Баннер
Основные атмосферные процессы, обуславливающие погоду

Во время предполетной подготовки командир ВС, второй пилот и штурман должны изучить на АМСГ метеорологическую обстановку и условия полета по маршруту, в аэропортах вылета и посадки, на запасных аэродромах, обратив внимание на основные атмосферные процессы, обуславливающие погоду:

- на состояние воздушных масс;

- на расположение барических образований;

- на положение атмосферных фронтов относительно маршрута полета.

 

2.1. Воздушные массы и погода в них

Большие массы воздуха в тропосфере, обладающие однородными погодными условиями и физическими свойствами, называются воздушными массами (ВМ).Основой термодинамической характеристикой ВМ является их температурный режим, влагосодержание и движение. В связи с этим ВМ подразделяется:

Устойчивая ВМ - более теплая, чем подстилающая поверхность. В неге нет условия для развития вертикальных движений воздуха, так как охлаждение снизу уменьшает вертикальный градиент температуры за счет убывания температурного контраста между нижними и верхними слоями. Здесь образуются слои инверсии и изотермии. Наиболее благоприятным временем для приобретения устойчивости ВМ над континентом является в течение суток – ночь, в течение года - зима.

Характер погоды в УВМ зимой: низкие подинверсионые слоистые и слоисто-кучевые облака, морось, дымка, туман, гололед, в облаках обледенение (Рис. 3).

Рис. 3  Погода в УВМ зимой

Сложные условия только для взлета, посадки и визуальных полетов, от земли до 1-2 км, выше малооблачно. Летом в УВМ преобладает малооблачная погода или кучевые облака со слабой турбулентностью до 500 м, видимость несколько ухудшена за счет задымленности. Циркулирует УРМ и теплом секторе циклона в па западной периферии антициклонов.

Неустойчивая воздушная масса (НВМ) – это холодная ВМ, в которой наблюдаются благоприятные условия для развития восходящих движений воздуха, главным образом термической конвекции. При перемещении над теплой подстилающей поверхностью нижние слой ХВ прогреваются, что приводит к возрастанию вертикальных градиентов температуры до 0,8-1,5/100 м, как следствие этого, к интенсивному развитию конвективных движений в атмосфере. Наиболее активна НВМ в теплое время года. При достаточном влагосодержании воздуха развиваются кучево-дождевые облака до 8-12 км, ливни, град, внутримассовые грозы, шквалистые усиления ветра. Хорошо выражен суточный ход всех элементов. При достаточной влажности и последующем ночном прояснении утром могут возникать радиационные туманы. Полет в этой массе сопровождается  болтанкой (Рис. 4).

Рис. 4  Погода в НВМ летом

В холодное время года в НВМ сложности с полетами не наблюдается. Как правило, ясно, поземок, низовая метель, при ветрах северных и северо-восточных, а при северо-западном вторжении ХВ наблюдаются облака с нижней границей не ниже 200-300 м типа слоисто-кучевая или кучево-дождливая со снежными зарядами.

В НВМ могут возникать вторичные холодные фронты. Циркулирует НВМ в тыловой части циклона и на восточной периферии антициклонов.

 

2.2. Атмосферные фронты

Для оценки фактического и ожидаемого состояния погоды на маршруте или в районе полетов большое значение имеет анализ положения атмосферных фронтов относительно маршрута полета и их перемещения.

Фронты являются зонами активного взаимодействия теплых и холодных ВМ. Вдоль поверхности фронта происходит упорядоченный подъем воздуха, сопровождающийся конденсацией содержащего в нем водяного пара.

Это  приводит к формированию на фронте мощных облачных систем и осадков, вызывающих наиболее сложные для авиации условия погоды.

Перед вылетом необходимо оценить активность фронта по следующим признакам:

- фронты располагаются по оси ложбины, чем резче выражена ложбина, тем активен фронт;

- ветер претерпевает при переходе через фронт резкие изменения в направлении, наблюдается сходимость линий потока, а также изменения их по скорости;

- температура по обе стороны фронта претерпевает резкие изменения, контрасты температуры составляют 6-100 и более;

- барическая тенденция не одинакова по обе стороны фронта, перед фронтом падает, за фронтом растет, иногда изменение давления за 3 часа составляет 3-4 гПа и более;

- вдоль линии фронта располагаются характерные для каждого типа фронта облака и зоны осадков. Чем влажнее ВМ в зоне фронта, тем активнее погода. На высотных картах фронт выражен в сгущении изогипс и изотерм, в резках контрастах температуры и ветра.

Перемещение фронта происходит в направлении и со скоростью наблюдающегося в холодном воздухе градиентного ветра или его составляющей, направленной перпендикулярно к фронту. Если ветер направлен вдоль линии фронта, то он остается малоподвижным.

Смещение фронта определяется по воздушному потоку по карте АТ 700 ГПА со скоростью приблизительно равное 0,7-0,8 скорости ветра на уровне АТ700, а также методам экстраполяции, т.е. сравнение двух приземных карт погоды за разные сроки.

 

2.3 Теплый фронт

Характер погоды и условия полета в зоне теплого фронта определяются, как правило, наличием обширной зоны слоистообразных облаков, расположенных над фронтальной поверхностью впереди линии фронта, шириной до 700-1000 км. Фронтальная облачность формируется за счет адиабатического охлаждения теплого воздуха при его упорядоченном подъеме по клину отступающего холодного воздуха. При полете навстречу ТФ экипаж прежде всего встречают предвестники фронта – облака перистые, затем перисто-слоистые, высокослоистые, слоисто-дождевые. Из высокослоистых и слоисто-дождевых выпадают обложные осадки шириной до 300-400 км. Под слоисто-дождевыми, вследствие испарения выпадающих осадков, часто образуются разорванно-дождевые, высотой 50-150 м, а иногда переходят в туман. Наиболее сложные условия погоды, влияющие на взлет и посадку самолетов и визуальные полеты, отмечаются на расстоянии 300-400 км в зоне фронта вблизи центра циклона. Здесь наблюдаются низкая облачность, осадки, ухудшение видимости из-за фронтального тумана, в облаках и осадках зимой обледенение, гололед, общие метели (Рис. 5).

Рис. 5 Теплый фронт в зимнее время

Облака имеют достаточно большую вертикальную мощность и выход из этих облаков обычно осуществляется на высотах 5-6 км, а выше отмечаются безоблачные прослойки, достаточно устойчивые по времени, которые можно использовать для полета.

Летом ТФ слабо выраженный, но ночью обостряется особенно в тех случаях, когда ТВМ оказывается тропический воздух, в котором наблюдается значительные запасы влаги и большие вертикальные температурные градиенты, тогда на ТФ развивается кучево-дождливые облака с ливнями и грозами, замаскированные слоистообразными облаками, что представляет опасность для полетов самолетов (Рис. 6,7).

Рис. 6 Теплый фронт в летнее время

 

Рис. 7 Грозовые очаги на теплом фронте

Болтанка может наблюдаться лишь в отдельных случаях, когда в зоне фронта отмечаются струйные течения, расположенных перед линией фронта на 400-500 км на высоте 7-9 км.

 

2.4 Холодные фронты

В зависимости от скорости движения фронта, характеристика восходящих движений ТВ, а такие от расположения зон облачности и осадков относительно фронтальной поверхности, холодные фронты подразделяются:

- холодный фронт 1 рода – медленно движущийся (15-30 км/час)

- холодный фронт 2 рода – быстро движущийся фронт (30 км/час и более).

Холодные фронты наиболее выражены в теплое время и обостряются в середине дня.

Холодный фронт 1 рода чаще формируется в холодное полугодие. В восходящем теплом воздухе процесс конденсации не носит бурного характера и его облачная система сходна с ТФ, но ширина фронта 300-400 км, осадки обложные шириной 150-200 км, в/г облачной системы 4-5 км. В зоне ХФ 1 рода значительно усложнены полеты на малых высотах в связи с ограниченной видимостью и образованием низкой подфронтальной разорвано-дождевой облачности, которая иногда переходит во фронтальный туман (Рис. 8).

08

Рис. 8 Холодный фронт 1 рода в зимнее время

Летом в передней части фронта за счет развития конвекции образуются СВ с грозами, ливневыми осадками и шквалистым усилением ветра.

Конвективная облачность на ХФ 1 рода представляет собой ограниченную по ширине зону в виде отдельных очагов.

За фронтом СВ переходят в слоисто-дождевые, а затем в высокослоистые. Ливневые осадки сменяются обложными, полет сопровождается болтанкой (Рис. 9).

