Препятствия для полета: сдвиг ветра, шквал, смерч, гроза, молния, ливень

      Комментарии к записи Препятствия для полета: сдвиг ветра, шквал, смерч, гроза, молния, ливень отключены

Препятствия для полета: сдвиг ветра, шквал, смерч, гроза, молния, ливень

Сдвиг ветра — это изменение его скорости и (либо) направления в пространстве. Такое изменение быть может, как в горизонтальном (горизонтальный СВ), так и в вертикальном (вертикальный СВ) направлениях. Термином «сдвиг ветра» обрисовывают широкий спектр состояния воздуха.

Сдвиг ветра порождают различные метеорологические явления: гроза, ливневой дождь, вирга (дождевой поток, что испаряется, не достигая почвы), нисходящие потоки холодного воздуха, восходящие потоки, температурный инверсионный сдвиг, струйные течения, шквалы и пр. Гроза, ливневой дождь и вирга вызывают микро-порывы ветра — главную причину появления СВ [60].

Наблюдения говорят о том, что примерно 5 % гроз сопровождаются микро-порывами. Связанные с ними нисходящие воздушные потоки распространяются в зоне размерами от 500 м до нескольких километров. В то время, когда таковой поток достигает почвы, он растекается в приземном слое воздуха в горизонтальной плоскости, время от времени с образованием вихревых колец по границам территории растекания.

Продемонстрировано формирование микро-порыва вертикальным нисходящим потоком (симметричный микропорыв).

Территория распространения вихревых колец достигает высоты 500 м над почвой и покрывает площадь от 2 до четырех километров в диаметре. Микро-порывы смогут появляться и достигать поверхности почвы без дождя при вирги. Появившийся на высоте ливень будет испаряться, вызывая тем самым охлаждение воздуха и, как следствие, нисходящий поток ветра.

Грозовые тучи смогут находиться в движении, и микро-порыв, вызванный ими, станет несимметричной формы. Жизненный цикл микро-порыва — 15-20 мин. Большой интенсивности сдвиг ветра достигает примерно через 5 мин по окончании контакта нисходящего потока с почвой.

Сильный СВ (особенно на низкой высоте) возможно позван шквалом на расстоянии нескольких километров от территории СВ. Его механизм — боковое растекание горизонтального потока, скорость которого достигает 150-185 км/ч. Частенько шквал грозового фронта, что начинается, сопровождается вторыми видами облачности, мешающей его идентификации.

Температурный инверсионный сдвиг ветра значительно чаще обусловливает изменение скорости и (либо) направления ветра в маленьком приземном слое, в случае если теплая масса воздуха перемещается над холодной воздушной массой, — в основном в районах прибрежных либо предгорных аэропортов. Тут восходящий поток охлаждается при подъеме, но с такой же скоростью нагревается, в то время, когда стекает сверху вниз. В следствии нагревания инверсия над холодным воздухом предгорной равнины улучшается.

Наряду с этим температурный градиент очень возрастает. Таковой СВ появляется благодаря трения медлительно двигающихся приземных потоков и теплого воздуха, что скоро перемещается над ними.

Летние грозы вблизи ветреных склонов гор кроме этого создают большие СВ при соответствующих условиях. Эти грозы характеризуются довольно высокими базами туч, довольно часто на высотах 2500-3000 м (время от времени — более) над почвой, в воздушных весах, каковые создают большие температуры на поверхности почвы (38.40 °С), но относительно низкой точкой росы (от-6 до +3 °С). Ливень, выпадающий из кучево-дождевых туч на громадной высоте, может полностью испариться перед тем, как достигнет почвы.

Кучево-дождевые тучи в зависимости от собственного развития делятся на внутримассовые и фронтальные, и ливневые и градовые. Тучи отличаются не только видами и интенсивностью осадков, но и механизмом развития и возникновения.

При не сильный усреднено-массовых кучево-дождевых туч бессчётные капли, появляющиеся в следствии конденсации и коагуляции, достигнув больших критических размеров, начинают выпадать из облака навстречу восходящим воздушным потокам. В то время, когда эффект действия падающих капель превосходит эффект подъема воздуха, гроза затихает.

В сильных фронтальных кучево-дождевых тучах под влиянием СВ в верхних слоях и средних воздуха восходящий поток может выгибаться. При таких условиях тормозящее воздействие осадков значительно уменьшается, потому, что они находятся вне наклона поднимающегося воздушного потока. При образовании наклоненного восходящего потока над довольно ровной местностью время от времени появляются вращательные перемещения, в следствии чего быстро возрастает вертикальная скорость, а вместе с ней и скорость вращения.

Изучения сильных гроз в 1990—2005 гг. продемонстрировали, что они связаны с термодинамической неустойчивостью, обусловленной перегреванием приземного слоя воздуха, либо неравномерным распределением по высоте адвекции тепла и холода, и дивергенцией и конвергенцией воздушных потоков. Наряду с этим кучево-дождевые тучи с градом, шквалами и торнадо (смерчами) появляются и развиваются тогда, в то время, когда в верхней части тропосферы наблюдаются струйные течения. В целом исследования говорят о том, что вместо неспециализированной картины распределения воздушных потоков под кучево-дождевыми тучами имеем только описание отдельных ее фрагментов, причем достаточно противоречивое.

Шквал — резкое короткое усиление ветра с трансформацией его направления. Шквалы связаны с кучево-дождевыми тучами и значительно чаще наблюдаются на протяжении грозы. Для шквала характерно вихревое перемещение воздуха с горизонтальной осью в тучах либо под ними.

Скорость ветра на протяжении шквала часто превышает 20 м/с; длительность явления в большинстве случаев образовывает пара мин.; время от времени наблюдаются повторные порывы шквала.

Смерч — сильный вихрь маленького размера под тучами с практически вертикальной осью вращения. Имеет форму чёрного облачного столба (диаметр до нескольких сотен метров), одна часть которого опускается воронкообразным сужением с низкого основания кучево-дождевого облака, а навстречу из земной поверхности может подниматься вторая часть из пыли и брызг, которая соединяется с первой. самая узкая часть столба — в середине.

Скорость ветра в смерче достигает 50- 100 м/с при сильной восходящей составляющей. Воздушное пространство в смерче вращается и вправо, и влево. Смерч может вызвать катастрофические разрушения и человеческие жертвы на пути собственного перемещения, не смотря на то, что вблизи него будет практически полное затишье.

Смерч над сушей время от времени именуют тромбом, а в Соединенных Штатах — торнадо.

Грозы и электрические разряды

Гроза — это комплексное атмосферное явление, которое характеризуется интенсивным происхождением конвективной облачности и сопровождается большой турбулентностью, шквалами, смерчами, сдвигом ветра, осадками в виде дождя, снега, града, нередкими громом и электрическими разрядами.

Грозы делятся на 6 уровней. Грозы уровня 1 (не сильный) и уровня 2 (умеренные) характеризуются не сильный либо умеренной атмосферной молниями и турбулентностью; грозы уровней 3 и 4 (сильные и весьма сильные) — большой турбулентностью, молниями, осадками в виде сильного дождя; грозы уровня 5 — сильной турбулентностью, молниями, резкими порывами ветра, вероятен град; грозы уровня 6 — большой турбулентностью, сильным градом, продолжительными порывами и многочисленными молниями ветра. Основной показатель грозы — молния.

В любую секунду времени в мире в один момент происходит около 180 отдельных гроз при разрядах молнии в среднем каждые 20 с.

Молния — огромный искровой разряд атмосферного электричества между тучами, между землёй и облаками, и внутри-облачный раз последовательность.

В случае если для наземных объектов основную опасность воображают разряды облако- почва, то для объектов, находящихся в воздухе, страшны молнии всех видов.

Различают пара типов молний. Зарница (тепловая молния) — молния либо свечение облака, вызванное молнией, не сопровождающееся громом (из-за громадного расстояния к наблюдателю). Для полосчатой молнии характерно полосчатое освещение ею облака. Ракето-образной молнией именуют долгий разряд в воздухе, что формирует чувство медленного развития разряда на протяжении канала.

Ленточная молния образуется в том случае, если за время между импульсами канал разряда облако-почва смещается (быть может, ветром). Импульсы в таковой вспышке поделены в горизонтальном направлении, не смотря на то, что глаз фиксирует все ленты в один момент. Неточная молния имеет форму, канал которой разбивается (либо думается разбитым) на светящиеся фрагменты, их протяженность образовывает пара десятков метров.

