Глава 10. Высотные и г еог рафическ ие особенности метеороло-

ГИЧЕСК ИХ УСЛ ОВИЙ ПОЛЕТОВ

 

В соответ ствии с сущ ест вующей классификацией по высоте полеты подразделяются на:

- полет ы на предельно малых высотах – до 200 м (включительно) над рельефом местности или водной поверхностью.

- полет ы на малых высотах – выше 200 м и до 1000 м (включительно) над рельефом местности или водной поверх ностью;

- полет ы на средних высотах – выше 1000 м и до 4000 м (включительно) от уровня моря;

- полет ы на больших высотах – выш е 4000 м и до 12000 м (включительно) от уровня моря;

- полет ы в страт осфере – выше 12000 м от уровня моря;

По вы сотным особенностям мет еорологических условий полет ов особого внимания заслуживают малые (предельно малые) и больш ие высот ы.

На малых высот ах производит ся взлет и посадка ВС. Условия полетов осложняются из- за низкой облачности и плохой видимости, турбулент ност и, вызывающей болт анку ВС, гроз, ш квалов, смерчей, сд вигов вет ра в приземном слое.

Метеорологические условия полетов на больших высот ах, как правило, более

б лагоприятные, чем на малых высотах. Сложные мет еорологические условия на этих высот ах могут об уславливаться вершинами кучево-дождевых облаков, сопровождающих ся сильным обледенением, болт анкой и грозами; наличием кристаллических облаков верхнего яруса, вызывающих электризацию ВС; положением тропопаузы; струйными течениями.

Полеты возд уш ных судов гражданской авиации провод ятся в т ропических и полярных областях, в горных районах, над пустынями, над больш ими водными пространствами и поб ережьями. Это определяет большое разнообразие погодных усло вий и необходимость их знания и учета при полетах в различных физико-географических и климатических зонах.

 

РОЛЬ ТРОПОПАУЗЫ В ПОГОДНЫХ ПРОЦЕССАХ НА БОЛ ЬШИХ ВЫСОТАХ

 

В тропопаузе т емпература воздуха с высот ой может: увеличиваться (слой инверсии),

оставаться постоянной (слой изотермии) или очень мед ленно понижаться, в среднем на

0,1°С…0,2°С на 100 м. Вследствие такого изменения температуры с высотой тропопауза являет ся задерживающ им слоем для процессов, происх одящих в тропосфере. Под т ропопаузой скапливаются: пыль, ды м, водяной пар, образуются облака и плотные дымки, кот орые ухудшают видимост ь. Как правило, т ропопауза является верхней границей кучево- д ождевых об лаков. Обх од грозовых облаков под тропопаузой представляет больш ую сложность, т ак как верш ины кучево-дождевых облаков раст екаются и расстояние между ними уменьш ает ся. Нередко под т ропопаузой об разуют ся конденсационные следы за самолетами. Они возникают вследствие конденсации водяного пара, выделяющ егося при сгорании авиационного топлива, и быстрого перехода капель воды в кристаллы льда (в процессе сгорания 1 кг т оплива участвует 11 кг атмосферного возд уха, в результ ате об разуется около 12 кг выхлопных газов, в том числе 1,4 кг водяного пара).

Высота тропопаузы в стандарт ной атмосфере составляет 11 км, а в реальных условиях

она непостоянна и зависит от:

1. Географической ш ироты:

- над полюсом 8…10 км;

- в умеренных широт ах 10…12 км;

- над экватором 16…18 км.

2. Времени года и суток.

3. Барических систем (в циклоне т ропопауза в среднем на 2…3 км ниже, чем в антициклоне).

4. Характ ера проходящего атмосферного фронта (при прохожд ении т еплого фронта т ропопауза повышается, при прохождении холодного фронта – понижается).

В результате неравномерного по высоте залегания тропопаузы воздушные потоки под тропопаузой резко меняют ся по направлению и скорост и движения. Это вызывает болтанку ВС. Особенно сильная болтанка при полете в зоне т ропопаузы и при ее пересечении наблюдается в тех районах, где ее наклон к плоскости горизонта – тангенс угла наклона (рис. 10.1) – составляет 1/300 и более. Пересекат ь тропопаузу в таких районах не рекомендуется. Кроме э того, болтанка в зоне тропопаузы может возникат ь за счет ее волновых колебаний.

 

 

Рис. 10.1. Определение наклона тропопаузы

 

В период предполет ной под готовки положение тропопаузы вдоль маршрута полета, место ее пересечения и наклон тропопаузы можно определит ь с помощью карт тропопаузы (рис. 11.8).

В полете тропопауза определяет ся по характеру изменения температуры и другим признакам, наиб олее характерными из которых являются:

- уменьшение или прекращение падения температ уры воздуха с высотой;

- изменение цвета неба на более конт растный, т емный;

- исчезновение конденсационных следов за самолет ом.

 

СТРУЙНЫЕ ТЕЧЕНИЯ, ИХ КЛ АССИФИКАЦИЯ, УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ПОЛ ЕТОВ В НИХ

 

Струйным течением (СТ) называется узкая зона сильных вет ров со скорост ью

100 км/ч (30 м/с) и более большой горизонт альной протяженности.

Максимальная скорост ь ветра наблюдает ся в цент ральной части СТ, которая называется осью СТ. Вправо и влево от оси скорость ветра уменьшается. При эт ом горизонт альные сдвиги ветра могут достигать 10 м/с и более на 100 км расстояния, а вертикальные – 5…10 м/с и более на 100 м высоты.

СТ могут наблюдаться как в тропосфере (т ропосферные СТ), так и в ст ратосфере

(стратосферные СТ). При этом тропосферные СТ бывают: внет ропические, субтропические и экваториальные.

В Северном полушарии тропосферны е СТ направлены, как правило, с запада на восток,

но иногда они могут от клоняться к югу или к северу.

В поперечном сечении СТ может быть представлено в виде сильно сплющ енной

“т рубы” (рис. 10.2).

 

 

Рис. 10.2. Схематическое изображение струйного течения

 

Тропосферны е СТ наблюдают ся на высотах 7…11 км. Ось СТ обычно располагается на

1,5…2,0 км ниже т ропопаузы.

На террит ории СНГ СТ чаще образуются в холодное время года. Максимальная

скорость ветра (до 300 км/ч и более) наблюдается над Дальним Востоком, над остальной т еррит орией она достигает поряд ка 200 км/ч.

Наиболее интенсивными и устойчивыми являются субт ропические СТ. Максимальные скорости (650…750 км/ч и более) наблюд аются над Японией и Тихим океаном.

Для СТ характерно неодинаковое распределение т емперат уры и давления на правой и

левой сторонах (рис. 10.3).

 

 

Рис. 10.3. Распределение температуры и дав ления в струйном течении

 

На правой стороне от оси находит ся ТВ и наблюдается высокое давление, поэтому э та сторона называется антициклонической или теплой. На левой стороне нах одится ХВ и наблюдается низкое давление, поэтому эта сторона называется циклонической и холодной. Такое распределение температуры и давления в СТ объясняется тем, что в ХВ барическая ступень значительно меньше, чем в ТВ. Поэтому, на высотах низкое давление буд ет наблюдаться в ХВ, а высокое – в ТВ. А так как СТ – эт о ветер, т о в Северном пол уш арии оно направлено таким образом, чтоб ы слева ост авалось низкое давление и, следовательно, ХВ, а справа – высокое давление и ТВ.

Внетропические СТ связаны с главными атмосферными фронтами и высот ными фронт альными зонами (ВФЗ). Процесс образования СТ можно объяснить следующим образом (рис. 10.4). Больш ие контрасты температуры (8°С…10°С и более), наблюдаемые по обе ст ороны фронта, являются причиной возникновения больших горизонтальных градиент ов давления, а значит, и силы горизонтального барического град иента. Под воздействием эт ой силы начинается восходящее движение ТВ по фронтальной поверхности. При эт ом, чем больше конт раст температ уры, тем интенсивнее движение. В верхних слоях тропосферы ТВ встречает мощный задерживающий слой – тропопаузу. Тропопауза сверху, а фронтальная поверхност ь снизу образуют своего рода воздушные барьеры, ограничивающие свободный подъем ТВ. Под напором поднимающихся снизу масс воздуха верхний ТВ, “зажатый” с одной стороны тропопаузой, а с другой – фронтальной поверхностью, приобрет ает большую скорость и проносится вдоль ВФЗ как бы вдоль своеобразной аэ родинамической трубы. Восход ящие д вижения ТВ могут “поднимат ь” тропопаузу над СТ. По этому на левой стороне СТ т ропопауза, как правило, имеет очень крутой наклон.

Ось СТ, в основном, параллельна атмосферным фронтам, с кот орыми оно связано. Если

СТ связано с ТФ, то оно располагает ся в верхней тропосфере вперед и приземной линии теплого фронта на расстоянии 400…500 км. Если же участ ок СТ связан с ХФ, то СТ располагается в верхней тропосфере позади приземной линии ХФ на расстоянии 100…300 км (рис. 10.4).

 

 

Рис. 10.4. Синоптические условия образов ания струйного течения

 

СТ могут наблюдаться при ясном небе, но иногда они сопровождаются облаками верхнего яруса, которые располагаются преимущ ественно на правой стороне СТ. Сильными ветровыми потоками облака расчленяются на отдельные полосы, которые быстро перемещаются и своим движением указывают направление С Т. Облака обы чно располагаются ниже оси СТ на несколько сотен метров. В облаках возможна болтанка ВС, интенсивность которой можно определить по внешнему виду облаков – чем “неспокойнее” их вид, тем сильнее болт анка.

Наиболее опасным явлением в зоне СТ является возникновение на его периферии очагов т урбулентности. Причиной возникновения этих очагов является сильное торможение СТ на его внешних границах окружающим более спокойным возд ухом. В связи с резким т орможением пот ока образуются сд виги ветр а, приводящие к вихреобразованию. При этом очаги турб улентности черед уются со спокойными участками, их интенсивность и местоположение непрерывно изменяются. Наиболее интенсивными и опасными турбулентные очаги бывают на левой, циклонической стороне СТ, где горизонтальные сдвиги ветра в

1,5…2 раза больш е, чем на правой стороне (рисунки 10.5 и 10.6).

 

 

Рис. 10.5. Вихреобразование в струйном течении

 

 

Р ис. 10.6. Повторяемость болтанки в различных частях струйного течения

 

При от сут ствии облаков, ТЯН, вызывающая сильную болтанку, может начаться внезапно д ля экипажа и привест и к т яжелым последст виям. Опасная болт анка в зоне СТ наб людает ся в тех районах, гд е горизонт альные сдвиги вет ра более 6 м/с на 100 км расст ояния, и/или верт икальные – более 3 м/с на 100 м высот ы. Толщина слоя сильной б олтанки, как правило,

300…600 м.

Самые благоприятные условия для полетов наблюдаются в цент ральной части СТ и на

его правой стороне. Но при этом необходимо учитыват ь, чт о при полет ах в СТ на высотах, б лизких к потолку, от клонение ВС в ст орону повыш ения температуры пред ставляет опасност ь, так как не исключена возможность его выхода в область значительных положительных от клонений температуры от стандартной атмосферы. В эт их сл учаях ВС может оказаться на высот е выше предельно допустимой, его уст ойчивост ь и управляемость б уд ут нарушаться, оно может непроизвольно терять высоту и “проваливаться”. Если при э том в атмосфере происход ят вертикальные пульсации ветра, ВС может попасть на критические углы атаки и срывные режимы.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПОЛ ЕТОВ И УПРАВ ЛЕНИЮ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ В З ОНАХ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ

 

1. Перед полетом и заступл ением на смену по обслуживанию воздушного движения проанализировать аэросиноптические материалы, обращая особое внимание на карты АТ-400, 300 и 200 гПа, данные радиозондирования атмосферы, карт у максимальных ветров (рис. 11.9).

