Общая циркуляция атмосферы. Струйные течения

Что мы знаем о голубой атмосфере Земли? Давайте совершим небольшое путешествие в ее глубины.

Когда говорят об атмосфере в целом, ее делят на четыре большие области, на четыре «этажа». Первый — самая нижняя часть атмосферы — тропосфера. Верхняя граница этой области в разных местах различна. У экватора она простирается до высоты 15-18 км, а у полюсов — только до 7-9. Здесь находится четыре пятых всей массы воздуха, и именно здесь формируется погода.

Второй этаж атмосферы носит название стратосферы. Интересно, что она лежит не сразу за тропосферой, а отделена от нее промежуточным слоем воздуха (1-3 км толщиной) — тропопаузой, или субстратосферой. Это, как бы, небольшой переход между этажами. Положение этого перехода не остается постоянным. Он, то понижается, то повышается.

С тропопаузой связаны особые струйные течения в атмосфере. С этим загадочным явлением столкнулись, например, во время американской интервенции в Корее. Бойцы Народной армии наблюдали с земли очень странную картину. Некоторые американские бомбардировщики, летевшие на большой высоте, вдруг останавливались в воздухе, и иногда даже начинали медленно пятиться назад! Напуганные необычным явлением, американские летчики думали, что Народная армия Северной Кореи применяет против них какое-то новое, секретное оружие. Оказалось, что самолеты попадали в «воздушные реки»- своеобразные воздушные потоки, текущие с очень большой скоростью.

Изучение этих необычных потоков показало, что они образуются, как правило, у тропопаузы. Воздушные потоки действительно во многом напоминают большие реки. Ширина их составляет 100 и более километров, а глубина — несколько километров. Необыкновенно высока скорость течения «воздушных рек». Она достигает, порой -350-400 км в час. Чтобы представить себе эту скорость, достаточно вспомнить, что при сильнейших тропических ураганах скорость ветра редко превышает 200-250 км в час. Такой ветер вырывает с корнем могучие деревья, разрушает очень прочные постройки, гонит воду рек вспять. А течение «воздушных рек» еще быстрее!

Не удивительно, что самолеты, попадая в эту «реку», не могут лететь против течения. Страшной силы ветер гасит почти всю их скорость. «Воздушные реки» возникают в различных районах и быстро перемешаются. Они довольно извилисты и тянутся на сотни и тысячи километров. Известны и стратосферные струйные течения, возникающие на высоте 25-30 км.

Замечено, что в наших умеренных широтах «воздушных рек» значительно больше, чем над тропиками и у полюсов. Когда самолет летит по течению такой «воздушной реки», он резко увеличивает скорость. Известен случай, когда рейсовый самолет, летевший из США в Англию, неожиданно прибыл к месту назначения на 3 часа раньше расписания. Выяснилось, что он попал в «воздушную реку» и ее стремительные «волны» прибавили ему дополнительно несколько сотен километров скорости.

Стратосферный этаж поднимается до 80-90 км над земной поверхностью. Здесь стоит неизменно ясная погода, но часто дуют сильнейшие ветры. Исследования последних лет показали, что в стратосфере существует своя зима и свое высотное лето. Здесь обнаружены полярные области, умеренные широты и зона экватора.

Струйные течения - это сильный воздушный поток с горизонтальной осью в верхней тропосфере или нижней стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и боковыми сдвигами ветра. Обычно струйное течение распространяется на тысячи километров в длину, сотни в ширину и несколько километров в толщину. Вертикальный сдвиг бывает порядка 5-10 м/с на 1 км, боковой - порядка 5-10 м/с на 100 км. Нижний предел скорости вдоль оси струйного течения выбран произвольно и равен 30 м/с. Сердцевина струйного течения, где скорость ветра мало отличается от скорости на оси, имеет ширину всего 50-100 км, а толщину 1-2 км.

В работах многих ученых выводы об особенностях распределения струйного течения делаются на основе анализа карт повторяемости сильных ветров (100 км/час) на изобарической поверхности 300 мб (9-10 км). По мнению этих исследователей такие карты отображают не только повторяемость сильных ветров на поверхности 300 мб (на высоте 9-10 км), но в большей степени и повторяемость струйного течения, т. к. скорости ветра 100 км/час, как правило, характерны только для струйного течения. В то же время забывалось, что главным признаком струйного течения является специфический характер поля ветра, определяемый наличием на некоторой высоте максимума скорости ветра, во все стороны от которого в плоскости вертикального разреза скорость ветра убывает. В связи с этим на вертикальном разрезе струйное течение представляется в виде замкнутых концентрических изотах ().

Очевидно, что сама физическая природа явления исключает необходимость введения ограничений величины максимума скорости ветра на оси струйного течения, так же как физически было бы неоправданно, например, применение каких-либо критериев для значений в центрах циклонов или антициклонов.

Наиболее простая картина распределения струйных течений в тропосфере представлена на. В тропических широтах до высоты примерно 18 км наблюдаются слабые и непостоянные восточные пассаты.

Между поясами низкоширотных и высокоширотных восточных ветров существует система устойчивых западных ветров, которую называют западным переносом. Западные ветры дуют в слое от поверхности земли и до уровня 20 км. В отдельных районах скорость этих ветров резко возрастает, тогда образуется два или три быстро движущихся потока внутри ветровой системы. Эти потоки и есть струйные течения. Самолеты, что летят с запада на восток, имеют преимущество перед теми, что летят с востока на запад, поскольку они могут воспользоваться этими струйными течениями.

Струйные течения связаны с высотными фронтальными зонами (ВФЗ). Скорость воздушного потока на оси струи тем больше, чем больше градиент температуры в свободной атмосфере. В тропосфере струйные течения особенно часто обнаруживаются в субтропических широтах, ось которых летом располагается в широтной зоне 35-45°, зимой в широтной зоне 25-35°. Это наиболее устойчивые и интенсивные струйные течения, чаще всего наблюдающиеся над западной частью Атлантического океана, районами Красного моря и Индии, над Тихим океаном юго-восточнее Японии.

Кроме того, различают арктические и полярнофронтовые струйные течения, наблюдающиеся в средних и высоких широтах, экваториальные, а также стратосферные. Арктические и полярнофронтовые струйные течения (на высотах 6-8 км) связаны с главными атмосферными фронтами - полярным и арктическим. Наибольшая повторяемость и интенсивность этих струйных течений отмечается над восточными берегами Азии и Северной Америки. Над территорией России они чаще всего наблюдаются над Дальним Востоком, югом Западной Сибири, Уралом, а зимой - и над Средней Азией.

Вблизи оси струйного течения наблюдаются большие вертикальные градиенты скорости ветра, достигающие 20-25 м/с на 1 км высоты и 16 м/с на 100 км по горизонтали. В связи с этим сильная турбулентность , которая наблюдается в верхней тропосфере при ясном небе, в большинстве случаев связана со струйными течениями. Со струйными течениями связано образование облачности.

Статистические данные, основанные на донесениях экипажей самолетов, показывают, что турбулентность в струйных течениях, вызывающих болтанку самолетов, наиболее часто встречается на холодной (циклонической) стороне струи и несколько реже на теплой (антициклональной). Это объясняется тем, что на циклонической стороне струи вертикальный и горизонтальный градиенты скорости ветра примерно в 1.5 раза больше, чем на антициклональной.

Скорости воздушных течений на высотах зависят главным образом от характера поля температуры ниже лежащих слоев воздуха. Чем больше горизонтальные градиенты температуры в системе высотной фронтальной зоны, тем сильнее струйное течение, указывающее на наличие сильных ветров в этой зоне. Иначе говоря, в формировании и эволюции струйных течений главную роль играет распределение температуры в атмосфере и возникающие горизонтальные градиенты температуры.
Струйные течения, причинно связанные с высотными фронтальными зонами, возникают, усиливаются или ослабевают вследствие возникновения и разрушения тропосферных фронтов. В первом случае в результате сближения холодных и теплых воздушных масс горизонтальные градиенты температуры, давления и скорости ветра возрастают. Во втором случае при удалении друг от друга холодного и теплого воздуха градиенты температуры и давления уменьшаются, ветры ослабевают.
Струйные течения возникают в тропосфере и стратосфере. В тропосфере они почти постоянно наблюдаются в субтропической зоне северного и южного полушарий: зимой между широтами 25 и 35°, летом между 35 и 45°. Струйные течения в тропосфере очень часто возникают и развиваются и во внетропических широтах, вплоть до Центральной Арктики и Антарктики. В соответствии с районами их возникновения в тропосфере различают субтропические и внетропические струйные течения.
Наибольшие скорости ветра в тропосфере обычно наблюдаются вблизи тропопаузы. Данные о распределении ветра на высотах показывают, что наибольшие скорости отмечаются чаще всего под тропопаузой и реже над тропопаузой. В стратосфере они наблюдаются временами при определенных условиях циркуляции зимой на высотах 25-30 км.
Тропосферные струйные течения наблюдаются почти над всеми частями земного шара, но не везде одинаково часто. Есть, например, районы, где на высотах 9-12 км максимальные скорости в струе почти всегда превышают 200 км/час. В частности, к таким районам относится Тихоокеанское побережье-Азии на широте 30-40°. Здесь, особенно над юго-восточной частью Китая и Японскими островами, в течение 6-8 месяцев, скорости воздушных потоков (преимущественно западного направления), превышающие 200 км/час, на высотах 9-12 км являются обычными.
Сильные струйные течения непрерывно возникают вблизи восточных берегов США и нередко над Канадой. Над Европой струи наиболее часто образуются в районе Британских островов.
Районы большой повторяемости струйных течений совпадают с областями больших горизонтальных градиентов температуры. Поэтому районы наибольшей повторяемости струйных течений зимой лежат на стыке холодных материков Азия, Северная Америка, а также Гренландии, с одной стороны, и теплых океанов, с другой. Большая повторяемость субтропических струйных течений характерна для севера Африки и для Южной Азии.
Малая повторяемость тропосферных струйных течений приходится на районы с более или менее однородной подстилающей поверхностью. Это океаны южнее 30-40° с. ш. и севернее 30-40° ю. ш., северные части материков Азия и Америка с прилегающими районами Арктики, а в южном полярном районе - Центральная Антарктида.
Струйные течения обычно изображаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом скорости ветра представляются изотахами, т. е. линиями одинаковых скоростей ветра.
На рис. 69 и 70 представлены карты абсолютной барической топографии поверхности 200 мб за различные сроки. Первая карта относится к середине зимы, вторая - к середине лета. Карта барической топографии поверхности 200 мб (высота около 12 км) отражает распределение максимальных скоростей ветра в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Нетрудно видеть, что на фоне редких изогипс ясно вырисовывается зона их сгущения, опоясывающая все северное полушарие. В этих зонах наблюдаются наибольшие скорости ветра - струйные течения. В местах слияния струй отмечается увеличение скоростей ветра. Там, где происходит ветвление струй, наблюдается ослабление ветра.