Шаровой молнией именуется светящаяся подвижная сфера диаметром до 20 см, длительность ее жизни пара секунд.

Линейная молния — относится к так называемым без электродным разрядам. Протяженность ее образовывает пара километров и может быть около кроме того 20 км. От главного канала имеет пара ответвлений длиной 2-3 км. что увеличивает возможность ее удара в самолет.

Средняя скорость перемещения молнии — 150 км/с, сила тока внутри ее канала достигает 200 000 А, а температура плазмы в канале превышает 10 000 °С.

Источником молнии являются грозовые тучи (значительно чаще, кучево-дождевые) и заряды в них. Мощность грозовых туч, в большинстве случаев, мала, что характерно для субтропиков, не смотря на то, что может быть около громадных размеров в огромных грозовых тучах, простирающихся на высоту более чем 20 км. Высота обычных грозовых туч — 8-12 км (верхняя граница) и 0,5-2 км (нижняя граница).

Их высоту определяет лишь географическая местность.

Процесс развития молнии в воздухе начинается при определенных условиях. В частности, нужно, дабы напряженность электрического поля превысила некое предельное значение. Для грозовых территорий 0,4 МВ/м < Екр < 1 МВ/м.

Протяженность отдельных грозовых центров по горизонтали не более десяти километров, исходя из этого размеры главных областей зарядов в них не превышают нескольких километров. Количества с большой плотностью зарядов, где инициируются молнии, должны быть еще меньше, т. е. их линейные размеры составляют пара сотен метров.

Так, возможно вычислить плотность объемного заряда, достаточную для образования напряженности пробоя: Е = 106 В/м. Она образовывает примерно 45 Кл/м3, что на один-два порядка выше средней плотности заряда в кучево-дождевых и грозовых тучах.

Энергия электрического поля, вырабатываемая молнией, переносится теплым воздухом, что поднимается в облаке вверх.

В обычном грозовом облаке хаотически дует ветер, лёд и вода находятся в гравитационном поле, а также в поле давлений и градиента температур.

Эти накопления и движущие силы распределения заряда приводят в конечном счете к формированию электрически активной области в воздухе.

Механизм образования зарядов в тучах до конца не ясен, но считается, что он связан с сильным ростом воздуха в центре облачного образования и со столкновениями капелек переохлажденной воды с кристаллами льда.

Поднимаясь вверх, мокрый воздушное пространство охлаждается и в точке росы его избыточный пар конденсируется в водные капли, формируя облако. При предстоящем перемещении вверх (до двадцати километров) температура окружающей среды значительно уменьшается до -40 °С. Пар в нем преобразовывается в ледяные кристаллы, каковые срастаются в маленькие, сверхтяжелые градины. Последние, падая через облако, собирают переохлажденные водные капли.

Небольшие легкие кусочки льда взлетают вверх, неся хороший заряд и оставляя более тяжелые градины с отрицательным зарядом. Вертикальные течения воздуха несут кусочки льда в верхнюю часть облака, где накапливаются хорошие заряды, а в основании облака создается центр отрицательного заряда.

Как продемонстрировал физический анализ процессов, которые связаны с формированием молнии и электрическим пробоем воздуха в воздухе, источниками молний смогут быть лишь территории атмосферной неоднородности (в частности, облака), каковые содержат избыточный заряд и создают достаточно интенсивное и протяженное электрическое поле. Как раз такие территории и являются молние-страшными. Подобные атмосферные образования имеют динамические характеристики и свои источники.

самый вероятный источник молние-страшных территорий — интенсивное конвективное перемещение воздушных потоков в грозовых ячейках. Это ведет к выносу и распределению одноименно заряженных капель. Другие источники молние-страшной территории — пылевые бури, выбросы активных вулканов и ядерные взрывы.

Анализ выноса заряда и механизмов распределения в воздухе достаточно сложен. Исходя из этого сейчас отсутствует общепризнанная теория аналогичных процессов для указанных источников. Такая теория разрешала бы вычислять кое-какие характеристики молние-страшной территории — большую напряженность электрического поля, распределение электрического поля в пространстве, скорость генерации зарядов и территорию их локализации.

