Авиационная метеорология.   1. Строение атмосферы. 2. Метеорологические элементы и явления погоды,. Определяющие условия полета

VI

 

АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ

  1. СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

По характеру распределения температуры окружающая атмо­сфера по высоте подразделяется на пять основных слоев — сфер, средние высоты нижних и верхних границ которых располагаются в следующих пределах:

тропосфера  0 — 11 км;

стратосфера 11 — 40 км;

мезосфера   40 — 80 км;

термосфера 80 — 800 км;

экзосфера    выше 800 км.

Переходные слои от одной сферы к другой называются соответственно: тропопаузой, стратопаузой, мезопаузой и термопаузой.

Все слои атмосферы не всегда имеют четкие границы, их высота изменяется в зависимости от широты места, времени года и синоптических условий.

Тропосфера — нижний, наиболее плотный слой атмосфе­ры, высота которого у полюсов составляет 8—10 км и, повышаясь в средних широтах до 10—12 км, достигает у экватора 16—18 км. В тропосфере сосредоточено 90% всего количества водяного пара, находящегося в атмосфере и наблюдается развитие всех видов об­лаков и туманов, выпадение осадков.

Тропопауза — промежуточный слой, расположенный меж­ду тропосферой и стратосферой. Толщина тропопаузы колеблется от нескольких сот метров до 1—2 км. В тропопаузе падение тем­пературы с высотой замедляется или прекращается. Температура здесь может оставаться постоянной (изотермия) или медленно повышаться (инверсия). В связи с этим тропопауза является мощ­ным задерживающим слоем для вертикальных перемещений воз­духа.

Стратосфера — распологается над тропопаузой и простирается примерно до высоты 55 км. В этом слое до высоты 25 - 30 км температура воздуха практически не меняется, а на бо¢ льших высотах она повышается.

Мезосфера — распологается над стратосферой и простирается до высоты около 80 км.

В этом слое температура с высотой быстро понижается.

Термосфера — наиболее мощный по высоте слой атмосферы, простирающийся на высотах от 80 до 800 км. В термосфере наблюдается быстрый рост температуры с высотой.

Экзосфера — слой атмосферы, расположенный выше 800 км над земной поверхностью.

2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЯВЛЕНИЯ ПОГОДЫ,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСЛОВИЯ ПОЛЕТА

Температура воздуха характеризует тепловое состоя­ние атмосферы. В России и большинстве стран мира для измерения температуры используется международная стоградусная шкала Цельсия (°С), в Англии и США — шкала Фаренгейта (°F). Переход от одной шкалы к другой производится по формулам:

       5                                              

t ° С =  ¾ X ( t°F — 32 ),

     9                                       

или

       9                                                  

t° F =  ¾  t °С+ 32.

     5                                       

В теоретической метеорологии используется абсолютная температурная шкала (шкала Кельвина - ° К). Точка таяния льда (0°С) со­ответствует по этой шкале 273 ° К, а точка кипения воды (100°С) соответствует 373 ° К.

В тропосфере по мере удаления от земной поверхности (основного источника тепла для нагрева воздуха) обычно происходит понижение температуры с высотой. В среднем падение температуры с высотой составляет 0, 5 - 0, 6 ° на 100 м.

Изменение температуры с высотой на единицу расстояния (на 100 м) называется вертикальным градиентом температуры g.

Вертикальный градиент не является постоянным и зависит от типа воздушной массы, времени суток, периода года, характера подстилающей поверхности и других причин. При понижении температуры с высотой g считается положительным. Если температура с высотой не изменяется, то g = 0. Слои атмосферы с g = 0 называются изотермическими. Слои атмосферы, где происходит повышение температуры с высотой (g < 0), называются инверсионными.

По вертикальному градиенту температуры можно рассчитать температуру воздуха на любой высоте (Т _{h )} согласно формуле:

                                                       h

           Т_h = Т_о ¾ g X   ----  ,

                                                 100

 

где Т_о- температура у земли;

g - вертикальный температурный градиент;

   h - высота, для которой расчитывается температура, м.

 

Инверсия — слой воздуха, в котором наблюдается рост температуры с высотой.

Изотермия — слой воздуха, в котором температура с вы­сотой не изменяется.

Инверсии являются задерживающими слоями, они гасят вер­тикальные движения воздуха; под ними происходят скопления во­дяного пара или других твердых частиц, ухудшающих видимость, образуются туманы и различные формы облаков. Слои инверсии являются тормозящими слоями и для горизонтальных движений воздуха.

Во многих случаях эти слои являются поверхностями разрыва ветра (над и под инверсией), имеет место резкое изменение ско­рости и направления ветра.

В зависимости от причин возникновения различают следующие типы инверсий:

Радиационная инверсия — инверсия, возникающая вблизи земной поверхности вследствие излучения (радиации) ею большого количества тепла. Этот процесс сильнее всего происхо­дит при ясном небе в теплое полугодие ночью, а в холодное — в течение всех суток. В теплое время года их вертикальная мощ­ность не превышает нескольких десятков метров. С восходом солнца такие инверсии обычно разрушаются. Зимой эти инверсии имеют большую вертикальную мощность (иногда до 1—1, 5 км) и удерживаются в течение нескольких суток и даже недель.

Адвективная инверсия образуется при перемещении (адвекции) теплого воздуха по холодной подстилающей поверх­ности. Нижние слои охлаждаются, и это охлаждение путем турбу­лентного перемешивания передается в более высокие слои. В слое резкого уменьшения турбулентности наблюдается некоторый рост температуры (инверсия). Адвективная инверсия возникает на вы­соте нескольких сотен метров от земной поверхности. Вертикаль­ная мощность составляет несколько десятков метров. Чаще всего бывает в холодную половину года.

Инверсия сжатия или оседания образуется в обла­сти повышенного давления (антициклоне) в результате опускания верхних слоев воздуха и адиабатического нагревания этого слоя на 1°С на каждые 100 м. Опускающийся нагретый воздух не рас­пространяется до самой земли, а растекается на некоторой высо­те, образуя слой с повышенной температурой (инверсией). Эта инверсия имеет большую горизонтальную протяженность. Верти­кальная мощность составляет несколько сотен метров. Чаще все­го эти инверсии образуются на высоте 1—3 км.

Фронтальная инверсия связана с фронтальными раз­делами, являющимися переходными слоями между холодными и теплыми массами воздуха. На этих разделах холодный воздух всегда располагается внизу в виде острого клина, а теплый воз­дух — выше холодного. Переходный слой между ними называет­ся фронтальной зоной и представляет собой слой инверсии толщиной в несколько сотен метров.

Инверсии, наблюдаемые в приземном слое, усложняют условия погоды, создавая затруднения для посадки и взлета самолетов, а также полетов на малых высотах.

Под инверсиями образуются дымки, туманы, ухудшающие горизонтальную видимость, и низкая облачность, затрудняющая (а иногда и мешающая) выполнение визуального взлета и посадки самолетов.

С инверсиями, наблюдаемыми на высотах (на больших высотах — слой тропопаузы), связаны многие формы облаков, мощ­ность которых иногда достигает нескольких километров. На поверхности инверсий могут, возникать волны (наподобие морских, но со значительно большей амплитудой). При полете вдоль таких волн и при их пересечении воздушное судно испытывает периоди­ческую болтанку.

Под слоями высотных инверсий наблюдается некоторое усиле­ние ветра, а иногда возникают и сильные ветровые потоки, услож­няющие полеты (под тропопаузой такие ветровые потоки называ­ются струйными течениями).

Атмосферное давление — вес столба воздуха с поперечным сечением 1 см² высотой от данного уровня до верхней границы атмосферы. Давление измеряют в мм рт. ст. или миллибарах.

В абсолютной системе мер атмосферное давление измеряется в миллибарах (1 мб равен одной тысячной части бара). Баром называется давление в 1 000 000 дин на 1см²  — 1 мм рт. ст. = 1, 333 мб, 1 мб = 0, 75 мм рт. ст.

Кроме абсолютного значения атмосферного давления на метеорологических станциях определяют значение и характер барической тенденции. Значение тенденции определяют по изменению давления за три часа между сроками наблюдений, а ее характер - по виду кривой регистрации. Значения и характеристика барической тенденции используется при прогнозировании атмосферных процессов.

С высотой атмосферное давление уменьшается. Общий закон изменения величины давления с высотой выражается барометри­ческой (гипсометрической) формулой Лапласа. Без учета влияния влажности и изменения ускорения силы тяжести в зависимости от высоты и широты места она записывается в таком виде:

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: