Глава 6. Облака, осадки и их влияние на полеты

 

УСЛ ОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОБЛАКОВ, ИХ МИКРОСТРУКТУРА И К ЛАССИФИКАЦИЯ

 

Обл ака – это видимое скопление капель вод ы и/или кристаллов льда (продукт ов конденсации и/или сублимации водяного пара), нах одящихся в возд ухе во взвеш енном состоянии на некоторой высоте над поверхностью земли.

Об лака являют ся важнейш им элементом погоды. Они возникают в результате сложных

т ермодинамических процессов, приводящ их водяной пар к конденсации и суб лимации, и являются вид имым от ображением э тих процессов. По внешнему виду облаков, их форме, высот е нижнего основания, вертикальной и горизонтальной протяженност и можно косвенно судить о причинах, приведших к облакообразованию, а следовательно, и об условиях полетов в них.

По направлению и скорости перемещ ения облаков можно составить пред ставление о направлении и скорости движения возд уха на соот вет ствующих высотах. Вместе с т ем, об лака эт о не т олько показатель текущей погоды, но и определенный предвестник ее изменения. Поэ тому в ряд е случаев они являются местными признаками будущей погоды.

Об лака вертикального развития и связанные с ними т акие мет еорологические явления,

как грозы, ливни, град и т.п. значит ельно осложняют полеты, а в ряд е случаев совсем исключают их возможность. Низкие слоист ооб разные и волнистооб разные облака т акже значит ельно затрудняют полет ы самолет ов и вертолет ов, требуют введения определенных ограничений по метеоусловиям, так называемы х мет еорологических минимумов.

В целом облака влияют на все этапы полета. Взлет, посадка, полет на эшелоне

самолетов и вертолет ов проводит ся при обязательной оценке состояния облачности

(ее наличие или ожидаемое возникновение) и ее возможного влияния на полеты.

При входе в облака пилот лишается зрительных восприятий земли, небесны х светил, естественного горизонта и может быст ро пот ерят ь предст авление о положении воздушного судна в пространст ве. Полеты в облаках приходит ся выполнять по приборам. При полете в об лаках экипаж может вст ретиться с сильной болт анкой и интенсивным облед енением. Иногд а в облаках наблюдается сильная электризация воздушного судна с нарушением радиосвязи, что т акже усложняет выполнение полет а.

Особенно существенное влияние оказывают облака и связанные с ними метеоявления на посад ку воздушных судов. При посад ке в сложных метеорологических условиях экипаж чрезвычайно загружен. Командир современного транспортного воздушного судна на предпосадочном снижении переносит взгляд на авиационно-пилотажные приборы от 100 до

200 раз в минут у. На каждом приборе он фиксирует взгляд до 0,66 секунды. Низкие облака и плохая видимость являются серьезной помехой для правильных дейст вий экипажа, увеличивают возможность ошибок, иногда очень существенных. Одним из условий б езопасной посадки в таких ситуациях является хорошее знание облаков и об ъективная информация об их состоянии и изменениях.

Для образования облаков необх одимы следующие условия: достаточная влажность воздуха, во сходящие движения и ядра конденсации (гигроскопические частицы пыли, ды ма, гари и т.д.).

Главной причиной об разования облаков являет ся адиабатическое понижение т емпературы в поднимающ емся влажном воздухе, привод ящее к конденсации водяного пара. В зависимости от вид а восходящего движения, в результ ате конденсации и сублимации водяного пара, образуют ся об лака различных форм с различными физическими х арактерист иками (микростр укт урой, водност ью).

 

Под микроструктурой облаков понимают их внутреннее физическое строение: фазовое состояние облачных элементов, их размеры, число облачных частичек в ед инице объема.

По микроструктуре облака подразделяются на:

а) капельно-жидкие - наблюдают ся при т емпературе до -10°С, состо ят из капель воды разного диамет ра, рад иус капель 4…25 мкм (микрон = 10 -6 м). В 1 см3 облака содержится

100…600 капель. Из капельно-жидких облаков, как правило, выпад ают слаб ые моросящие осадки;

б) смешанные - наблюдаются при температуре - 10°…- 40°С, состоят из смеси капель воды и кристаллов льда. Из э тих об лаков выпадают все основные виды осадков;

в) кристалл ические - наблюдаются при температ ур е ниже - 40°С, состоят из кристаллов льда и снежинок. Ледяные крист аллы в облаках имеют разную форму и размеры. При низких температ урах они имеют вид шестиугольных пластинок или шест игранных призм размером 10…12 мкм. Причиной этого является структура молекул воды, состоящей

из двух атомов водорода и одного атома кислород а. Она пред ставляет собой равносторонний

треугольник. Во время кристаллизации каждый вновь появившийся кристалл образует с вершиной треугольника угол, равный 60°. В процессе роста таких молекулярных треугольников об разуется шестиугольник. При дальнейшей сублимации и росте кристаллов образуются ш ест иугольные звездочки-снежники или крист аллы другой сложной формы. Из кристаллических облаков осадки не выпадают.

 

Масса капель воды и кристаллов льда, содержащихся в 1 м3 облака, называется его водностью. Водност ь облаков колеблется от 0,01 до 10 г/м3. В капельно-жидких облаках водность колеблется от десятых долей грамма д о нескольких граммов в 1 м3, в кристаллических облаках водность незначительна и составляет сотые и тысячные д оли грамма в 1 м3.

Микроструктура и водность облаков имеют существенное значение для оценки усло вий обледенения возд уш ных суд ов. При большой водности и отрицательных температурах в облаках наблюдает ся инт енсивное об леденение воздушных судов.

 

В зависимости от высоты расположения нижней границы и внешнего вида все облака подразделяют ся на чет ыре группы – морфологическая классификация:

 

I. Облака верхнего яруса – нижняя граница более 6 км:

- перистые, Cirrus (Ci) -, ;

-перисто-слоистые, Cirrostratus (Cs) - , , ;

- перисто-кучевые, Cirrocumulus (Cс) - .

 

II. Облака среднего яруса – нижняя граница от 2 до 6 км:

- высоко-слоистые, Altostratus (As) - (плотные), (тонкие);

- высоко-кучевые, Altocumulus (Ac) – (тонкие), (распространяющиеся по небу), (плотные), (чечевицеобразные), (башенкообразные или хлопьевидные);

 

III. Облака нижнего я руса – нижняя граница ниже 2 км:

- слоист о-дождевые, Nimbostratus (Ns) -;

- разорванно-дождевые, Fractonimbus (Fr nb) -;

- слоист о-кучевые, S tratocumulus (Sc) -;

- слоист ые, Stratus (St) -;

- разорванно-слоист ые, Fractostratus (Fr st) -.

 

IV. Облака вертикального развития – нижняя граница ниже 2 км, верхняя граница –

в среднем или верхнем ярусе:

- кучевые, Cumulus (Cu) -;

- мощно-кучевые, Cumulus congestus (Cu cong) -;

- кучево-дождевые, Cumulonimbus (Cb) - (лысые), (с наковальней).

По условиям образования – генетическая классификация – облака подразделяются на т ри группы:

 

Кучевообразные

Причиной их образования являются различные виды конвекции. К эт ой группе от носятся следующие формы облаков:

- кучевы е, Cumulus (Cu) -;

- мощно-кучевые, Cumulus congestus (Cu cong) -;

- кучево-д ождевые, Cumulonimbus (Cb) - , ;

- высоко-кучевые башенкообразные или хлопьевидные, Altocumulus (Ac) - ;

- перисто-кучевые, Cirrocumulus (Cс) - .

 

Слоистообразные

Причиной их образования является восход ящее скольжение. К ним относят ся следующие формы об лаков:

- слоисто-дождевые, Nimbostratus (Ns) -;

- разорванно-дождевые, Fractonimbus (Fr nb, Fb) -;

- высоко-слоистые, Altostratus (As) -,;

- перисто-слоист ые, Cirrostratus (Cs) - , , ;

- перисты е, Cirrus (Ci) -, ;

 

3. Волнистообразные

Образуются за счет динамической т урбулентности, волновых движений слоев инверсии и изотермии, радиационного выхолаживания подстилающей поверхности. К этой группе от носятся следующие формы облаков:

- слоистые, Stratus (St) -;

- разорванно-слоистые, Fractostratus (Fr st, Fs) -;

- слоисто-кучевые, S tratocumulus (Sc) -;

- высоко-кучевые, Altocumulus (Ac) –, , , ;

- перисто-кучевые, Cirrocumulus (Cс) - .