Исследование условий образования низкой облачности и ограничения видимости в аэропорту Кемерово, затрудняющих или исключающих взлет и посадку самолетов

Безопасность взлета и посадки самолета в сложных метеоусловиях может быть обеспечена при некоторых минимальных значениях ВНГО и видимости, сочетание которых и называется минимумом погоды.

Он устанавливается для самолета, аэродрома и командира воздушного судна (КВС).

Минимум аэродрома - это минимальное значение ВНГО и видимости, при которых в зависимости от рельефа местности, препятствий и оборудования аэродрома обеспечивается безопасность взлета и посадки на аэродроме.

Данные о повторяемости СМУ, представленные в таблице 3.1, позволяют определить периоды наиболее неблагоприятных погодных условий на аэродроме Кемерово, которые определяются сочетанием ВНГО и метеорологической оптической дальности видимости (МОДВ). Повторяемость СМУ рассчитана для всех случаев ВНГО, равной 200 м и менее и МОДВ, равной 2000 м и менее.

Таблица 3.1 Повторяемость (%) СМУ в различные сезоны года

Максимум повторяемости СМУ отмечается в зимний период (22,8 %). Наиболее благоприятными для полетов являются метеорологические условия летом (5,5 %). В переходные сезоны повторяемость меняется в небольших пределах: от 7,3 весной до 7,7 % осенью.

На аэродроме Кемерово до 80 % полетов выполняется воздушными судами 1 - 3 класса, современное оборудование которых позволяет им произвести посадку при минимуме 60Х800, а взлетный минимум разрешает полет при видимости 400 - 500 м без каких либо ограничений по облачности. Для самолетов и вертолетов 4 класса минимум равен 150х2000, 200Х2000. В связи с эти важное значение приобретают данные о СМУ заданных градаций в разные сезоны года (таблица 3.2).

Таблица 3.2 - Повторяемость погодных условий различной степени сложности, в процентах

В градации вошли:

- высота нижней границы облаков менее 60 м и/или горизонтальная видимость менее 400 м (К м60Х м400);

- высота нижней границы облаков 60 - 89 и/или горизонтальная видимость 400 - 799 м (К м90Хм800);

- высота нижней границы облаков 90 - 149 м и/или горизонтальная видимость 800 - 1499 м (К м150Хм1500);

- высота нижней границы облаков 150 - 200 м и/или горизонтальная видимость 1500-2000 м (К 200Х 2000).

Из анализа следует, что СМУ составляют 43,2 % от общего числа наблюдений за многолетний год. Не смотря на это повторяемость нелетной погоды для минимума К м60Х м400 составляет всего 5,1 % и изменяется в течение года в небольших пределах: от 0,9 % осенью до 1,5 % летом. Повторяемость СМУ в условиях второй градации меньше, чем всех остальных. Достигает максимума зимой (2,7 %) и минимума весной и летом (0,7 %). Годовой ход повторяемости СМУ для К м150Хм1500 и К 200Х 2000 совпадает, имея максимум зимой 6,6 % и 12,1 % соответственно, а минимум летом - 1,7%.

При каждом из приведенных сочетаний оба элемента (ВНГО и видимость), или хотя бы один из них имеют значения, равные или меньше указанных.

Суточный и годовой ход повторяемости условий погоды различной степени сложности определяется суточным и годовым ходом низкой облачности и видимости.

Нужно отметить, что повторяемость осадков и тумана, как явлений погоды, обуславливающих СМУ, существенно изменяется в течение года. Для осадков изменение повторяемости составляет: в дневные часы от 4 % летом до 41 % зимой, в ночные часы от 2 % летом до 63 % зимой. Туманы, наоборот, ухудшают метеоусловия чаще летом. Повторяемость тумана в дневные часы изменяется от 11 % зимой до 41% летом, в ночные часы от 18 % осенью до 37 % летом.