Заряд самолета может сформироваться в кучево-дождевых, замечательных кучевых, высокослоистых и слоисто-дождевых тучах. Для этого нужно, дабы в облаке существовало неоднородное электрическое поле. Чем неоднороднее облако по фазовому составу, тем менее однородным будет в нем электрическое поле. Заряд Q самолета, что в зоне осадков (под облаком) мал, быстро возрастает при входе в облако.

Главной причиной накопления заряда самолета есть сотрудничество его с облачными частицами. Громаднейшая электризация самолета происходит в области минусовых температур (до -15 °С). Это заметно отражается на возможности поражения молнией. Согласно данным NASA территория поражения самолетов молниями в тучах сосредоточена по большей части в области, ограниченной изотермами 0, -10 °С.

Электризация самолета воздействует на траектории появившихся молний и на возможность их генерации.

Электростатический заряд ВС воздействует на безопасность полета не только в связи с увеличением возможности поражения его молнией. Он кроме этого приводит к эффектам, ухудшающие уровень качества радиоприема на борту, снижает качество показаний функционирования и точность радиокомпаса бортового РЭО в целом. Заряд самолета время от времени отражается кроме того на аэродинамике полета. Помимо этого, заряд может привести к взрыву при заправке ВС горючим в полете.

Серьёзным есть то, что в тучах всех типов (не считая высокослоистых) самолет при обледенении электризуется посильнее. В частности, в слоисто-дождевых тучах значение заряда Q обмерзшего самолета вдвое выше, чем чистого самолета. Для обеспечения безопасности полетов при происхождении большой электризации самолета рекомендуется по согласованию с диспетчером поменять высоту полета.

Ливневые осадки

Интенсивные ливневые осадки (ИЛО) выпадают из внутримассовых и фронтальных кучево-дождевых туч.

Кучево-дождевые тучи — один из 10 видов туч по интернациональной классификации. Их интернациональное наименование — Cumulonimbus (Cb). В умеренных широтах СЬ достигают высоты 12- 14 км, а в тропиках — 15-16 км. Одно облако может занимать площадь до 50-100 км2. Эти облака довольно часто образуют фронтальные полосы длиной в пара тысяч километров. Они характеризуются быстро выраженными вертикальными потоками воздуха, турбулентностью, электрическим полем.

Однако территории, страшные для полетов в СЬ, довольно малые по размерам, и во фронтальной облачности фактически постоянно существуют промежутки, достаточные для надёжного пролета ВС.

Различают три стадии в жизни СЬ. На первом этапе развития (кучевое облако) превалирует восходящий поток (10-15 мин от момента, в то время, когда облако обнаруживается радиолокатором). Вторая стадия — период зрелости (15-30 мин), что отличается наличием восходящих и нисходящих потоков воздуха, выпадением осадков, происхождением молний.

На третьей стадии (более чем 30 мин) облако распадается, значительно уменьшается интенсивность осадков, понижается турбулентность и электрическая активность.

В метеорологии интенсивность осадков принято определять высотой столба воды, что выпал на горизонтальную поверхность в течении определенного времени. К примеру, ливень с интенсивностью 100 мм/ч есть достаточно сильным, не смотря на то, что содержание воды в воздухе наряду с этим образовывает 2-3 г/м3. Измерения в течении одного часа дают значительно усредненные значения.

В г. Юконвилль (штат Северная Дакота, США) 4   июля 1956 г. была зафиксирована громаднейшая в мире интенсивность осадков 1870 мм/ч при измерении в течении 1 мин. В 1962 г. проводили измерения содержания воды в воздухе на протяжении грозы на намерено оборудованном самолете F-100. Не смотря на то, что наземные измерения давали умеренные значения интенсивности осадков (37 мм/ч) и содержания воды (1,1 г/м3), измерения, совершённые с самолета, продемонстрировали средний уровень водности 8,4 r/м3 и большой — до 44  г/м3.

На постсоветском пространстве большая зафиксированная интенсивность осадков составляла около 1000 мм/ч.

Довольно влияния ИЛО на аэродинамические чертей ВС воображают интерес такие числовые характеристики, как интенсивность осадков, водность.

Мощный ураган с градом, ливень с молнией, сильный штормовой ветер в Украине.

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: