Влияние ограниченной видимости на работу авиации
• Под видимостью понимается максимальное расстояние, с которого видны и опознаются неосвещенные объекты днем и световые ориентиры ночью. • Теоретическое максимальное значение видимости составляет 350 км, реальная же видимость очень редко достигает 200 км.
• В соответствии с НМО ГА в гражданской авиации используются две характеристики видимости у поверхности земли: собственно видимость, о которой говорилось выше, и видимость на ВПП, под которой понимается расстояние, на котором пилот воздушного судна, находящегося на осевой линии ВПП, из кабины видит маркировку взлетно-посадочной полосы или огни, обозначающие ее контуры и осевую линию.
• Метеорологическая и полетная видимость • При метеорологическом обеспечении авиации летный состав интересует не только метеорологическая видимость, а прежде всего полетная видимость. • Видимость в полете — это предельное расстояние, на котором с борта самолета виден реальный объект на окружающем его фоне. Полетная видимость, зависит в основном от двух факторов: состояния внешней среды и условий обзора. • Главной причиной, от которой зависит видимость в полете, является состояние атмосферы. Объекты на земле и в воздухе пилот из кабины самолета видит через остекление под разными углами. • Поэтому можно различить ряд характеристик видимости:
• • • видимость вертикальная вниз, видимость вертикальная вверх, горизонтальная видимость на высоте полета, наклонная видимость, видимость на ВПП, или посадочная видимость.
• Вертикальная видимость — это то максимальное расстояние в вертикальном направлении, с которого видны и опознаются неосвещенные объекты днем и освещенные объекты ночью. • Вертикальная видимость вниз часто отождествляется с высотой нижней границы облаков, вернее, с тем уровнем, с которого «земля просматривается» . • Вертикальная видимость вверх приравнивается к расстоянию, на котором пилот из кабины самолета видит различные объекты, расположенные над ним (облака, воздушные суда, находящиеся на более высоких эшелонах и т. д. ) • Горизонтальная видимость характеризует условия обнаружения различных объектов па высоте полета. Эта видимость, как и вертикальная, оценивается визуально.
• Наклонная видимость равна расстоянию, на котором видны объекты на земле. Эта видимость может быть определена по времени подлёта до выбранного ориентира. • Особое место среди всех характеристик видимости занимает посадочная видимость, под которой понимается предельно большое расстояние вдоль глиссады снижения, на котором при ухудшенной видимости пилот из кабины приземляющегося самолета может на пороговом восприятии обнаружить или опознать начало ВПП и связанную с ней систему начальных сигнальных огней. • Все рассмотренные выше характеристики видимости не определяются на АМСГ. Метеонаблюдатель фиксирует только значение метеорологической дальности видимости.
• В практике обеспечения полетов часто приходится сталкиваться с тем, что посадочная и метеорологическая видимость значительно отличаются друг от друга. Рис. - Метеорологические ситуации, приводящие к различию между посадочной и метеорологической видимостью. a) Sпос < Sм, б) Sпос > Sм
• Приведенные примеры позволяют сделать выводы о том, что связь между посадочной и метеорологической видимостью неоднозначна и достаточно сложна. • Посадочная видимость зависит от высоты и структуры подоблачной дымки, прозрачности атмосферы на конечном участке глиссады снижения, а также от свето- и фотометрических характеристик ВПП.
Рис. – Номограмма для определения Sпос в светлое время суток по высоте НГО и Sм • Принято считать, что при высоте нижней границы облаков 300 м и ниже посадочная видимость меньше метеорологической, а при более высокой облачности значения посадочной видимости и горизонтальной видимости практически совпадают.
• Метеорологические явления, ухудшающие видимость. • Дальность видимости зависит от многих факторов. Одним из основных факторов, определяющих дальность видимости, является прозрачность атмосферы. • Прозрачность атмосферы в большой степени зависит от таких метеорологических явлений, как осадки, туманы, метели, пыльные бури и др. • Большинство из перечисленных метеорологических явлений могут ухудшать видимость не только в приземном слое, но и на высотах.
• Атмосферные осадки представляют собой воду в жидком или твердом состоянии, выпадающую из облаков или осаждающуюся из воздуха на поверхности земли или на предметах. Атмосферными осадками называют все виды капель воды и кристаллов льда, выпадающих на земную поверхность из воздуxa. • Влияние осадков на полеты зависит от их вида, интенсивности и агрегатного состояния.
• Генетически, т. е. в зависимости от физических условий образования, осадки подразделяют на три вида: • Обложные — это продолжительные и распространяющиеся на большую площадь осадки средней интенсивности, выпадающие из облаков Ns—As перед прохождением теплого фронта или за холодным фронтом 1 рода в виде дождя и снега. • Полет в слабом и умеренном обложном дожде при небольших скоростях полета сопровождается ухудшением видимости через стекло до 1 -2 км. При этом у земли горизонтальная видимость в умеренном дожде может быть более 4 км. • В зоне снегопада ухудшение видимости значительно сильнее, чем при полете в зоне дождя. В зоне слабого обложного снегопада видимость не превосходит 4 -2 км, а в умеренном и сильном снегопаде она может уменьшаться до 1 км и менее. Вертикальная видимость при обложном снегопаде зимой очень плохая, значительно хуже, чем вертикальная видимость в обложном дожде. • Ухудшение видимости в зоне обложных осадков сопровождается снижением облачности иногда до 200 -100 м и ниже. • Полет в зоне переохлажденного обложного дождя при отрицательных температурах может сопровождаться обледенением, а нередко и электризацией.
• Ливневые осадки, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде дождя, снега, крупы, града. Выпадение их часто сопровождается грозами и шквалами. Длина полосы градобития может достигать 800 км. • Ливневые осадки могут наблюдаться при прохождении холодного фронта 2 -го рода, фронтов окклюзии, а также в неустойчивой воздушной массе. Видимость при ливнях может ухудшаться до нескольких десятков метров (50 -30 м и менее). • Особенно опасны ливни во время посадки самолетов, так как на остеклении кабины вследствие образования пленки воды, экипаж лишается возможности точно оценить не только полетную видимость, но и высоту полета над ВПП приземлении, что может привести к тяжелым летным происшествиям. • Полет в ливневых осадках осложнен не только ухудшением видимости, но и наличием болтанки, нарушением работы двигателя из-за уменьшения объема всасываемого воздуха. • На пробеге летательного аппарата возникает глиссерный эффект, что увеличивает длину пробега, а иногда при боковом ветре приводит к сносу самолета от оси ВПП и его выкатыванию за пределы ВПП. • При оценке условий полета в ливневых осадках следует иметь в виду, что в случае сильного града самолет, вертолет могут получить механические повреждения, а при полете в переохлажденном дожде – обледенеть.
• Моросящие осадки выпадают из сплошных плотных низких слоистых и редко из слоисто-кучевых облаков, которые образуются в устойчиво стратифицированных воздушных массах. Горизонтальная протяженность зон моросящих осадков может составлять многие сотни и даже тысячу и более километров. • Моросящие осадки сильно ухудшают видимость. Особенно плохая видимость наблюдается тогда когда морось сопровождается туманом или густой дымкой. • При отрицательной температуре в мороси может наблюдаться обледенение самолетов. • Моросящие осадки наблюдаются обычно в теплом секторе циклона в переходные сезоны года, реже зимой и летом. • Они, также как и обложные осадки, сопровождаются очень малой высотой облаков, что значительно осложняет полеты на малых высотах. Видимость уменьшают – от 1 до 3 км.
• Туман - метеорологическое явление, при котором за счет конденсации водяного пара в нижнем слое атмосферы видимость уменьшается до значений менее 1000 м. • При видимости от 1 до 10 км эта совокупность капель и кристаллов называется дымкой. • Физические свойства тумана определяются агрегатным состоянием, размером частичек и числом последних в единице объема, а также количеством капельно-жидкой влаги в единице объема, т. е. водностью тумана. • Определить последнюю очень трудно, но по имеющимся в настоящее время результатам исследований Г. В. Кирюхина можно все же указать, что при слабых туманах водность тумана лежит в пределах от 0, 005 до 0, 1 г/м 3 при низких температурах (-20, -30) и до 1 – 1, 5 г/м 3 при положительных температурах. В слабом и умеренном тумане содержится 50 – 100 капель в 1 см 3 , а в сильном тумане до 500 – 600 капель. • Туманы подразделяются по интенсивности, мощности и происхождению.
• По интенсивности, в зависимости от величины ухудшения видимости, туман подразделяется на: • - очень сильный (видимость менее 50 м); • - сильный (видимость 50 – 200 м); • - умеренный ( видимость 200 – 500 м); • - слабый (видимость 500 – 1000 м). • По мощности различают туманы: • - поземные – высотой до 2 м; • - низкие – высотой от 2 до 10 м; • - средние – высотой от 10 до 100 м; • - высокие – высотой более 100 м.
• Основные процессы, приводящие к возникновению тумана: • 1. радиационное выхолаживание воздуха и, как следствие, возникновение радиационного тумана. • 2. адвекция теплого и влажного воздух на холодную подстилающую поверхность. Над холодной поверхностью воздух охлаждается, водяной пар начинает конденсироваться, и в результате образуется адвективный туман. • Кроме этих туманов, которые составляют 75% от общего числа туманов, наблюдаются еще и морозные туманы (туманы при значительных отрицательных температурах воздуха), фронтальные туманы, а также туманы испарения
• По происхождению туманы делятся на внутримассовые и фронтальные. • Внутримассовые туманы подразделяются на туманы охлаждения и туманы испарения. • Туманы охлаждения образуются в результате охлаждения воздуха ниже точки росы. Это понижение может произойти по разным причинам, вследствие чего туман охлаждения подразделяется, в свою очередь, на разновидности: • Радиационные туманы образуются за счет ночного выхолаживания приземного слоя воздуха. Они обычно наблюдаются в тихие ясные ночи. Мощность 100 – 150 м. Интенсивность часто сильная. Иногда вертикальная и наклонная видимость больше горизонтальной. • Адвективные туманы возникают в теплой воздушной массе, перемёщающейся на более холодную подстилающую поверхность, результате охлаждения воздуха при соприкосновении с ней. Обычно при такой обстановке наблюдается мощная инверсия (до 1 – 1, 5 км) и туман, образовываясь у земной поверхности, распространяется вверх и часто сливается со слоистой облачностью. Возникает в любое время суток. Длительность – до нескольких суток. Сопровождается умеренными (5 -7), а иногда сильными ветрами (до 15 – 18 м/с), занимает большие площади и практически не имеет суточного хода изменения видимости. • Иногда при совместном действии адвекции и выхолаживания образуются адвективно-радиационные туманы с характерными чертами двух, рассмотренных выше видов туманов.
• Туманы испарения возникают вследствие притока водяного пара за счет испарения влаги с водяной поверхности в более холодный воздух (над водоемами). При этом испаряющая поверхность должна быть значительно теплее воздуха. Различают две разновидности туманов испарения: • А) морские туманы – над незамерзающим водным пространством в зимние месяцы при низкой температуре воздуха; • Б) осенние туманы над реками и озерами. Осенью, когда поверхность воды значительно теплее суши, при натекании холодного воздуха интенсивное испарение вызывает образование этой разновидности тумана. • Эти туманы обычно имеют небольшие размеры и с прогревом воздуха исчезают.
• К фронтальным туманам относятся туманы перед фронтом при прохождении фронта (в зоне фронта) и за фронтом. Они перемещаются вместе с линией фронта. • Фронтальные туманы образуются за счет увлажнения воздуха выпадающими осадками, падения давления и смещения теплого и холодного воздуха в зоне фронта. • Часто в средних широтах фронтальные туманы – это снизившиеся до земли фронтальные облака. Фронтальные туманы, в полном смысле этого слова, бывают редко. Чаще это низкие слоисто-дождевые облака, опускающиеся до земли. Наиболее часто фронтальные туманы связаны с теплым фронтом. Как правило, имеют очень сильную интенсивность и занимают большие площади. Продолжительность зависит от скорости ветра.
• Морозные туманы (при значительных отрицательных температурах воздуха). Морозные туманы возникают зимой при температуре <30°С (при антициклонической циркуляции). • Эти туманы возникают за счет смешения холодного атмосферного воздуха с теплым и влажным воздухом выхлопных и топочных газов. При определенных условиях смешения воздух может достичь состояния насыщения, что вызывает конденсацию или сублимацию водяного пара.
• Метель – метелью называется перенос снега ветром в слоях, близких к поверхности земли. Различают три вида метелей: • Общая метель - явление погоды, при котором наблюдается перенос снега вдоль земной поверхности ветром более 7 м/с при выпадении снега из облаков. Видимость – менее 1. 5 км. • Низовая метель – перенос снега сильным ветром (1 - 12 м/с и более) до высоты нескольких метров при отсутствии снегопада. • Поземок – перенос снега ветром (6 м/с и более) до высоты около 1 м. • Метели существенно ухудшают видимость. Поземок и низовая метель при скорости ветра 12 м/с ухудшают также видимость до 2 – 4 км.
• Пыльная буря и мгла • Пыльной (песчаной) бурей называется перенос сильным ветром большого количества пыли (песка или частиц сухой почвы). Видимость при пыльной буре колеблется в широких пределах, в зависимости от интенсивности явления (от 10 – 20 до 4 – 10 км). В зависимости от продолжительности различают кратковременные пыльные бури (до получаса) и длительные (несколько часов и даже суток). Горизонтальная протяженность пыльной бури от сотен метров до тысячи километров и более. Пыльные (песчаные) бури имеют хорошо выраженный суточный ход с максимумом днем и минимум ночью. Подъем и перенос пыли при пыльной буре начинается со скоростей ветра 5 – 8 м/с. При дальнейшем усилении пыль (песок) может подниматься до высот 2 – 4 км. Обычно бури возникают при прохождении холодных фронтов. • Мглой называется помутнение воздуха взвешенными в нем частицами пыли, дыма, гари в виде сероватой или белесоватой пелены. Видимость при мгле колеблется от 1 до 10 км.
• ПРОГНОЗ ВИДИМОСТИ И ЯВЛЕНИЙ, УХУДШАЮЩИХ ВИДИМОСТЬ • Прогноз видимости тесно связан с прогнозом синоптического положения. Если по прогнозу синоптического положения в заданном районе ожидается однородная воздушная масса или прохождение атмосферных фронта, то требуется определить, какие условия погоды будут связаны с той или иной синоптической ситуацией, и в соответствии с этим разрабатывать прогноз видимости.
• Помутнение атмосферы, а следовательно, ухудшение видимости, может быть вызвано так называемыми влажными или сухими процессами. Влажные процессы сопровождаются повышением относительной влажности воздуха в приземном слое при устойчивой стратификации атмосферы. Чем выше относительная влажность и чем более устойчива стратификация атмосферы, тем меньше видимость. • Установлено, что при положительной температуре воздуха и относительной влажности 70 % среднее значение видимости равно 7000 м, при относительной влажности 80 % — около 3000 м, а при влажности 90 % — около 2000 м. • Следовательно, разработав прогноз температуры и температуры точки росы (а это и прогноз относительной влажности), можно ориентировочно судить и о видимости в этот же период. При этом следует иметь в виду, что в случаях отрицательной температуры воздуха указанным значениям относительной влажности обычно соответствуют меньшие значения видимости.
• Видимость зависит также от высоты облаков и скорости ветра в приземном слое. Обычно при высоте облаков около 100 м видимость у земли в светлое время суток в 80 % случаев не превышает 4000 м. • С увеличением скорости ветра, как правило, улучшаются условия видимости. Видимость до 2000 м чаще всего отмечается при скорости ветра менее 5 м/с. • В условиях небольшой влажности воздуха (сухие процессы) возникает помутнение атмосферы за счет взвешенных частиц пыли или дыма. • Относительная влажность при этом, как правило, не превышает 50 %, а видимость может ухудшаться до 4000— 2000 м и менее.
• Видимость у земли зависит также и от характера воздушной массы. В неустойчивых воздушных массах обычно наблюдается хорошая видимость у земли и плохая видимость на высотах. В устойчивых воздушных массах, где турбулентный обмен развит слабо, видимость у земли хуже, чем видимость на высотах. Ухудшенная видимость как в устойчивых, так и в неустойчивых воздушных массах может наблюдаться на различных высотах под задерживающими слоями (зоны инверсии, изотермии, тропопауза). • Прежде чем прогнозировать видимость необходимо дать прогноз того явления погоды, которое будет обусловливать ухудшение видимости.
• ПРОГНОЗ ТУМАНОВ • Прогноз тумана сводится, в принципе, к прогнозу двух температур: • температуры туманообразования (ТТ), • минимальной температуры воздуха (Тмин) и их сравнению. • В тех случаях, когда температура туманообразования оказывается выше минимальной температуры, в прогнозах погоды нужно указывать туман. Следовательно, если ТТ > Тмин → туман. • Это однозначно говорит о том, что ожидается видимость менее 1000 м.
• Прогноз радиационных туманов • Радиационный туман образуется над сушей при безоблачном небе и слабом ветре в результате охлаждения воздуха, когда его температура становится ниже температуры туманообразования. • Наиболее часто благоприятные условия для возникновения радиационных туманов создаются в антициклонах, их отрогах, барических гребнях и седловинах, реже и главным образом летом - в поле пониженного давления с небольшими барическими градиентами. • Радиационный туман в большинстве случаев возникает при штиле или слабом ветре со скоростью до З м/с. Для образования тумана благоприятно слабое увеличение скорости ветра с высотой. Такие условия способствуют турбулентному переносу продуктов конденсации от земной поверхности вверх них поддержанию во взвешенном состоянии в приземном слое воздуха. В процессе перемешивания толщина слоя тумана увеличивается. • Вертикальная мощность радиационных туманов обычно не превышает 200— 300 м. • Таким образом, при прогнозе радиационных туманов необходимо учитывать продолжительность ночного выхолаживания, характер облачного покрова (прогноз), скорость и направление ветра (прогноз), исходные значения температуры
• • • Прогноз туманов по методу Н. В. Петренко предложил определять температуру туманообразования по формуле ТТ = Тd - ΔТd где Тd - температура точки росы в срок, близкий к заходу солнца; ΔТd - возможное понижение температуры точки росы в течение ночи от начального срока до момента образования тумана. Величина ΔТd зависит в основном от температуры точки росы в исходный срок и определяется по табл. 1. Таблица 1 - Средние значения ΔТd в зависимости от температуры точки росы в исходный срок 20 -1 ÷ Тd 10 ÷ ° ÷ 1 1 С 0 1 0 -11 ÷ 2 0 -21 ÷ 3 0 ΔТd 1, ° 1, 4 2, 0 6 С 2, 5 2, 3
• На практике часто делают еще проще: при положительных значениях от ее величины вычитают 1°С, а при отрицательных значениях 2°С. Н. • Н. В. Петренко предложил график для определения температуры туманообразования (рис. 1). На этом графике по горизонтальной оси отложена температура точки росы, а по вертикальной — температура образования тумана или температура образования дымки. Проведенные на графике наклонные линии позволяют определить искомую величину. Рис. 1. График для прогноза радиационного тумана по методу Н. В. Петренко: 1 — линия дымки; 2— линия слабого тумана: 3 — линия сильного тумана
• Прогноз адвективных туманов • Адвективный туман следует ожидать в том случае, когда по прогнозу синоптического положения существуют условия для адвекции теплого и влажного воздуха на холодную подстилающую поверхность. Эти туманы могут наблюдаться в любое время суток. • Адвективные туманы возникают, как правило, зимой или в переходные сезоны года при заметном потеплении. При прогнозе адвективных туманов следует учитывать перемещение уже имеющихся зон тумана, адвективные изменения температуры и точки росы в приземном слое, возможность снижения облаков до поверхности земли, а также охлаждение воздуха в процессе ночного радиационного выхолаживания. • Общими условиями возникновения адвективных туманов являются следующие. • 1. температура приходящей ВМ должна быть выше, чем в пункте прогноза • 2. дефицит температуры точки росы у земли должен быть небольшим ≤ 2°С (при D> 3°С туманы обычно не возникают). • 3. Скорость ветра у земли должна быть ≤ 7 м/с (при большей скорости ветра происходит разрушение приземной инверсии и, как правило, разрушение тумана или переход в облака).
Рис. 1. График для прогноза адвективного тумана (по И. В. Кошеленко) • Метод И. В. Кошеленко. • И. В. Кошеленко для прогноза адвективного тумана предложил график, представленный на рис. 1. По вертикальной оси на графике откладывается прогностическое значение скорости ветра на высоте флюгера, а по горизонтальной оси — горизонтальный градиент температуры, который определяется по картам погоды. Расстояние, а следовательно, и температуру воздуха с карт погоды необходимо определять в направлении, откуда переместится воздух в пункт прогноза. • С помощью этого графика можно прогнозировать адвективный туман с заблаговременностью до 9 ч. Если точка, соответствующая исходным данным, окажется ниже кривой на графике, то в прогнозе погоды следует указывать туман, а если выше - туман не прогнозируется
• Метод Н. В. Петренко • На рис. 2 представлен комплексный график Н. В. Петренко для прогноза адвективного тумана, который учитывает горизонтальный градиент температуры, дефицит точки росы в начале траектории и прогностическое значение скорости ветра у земли. Если обе точки на графиках а) и б), построенные по исходным данным, попадут в область тумана, то в прогнозе следует указывать туман. Метод можно успешно использовать на практике при заблаговременности прогноза до 9 ч.
Рис. 2. Комплексный график для прогноза тумана (по Н. В. Петренко)
• Прогноз туманов испарения и фронтальных туманов • Над водной поверхностью, температура которой значительно выше температуры окружающего воздуха (Тв – Т ≥ 10 °С), при относительной влажности воздуха R≥ 70% возникают туманы испарения. • Туманы испарения образуются обычно над открытым морем в тылу циклонов за холодными фронтами, но они могут возникнуть и в глубине континентов над влажной почвой или заболоченными районами. Для прогноза туманов испарения можно воспользоваться графиком, предложенным на рис. 3
• Здесь по горизонтальной оси откладывается температура воздуха, движущегося с суши на море, а по вертикальной оси — относительная влажность этого воздуха. • Если точка, соответствующая параметрам воздушной массы, попадает в область I, то тумана ожидать не следует, а если в области II или III, то следует ожидать умеренный или густой туман соответственно. Рис. 3 График для прогноза туманов испарения
• • Прогноз фронтальных туманов. Как правило, фронтальные туманы образуются перед медленно смещающимися теплыми фронтами или за малоподвижными холодными фронтами в холодную половину года. Основной причиной образования этих туманов является испарение капель дождя или мороси, которое будет тем сильнее, чем больше разность температур на верхней границе фронтальной инверсии и у земной поверхности (Тинв - Т). Физический смысл возникновения фронтальных туманов заключается в следующем. Капли осадков (дождя или мороси) выпадают из более теплого воздуха и попадают на землю в тот район, где еще находится холодный воздух. Здесь они быстро испаряются, воздух достигает насыщения, и возникает фронтальный туман. Обычно эти туманы возникают в тех случаях, когда наклон фронтальной поверхности не превышает 1/300, и на стационарных фронтах туманы чаще возникают ночью. • При прогнозе фронтальных туманов синоптическим методом необходимо помнить, что для возникновения тумана нужно, чтобы одновременно выполнялись следующие условия: • —температура на верхней границе фронтальной инверсии должна быть больше 0 °С; • —разность температур на верхней границе инверсии и у земли должна быть больше или равна 3 °С; • —дефицит температуры точки росы в холодном воздухе у земли вне зоны осадков не должен превышать 2 °С; • —скорость ветра у земли в холодном воздухе не должна быть больше 6 м/с
• Для прогноза фронтального тумана можно также воспользоваться графиком, представленным на рис. 4. По горизонтальной оси графика откладывается или относительная влажность R в пункте прогноза, или дефицит температуры точки росы (Т-Тd), а по вертикальной оси — разность температур (Тинв-Т). В тех случаях, когда точка, соответствующая исходным данным, попадает в область тумана, в прогнозе следует указывать туман. Рис. 4 - График для прогноза фронтального тумана
• Время образования и рассеяния тумана можно определить по скорости смещения атмосферного фронта, а следовательно, и по скорости смещения фронтального тумана. Если же фронтальный туман образуется вновь, то происходит это обычно через 0, 5— 1, 0 ч после прохождения фронта. • В научной литературе предлагается для прогноза фронтальных туманов использовать дискриминантную функцию, которая имеет вид • где D 0, хол - дефицит температуры точки росы в холодном воздухе. • Если при расчетах получается, что L ≥ 0, то в прогнозе следует указывать туман. Если же L < 0, то тумана ожидать не следует.
• Прогноз туманов при отрицательной температуре воздуха • При низких температурах воздуха (-30°С и ниже) на аэродромах и в населенных пунктах могут образовываться туманы, которые обычно называют морозными или ледяными. Эти туманы возникают за счет смешения холодного атмосферного воздуха с теплым и влажным воздухом выхлопных и топочных газов. • При определенных условиях смешения воздух может достичь состояния насыщения, что вызывает конденсацию или сублимацию водяного пара. • Этот вид тумана следует ожидать в населенных пунктах при развитии антициклона или отрога, в котором создаются условия для застоя и сильного выхолаживания воздуха. При слабом ветре и наличии инверсии в приземном слое продукты сгорания топлива не рассеиваются по большой площади. • Если относительная влажность в окружающем воздухе выше некоторого критического для данной температуры значения, то возникает пересыщение воздуха по отношению ко льду, зародышевые капли воды замерзают и быстро растут, что и приводит к образованию ледяного тумана.
• Критическая температура насыщения воздуха Ткр при давлении у земной поверхности 1000 г. Па определяется следующими значениями относительной влажности R (по отношению к воде): R, 1 9 6 0 0 % 0 0 0 Ткр, - - - ° 2 3 3 3 С 9 3 6 9
• Для прогноза возможности возникновения ледяного тумана по температуре и точке росы можно воспользоваться графиком, предложенным на рис. 5 • Вся площадь графика разделена на три области: I - область устойчивого ледяного тумана; II - область неустойчивого тумана, в которой туман образуется только при сгорании топлива, если при этом воздух достигает насыщения по отношении ко льду и III - область без тумана. Рис. 5 - График для прогноза ледяного тумана (по А. В. Садовникову)
• Количество водяного пара, поступающего в атмосферу, зависит от количества и вида сжигаемого топлива. Так, при сжигании (сгорании) 1 кг природного газа (метана) в атмосферу поступает 2160 г водяного пара, бензина - 1305 г, дров — 632 г, бурого угля 458 г, кокса — 60 г. • При очень низких температурах для образования тумана требуется поступление в атмосферу сравнительно небольшого количества водяного пара. При таких ситуациях туман может возникнуть на ВПП после взлета или посадки самолета, а также при работе на аэродроме автомобильного транспорта. Иногда можно видеть редкую картину: по ВПП идет машина и чистит полосу, а за ней тянется шлейф тумана.
• • • • Прогноз видимости в дымках и туманах Видимость в дымках и туманах изменяется в значительных пределах и зависит от количества и размеров взвешенных частиц, находящихся в единице объема, т. е. от водности тумана. Если предположить, что туман состоит из капель одного размера радиусом r, то видимость в тумане можно определить по формуле Sm=2. 3*104 *r/q (1) где r -радиус капель, q - водность тумана, г/см 3. Из формулы видно, что при одинаковой водности видимость будет меньше при наличии капель меньшего размера. Если в формулу (1) подставить среднее значение радиуса капель в тумане, равное 5*10 -4 см, то это выражение примет вид Sm=11. 5/q (2) Установлено, что чем выше начальная температура точки росы вечером и чем больше ее понижение ночью при охлаждении приземного слоя воздуха, тем меньше видимость в тумане при прочих равных условиях. Этим выводом можно руководствоваться при прогнозе видимости в туманах охлаждения, особенно в радиационных и адвективнорадиационных туманах. Для прогноза видимости в тумане можно воспользоваться еще одной полуэмпирической формулой Sm=60/q-0, 5 (3) где q — водность тумана, г/м 3. А водность тумана можно, в свою очередь, определить по другой формуле q=3*104(ТТ)2 + 1, 2*10 -2(ТТ) + 0, 14 (4) где ТТ - температура туманообразования, °С. Следовательно, определив температуру туманообразования, по двум последним формулам достаточно просто определить видимость в тумане. Следует иметь в виду, что в настоящее время для прогноза видимости в туманах чаще всего используется или синоптический метод, или какие - либо региональные графики, основанные на ряде наблюдений на каждой станции, т. е. физико-статистические методы прогноза.
• Прогноз видимости в осадках • Очевидно, что видимость зависит от интенсивности осадков. Корреляционная связь этих характеристик показана на рис. 6. • На этом рисунке прямая 1 построена по результатам экспериментов, проведенных в России (еще в СССР), а прямая 2 — по результатам экспериментов в США. Хорошее совпадение результатов говорит о том, что данный график можно использовать в различных регионах. Рис. 6 - График зависимости видимости Sm от интенсивности дождя JД
• Имея информацию об интенсивности дождя, видимость можно рассчитать по формуле • SД =S 0(JД)-0. 71, • где S 0 — видимость вне зоны осадков; • JД— интенсивность осадков, мм/ч. • В настоящее время количественный прогноз осадков практически никогда не дается, поэтому следует иметь в виду, что • обложные осадки в среднем ухудшают видимость до 4 -6 км (редко до 1— 2 км), • ливневые осадки — до 1 -2 км практически всегда, а иногда даже до нескольких сотен или десятков метров.
• При выпадении снега, как и при выпадении дождя, видимость заметно ухудшается. Это ухудшение находится в прямой зависимости от интенсивности снегопада. Однако и при снегопадах прогноз видимости чаще всего разрабатывается синоптическим методом. • В тех случаях, когда известна или предсказана интенсивность снегопада, для определения видимости в нем при слабом ветре можно воспользоваться графиком, представленным на рис. 7 Рис. 7 - График зависимости видимости от интенсивности снегопада при слабом ветре
• Сильный ветер является дополнительным фактором ухудшения видимости при снегопаде. Наглядное представление об этом дает рис. 8 • Как видно из рис. 8 при слабом снеге видимость в зависимости от скорости ветра может изменяться от 2 до 4 км, при умеренном — от 1 до 3 км, а при сильном — от нескольких сот метров до 1, 5 км. • «Перекрытие» зон на рис. говорит о том, что показанная на нем зависимость выражена недостаточно четко. Рис. 8 - График зависимости видимости от интенсивности снегопада при сильном ветре
Скачать презентацию Влияние ограниченной видимости на работу авиации
Презентация 7 Видимость.ppt