Таблица 3.3 - Повторяемость явлений погоды, обуславливающих сложные метеорологические условия

Изменение повторяемости низкой облачности происходит в небольших пределах: в дневные часы от 16 % зимой до 31 % летом, в ночные часы от 14 % весной до 27 % осенью.

3.2 Пространственные характеристики СМУ

В таблице 3.4 представлены средние, абсолютные максимальные и абсолютные минимальные значения (км) характерных пространственных размеров СМУ.

Анализ данных таблицы 3.4 показал, что наибольшая средняя протяженность зоны СМУ по направлению смещения приходится на ночное время зимой - 560 км, а так же и по фронту - 790 км. Этот же период характеризуется абсолютно максимальным значением протяженности зоны СМУ как по направлению смещения - 920 км, так и по фронту - 1600 км. Эти значения наблюдались при прохождении теплого фронта.

Таблица 3.4 - Средние, максимальные и минимальные значения (км) характерных пространственных размеров зон сложных метеоусловий

Наименьшая средняя протяженность зоны СМУ по направлению смещения приходится на летний период днем и составляет 120 км. Минимум средней протяженности зоны СМУ по фронту также приходится на летний период года, но на ночные часы и составляет 220 км.

Минимальные значения протяженности зоны СМУ по направлению смещения наблюдались в теплом секторе осенью ночью, а также в ночное время летом в центре циклона и составляют 30 км. Минимальные значения по фронту имели место осенью в ночное время и составили 50 км.

Анализ синоптических ситуаций, в которых наблюдались абсолютные максимальные и абсолютные минимальные значения характерных СМУ по фронту играет решающую роль зимой в дневное и ночное время, летом в ночное время, осенью в дневной период.

В зимний период ночью и в весенний период днем минимальные характерные пространственные размеры зон СМУ по направлению смещения обуславливаются влиянием фронтальных разделов и связанных с ними погодных условий. Зимой в дневное время эти минимальные значения обуславливаются влиянием теплого сектора, а весной в ночное время - центром антициклона.

Таблица 3.5 - Типовые синоптические ситуации сложных метеорологических условий при максимальных и минимальных значениях характерных пространственных размеров

Минимальные значения характерных пространственных размеров зон СМУ по фронту в зимний период ночью, а весной в дневное время обуславливаются влиянием тыловой части циклона. В зимнее время днем минимальные размеры определяются влиянием теплого сектора, а весной в ночной период - влиянием восточной периферии антициклона.

В летние месяцы минимальные значения характерных пространственных размеров зон СМУ по направлению смещения и по фронту в дневные часы обуславливаются малоградиентным полем высокого давления, а в ночные часы по направлению смещения - центром циклона, по фронту - восточной периферией антициклона.

Осенью минимальные значения характерных пространственных размеров зон СМУ по направлению в дневной период обуславливаются влиянием передней части циклона, в ночное время - теплым сектором циклона; по фронту минимальные размеры днем определяются влиянием волновой деятельности, в ночной период - влиянием гребня.

Таким образом, характерные пространственные размеры зон СМУ соответствуют пространственным размерам мезомасштабных атмосферных процессов.

3.3 Временные характеристики СМУ

Временные характеристики СМУ в виде повторяемости непрерывной продолжительности представлены в таблице 3.6.

Анализ данных этой таблицы показал, что непрерывная продолжительность СМУ в большинстве случаев не превышает 3 часов. Продолжительность СМУ от 3 до 12 часов в течение всего года составляет 34 %. Осенью и весной повторяемость составляет соответственно 26 % и 32 %.

Непрерывная продолжительность СМУ более 12 часов в течение года составляет всего 5 %. Максимум ее повторяемости приходится на январь и имеет значение 10 %. В мае, июне, августе, сентябре непрерывная продолжительность СМУ не превышала 12 часов.

Таблица 3.6 - Повторяемость периодов различной непрерывной продолжительности СМУ, в процентах

Исходя из анализа периодов непрерывной продолжительности можно сделать вывод, что временные характеристики СМУ соответствуют временным характеристикам мезомасштабных атмосферных процессов.

3.4 Атмосферные процессы, обуславливающие СМУ в районе Кемерово

В атмосфере происходят физические процессы различных временных и пространственных масштабов. Чем крупнее пространственный масштаб, тем больше и временной масштаб процесса. Процессы мелкого масштаба протекают быстрее. Существует некий взаимосвязанный спектр этих масштабов. Для удобства изучения и обнаружения их условно разделяют на отдельные группы. Для исследования мезомасштабных атмосферных процессов и явлений погоды, обуславливающих СМУ был использован интегральный подход, в основу которого легли существующие классификации мезомасштабных атмосферных процессов и явлений погоды.

При изучении вопросов авиационной метеорологии: макромасштабный процесс - характерный размер процесса 10 ⁷ -10 ⁶ м ( 10 000 - 1000 км); процесс синоптического масштаба- 10 ⁶ - 10 ⁵ м (1 000 -100 км); мезомасштабный процесс - 10 ⁵- 10 ⁴м ( 100-10 км) и микромасштабный процесс ? 10 ³м (до 1 км).

В автоматизированных системах метеообеспечения полетов авиации в России и за рубежом используют три вида масштабов: микромасштаб, мезомасштаб, макромасштаб. Эти масштабы в свою очередь подразделяются на три части - б, в, г. На практике пользуются следующими граничными значениями: границы мезомасштаба б принимаются равными 2500 км и 250 км, соответственно в - 250 км и 25 км, г - 25 км и 2,5 км.

При изучении вопросов метеорологического обеспечения полетов СМУ по стандартам ИКАО и ВМО метеорологические мезомасштабные явления и процессы делят на три типа.

Тип 1. Процессы и явления, горизонтальная протяженность которых 200-2000 км, время существования - десятки часов.

Тип 2. Процессы и явления, горизонтальные размеры которых 20 - 200 км, время существования - от получаса до нескольких часов.

Тип 3. Процессы и явления, горизонтальные размеры которых 2 - 20 км, время существования - от нескольких минут до получаса.

При этом мелкие процессы могут перерастать в более крупные и наоборот. На возникновение и развитие процессов, независимо от их вида, существенное влияние оказывают сезон года, широта места, характер подстилающей поверхности и другие факторы.

Атмосферные процессы различных масштабов взаимосвязаны и представляют собой единое целое. Для каждого из указанных процессов свойственны и явления соответствующих масштабов, которые обуславливают метеорологические условия погоды.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод:

СМУ по стандартам ИКАО и ВМО наблюдаются в мезомасштабных атмосферных процессах масштабов (рисунок 3.1). При этом пространственно- временные характеристики зависят от сезона года, времени суток и синоптических ситуаций.

Анализ и прогноз СМУ целесообразно осуществлять методом текущего прогнозирования с использованием автоматизированной системы сбора и распространения информации.

Рисунок 3.1 - Классификация мезомасштабных процессов и явлений погоды обуславливающих СМУ

Заключение

Влияние погодных условий на работу авиации велико, особенно при осуществлении взлета и посадки воздушных судов, а также полетов на малых высотах.

По степени сложности выполнения полетов метеорологические условия делятся на простые и сложные.

В сложных метеоусловиях безопасность полетов достигается строгим выполнением установленных минимумов погоды. Минимум погоды - это сочетание минимальных значений высоты нижней границы облаков и видимости, при которых обеспечивается безопасность полетов. Минимумы устанавливаются для аэродромов, воздушных судов, командиров экипажей.

Минимумы для аэродромов устанавливаются исходя из климатических особенностей характеристик погоды. Минимум аэродрома Кемерово- 60 х 800 м.

В данной работе был сделан анализ условий возникновения низкой облачности и ухудшения видимости, являющихся основным фактором, определяющим степень сложности метеорологических условий. Были рассмотрены также условия образования туманов.

Выводы:

За период исследования с 2002 по 2004 гг. наблюдалось 1123 случая облаков с высотой нижней границы (ВНГО) 200 м и менее. Чаще всего имели место случая образования разорванно-дождевых облаков под общей массой кучево-дождевых. Их повторяемость составляет 54 % от всех случаев.

Наибольшую повторяемость в годовом ходе низкие облака имеют в осенние месяцы: в октябре (11.8 %), ноябре (16.9 %) и весной в апреле (10.2 %). Наибольшая непрерывная продолжительность низкой облачности характерна для осени (299 час) и зимы (245.5 час).

Понижение облачности в течение года обусловлено в большинстве случаев прохождением фронтов. Повторяемость фронтальной облачности имеет значение 63 %, внутримассовой - 37 %.

Повторяемость видимости менее 400 м составляет 8,4 %. Наибольшая повторяемость ограниченной видимости приходится на холодный период.

В зависимости от синоптической ситуации туманы могут образовываться в разное время суток. В холодное полугодие туманы образуются в течение всего дня. В теплый период в большинстве случаев в утренние часы.

Метели наблюдались в холодное полугодие с октября по март. Среднее число дней с метелью зимой составило 20 дней, в марте 22, в октябре, ноябре 6 дней.

Промышленный дым наиболее часто наблюдается в холодный период с декабря по март. Во все сезоны года дым преобладает в утренние и вечерние часы.

Максимум повторяемости СМУ отмечается в зимний период с декабря по март (22,8 %). Наиболее благоприятными для полетов являются метеорологические условия летом. В переходные сезоны повторяемость СМУ меняется в небольших пределах: от 7,3 % весной до 7,7 % осенью.

Наибольшая средняя протяженность зоны СМУ по направлению смещения приходится на ночное время зимой - 560 км, а так же и по фронту - 790 км. Этот же период характеризуется абсолютно максимальным значением протяженности зоны СМУ как по направлению смещения, так и по фронту.

Список использованных источников

1.Абрамович К.Г. О влиянии турбулентного обмена на высоту нижней границы облаков. Труды ГМЦ, вып.162,1975.

2.Баранов А.М., Солонин С.В. Авиационная метеорология. Л.,Гидрометеоиздат, 1981

3.Бочарников Н.В. Никишков П.Я. Солонин А.С. Дольность видимости на взлетно-посадочной полосе и ее определение. С.Петербург, Гидрометеоиздат, 1999.

4.Гоголева Е.И. Диагноз и прогноз низких облаков. Методические указания. Труды ЦИП, вып.18, 1952.

5.Гоголева Е.И. Соотношение между горизонтальной и наклонной видимостью при низких облаках. Труды ГГО, вып.153,Л.,1964.

6.Зак Е.Г. Марфенко О.В. Структура нижней кромки облачного покрова. Труды ЦАО,вып.7, 1952.

7.Кожарин В.С. Расчет высоты нижней границы облаков слоистых форм. Труды ГГО, вып.126, 1962.

8.Лобанова В.Я. Соколова М.В. Характеристика низкой облачности в зоне атмосферных фронтов. Труды НИИАК, вып.5, 1958.

9.Матвеев Л.Г. Понамарева О.В. Условия образования низкой облачности и тумана вблизи фронтов. Метеорология и гидрология.Вып.3, 1978.

10.Маховер З.М. Методические рекомендации по составлению климатической характеристики аэродрома. Л., Гидрометеоиздат,1989.

11.Рубинштейн М.В. О колебаниях высоты нижней границы облаков. Метеорология и гидрология.№5, 1963.

12.Спарыкина З.А. Методическое письмо №5. Временные и пространственные изменения высоты облаков. Гидрометеоиздат, М,1968.

13.Хргиан А.Х. О некоторых свойствах низких слоистообразных облаков. Труды ЦАО, вып.64,М, 1965.

Размещено на Allbest.ru