2. Если при полет е наб людается попутное СТ, необходимо использовать его. При этом рекомендуется лететь в центральной его част и или на правой стороне.

3. Вст речное СТ рекомендуется обходить с левой стороны СТ по полету.

4. Пересекать СТ можно ниже оси на 1,5…2,0 км или выше тропопаузы.

5. При попадании в зону болтанки, связанную с попутным СТ, необходимо изменить эшелон или уклониться вправо (с учетом отклонения температуры от СА).

6. Пересекать тропопаузу в зоне СТ не рекомендует ся.

7. При обнаружении СТ командир ВС об язан немедленно сообщить д испетчеру о его направлении, скорост и и явлениях, связанных с ним.

8. Обнаружит ь СТ в полете можно по облачным полосам, т янущ имся вдоль его направления,

и по сносу самолета, при этом:

- если наблюдается сильный левый снос и температура воздух а повышается, то ВС входит в СТ с левой стороны;

- если наблюд ается сильный правый снос и температура воздуха понижается, т о ВС входит в СТ с правой стороны;

- если при горизонт альном полете вдоль СТ т емпература воздуха ост ается постоянной, а пут евая скорость увеличивается (уменьшается), то СТ попут ное (встречное).

 

МЕСТНЫЕ ВЕТРЫ

 

В отд ельных районах под влиянием мест ных физико-географических условий образуются возд уш ные течения, имеющие сравнительно небольш ую горизонтальную и вертикальную протяженность и от личающ иеся характ ерны ми особенностями. Такие воздушные течения называются местными ветрами. Они могут возникат ь из-за неравномерного нагревания подстилающей поверхност и (суши, вод ы, горных склонов и долин) или же из-за особенност ей обт екания орографических препятст вий воздушными потоками. К местным вет рам от носятся бризы, горно-долинные вет ры, ледниковые ветры, бора, фён и другие.

 

Бризы - это ветры с суточной периодичност ью, возникающие на побережьях морей, больших озер и широких рек. Причиной их возникновения являет ся неравномерное нагревание и охлажд ение суши и моря в течение сут ок.

 

Дневной (морской) бриз дует с холодной водной поверхности на нагретую сушу, а ночной (береговой) бриз - с охлажд енной суши на б олее теплую водную поверх ност ь (рис. 10.7).

Морской б риз возникает около 9…11 часов утра местного времени, распространяется вглубь суши на 20…4 0 км, верт икальная мощность его дост игает нескольких сотен мет ров (иногда до 1000 м). Максимальные скорости дост игают 4…6 м/с и наблюд аются после полудня.

Береговой бриз образуется после захода Солнца и в течение ночи проникает вглуб ь моря на 8…10 км.

 

Рис. 10.7. Схема образования бризов ой циркуляции

 

В умеренных ш иротах бризы наблюдаются в теплую половину года, более четко они выражены в ясную погоду, если отсутствует или ослаблен общий перенос воздуха. Над б ризом наб людается ветер противоположного направления примерно такой же верт икальной мощности, называемый антибризом.

Хорош о развитые бризы наб людаются на Черном, Азовском и Каспийском морях, слабее - на Белом море, на Ладожском и Онежском озерах. В т ропических районах бризы наблюдаются круглый год.

При полетах в районах, где наблюдается бризовая циркуляция, необходимо учит ывать смену направлений ветра у земли и на высоте круга в утренние и в вечерние часы.

 

Горно-долинные ветры - подобно бризам имеют суточную периодичность и возникают из-за неравномерного нагревания и охлажд ения склонов гор и долин днем и ночью (рис. 10.8).

 

 

Рис. 10.8. Схема образов ания горно-долинных ветров

 

Днем склоны гор и прилегающий к ним воздух нагреваются быстрее и сильнее, чем воздух, удаленный от склонов. Вследст вие эт ого более легкий т еплый воздух поднимается по склонам гор вверх. Такой вет ер называется долинным.

 

Ночью склоны гор и прилегающий к ним возд ух охлаждаются быст рее, чем возд ух, удаленный от склонов. Поэ тому более холод ный воздух опускает ся вдоль склонов вниз. Так об разуется горный ветер.

Скорость д олинных вет ров обычно не превышает 3…6 м/с, а скорость горных ветров

может достигать 20 м/с и более. Это может привести к сильной болтанке и резким броскам воздушных судов вниз.

 

Ледниковые ветры дуют над ледником вниз по течению ледника. Они не имеют суточной периодичност и, пот ому что лед ник охлаждает воздух в течении всех суток. Над ледником, как правило, наблюдается инверсия, поэтому холодный воздух дует (стекает) вниз. Над ледниками Кавказа скорость таких ветров достигает 5...7 м/с. Лед никовые ветры в

огромных масштабах наблюд аются в Антарктиде. Здесь они называются стоковыми ветрами. В связи с тем, чт о на движение воздуха в данном случае влияет не только сила горизонтального барического градиента, а и сила тяжест и Земли, скорость ст оковых вет ров достигает 20 м/с и более.

 

Бора - это сильный холодный порывистый вет ер, возникающий при сваливании холодного воздуха с прибрежных невысоких гор на побережье и достат очно теплое море. Наиболее известна Новороссийская бора (в среднем 46 дней в году) на северо-восточном берегу Черного моря (рис. 10.9).

 

 

Рис. 10.9. Схема Новороссийской боры в стадии обвала

 

Она образуется в тех случаях, когда над Краснодарским краем России уст анавливается область высокого, а над Черны м морем - низкого давления. Холодная воздушная масса накапливается перед Мархотским перевалом (высота 450 м) и, достигая его верш ины перед Новороссийском, обр ушивает ся вниз. Скорост ь ветра дост игает 40…60 м/с и более. Холодный возд ух, перемеш иваясь с теплым возле поверхности моря, достигает состояния насыщения. Если при этом т емпература воздуха ниже 0°С, создают ся благоприятные условия для образования гололеда.

Местные ветры типа боры в различных географических районах называются: Сарма – близ Ольховских ворот на Байкале; Норд – в районе Баку; Мистраль – на средиземноморском побережье Франции (от Монпелье до Тулона); Нортсер – в Мексиканском заливе (Мексика, Техас); Ороси – на океаническом побережье Японии.

 

Фён - это сухой теплый порывист ый ветер, возникающ ий при переваливании воздушными потоками больших горных х ребтов и распрост раняющийся далеко на равнину. Он может наблюдаться в любое время года и суток. Главной причиной его образования является перет екание воздуха через верш ину горы. Относительно теплый воздух поднимается вверх вдоль наветренного склона и ох лаждается до уровня конденсации на 1°С на каждые 100 м, выше уровня конденсации – в среднем на 0,5°С на каждые 100 м. Подъ ем воздуха будет сопровождаться конденсацией водяного пара, образованием облаков и выпадением осадков (рис. 10.10). Д остигнув вершины горы, воздух начнет переваливать через нее и опускаться вдоль склона с подветренной стороны горы. Опускаясь, воздух будет нагреваться на 1° на 100 м, в результ ате эт ого с подветренной стороны облака размываются, и воздух в долину приход ит сух им и теплым.

 

Рис. 10.10. Схема образования фёна

 

Изменения температуры и влажности мог ут быть очень быстрыми и резкими: за

1…2 часа температура может подняться на 30…40°С. Продолжительность фёна изменяет ся от нескольких часов до 5 сут ок и более. Скорост ь фёна колеблет ся от затиш ья до 15…20 м/с, от мечались фёны со скоростью 30…40 м/с.

При полетах в районах, где наблюдается фён, может произойти подсасывание

воздушных судов к горе, иногда бывают резкие броски вниз.

Фёны могут возникать во всех горных районах, особ енно они часты в Альпах,

Карпатах, на Кавказе, в горах Средней Азии и Дальнего Востока.