Билет №16 2. Холодный фронт 1-го рода

1. Атмосферная турбулентность вызывающая болтанку. Виды атмосферной турбулентности и условия их образования. Влияние на авиацию.

2. Холодный фронт 1-го рода. Облачная система. Погода и условия полётов в его зоне в различное время года.

3. Информация ATIS.

1. Турбулентный характер атмосферных движений определяется наличием неровностей на земной поверхности, неравномерностью нагревания различных ее участков, а также некоторыми гидродинамическими свойствами самих атмосферных течений (их скоростями, вязкостью, и пр.). Поэтому чем резче выражены неровности земной поверхности, тем более возмущенными (турбулентными) будут воздушные потоки в нижнем слое атмосферы; чем интенсивнее нагревание, тем сильнее развивается турбулентность.

Выделяют динамическую и термическую турбулентности. Динамическая турбулентность может порождаться силами трения у шероховатой границы потока, например у поверхности земли. У деревьев, холмов и гор с их подветренной стороны рождаются вихри и волны размером иногда в несколько километров. В свободной атмосфере пульсации потока могут возникать на границе двух потоков воздуха различной скорости. Интенсивность динамического турбулентного обмена пропорциональна скорости воздушного потока.

Турбулентность проявляется в виде тряски, резких и частых бросков самолета вверх и вниз до 20-40 м и более, изменении воздушной скорости до 40-50 км/час. В зависимости от типа и скорости самолеты будут испытывать различные перегрузки. С увеличением скорости самолета перегрузки увеличиваются. Исследования показали, что длительный полет в зонах умеренной и сильной турбулентности на скоростях 900-1000км/час отрицательно влияет на организм пилотов и, в особенности, при синусоидальных колебаниях волн с низкой частотой менее 8 Герц.

Термическая турбулентность вызывается неоднородным нагреванием земной поверхности, в результате которой возникает конвекция, приводящая к образованию крупных вихрей. Поэтому термическая турбулентность зависит от неустойчивости атмосферы (т.е. действия архимедовых сил). Над сильно нагретыми участками земной поверхности происходит образование элементов конвекции – термиков, пространственное распределение которых носит хаотический характер. В зависимости от условий состояния атмосферы и характера подстилающей поверхности термики могут иметь либо форму струй, либо пузырей.

При относительно слабом ветре у поверхности Земли происходит образование струй, которые как бы привязаны к определенным участкам земной поверхности (источникам тепла). Вертикальные размеры таких струй могут достигать сотен и даже тысяч километров. При значительной неустойчивости струи могут вращаться вокруг своей оси. Примером этого являются пыльные или песчаные вихри в пустынных, полупустынных и степных районах. При усилении ветра у земли может произойти перемещение струи вместе с потоком или образоваться свободно плавающий термик – пузырь. Внутри неустойчиво стратифицированного слоя термик поднимается вверх.

Термическая турбулентность имеет четко выраженный суточный и годовой ход. Летом при безоблачном небе после восхода солнца развитие термической турбулентности начинается в слое 100-150м над поверхностью земли. Вначале она проявляется в виде отдельных разрозненных возмущений, которые отмечаются пилотами как отдельные изолированные провалы и подъемы самолетов. После 8-9 часов распространение турбулентности вверх происходит довольно быстро, так что в 11-12ч она охватывает слой атмосферы до 1000-1500м в умеренных широтах и 1500-2000м в южных широтах. Наибольшей интенсивности турбулентность достигает к 14-15ч, когда они может охватывать слой атмосферы до высоты 2000-2500м. После 16-17ч происходит затухание термической турбулентности, причем на разных высотах с различной скоростью. Этим объясняется то, что обычно в конце дня отмечается несколько тонких слоев, в которых наблюдается болтанка самолета, чаще всего слабая. На водной поверхностью термическая турбулентность чаще всего наблюдается ночью.

При развитии термической турбулентности в условиях высокой влажности воздуха развиваются облака кучевых форм. Оптимальные условия для развития термической турбулентности наблюдаются при 3-4 баллах кучевой облачности и их вертикальной протяженности до 1км. При этом сохраняется достаточно большой приток солнечной радиации и увеличивается неравномерность нагрева подстилающей поверхности. При полетах под облаками может наблюдаться болтанка от умеренной до сильной. При увеличении количества облаков до 5-7 баллов происходит уменьшение интенсивности термической турбулентности за счет уменьшения притока солнечной радиации. Вероятность болтанки при этом также уменьшается, хотя в отдельных случаях могут отмечаться сильные броски воздушного судна.

Облака слоистых форм препятствуют развитию термиков. Лишь в случае перистых облаков при сильной неустойчивости нижнего слоя термики могут сохраняться. При полном покрытии неба облаками развитие термиков прекращается.

2. Холодный фронт 1-го рода располагается в резко выраженных ложбинах и пересекается с изобарами под острыми углами. Клин холодного воздуха медленно подползает под теплую воздушную массу, которая натекает на этот клин, обуславливая ее постепенное упорядоченное восходящее скольжение вдоль фронтальной поверхности и образуя преимущественно зафронтальную систему облаков и зону обложных осадков. В результате за линией фронта образуется система слоистообразных облаков, подобная облачности теплого фронта, но только распложенная в обратном порядке. (См. Приложение Рис. 38.) В теплое время года, кроме этих облаков, в передней части фронта вследствие развития интенсивной конвекции образуются кучево-дождевые облака большой вертикальной мощности, из которых выпадают ливневые осадки, отмечаются грозы. За фронтом кучево-дождевые облака переходят в Ns, а затем в As. Ливневые осадки сменяются обложными. Ширина зоны облаков и осадков меньше, чем на теплом фронте, и редко превышает для облаков 300, а для осадков 200км.

Скорость перемещения холодных фронтов 1-го рода несколько больше, чем теплых фронтов, и чаще всего составляет 30-40км/час, но на периферии циклона она может заметно уменьшаться, особенно когда линия фронта оказывается расположенной параллельно изобарам на приземной карте погоды. В этом случае на таких участках холодный фронт превращается в малоподвижный или стационарный.

В облаках холодного фронта 1-го рода, как правило, возможно обледенение ВС в большей степени, чем на теплых фронтах. Здесь велика опасность сильной турбулентности и болтанки. Днем в теплое время года наряду с грозами реальна опасность поражения ВС градом не только в облаках, но и под ними. Верхняя граница облаков на таких фронтах зимой может быть сравнительно невелика: 4-5км, редко более 6км. Летом она бывает и выше 10км. Ветер у земли с приближением фронта усиливается. В момент прохождения фронта он обычно сильный порывистый и может сохраняться таким многие часы после вторжения холодной воздушной массы.