Тема 13 Мезомасштабные явления погоды 100 км

Тема 13. Мезомасштабные явления погоды ( ≈100 км, 24 ч) Местные ветры - ветры, характерные для определенных районов, связанных с особенностями местной орографии, соседством суша-вода и др.

1. Бриз – это ветер у береговой линии морей и небольших озер, имеющие резкую суточную смену направлений (слой 1 -2 км). Ночной бриз: В Н тепло холод Н В

Дневной бриз: Н В тепло холод В Н

2. Горно-долинные ветры (до 10 м/с) тепло холод

холод тепло Горно-долинные ветры выражены в теплый сезон, заполняют все сечение долины, вертикальная мощность – средняя высота хребтов.

3. Фён (гармсиль) – теплый, сухой порывистый ветер, дующий с гор в долину. Hгоры =3000 м выделение скрытой теплоты конденсации, обильные осадки (Тп = -20 С) сухоадиабатический нагрев на 300 , Тп =+280 С Т 0 =-80 С Т 0= +100 С (γ=0. 6 0/100 м) рост температуры на 180 С

• Значительно повышает температуру (на 300 за несколько часов) и понижает влажность (до 4 -5%) • Продолжительность – от нескольких часов до нескольких суток • Вызывает сильную болтанку ВС • Повторяемость фенов: Кутаиси – 114, Владикавказ – 36, Инсбрук – 75.

4. Орографическая турбулентность (ТЯН) в горных районах при устойчивой стратификации (при hгоры>2 км набл-ся до высоты ТП, по горизонтали на расстояниях 10 -20 h)) вызывает болтанку ВС Сu 20 -30 км

Облака за горным хребтом (Чили)

"Lenticularis" - чечевицеобразные кучевые облака

5. Бора – сильный (V> 20 м/с) холодный порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону теплого моря (норд в районе Баку, мистраль - Средиземноморское побер. Фр. , нордсер – Мексика) p=const холод grad p тепло

6. Гроза – атмосферное явление, при котором внутри облаков (Cb) между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом.

Классификация гроз • Внутримассовые грозы возникают в неустойчивой ВМ: 1)в холодных ВМ, перемещающихся на теплую ПП и 2) над прогретой сушей летом (местные тепловые грозы). • Фронтальные грозы связаны чаще всего в ХАФ, где теплый воздух вытесняется вверх продвигающимся вперед холодным. Летом над сушей могут быть связаны с ТФ.

Повторяемость гроз • • максимальная над сушей в тропиках (до 100 -150 дней в году с грозами) (летний муссон); в умеренных широтах над сушей максимум повторяемости летом, над океаном – зимой. На земном шаре одновременно возникает 1800 гроз и возникает около 100 молний каждую секунду.

• Полет в зоне грозовых облаков запрещен! • Информацию о грозовых Сb получают по КРАМС, с помощью диспетчерских и бортовых РЛС • Прогноз осуществляется численными и синоптическими методами

7. Шквалы - резкие кратковременные усиления ветра (до 20 м/с). Бывают внутримассовыми (в конвективных Cb) и Фронтальными (в нескольких местах вдоль ХФ 2 рода– линия шквалов) Cs, Cu Ci As Cb Ns, St 00 С 100 км VХАФ>40 -60 км/ч Холодная ВМ Теплая ВМ

Шкваловый ворот (ХФ)- вихрь с горизонтальной осью, возникающий в передней части грозового облака

• Вертикальная и горизонтальная структура суперъячейкового грозового облака (скорости вертикальных потоков могут достигать 50 м/с)

Шкваловый ворот

8. Тромб (смерч, торнадо) • Пониженное давление внутри смерчей и торнадо создает «эффект насоса» , т. е. втягивания окружающего воздуха, воды, пыли и предметов, людей и животных внутрь тромба. Этот же эффект приводит к подъему и взрыву домов, попадающих в депрессионную воронку.

Тромб (смерч, торнадо) - особые маломасштабные вихри (d=1 -100 м, h=1 км, скорость перемещения – 20 -30 км/ч, время жизни – 110 мин, давление в центре снижено на 10 -100 г. Па) • Возникает в передней части грозового облака и проникает сверху до самой Земли; • Наблюдаются в умерен-й и тропич-й широтах в теплой и влажной неустойчиво стратифицированной ВМ; • Вращение воздуха вокруг оси как в циклоне с v=70100 м/с; • Предположительно – разновидность грозового шквала; • Энергия типичного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с равна энергии эталонной атомной бомбы в 20 килотонн тротила.

Тема 14. Опасные для авиации метеорологические явления • • Турбулентность Обледенение Электризация Сдвиг ветра (горизонтальный и вертикальный) • Гололед (ВПП) • Гроза

1. Турбулентность • • Возникает при грозах, на АФ, при вертикальном сдвиге ветра ∆v/∆h (при радиационных, адвективных и орографических инверсиях), в зонах СТ при ясном небе (ТЯН на циклонической периферии), в горной местности (орографическая болтанка), в кучевых облаках, в неустойчивых ВМ. вызывает перегрузки (отношение подъемной силы к силе тяжести), ухудшает управляемость ВС

По условиям образования различают 1) Термическая турбулентность (неуст ВМ) 2) Динамическая турбулентность: - на приземных АФ при горизонтальных градиентах Т более 2 С на 100 км, горизонтальных градиентах скорости ветра - более 20 км/ч на 100 км, - облачность - вблизи главных (климатологических) фронтов (ПВФЗ, СТ), чаще это ТЯН, cиноптические ситуации со значительной сходимостью или расходимостью изогипс

4) Механическая (орографическая) турбулентность : • (в результате трения воздуха о подстилающую поверхность), на наветренной стороне часто – сдвиг ветра, на подветренной – «ротор» ), • При устойчивой стратификации и v>10 м/с, возрастающей с высотой – горные волны с длиной волны 5 -50 км, h=(3 -4)Hхр, при высокой влажности – чечевицеобразные облака.

Размеры и повторяемость зон турбулентности • 85 -90% случаев: Δz <1000 м, (В умеренных широтах Δz <500 м, Δl~40 км 80% - Т/о вероятность попадания в болтанку при смене эшелона выше, чем при горизонтальном полете. • В тропосфере: наибольшая повторяемость турбулентности в слое 0 -2 км (термическая и механическая турбулентность) и в слое 8 -12 км (динамическая).

Интенсивность болтанки Перегрузки: Δn=Fпод /mg • Слабая - Δn < + 0, 5 g на эшелоне и Δn < + 0, 3 g на глиссаде снижения • Умеренная - Δn < (0, 5 -1) g на эшелоне и Δn < (0, 3 -0, 4) g на глиссаде снижения • Сильная - Δn > 1 g на эшелоне и Δn > 0, 4 g на глиссаде снижения

2. Обледенение – отложение льда на различных частях ВС во время полета • • вызывает изменения аэродинамических условий полета, нарушается равновесие а/д сил. отложение льда на воздухозаборниках снижает количество забираемого воздуха в двигатели Отложение льда на антенне ухудшает радиосвязь. Обледенение стекла кабины ухудшает условия визуального наблюдения. Неравномерное обледенение винтов и лопастей может приводить к разрушению деталей. Гололед – образование слоя плотного льда на ЗП и предметах в результате намерзания капель переохлажденного дождя, мороси или тумана

Обледенение • возникает при полете в облаках слоистых и кучевых форм и водности более 1 г/м 3 при отрицательных температурах ( 0 -100 С). В зоне АФ более вероятно и интенсивно (до 5 мм/мин) • При прогнозировании обледенения скоростных ВС необходимо учитывать кинетический нагрев при vвс /vзв>0, 4 вследствие адиабатического сжатия и трения воздуха в пограничном слое крыла: при vвс =800 км/ч обледенение возможно на Δh>2300 м выше нулевой (0 С) изотермы

Виды обледенения по скорости нарастания льда • Слабое – 0, 5 мм/мин • Умеренное – (0, 5 -1) мм/мин • Сильное - 1 мм/мин и более

Способы борьбы с обледенением • • Механический Физико-химический противообл. жидкости. (ограничены в работе по времени) Тепловой способ (горячий воздух от компрессора двигателя, электротепловые устройства) Изменение высоты полета (повышение зимой и понижение летом).

3. Электризация • Поражение ВС э/ст разрядами происходит в Cb, Ns, Sc, St – при Е>106 В/м • Часты в зоне ХФ 1 рода, в Cb, не достигших стадии грозового облака; • Слабая электризация в Сi, St (ТФ, ХФ). • Возникновение радиопомех • Рыскание стрелок радиокомпасов, • отказы бортовых радиолокаторов, антенн, • Повреждение обшивки

4. Сдвиг ветра Изменение направления и/или скорости ветра в пространстве. СВ определяется как векторная разность векторов ветра, измеренная в двух точках пространства. Базовое расстояние, для которого измеряются горизонтальные сдвиги ветра – это 600 м. • • • Возникает В приземном слое; в зоне АФ; в слое инверсии; В тропосферных СТ ; при местных ветрах (фен, бора, бриз)

Сдвиг ветра (продолжение) • Приводит к полету выше или ниже глиссады снижения - недолет или перелет до ВПП (опасен верт сдвиг >4 -6 м/с на 30 м ) • Боковые сдвиги приводят к отклонению от ВПП, отклонению от расчетной траектории движения (опасен гориз. сдвиг >6 -10 м/с на 600 м высоты) • Перегрузки, потеря управляемости.