Условия формирования гроз и сопутствующих ей опасных явлений погоды. Меры безопасности при полетах в условиях грозовой деятельности.

 

Грозой называется атмосферное явление, при котором возникают мощные электрические разряды (молнии), сопровождающиеся громом (). Грозы связаны с развитием кучево – дождевой облачности. Возникают при наличии влажного неустойчивого воздуха до больших высот, когда температура воздуха у земли + 20°С - + 25°С и выше, а мощность облаков 4,5 км. и более. При своем развитии грозовое облако проходит 3 стадии:

 

1 – ая стадия начинается с развития кучевых облаков, которые затем переходят в мощно – кучевые. Состоят облака из капель, осадков не дают. Восходящие движения в кучевых облаках до 6 – 8 м/с, в мощно – кучевых – до 20 м/с.

2 – ая стадия – максимальное развитие облака. Характеризуется образованием наковальни и началом выпадения осадков. В облаках мощные восходящие, нисходящие и вихревые движения воздуха. Эта стадия самая опасная.

3 – я стадия – разрушение грозового облака. Начинается оно с нижней части в тылу облака за счет усиления нисходящих потоков и выпадения осадков. Продолжается около 30 минут. Средняя продолжительность существования облака около 5 часов.

 

Грозовое электричество, виды молний.

 

В грозовых облаках наблюдаются электрические разряды, которые возникают между различными частями облака, между облаками и землей, между соседними облаками и которые воспринимаются нами в виде молний.

Наибольшая повторяемость молний на уровне нулевой изотермы.

В природе наблюдается несколько видов молний, чаще встречаются линейные, реже плоские и шаровые. Таким образом, молнии бывают:

Линейные – наблюдаются чаще других, представляют собой искровой разряд в виде искривленной линии, иногда с многочисленными ответвлениями. Средняя длина чаще 2 – 3 км, иногда 20 – 30 км. Средний диаметр ≈ 16 см., иногда ≈ 40 см. В канале молнии температура до 10 – 15 тысяч градусов С, при этом воздух расширяется, а затем быстро охлаждается и сжимается, в результате наблюдается гром. Гром можно услышать на расстоянии 20 – 25 км.

Плоские – в виде широкой вспышки на большой высоте, где воздух сильно разряжен.

Шаровые – наблюдаются после разряда линейных молний. Представляют собой светящийся шар в диаметре 10 – 20 см. Смещаются по потоку, иногда их движения могут быть самыми неожиданными. Существуют они от долей секунд до нескольких минут. Исчезают со слабым шипением или со взрывом большой силы. В основе существования шаровых молний лежит класстерная гипотеза.

Явления, сопутствующие грозовой деятельности.

 

Под передней нижней кромкой кучево – дождевого облака образуется шкваловый ворот с горизонтальной осью вращения на высоте 500 – 600 м, иногда до 50 м. У земли наблюдается шквал (). Если почва сухая, образуются пыльные бури (). В результате вихревых движений наблюдается болтанка (       ). Она может быть не только в облаках, но и при подходе к ним на удалении равном диаметру облака. В кучево – дождевых облаках в зоне отрицательных температур наблюдается сильное обледенение (  ). В грозовых облаках образуется град (▲). Он может наблюдаться в облаках и вне облаков. Выброс градин наблюдается на расстоянии ≈ 8 км. от облака. Размеры градин от 5мм до 10 см. При прохождении грозового облака может наблюдаться смерч (   ). Это крутящийся вихрь с изогнутой осью вращения. Образуется при опускании конца шквалового ворота до земли Диаметр ≈ 100 м Скорость вращения до 50 – 100 м/с. Причиняет огромные разрушения.

Электризация самолета вызывается трением кристаллов льда о поверхность летящего самолета. В результате чего нарушается работа компасов и радиостанций.

Сдвиг ветра – это изменение направления и/или скорости ветра в атмосфере на очень небольшом расстоянии. Различают горизонтальный и вертикальный сдвиг ветра.  

Сдвиг по вертикали – это изменение ветра на 5 м/с и более на каждые 30 м высоты. Это сильный сдвиг ветра. Вертикальный сдвиг ветра бывает положительный, когда скорость ветра больше на высоте и отрицательный, когда скорость ветра больше у земли.

Сдвиг ветра при грозе. Передний край в грозовом облаке представляет собой узкую зону резких горизонтальных и вертикальных сдвигов ветра и сильной турбулентности, называемую фронтом порывистости.

 

Для образования внутримассовых гроз необходимо, чтобы в атмосфере наблюдались бурные восходящие движения и была достаточная влажность до больших высот.

Прнзнаками гроз являются:

 

1. На небе появляются высококучевые башенковидные облака.

2. Кучевые облака рано появляются и быстро растут вверх и вширь.

3. Большая абсолютная влажность при высоких температурах (a > 12 Гпа). С утра душно, «парит».

4. Слабые ветры у земли и на высотах, (Сильные на высотах, то кучевые плоские).

5. Появление мощной кучевой облачности перед вечером предвещает ночную грозу.

6. Внутримассовые грозы обходят большие озера и движутся вдоль больших рек.

7. Над большими холмами грозы чаще и интенсивнее.

 

 

Фронт порывистости чаще всего бывает перед очагом радиоэха на расстоянии ≈ 10 км, а для очень мощных очагов до 30 км. Поэтому наибольшую опасность представляет ситуация, когда снижение по глиссаде осуществляется навстречу грозовому очагу, приближающемуся к аэропорту. Визуальные признаки фронта порывистости – это характер волнения на водных объектах вблизи аэропорта; «волны», перекатывающиеся по посевам, травяному покрову и деревьям.

 

 

        1. Гроза                                                       7. Сильный порывистый ветер

        2. Град                                                         8. Сдвиг ветра

        3. Обледенение                                           9. Шквал

        4. Электризация                                       10. Смерч

        5. Пыльная буря                                      11. Болтанка

        6. Плохая видимость

в ливневых осадках

 

Классификация гроз.

 

Грозы бывают внутримассовые и фронтальные. Внутримассовые грозы бывают тепловые, адвективные и орографические.

 

Тепловые наблюдаются за счет прогрева малоподвижного воздуха от подстилающей поверхности. Бывают днем. Максимального развития достигают от 15 до 18 часов (местное время). К вечеру затухают. Сопровождаются частыми разрядами, ливнями. Скорость смещения их небольшая 15 – 20 к/ч., т.е. они почти малоподвижны (Б С?).

 

Адвективные  образуются весной и летом, днем, за счет прогрева движущегося холодного и влажного воздуха. Сопровождаются ливнями, шквалами. К вечеру затухают. Смещаются вместе с воздушной массой (Б С?).

 

Орографические образуются на наветренной стороне гор, когда воздух неустойчив.

 

Внутримассовые грозы образуются отдельными очагами и на экране локатора обнаруживаются в виде засветок с резко очерченными краями, разбросаны по всему экрану. Внутримассовые грозы могут наблюдаться до 24 – 01 часа (местное время).

 

Фронтальные грозы наблюдаются в теплый период года, чаще на холодном фронте и холодной окклюзии днем. Иногда они бывают на теплых фронтах утром. Фронтальные грозы смещаются вместе с фронтом стеной в несколько сотен км. Сопровождаются сильными ливнями, шквалами. На экране локатора располагаются цепочкой вдоль фронта.

 

Условия полета в зоне грозовых облаков.

 

Опасна болтанка самолета, перегрузки при которой могут достигнуть разрушающих значений. Может произойти разряд молнии в самолет, в результате чего поражаются антенны, пластмассовые части, элероны, может быть ослепление экипажа, прожег обшивки. Грозовые разряды выводят из строя радионавигационное оборудование, нарушают связь. Град может повредить поверхность самолета. Во всей зоне отрицательных температур интенсивное обледенение.

 

Рекомендации летному составу при полетах в зоне грозовой деятельности.

 

1. Перед полетом изучением метеообстановки определяется, на каком участке маршрута возможна гроза, ее тип и интенсивность.

2. В полете нужно тщательно следить за развитием облачности. О наличии грозы на маршруте можно судить по радиопомехам.

3. При визуальном обнаружении внутримассовые грозы обходят с наветреной стороны на расстоянии не менее 10 км. Для этого перед вылетом определяется ветер на АТ – 700.

4. При обнаружении в полете грозовых облаков бортовыми локаторами разрешается обходить их на удалении не ближе 15 км. от ближней границы засветки. Пролет между двумя грозовыми очагами разрешается в том месте, где расстояние между ними на локаторе не менее 50 км.

5. Пролет под грозовым облаком разрешается только днем, вне зоны осадков, при этом высота полета над рельефом местности должна быть не менее 200 м в равнинной и холмистой местности и не менее 600 м в горной местности, с вертикальным расстоянием от самолета до нижней границы облаков не менее 200 м.

6. Пролет над грозовым облаком разрешается на высоте не менее 500 м от вершины грозового облака.

 

2. Турбулентность атмосферы и болтанка ВС. Меры безопасности при полетах в условиях турбулентности.

 

Причиной возникновения турбулентных зон в атмосфере, вызывающих болтанку ВС, является изменение ветра и температуры воздуха в пространстве. Это изменение происходит при различных физических процессах. При взаимодействии воздушного потока с земной поверхностью возникает механическая (динамическая) и орографическая турбулентность. Чем больше скорость ветра и шероховатость подстилающей поверхности, тем интенсивнее механическая турбулентность.

Орографическая турбулентность возникает в результате деформации воздушного потока над горами и над подветренной стороной гор. Для развития орографической турбулентности благоприятны следующие условия: ветер со скоростью более 10 м/с вблизи вершины горы, направленный почти перпендикулярно горному хребту; в воздушном невозмущенном потоке ветер усиливается до высоты, примерно в полтора раза превышающей высоту хребта, а затем с увеличением высоты резко ослабевает; невозмущенный поток воздуха стратифицирован устойчиво. Над зоной вихрей (роторов) в атмосфере над подветренной стороной гор часто наблюдается система подветренных волн, которые называются горными волнами. Роторы концентрируются под гребнями волн. Наиболее интенсивный и опасный для полетов ВС вихрь образуется под первым гребнем горной волны, ближайшим к хребту. Для этого вихря характерно роторное облако – кучевое облако с рваными краями, которое является видимым признаком орографической турбулентности, вызывающей сильную болтанку ВС. Основание облака находится обычно на уровне гребня горного хребта. Роторно-волновая деформация воздушного потока в горах является наиболее опасной для полетов ВС. При полете над подветренной стороной горного хребта ВС может быть втянуто нисходящими потоками в зону сильной орографической турбулентности.

Термическая турбулентность (неупорядоченная конвекция) возникает вследствие неравномерного нагревания подстилающей поверхности. Этот вид турбулентности имеет четко выраженный суточный и годовой ход и наиболее сильно проявляется над сушей летом в послеполуденные часы местного времени, когда она охватывает слой атмосферы от поверхности земли до высоты 2-2,5 км. Оптимальные условия развития умеренной и сильной термической турбулентности наблюдаются в теплый период года при наличии Cu hum. в количестве двухтрех октантов и вертикальной протяженности их менее 1 км. В этих условиях при большом притоке солнечной радиации к земной поверхности увеличивается неравномерность ее нагревания. При полете ВС под кучевыми облаками наблюдается умеренная и сильная болтанка ВС. Более благоприятны условия полета – над этими облаками. Если появляется сплошная облачность, то развитие термической турбулентности прекращается. Термическая турбулентность не наблюдается зимой в умеренных широтах над сушей, покрытой снегом, благодаря большому альбедо снега. Влажная почва замедляет процесс развития термической турбулентности, т.к. тепловая энергия расходуется на испарение воды с поверхности почвы. Слабый приземный ветер со скоростью менее 7 м/с благоприятен для развития термической турбулентности. При адвекции холодного воздуха развитие термической турбулентности усиливается, а при адвекции теплого воздуха – ослабевает. Турбулентность при ясном небе (CAT) – это турбулентность в свободной атмосфере вне зон конвективной деятельности. Она часто связана со струйными течениями и высотными фронтальными зонами. Наибольшая повторяемость умеренной и сильной турбулентности отмечается на холодной циклонической стороне струйного течения несколько ниже его оси. Если в области струйного течения наблюдаются радиальные облака, представляющие собой вытянутые вдоль потока полосы, то атмосферная турбулентность отмечается в этой области более часто, чем при безоблачном небе. Чем сильнее и быстрее меняется внешний вид этих облаков, тем сильнее развита турбулентность в атмосфере. Атмосферная турбулентность в облаках на всех высотах выражена сильнее, чем в безоблачном небе. В облаках вертикального развития сильная турбулентность наблюдается чаще, чем слабая турбулентность, а в слоистообразной облачности – наоборот.

Атмосферная турбулентность в зоне атмосферных фронтов обусловлена резкими изменениями температуры воздуха и ветра на фронтах. Сильная турбулентность часто отмечается в зоне холодного фронта второго рода и за ним на расстоянии до 150 км от приземной линии фронта. Иногда в зоне холодных и теплых фронтов в слое от 300 до 1500 м наблюдается струйное течение низких уровней, с которым может быть связана сильная атмосферная турбулентность.

 

болтанка считается слабой, когда прирост перегрузки достигает не более +/- 0,5 g; умеренной - до +/- 1,0 g; сильной - более +/- 1,0 g, а при посадке: умеренная - +/- 0,3 - 0,4 g; сильная - более +/- 0,4 g)

 

 В случае попадания в сильную болтанку командир воздушного судна обязан доложить об этом соответствующему органу ОВД (управления полетами) и принять меры к выходу из зоны сильной болтанки, а при невозможности - произвести посадку на запасном аэродроме.

При попадании воздушного судна в зону сильной болтанки, угрожающей безопасности полета, командир воздушного судна имеет право изменить высоту (эшелон) полета, действуя в соответствии с пунктом 44 настоящих Правил.

 Вертикальные вихри (смерчи), обнаруживаемые визуально, необходимо обходить на безопасном удалении, исключающем попадание воздушного судна в них. Проходить над вертикальными вихрями (смерчами) запрещается.