n Измерения температуры T(z), состава, давления, облачности. 19

n Измерения температуры, влажности, зон болтанки, структуры облаков и др. 20

КРАМС n Комплексные радиотехнические автоматические метеостанции, позволяющие автоматически измерять и обрабатывать информацию о 20 метеопараметрах в аэропортах: Для автоматических измерений метеорологических параметров: температуры воздуха, относительной влажности воздуха, скорости и направления ветра, атмосферного давления, высоты облаков, метеорологической оптической дальности их обработки, отображения на дисплее, формирования метеорологических сообщений, их регистрации и архивации, для обеспечения метеорологической информации службы управления воздушным движением, с целью обеспечения безопасности взлета и посадки воздушных судов на аэродроме. 21

Тема 3. Состав атмосферы Земли

3. 1. Газовый состав атмосферы § Гомосфера – слой от поверхности Земли до 95 -100 км, однородный по составу. § Гетеросфера – слой выше 95 -100 км, где начинается разделение газов по закону Дальтона, осложненное ионизацией и диссоциацией молекул на атомы. 23

Состав гомосферы ( до 95 -100 км) 24

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ Газ Водород H 2 Кислород O 2 Объемное содержание, % ~ 2· 10– 5 21 Озон O 3 ~ 10– 5 Азот N 2 78 Углекислый газ CO 2 3· 10– 2 Водяной пар H 2 O ~ 0, 1 Угарный газ CO 1, 2· 10– 4 Метан CH 4 1, 6· 10– 4 Аммиак NH 3 Двуокись серы SO 2 ~ 10– 5 ~ 5· 10– 9 Гелий He 5· 10– 4 Неон Ne 1, 8· 10– 3 Аргон Ar Криптон Kr Средняя молекулярная масса 28, 8 а. е. м. 0, 9 1, 1· 10– 4 25

Малые газовые составляющие § § Водяной пар (H 2 O) Углекислый газ (CO 2) Озон (O 3) Метан (CH 4) (Без парниковых газов — СO 2, паров воды, метана и некоторых других примесей — средняя температура на поверхности Земли была бы всего – 23°C , а сейчас она около +15°C). 26

Водяной пар (вп) 1. Характеристики влажности. Влажность воздуха – содержание в нем водяного пара, выраженного в абсолютных или относительных единицах. 1. 1. Упругость водяного пара е – это парциальное давление ВП, измеренное в единицах давления (паскалях, гектопаскалях: 1 г. Па=100 Па). e < E(T). 1. 2. Для каждого значения температуры существует предельно возможное количество водяного пара (ВП) в воздухе. Такой водяной пар называют насыщенным (или насыщающим), а воздух, содержащий его, насыщенным 1. 3. Относительная влажность – это отношение фактической упругости ВП к 27 упругости насыщения:

. Точка росы τ – температура, при которой воздух достигает состояния насыщения при данном содержании ВП и неизменном давлении. При ненасыщенном воздухе τ < Т. § Дефицит точки росы Δτ – разность между температурой воздуха и точкой росы: Δτ = T-τ Абсолютная влажность а – масса водяного пара в граммах в 1 м 3 влажного воздуха. 28

Водяной пар в атмосфере Земли § Во влажном воздухе у земной поверхности содержание водяного пара меняется в широких пределах в зависимости от сезона и местности: от 0, 2 (полярные широта) до 2, 54% (у экватора) по объему § Вся излучаемая Землей энергия в диапазоне 4. 5 -80 мкм поглощается Н 2 О за исключением участка 8, 5 -12 мкм ( «окно прозрачности» ) – парниковый газ. 29

Углекислый газ § Источник - сжигаемое органическое топливо, болота, мировой океан, процессы горообразования. § Сток – мировой океан (Са. СО 3), фотосинтез растений, образование карбонатов при разрушении магматических пород. СО 2 –сильно поглощает ИК излучение в 1317 мкм С середины XIX в. до конца ХХ глобальное содержание СО 2 увеличилось примерно на 15 % и продолжает расти со скоростью ≈0. 1 - 0. 2 % в год 30

Атмосферный озон § Озон – трехатомный кислород О 3. § Образуется в слое 15 -70 км : О 2 + hv → О + О, (λ < 0. 2 мкм) О + О 2 + М → О 3 + М § Максимум концентрации озона – 15 -25 км 31

СВОЙСТВА ОЗОНА § поглощает УФ излучение в области от 0. 15 до 0. 36 мкм (нагревает стратосферу!) § в концентрациях более 10 -6 по объему является сильнейшим ядом (тропосферный озон образуется в загрязненной атмосфере индустриальных городов) § О 3 разрушает многие материалы – каучук, пластик, вызывает коррозию металлов 32

Озоновая дыра 33

Cl + O 3 —> Cl. O + O 2 1987 г. – подписан Монреальский протокол об уменьшении вредных примесей в атмосферу (1989 -2010 гг. ) 1995 г. – Роуланд, Молина и П. Критсен получили Нобелевскую премию за открытие механизма разрушения О 3 фреонами. 34 2004 г. – площадь ОД сократилась на 20 % от максимальной (в 80 -е годы)

Метан СН 4 § Источник – в результате деятельности бактерий (болота), в осадочных породах, на больших глубинах в мантии земли (выделение из шахт) § Сток - метан в присутствии NОx разрушается с образованием озона и ОН, СО 2 ; поглощение метана почвенными бактериями и уход в стратосферу (10%) § Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. 35

Изменения содержания СО 2 (самый верхний график), метана (третий сверху график) и температуры (второй сверху график) за 420 тысяч лет по данным анализа пузырьков воздуха в лед керне, Антарктида, ст. «Восток» . За последние два столетия концентрация метана возросла в два 36 раза, в то время как углекислого газа — только на четверть

Аэрозоль - § – твердые и жидкие частицы, взвешенные в атмосфере (частицы пыли, почвенного, органического, космического и вулканического происхождения, частицы сажи, продукты химических реакций в атмосфере и др. ) § –влияет на радиационный баланс атмосферы ( увеличивает к-т отражения системы Земля -атмосфера) § служит ядрами конденсации § обусловливает ряд оптических явлений (зори) 37