Методы и приборы определения нижней границы облаков

Методические указания:

Для определения высоты нижней границы облаков на аэродроме используют инструментальные, инструментально-визуальные, расчетные и визуальные методы. К инструментальным методам относятся: измерения, которые производятся с помощью измерителя высоты облаков (ИВ0-1М), регистратора высоты облаков (ИВ0-2), триангуляционного измерителя (М-105), лазерного измерителя высоты облаков (ЛИВО), метеорологического радиолокатора (МРЛ-1, УРЛ-2, МРЛ-5 и др.). К инструментально-визуальным методам можно отнести измерения, производимые с помощью потолочного прожектора (ПИ-45), шара-пилота, воздушного судна. К расчетным методам относятся способы определения высоты нижней границы по данным радиозондирования атмосферы или по данным измерения метеорологических параметров у земли. Визуальный метод используется тогда, когда не представляется возможным использовать инструментальные и инструментально-визуальные методы (например, при количестве облаков менее 5-6 баллов, при интенсивных осадках). Визуальные наблюдения помогают скорректировать инструментальные наблюдения, которые носят случайный характер.

Наземный импульсный световой измеритель высоты нижней границы облаков (ИВО-1М) и приставка ДВ-1М. Принцип действия прибора заключается в измерении времени прохождения световым импульсом расстояния от передатчика (излучателя) до нижней границы облаков и обратно до приемника световых импульсов. Время прохождения светового импульса пропорционально высоте облаков.

Измерение высоты облаков осуществляется в диапазоне 50—150м с погрешностью (0,1Н + 5)м; а в диапазоне 150-500м с погрешностью (0,07Н+10)м.

Триангуляционный измеритель высоты облаков М-105. Триангуляционный измеритель высоты облаков М-105 предназначен для измерения высоты облаков над местом установки. Он может функционировать автономно и в комплексе с автоматическими метеостанциями. Принцип работы М-105 основан на тригонометрическом принципе определения высоты облаков с помощью оптической системы, состоящей из источника зондирующего излучения, фотоприёмника и заключается в определении высоты Н треугольника АВС, обычно прямоугольного, основание которого – расстояние между приёмником и излучателем, а стороны – отрезки их оптических осей, на которых одна ВС сканируется в процессе измерения. Измеритель состоит из прожектора, приемного устройства, преобразователя, самописца, блока управления самописцем и индикаторов.

Предельная инструментальная погрешность измерения высоты нижней границы облаков "Н" в диапазоне от 10 до 150 м составляет 15 м, от 150 до 300 м 0,1Н, от 300 до 1000 м 0,2Н.

Лазерный измеритель высоты облаков (ЛИВО). Прогресс, достигнутый в области конструирования оптических квантовых генераторов (ОКГ), обусловил их применение в лазерных измерителях высоты облаков. Вследствие большой мощности излучения по сравнению с мощностью излучения светолокаторов типа ИВ0-1М, ЛИВО обладает большим радиусом действия. ЛИВО включает в себя передатчик, приёмник синхронизатор, индикатор и пульт управления.

Метеорологические радиолокаторы. Метеорологические радиолокаторы (МРЛ-1, МPЛ-2, MPЛ-5) позволяют получать вертикальный пространственный разрез облаков при работе в режиме сканирования по углу места от 0 до 100° в направлении выбранного азимута. Нижняя граница облаков среднего и верхнего ярусов определяется с инструментальной погрешностью от 20 до 50% от измеряемой величины. Принцип действия МРЛ такой же, как любого радиолокатора. Также как и радиолокаторы, они состоят из передатчика, генерирующего электромагнитную энергию, антенны, излучающей эту энергии и принимающей эхо-сигналы, а также приемника, который усиливает и преобразует эхо-сигналы в видеоимпульсы, индикаторов, обеспечивающих визуальное наблюдение эхо-сигналов и их регистрацию.

Потолочный прожектор ПИ-45. В некоторых аэропортах наряду с основными комплексами, такими как ИВ0-1М, используются устаревшие потолочные прожекторы, которые позволяют только в ночное время измерить высоту облаков. Установка (рис.36) состоит из направленного вертикально вверх прожектора 1, оптического визира 2 и кабеля для подключения прожектора к электрической сети. Для определения нижней границы облаков включается (дистанционно) источник света, находящийся в фокусе параболического зеркала прожектора. Луч света, сформированный прожектором, достигает облака и оставляет на его нижней границе световое пятно. С помощью визира, расположенного на удалении от 100 до 500 м от прожектора, наблюдатель определяет угол, под которым видно световое пятно. Зная длину базы от наблюдателя до прожектора и вертикальный угол, вычисляется высота нижней границы облаков.

Определение высоты облаков с помощью шаров-пилотов

Метод определения высоты нижней границы облаков применяется при облачности более 5 баллов. Измерение заключается в определении времени между выпуском шара-пилота и моментом, когда шар-пилот начинает "туманиться" при входе в облачность.

Определение высоты пилотом с воздушного судна

Определение высоты пилотом осуществляется по высотомеру, который установлен на давление аэродрома в момент потери пилотом горизонтальной видимости. Эти данные уточняют инструментальные измерения, а иногда, например, при интенсивных осадках, являются наиболее надёжным способом измерения нижней границы облаков.

Точность измерения высоты по самолету не превышает (0,15Н).

Расчетные и визуальные способы определения высоты облаков.

При расчете высоты нижней границы облаков используются данные наблюдений с помощью радиозондов и эмпирические формулы. При подъеме радиозонда его датчик влажности фиксирует и передает на землю относительную влажность.