В частности, вечером 5 января 1956 г. (рис. 69) в месте слияния юго-западных и северо-западных воздушных потоков, между Исландией и Скандинавией, возникли сильные струйные течения. Такие же сильные струи легко обнаружить над Южной и Юго-Восточной Азией, Аляской и т. д. Следует обратить внимание на то, что сгущение изолиний, т. е. большие скорости ветра, в зимние месяцы почти постоянно можно обнаружить южнее 40° с. ш. (субтропические струи), в то время как в умеренных и высоких широтах, особенно над СССР, струйные течения ослабевают, распадаются и снова возникают в связи с возникновением и развитием циклонов и антициклонов.
Летом южнее 40° с. ш. струйные течения встречаются очень редко. Они чаще обнаруживаются в умеренных и высоких широтах. Типичное распределение струй в северном полушарии летом представлено на рис. 70. Как видно, зона сгущения изогипс и сильных ветров на изобарической поверхности 200 мб 31 июля 1956 г. проходила через умеренные широты северного полушария, а над низкими широтами и Арктикой ветры были слабыми. Однако в отдельные дни струйные течения могут быть, интенсивными и в высоких широтах.

Пространственную структуру струйных течений изображают и в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению потока. Это обычные вертикальные разрезы атмосферы с изотермами и изотахами, разрезами фронтов и тропопаузы. На рис. 71 и 72 приведено два типичных примера вертикальных разрезов струйных течений для зимы и лета. На этих разрезах представлены субтропическая и внетропическая струи. В центре струйных течений буквами обозначены основные направления воздушных течений.
На среднем месячном вертикальном разрезе атмосферы, построенном по данным наблюдений за январи 1957-1959 гг. примерно до высоты 25 км между экватором и Северным полюсом (рис. 71) изображено два западных струйных течения с осями, расположенными на уровнях 10 и 12 км. Средние максимальные скорости ветра на оси субтропической струи (слева), достигавшие 180 км/час, наблюдались над Ираком. Вторая струя (справа) находилась над Москвой на уровне около 9 км. Здесь средние максимальные скорости ветра были равны 100 км/час. Между тем у поверхности земли средние скорости ветра не превышали 10-20 км/час. Летом (29 августа 1957 г.) субтропическая струя находилась над Закавказьем, а внетропическая- над Москвой. В первой струе максимальная скорость достигала 140 км/час, во второй - 120 км/час. Несмотря на типичность представленных здесь разрезов, в отдельные периоды расположение струйных течений может быть иным.
Необходимо заметить, что ввиду значительного несоответствия между горизонтальным и вертикальным масштабом обычная сплюснутая форма струи на приведенных разрезах не выражена. Однако если учесть, что, например, в системе южной струи на рис. 71 расстояние между низким и высоким положением изотахи 100 км/час, т. е. по вертикали, равно приблизительно 10 км, а по горизонтали - более 2000 км, то станет очевидным, что струя имеет форму довольно сплюснутого эллипса. Аналогичны соотношения между вертикальной и горизонтальной протяженностью и в других струйных течениях.

Характерные структурные особенности высотных фронтальных зон и струйных течений не претерпевают заметных сезонных изменений. Сезонные различия выражаются главным образом в интенсивности и широтном положении южных (субтропических) струй.
В связи с большими контрастами температур между низкими и высокими широтами скорости ветра в струе в холодное время года больше, чем летом, причем максимальные скорости отмечаются на более низких уровнях. В теплое время года скорости ветра меньше, а максимальные скорости наблюдаются на более высоких уровнях, чем зимой. Субтропические струйные течения испытывают междусезонные смещения вдоль меридианов. Это видно и на приведенных разрезах (рис. 71 и 72).

Кроме того, в системе субтропического струйного течения тропопауза всегда разорвана, а ось струи находится между тропической и внетропическои (полярной) тропопаузами. Наоборот, в зоне внетропического струйного течения тропопауза, как правило, наклонена, разрыв ее наблюдается в редких случаях, а ось струи чаще всего располагается под тропопаузой. Поэтому в низких широтах зона максимальных скоростей ветра обычно находится выше, чем в средних и высоких широтах. Разрыв и наклон тропопаузы выражены и на приведенных выше вертикальных разрезах атмосферы.
Некоторые данные о вертикальной и горизонтальной протяженности тропосферных струйных течений, а также о средних максимальных скоростях в их системе можно найти в табл. 27 и 28.

Из табл. 27 следует, что субтропические струйные течения являются сравнительно мощными. Субтропические струи большой вертикальной и горизонтальной протяженности (в пределах скоростей ветра более 100 км/час) встречаются чаще, чем такие же внетропические струи.
В частности, субтропические струи шириной более 2000 км и высотой более 12 км встречаются значительно чаще, чем внетропические. Однако в отдельных случаях внетропические струи бывают мощными, скорости ветра в центре струи иногда достигают 400 км/час и более.
Наиболее часто средние максимальные скорости в системе внетропических струйных течений составляют 150-250 км/час, а в субтропических - 200-300 км/час. Иначе говоря, и по максимальным скоростям в центре субтропические струи являются в среднем более интенсивными, чем внетропические (табл. 28).

Струйное течение в атмосфере

(СТ) - сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или более максимумами скорости. Обычно длина СТ составляет тысячи км, ширина - сотни км, толщина - несколько км. Вертикальный около 5-10 м/с на 1 км, а горизонтальный в атмосфере5 м/с на 100 км. Нижний предел скорости в СТ условно считается равным 100 км/ч и выбран с учётом того, что , скорость которого превышает 100 км/ч, оказывает заметное влияние на путевую скорость летательных аппаратов, выполняющих в зоне СТ. Центральная часть СТ, где скорости ветра наибольшие, называют сердцевиной, линия максимального ветра внутри сердцевины - осью СТ. Слева от оси, если смотреть по потоку, расположена циклоническая сторона СТ, справа - антициклоническая. Горизонтальные сдвиги на циклонической стороне СТ гораздо больше, чем на антициклонической, вертикальный сдвиг ветра обычно больше над осью СТ, чем под ней. Чем сильнее СТ, тем больше вертикальный сдвиг ветра в нём. Различают тропосферные и стратосферные СТ.
Тропосферные С. т. формируются в переходной зоне между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами в верхней тропосфере, образующими высотные фронтальные зоны. Высотные фронтальные зоны (ВФЗ) могут объединяться, образуя планетарную (сравнимую по размерам с размерами Земли) фронтальную зону. Оси тропосферных С. т. располагаются вблизи тропопаузы и в северном полушарии находятся на высоте 6-8 км над Арктикой, 8-12 км - в умеренных широтах, 12-16 км - в субтропиках. С. т. высоких и средних широт связаны с ВФЗ и атмосферными фронтами; они меняют своё положение вместе с ними. Субтропическое западное С. т. сравнительно устойчиво и сильно. Наиболее мощное на Земле субтропическое С. т. наблюдается в зимнее время над западной частью Тихого океана, где создаются большие контрасты температуры в тропосфере между тёплым воздухом над поверхностью океана и холодным воздухом над восточной Азией.
На картах представлены средние скорости ветра на изобарической поверхности 300 гПа (соответствует высоте около 9 км) в северном полушарии зимой и летом. Видно, что зимой во внетропических широтах С. т. образуются над севером Атлантического океана и Европы. Субтропические С. т. почти окаймляют земной шар на широте 25-30(). Они более мощные, чем внетропические С. т. Средние скорости в центре С. т. превышают 150 км/ч, а над Японскими островами - 200 км/ч. Летом в связи с прогревом воздуха во внетропических широтах и уменьшением горизонтального градиента температуры между низкими и высокими широтами С. т. ослабевают. Они чаще образуются над севером Европы. В соответствии с сезонными радиационными условиями субтропические С. т., ослабевая, перемещаются к северу. Над Азией и Северной Америкой они находятся летом на широте 40-45(°). С. т. изображаются и с помощью вертикальных разрезов атмосферы.
Стратосферные С. т. расположены выше тропопаузы. Зимние западные С. т. возникают в зоне больших меридиональных градиентов температуры и давления зимнего стратосферного циклона, расположенных между приполюсной областью и более низкими широтами. Ось этого С. т. находится на высоте 50-60 км на широте около 50(°), скорость ветра меняется от 180 до 360 км/ч. Положение и высота западного стратосферного С. т. может меняться при зимних стратосферных потеплениях, во время которых холодный меняет своё местоположение и интенсивность и замещается теплым антициклоном. В соответствии с радиационными условиями летнее стратосферное С. т. устойчивого восточного направления возникает на обращённой к экватору периферии летнего стратосферного тёплого антициклона. Ось С. т. расположена на высоте 50-60 км, на широте около 45(°); средняя скорость ветра на оси до 180 км/ч. Экваториальное С. т. восточного направления находится летом вблизи экватора (от 0 до 15-20(°) широты) с осью на высоте 20-30 км и максимальными скоростями ветра до 180 км/ч.
При метеорологическом обеспечении полётов летательных аппаратов прогнозируется положение тропосферных С. т., высоты осей С. т. и ветра. Эти данные включаются в авиационные прогностические карты барической топографии, вручаемые экипажам воздушных судов.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Струйное течение в атмосфере" в других словарях:

В атмосфере узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысячи км, ширина сотни км, толщина несколько км … Большой Энциклопедический словарь

струйное течение Энциклопедия «Авиация»

струйное течение - в северном полушарии. Январь. струйное течение (СТ) в атмосфере сильный узкий поток с почти горизонтальной осью в верхней тропосфере или в стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и горизонтальными сдвигами ветра и одним или… … Энциклопедия «Авиация»

В атмосфере, узкое воздушное течение в верхней тропосфере и нижней стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина струйного течения порядка тысяч километров, ширина сотни километров, толщина несколько километров. * * * СТРУЙНОЕ ТЕЧЕНИЕ СТРУЙНОЕ… … Энциклопедический словарь

Воздушное течение в верхней тропосфере (См. Тропосфера) и в нижней стратосфере (См. Стратосфера) с почти горизонтальной осью, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и… …

В атмосфере, узкое возд. течение в верх. тропосфере и ниж. стратосфере со скоростями до 50 100 м/с. Длина С. т. порядка тысяч км, ширина сотни км, толщина неск. км … Естествознание. Энциклопедический словарь

Форма течения жидкости, при к рой жидкость (газ) течёт в среде (газе, жидкости, плазме) с отличающимися от С. параметрами (скоростью, темп рой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно распространены и разнообразны (от С., вытекающей из… … Физическая энциклопедия

Летание на аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации (См. Авиация)). До начала 20 х гг. 20 в. термин «В.» обозначал передвижение по воздуху вообще. Зарождение научных основ В. и первые попытки подняться в воздух, используя законы… … Большая советская энциклопедия

Влияние ветра на параметры движения ВС наиболее существенно при больших скоростях ветра, особенно в области струйных течений (СТ).
СТ – это перенос воздуха в виде узкого течения с большими скоростями, обычно в верхней тропосфере нижней стратосфере с осью вблизи тропопаузы. Максимальная скорость ветра (30 м/с и >) наблюдается на оси СТ. Изменение скорости ветра в области СТ обычно составляет 5-10 м/с на 1 км высоты и 10 м/с и > на 100 км в гориз-м направлении.

СТ образуются в зонах наибольшего сближения тёплых и холодных воздушных масс, где создаются значительные горизонтальные градиенты давления и температуры. Поскольку наибольшие контрасты температуры в зонах атмосферных фронтов наблюдаются в хол. половину года, то в этот период СТ наиболее активны.

Навигационное значение струйных течений трудно переоценить. С одной стороны, в зоне СТ часто возникают перистые и перисто-кучевые облака и интенсивная турбулентность, а с другой – сильный ветер в зоне СТ значительно изменяет скорость ВС.

Интенсивная турбулентность отмечается в основном на холодной (циклонической) стороне СТ, где градиенты температуры и ветра больше. На оси СТ сильная турбул-ть бывает значительно реже.

Если полёт в зоне СТ происходит против ветра, то путевая скорость резко уменьшается, если по ветру – увеличивается. При полёте на большие расстояния можно использовать СТ для сокращения времени полёта и для увеличения дальности полёта. В настоящее время есть методы, позволяющие по данным о поле ветра предложить наивыгоднейший маршрут, по которому ВС прилетит в пункт назначения или с наименьшей затратой времени, или с наименьшим расходом топлива. Всё сказанное свидетельствует о большом навигационном значении СТ.

22. Классификация воздушных масс (а)географическая (арктический, умеренный и тропический воздух, каждая из ВМ бывает континентальной или морской в зависимости от условий образования ); б)по условиям для развития конвекции (устойчивая и неустойчивая).

а) В зависимости от положения очага формирования воздуха в одном из основных термических поясов земного шара и с учетом характера подстилающей поверхности (океан или материк) выделяют следующие типы воздушных масс:

Арктический или антарктический воздух (АВ) - морской (мАВ) и континентальный (кАВ) - находится в северных и южных полярных областях льда и снега;

Воздух умеренных широт (УВ) - морской (мУВ) и континентальный (кУВ) - находится в умеренных широтах;

Тропический воздух (ТВ) - морской (мТВ) и континентальный (кТВ) - находится в областях пассатов северного и южного полушарий;

Экваториальный воздух (ЭВ) - находится у экватора между северными и южными пассатами.

Морской воздух отличается большой влажностью. Она повсеместно составляет около 80%. Кроме того, наблюдаются различия и в температурном режиме. В летнее время в умеренных широтах он будет холоднее континентального, а зимой - теплее.

Арктический и антарктический воздух, из-за преобладания ледяных полей и суши в высоких широтах, редко бывает морским арктическим (мАВ). Не делят на морской и континентальный экваториальным воздух, так как над сушей и над морем он одинаково теплый и влажный из-за огромного количества осадков.

б) Устойчивой называется воздушная масса, в которой нет условий для развития восходящих движений воздуха (конвекции). Вертикальные движения могут возникать лишь в виде динамической турбулентности при горизонтальном движении воздуха. К такой воздушной массе обычно относятся теплые массы.

Неустойчивой называется воздушная масса, в которой есть условия для развития восходящих движений воздуха (конвекции). К неустойчивым обычно относятся холодные массы.

23. Ветер – направление и скорость, классификация: слабый, умеренный, сильный, шторм, меняющийся, порывистый, шквал.

Ветер – это горизонтальное (адвективное) перемещение воздуха относительно земной поверхности, характеризуется направлением и скоростью.

Направление задается углом (или румбом δ=22,5 0 ), отсчитываемым от северного направления по часовой стрелке

Величина скорости задается оперением на стрелке (малое перо – 2,5 м/с, большое перо – 5 м/с, зачерненный треугольник – 25 м/с)

По величине скорости ветер различают:

1) < 3 м/с – слабый

2) 4-7 м/с – умеренный

3) 8-14 м/с – сильный

4) 15-19 м/с – очень сильный

5) 20-24 м/с – шторм

6) 25-30 м/с – жестокий шторм, ураган.

7) Меняющийся ветер – за 2 мин направление изменяется более, чем на 1 румб.

8) Порывистый – за 2 минуты ветер меняется на 4 м/с и более.

9) Шквал – кратковременное резкое усиление ветра до 20 м/с и более со значительным изменением направления.

24. Местные ветры: фен, бора, бриз, внутримассовый шквал, тромбы, смерчи, торнадо. Условия для авиации.

Местные ветры - ветры, характерные для определенных районов, связанных с особенностями местной орографии, соседством суша-вода и др.

1.Бриз – это ветер у береговой линии морей и небольших озер, имеющие резкую суточную смену направлений (слой 1-2 км).

Ночной бриз : Дневной бриз :

2.Фён (гармсиль) – теплый, сухой порывистый ветер, дующий с гор в долину.

Особенности:

1. Значительно повышает температуру (на 30 0 за несколько часов) и понижает влажность (до 4-5%).

2. Продолжительность – от нескольких часов до нескольких суток.

3. Вызывает сильную болтанку ВС.

3.Бора – сильный (V> 20 м/с) холодный порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону теплого моря.

4.Шквалы - резкие кратковременные усиления ветра (до 20 м/с). Бывают внутримассовыми (в конвективных Cb) и Фронтальными (в нескольких местах вдоль ХФ 2 рода– линия шквалов).

P.S. Ci - перистые, Cs - перисто-слоистые, Cb – кучево-дождевые, Cu – кучевые,

Ns – слоисто-дождевые, St – слоистые.

Шкваловый ворот (ХФ) - вихрь с горизонтальной осью, возникающий в передней части грозового облака.

5.Тромб (смерч, торнадо) – особые маломасштабные вихри (d=1-100 м, h=1 км, скорость перемещения – 20-30 км/ч, время жизни – 1-10 мин, давление в центре снижено на 10-100 гПа).

Особенности:

1. Возникает в передней части грозового облака и проникает сверху до самой Земли;

2. Наблюдаются в умерен-й и тропич-й широтах в теплой и влажной неустойчиво стратифицированной ВМ;

3. Вращение воздуха вокруг оси как в циклоне с v=70-100 м/с;

4. Предположительно – разновидность грозового шквала;

5. Энергия типичного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с равна энергии эталонной атомной бомбы в 20 килотонн тротила.

6.Горно-долинные ветры (до 10 м/c) – выражены в теплый сезон, заполняют все сечение долины, вертикальная мощность – средняя высота хребтов.

25. Циклоническая деятельность. Этапы развития циклонов. Образование антициклонов. Условия полетов в разных частях циклонов и антициклонов, в зоне атмосферных фронтов.

Циклон – область пониженного давления, ограниченная замкнутыми изобарами с минимальным давлением в центре.

Антициклон – область повышенного давления, ограниченного замкнутыми изобарами с максимальным давлением в центре.

Согласно барическому закону ветра:

1) В циклоне циркуляция осуществляется против часовой стрелки, в антициклоне – по часовой стрелке.

2) Скорость ветра в циклоне в среднем больше по величине, чем в антициклоне.

НУЖНО ДОДЕЛАТЬ

26. Минимумы погоды.

Минимум погоды – термин, обозначающий предельные погодные условия, при которых разрешается выполнять полеты подготовленному командиру ВС, эксплуатировать ВС и использовать аэродром для вылета и посадки.

Минимум погоды определяется:

Высота нижней границы облаков(высотой принятия решения)

Видимостью(видимостью на ВПП)

P.S. Видимость на ВПП – максимальное расстояние, в пределах которого пилот ВС, находящегося на осевой линии ВПП, может видеть маркировку ее покрытия или огни, ограничивающие ВПП или обозначающие ее осевую линию.

Высота принятия решения – установленная относительная высота, на которой должен быть начат маневр ухода на второй круг в случае, если до достижения этой высоты командиром ВС не был установлен визуальный контакт с ориентирами для продолжения захода на посадку, а также если положение ВС в пространстве или параметры его движения не обеспечивают безопасной посадки.

В минимум погоды входят минимумы:

Аэродрома

Воздушного судна

Командира ВС

Вида авиационных работ

Минимумы аэродрома зависят от географического положения аэродрома и его оборудования системами посадки.

Состоит из минимумов:

для взлёта – это минимальные допустимы значения видимости на ВПП и высоты нижней границы облаков, при которых разрешается выполнять взлет на ВС данного типа.
для посадки – минимально допустимые значения видимости на ВПП и высоты принятия решения, при которых разрешается выполнять посадку на ВС данного типа.
тренировочного для взлета (1)
тренировочного для посадки (те же характеристики как и для пункта (2) только для тренировочных полетов.

Минимум воздушного судна обусловлены наличием и качеством специальной навигационной аппаратуры, имеющейся на борту ВС.

Состоит из минимумов:

для взлёта – минимально допустимые значения видимости на ВПП, позволяющие безопасно производить взлет на ВС данного типа.
для посадки – минимально допустимые значения видимости на ВПП и высоты принятия решений, позволяющие безопасно производить посадку на ВС данного типа.

Минимум командира ВС обусловлены и определяются личной подготовкой летчика.

Состоит из минимумов:

для взлёта – минимально допустимое значение видимости на ВПП, при котором командиру разрешается выполнять взлёт на ВС данного типа.
для посадки – минимально допустимые значения видимости на ВПП и высоте принятия решений(Высоте нижней границы облаков), при котрых командиру разрешается выполнять посадку на ВС данного типа.
для полета по правилам визуального полёта и особым правилам визуального полёта – минимально допустимые значения видимости и высоты нижней границы облаков, при которых командиру разрешается выполнять визуальные полёты на ВС данного типа.

Минимум вида авиационных работ – минимально допустимые значения видимости и высоты нижней границы облаков, при которых разрешается выполнение авиационных работ с применением правил полётов(визуальных или по приборам), установленных для данного вида работ.

первая категория (60м) , видимость на ВПП (800м) .
вторая категория – высота нижней границы облаков (менее 60м, но не менее 30м) , видимость на ВПП (менее 800м, но не менее 400м) .
третья категория – высота нижней границы облаков (менее 30м) , а видимость на ВПП (менее 400м) .

Делится на:

III-A – видимость на ВПП (не менее 200м) .

III-B – видимость на ВПП (не менее 50м) .

III-C – видимость на ВПП (равна 0 метров) .

P.S. При взлёте и посадке учитываются 3 минимума погоды: аэродрома, воздушного судна и командира ВС, из этих трёх выбирается наибольший .

При минимуме аэродрома 100х1000, минимуме ВС 50х500, минимуме командира ВС 80х1500, то этот летчик на этом самолете может сесть на этот аэродром при погоде не хуже чем 100х1500 .

27. Влияние температуры и плотности воздуха на тягу двигателя, потребную скорость, потолок самолета.

Зависимость располагаемой тяги от метеорологических условий определяет их влияние и на другие важные летно-технические характеристики самолета - максимальную скорость полета, скороподъемность, потолок самолета, а также на расход топлива.

Одной из важнейших летно-технических характеристик самолета является его потолок - наибольшая высота, на которую может подняться самолет при определенном режиме полета.

Различают:

Теоретическим потолком называется высота, на которой избыток тяги, и вертикальная скорость равны нулю.

Практическим потолком называется высота, на которой максимальная вертикальная скорость для реактивных самолетов равна 5 м/с, а для поршневых - 0,5 м/с.

Статическим потолком называется наибольшая высота горизонтального полета с постоянной скоростью.

Динамическим потолком называется наибольшая высота, достигаемая за счет использования кинетической энергии самолета, т.е. за счет потери скорости.

На этих высотах уменьшается расход топлива, увеличивается дальность полета. Если потолок самолета позволяет летать выше тропопаузы, то это, кроме указанных выше преимуществ полета вблизи потолка, способствует преодолению зон грозовой деятельности, интенсивной турбулентности, обледенения и других неблагоприятных метеорологических условий, наблюдающихся в тропосфере. Однако, следует иметь в виду, что вблизи потолка ухудшаются аэродинамические качества самолета, так как здесь используются большие углы атаки, потере устойчивости и управляемости. Потолок самолета зависит от физического состояния атмосферы. Он для большинства современных самолетов превышает высоту тропопаузы.

28. Опасные для ГА явления погоды (указать, где формируются указанное явление, и в чем опасность для полетов): Атмосферная турбулентность (термическая, орографическая, динамическая) и болтанка ВС. Турбулентность ясного неба (где наблюдается?). Сдвиги ветра и их влияние на взлет и посадку ВС. При каком значении сдвига ветра взлет и посадка запрещены? Обледенение ВС, методы борьбы. При какой скорости нарастания льда на несущих поверхностях ВС обледенение считается сильным? Грозовая деятельность. Классификация гроз, шквал. Статическое электричество.

Турбулентность

· Возникает при грозах, на АФ, при вертикальном сдвиге ветра ∆v/∆h (при радиационных, адвективных и орографических инверсиях), в зонах СТ при ясном небе (ТЯН на циклонической периферии), в горной местности (орографическая болтанка), в кучевых облаках, в неустойчивых ВМ.

· Вызывает перегрузки (отношение подъемной силы к силе тяжести), ухудшает управляемость ВС

По условиям образования различают:

1) Термическая турбулентность (неуст ВМ)

2) Динамическая турбулентность:

На приземных АФ при горизонтальных градиентах Т более 2 С на 100 км, горизонтальных градиентах скорости ветра - более 20 км/ч на 100 км,

Облачность

Вблизи главных (климатологических) фронтов (ПВФЗ, СТ), чаще это ТЯН, cиноптические ситуации со значительной сходимостью или расходимостью изогипс

3) Механическая (орографическая) турбулентность:

· (в результате трения воздуха о подстилающую поверхность), на наветренной стороне часто – сдвиг ветра, на подветренной – «ротор»),

· При устойчивой стратификации и v>10 м/с, возрастающей с высотой – горные волны с длиной волны 5-50 км, h=(3-4) Hхр, при высокой влажности – чечевицеобразные облака.

Размеры и повторяемость зон турбулентности

85-90% случаев: Δz <1000 м,

(В умеренных широтах Δz <500 м, Δl ~40 км 80%

Т/о вероятность попадания в болтанку при смене эшелона выше, чем при горизонтальном полете.

В тропосфере: наибольшая повторяемость турбулентности в слое 0-2 км (термическая и механическая турбу-лентность) и в слое 8-12 км (динамическая).

Интенсивность болтанки

Слабая - Δn < + 0,5 g на эшелоне

и Δn < + 0,3 g на глиссаде снижения

Умеренная - Δn < (0,5-1) g на эшелоне

и Δn < ( 0,3-0,4) g на глиссаде снижения

Сильная - Δn > 1 g на эшелоне

и Δn > 0,4 g на глиссаде снижения

Электризация

Поражение ВС э/ст разрядами происходит в Cb, Ns, Sc, St – при Е>10 6 В/м

Часты в зоне ХФ 1 рода, в Cb, не достигших стадии грозового облака;

Слабая электризация в Сi, St (ТФ, ХФ).

Возникновение радиопомех

Рыскание стрелок радиокомпасов,

Отказы бортовых радиолокаторов, антенн,

Повреждение обшивки