09

Рис. 9 Холодный фронт 1 рода в летнее время

Холодный фронт 2 рода представляет наибольшую опасность для полетов. Он характерен для молодого развивающего циклона. С этим фронтом связана узкая зона мощной кучево-дождевой облачности и интенсивных ливневых осадкой, которая располагается в основном на линии фронта шириной 50-100 км. Впереди фронта, под кучево-дождевыми, часто образуется вал низких разорвано-дождевых облаков, вращающихся вокруг горизонтальной оси, шквальный воротник, который очень опасен при попытке пересечения фронта. Летом сопровождается сильными шквалами, грозами, выпадением интенсивного града и возникновения пыльных бурь, сдвигов ветра, интенсивной болтанки, что резко усложняет условия полетов для всех типов самолетов (Рис. 10).

10

Рис. 10 Холодный фронт 2 рода а летнее время

Кучево-дождевые облака обычно на локаторе представляют из себя непрерывную цепь засветов с небольшими просветами. При полете навстречу фронту, вблизи от него, как правило будет наблюдаться гряда кучево-дождевых с полосами ливневых осадков и грозовыми очагами. Предвестником ХФ 2 рода являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые появляются впереди фронта за 200-300 км. Зимой ХФ 2 рода вызывает резкое похолодание, усиление ветра, снежные заряды, метели (Рис. 11).

11

Рис. 11 Холодный фронт 2 рода в зимнее время

 

2.5 Фронты окклюзии

Холодный фронт, как более активный, имеет и большую скорость, чем теплый фронт, в результате происходит слияние. Образуется новый сложный фронт – фронт окклюзии. При процессе слияния фронтов теплый воздух вытесняется вверх, а в приземном слое встречаются холодные массы. Если тыловой ХФ оказывается более холодным, образуется фронт окклюзии по типу ХФ (Рис. 12, 13).

12

Рис. 12 Холодный фронт окклюзии зимой

 

13

Рис. 13 Холодный фронт окклюзии летом

Если же ХФ будет теплее отступающего, то образуется окклюзия по типу ТФ (Рис. 14, 15).

14

Рис. 14 Теплый фронт окклюзии зимой

 

15

Рис. 15 Теплый фронт окклюзии летом

Погодные условия типичны на фронтах окклюзии по типу ТФ или ХФ. Наиболее сложные условия погоды и полетов у точки окклюзии.

Здесь зимой низкая облачность, слоисто-дождевые и разорванно-дождевые облака, осадки, обледенение, гололед, туманы. Летом кучево-дождевые облака, грозы, ливни,  болтанка. Условия погоды на окклюзиях зависят от степени устойчивости ВМ, их влагосодержания, рельефа местности, времени года и суток. Для облачной системы фронтов окклюзии характерна значительная расслоенность, до 5-7 слоев. Толщина слоев и прослоек между ними достигает 1 км, что дает возможность пересекать эти разделы,  а также производить полеты в их зоне, но однако наличие на фронтах окклюзии кучево-дождевых требует повышенного внимания летного состава при полетах в облаках.

 

2.6 Вторичный холодный фронт

Вторичный холодный фронт является разделом между различными порциями одной и той же воздушной массы. Возникают в неустойчивых холодных воздушных массах за счет неоднородного прогрева ее от подстилающей поверхности в тыловой части циклона. Контрасты температуры в ео зоне порядка 3-50С. Не следует недооценивать значение этих фронтов для производства полетов. С происхождением вторичного фронта летом наблюдаются кучево-дождевые облака с верхней границей 7-9 км, ливневые осадки, грозы, шквалистые усиления ветра. Ширина зоны влияния этого фронта 50-70 км. В холодное время года на этом фронте отмечается низкая облачность, плохая видимость за счет снеженных зарядов, метелей. Они проходят обычно за основными холодными фронтами.

 

2.7 Стационарные фронты

Фронт, который не испытывает заметного смещения ни в сторону ТВМ, ни в сторону ХВМ, называется стационарным. Такие фронты возникают в барических седловинах, на периферии области высокого давления и располагаются параллельно ветровому потоку. Ширина зоны фронта 50-100 км. Зимой полеты усложнены из-за низких слоистых, слоисто-кучевых, слоисто-дождевых облаков с моросью и обложным дождем, туманов, гололедом. Летом по фронту образуются отдельные очаги кучево-дождевых облаков с грозами и ливнями.

 

2.8 Высотные фронтальные зоны (ВФЗ)

ВФЗ - переходная зона между теплым антициклоном и холодным циклоном в средней или верхней тропосфере, обнаруживаемая по сгущению изогипс на картах абсолютной топографии. ВФЗ имеет вход и дельту, характеризуется большими значениями горизонтальных градиентов температуры и давления. Высотная фронтальная зона связана с атмосферными фронтами, которые выражены вплоть до тропопаузы, ширина переходной зоны между ВМ при этом увеличивается. Переход более плавный. Фронтальной облачности и других явлений, характерных для фронтов у поверхности земли, здесь может не быть. В верхней тропосфере сгущение изогипс и усиление ветра может наблюдаться и без связи с атмосферными фронтами. С ВФЗ связаны участки атмосферы с большими скоростями ветра более 100 км/час - струйными течениями, вызывающими опасную для полетов болтанку самолетов.

Все виды фронтов при подходе к горным хребтам и при их переваливании обостряются, изменяется конфигурация и вертикальная структура фронтов, замедляется скорость их перемещения, увеличивается мощность облаков, интенсивность осадков, что необходимо учитывать при полетах по горным маршрутам.

 

2.9. Барические системы

В формировании погоды и в общей циркуляции атмосферы большую роль играют циклоны и антициклоны, представляющие собой гигантские воздушные вихри, вовлекающие огромные массы воздуха, обладающие колоссальными запасами кинетической энергии. Метеоусловия, которые может встретить пилот при полете в той или иной барической системе, зависит от многих факторов: стадии развития данной барической системы, времени года и суток, положение маршрута полета относительно центра барического образования. Однако, несмотря на большое разнообразие погодных условий, все же можно указать характерные особенности в различных частях барических образований.

Циклоны.

В своем развитии циклоны проходят четыре стадии: волна, молодой циклон, окклюдированный циклон, достигающий максимального развития, и заполняющийся циклон (Рис. 16).

16

Рис. 16 Стадии циклона

Циклон сформирован из нескольких ВМ, разделенных атмосферными фронтами, поэтому характер погоды в нем весьма разнообразен. Циклон условно делят на четыре погодных зоны, где условия полетов будут различны (Рис. 17).

17

Рис. 17 Погода в циклоне

1. Центральная часть охватывает территорию в радиусе 300-500 км, характеризуется наиболее неблагоприятными условиями погоды для полетов. В центре развивающегося циклона (стадия волны и молодого циклона), как правило, наблюдается хорошо развитая по вертикали облачность до 6-9 км и выше без прослоек типа слоисто-дождевых, кучево-дождевых, с разорванно-дождевыми с высотой 50-100 м, интенсивные осадки, ухудшение видимости до 1-2 км и менее, гололед, в осадках и облаках интенсивное обледенение самолетов, летом грозы, ливни, возможны броски самолета. В центре заполняющегося циклона облачность постепенно размывается, расслаивается и осадки прекращаются.

2. Передняя часть – характеризуется сплошной облачностью и погода этой части зависит от активности ТФ. Облака перистые, перисто-слоистые, высокослоистые, слоисто-дождевые, нижняя кромка понижается к центру циклона, обложные осадки, ухудшающие видимость, фронтальные туманы, гололед.

Ветры преобладают ЮВ и В. Полеты на всех эшелонах ниже 6-8 км, как правило, в облаках с обледенением. Возникают иногда летом замаскированные очаги кучево-дождевых облаков.

3. Тыловая часть циклона. Погода определяется циркуляцией холодных неустойчивых ВМ, преобладает переменная облачность, кучевые, кучево-дождевые с кратковременными осадками, летом внутримассовые грозы, ветер сильный, порывистый северного и северо-западного направления. Полет всегда сопровождается болтанкой.

4. Теплый сектор – в нем циркулируют теплые устойчивые ВМ. В холодное полугодие наблюдается сплошная низкая облачность (слоисто-кучевые, слоистые) с моросящими осадками и адъективными туманами. Вся эта погода наблюдается в приземных слоях до 500-1500 м, выше ясно.

Усложняются визуальные полеты, а также взлет и посадка ВС, на эшелонах сложности в полетах не наблюдается. Летом – малооблачно.

При полетах в области циклонов следует помнить, что наиболее активны фронты и велика скорость восходящих движений и сложнее погода – это ближе к центру циклона, а наиболее благоприятные условия полета на периферии.

Ложбина – это узкая вытянутая полоса пониженного давления, направленная от центра циклона. Погода в ее области имеет циклонический характер и определяется тем типом фронта, с которым она связана. В приземном слое наблюдается сходимость воздушных течений, что создает условия для возникновения по оси восходящих движений воздуха. Последние проводят к образованию облаков и выпадению осадкой, к болтанке самолетов при пересечении ложбины (Рис. 18).

18

Рис. 18 Ложбина

Антициклоны – метеоусловия полетов в антициклоне в целом значительно лучше, чем в циклоне. Это относится, в первую очередь, к теплому времени года, когда по всей площади его преобладает малооблачная погода. В центре антициклона в утренние часы, при достаточном влагосодержании воздуха, местами образуются радиационные туманы. Если антициклон сформирован в массах неустойчивого влажного воздуха, то во вторую половину дня в нем могут развиваться мощно-кучевые и кучево-дождевые облака с грозами, особенно на его восточной периферии. В холодное время года для полетов на малых высотах сложность представляет адъективные туманы, низкие подинверсионные облака, густые дымки, моросящие осадки, гололед, особенное такие условия наблюдаются на западной и юго-западной периферии антициклонов, где наблюдается вынос теплых устойчивых ВМ (Рис. 19).

19

Рис. 19 Погода в антициклоне

Гребень – это вытянутая область повышенного давления, ориентированная от центра антициклона и расположенная между двумя областями низкого давления. В гребне наблюдается расходимость воздушных течений от оси его, поэтому по оси гребня ветры слабые, усиления ветра происходит на его периферии. Погода малооблачная, но в утренние часы может возникать подинверсионная низкая облачность (слоистая) и радиационные туманы.

20

Рис. 20 Гребень

Седловина – это барическая система, заключенная между двумя областями высокого давления и двумя областями низкого давления, расположенными крест-накрест. Погода седловины определяется влагосодержанием ВМ, если она сформирована сухими ВМ погода малооблачная. В седловине при достаточном влагосодержании летом развиваются мощно-кучевые и кучево-дождевые облака с грозами и ливнями, зимой радиационно-адвективные туманы, низкая слоистая облачность с моросящими осадками, гололед (Рис. 21).

21

Рис. 21 Седловина

 

2.10 Перемещение и эволюция барических систем

Для определения направления и скорость перемещения барических систем используются методы:

1. метод экстраполяции, т.е. путем сравнения приземных карт за разные сроки.

2. Циклон перемещается в направлении изобар его теплого сектора, оставляя сектор справа (Рис. 22а).

3. Центр циклона движется параллельно линии, соединяющей очаги падения и роста давления в сторону падения давления (Рис. 22б).

4. Два циклона, имеющие общие замкнутые изобары, совершают вращательное движение друг относительно друга против часовой стрелки (Рис. 22в).

5. Ложбина перемещается вместе с циклоном, с которым она соединена и вращается вокруг него против часовой стрелки.

6. Антициклон перемещается параллельно линии, соединяющей очаги роста и падения, в направлении очага роста давления (рис. 22г).

7. Гребень перемещается вместе с антициклоном, с которым он связан, и вращается вокруг него по часовой стрелке.

8. Приземные центры барических систем смещаются в направлении воздушных течений (ведущего потока), наблюдающихся над этими центрами на высотах 3-6 км, т.е. в направлении изогипс на карте АТ 700 со скоростью 0,8 на этом уровне и на карте АТ 500 со скоростью 0,5 на этом уровне ( рис. 22д).

9. Высокие циклоны и антициклоны с вертикальной пространственной осью остаются малоподвижными (рис. 22е). Большой наклон пространственной оси указывает на быстрое перемещение барического образования.

10. Циклон углубляется, если падение давления захватывает центр и его теплый сектор, рост давления указывает на его заполнение. Циклон и ложбина углубляются, если на картах АТ 700 и АТ 500, АТ 400 наблюдается расходимость потоков и заполняется, если сходимость потоков.

11. Если в центре антициклона наблюдается положительные тенденции (рост давления), то это указывает на усиление его, давление в центре падает - антициклон разрушается.

Антициклоны и гребни усиливаются, если па АТ 700, АТ 500 и АТ 400 наблюдается сходимость потоков, и разрушается, если есть расходимость потоков.

22

Рис. 22 Направление перемещения циклонов и антициклонов

 

Все права защищены © 2011-2017 CabinAir.RU

Яндекс.Метрика