Туманы и их влияние на деятельность авиации

3) понижение точки росы в связи  с конденсацией (сублимацией) водяного пара в приземном слое. Особенно значительное осаждение влаги происходит на снежном покрове при температурах, отличающихся от 0° С. В связи с этим над снежным покровом резко уменьшается вероятность адвективного тумана, если уменьшение водяного пара не восполняется положительной адвекцией удельной влажности;

4) увеличение в пограничном слое  при понижении удельной влажности с высотой и возрастании вертикального турбулентного обмена, значительное усиление ветра;

5) переход тумана в морось  или выпадение интенсивных осадков,  что, как отмечено выше, способствует  рассеянию тумана.

 

Адвективный туман  следует ожидать в том случае, когда согласно прогнозу синоптического положения ожидаются условия благоприятные для адвекции теплого влажного воздуха на более холодную подстилающую поверхность. Адвективные туманы могут наблюдаться в любое время суток, причем они усиливаются ночью, в связи с добавочным радиационным охлаждением воздуха. Наиболее часто адвективные туманы возникают поздней осенью и зимой, когда поверхность суши достаточно охлаждена, тогда как с моря могут поступать достаточно теплые и влажные воздушные массы.

Разработку прогноза адвективного тумана можно проводить как с  применением расчетных методов, так и с помощью синоптического метода. Синоптический метод применяется, когда в притекающей воздушной массе адвективный туман уже наблюдается и необходимо только рассчитать время прихода в данный пункт передней границы области тумана. При прогнозе перемещения этой области, следует принимать во внимание ее расширение ночью, в связи с радиационным охлаждением подстилающей поверхности, и сокращения днем вследствие нагревания поверхности земли. В переходные сезоны года необходимо еще учитывать положение границы снежного покрова. При отрицательных температурах над снежной поверхностью – область адвективного тумана уменьшается.

Большое распространение  и развитие получили расчетные методы прогноза адвективных туманов. Данные способы применяются когда невозможно воспользоваться синоптическим методом и возникли благоприятные синоптические условия для образования тумана.

Метод и.В. Кошеленко является одним из расчетных методов и позволяет прогнозировать адвективный туман с заблаговременностью 8 – 10 часов.

Алгоритмы прогноза:

1) построить траекторию  воздушной частицы и определить  длину траектории (DL), выраженную в сотнях километров;

2) в начале траектории  в радиусе 100 – 150 км определить среднее значение температуры притекающего воздуха (Т¢);

3) определить прогностическое  значение скорости ветра на  высоте флюгера (v, м/с);

4) вычислить составляющую  горизонтального градиента температуры  вдоль траектории (DТ/DL);

 

,                                           (2)

 

где Т₀ – значение температуры в пункте прогноза;

5) по значению DТ/DL и прогностической скорости ветра v войти в график (см. приложение 1) и определить возможность образования тумана.

Для прогноза адвективного тумана в центре Европейской территории России, по исследованию Н.В. Петренко, более показательной в период с октября по апрель является положительная разность между точкой росы приходящей воздушной массы и начальной точки росы в данном районе. Правда, более чем в четверти случаев туман образуется и при отсутствии различия между указанными значениями точки росы. Но это возможно лишь при перемещении воздушной массы на холодную влажную почву (или на замерзшую почву и снег), когда для образования тумана достаточно небольшого радиационного охлаждения воздуха. На основании этих предпосылок Н.В. Петренко создал метод прогноза адвективного тумана с заблаговременностью 8 – 10 часов.

Алгоритм прогноза:

1) построить  траекторию воздушной частицы  и определить длину траектории (DL), выраженную в сотнях километров;

2) вычислить составляющую  горизонтального градиента температуры  (DТ/DL) и составляющую горизонтального градиента температуры точки росы (DТ_d/DL) по формулам:

 

                                            (3)

 

                                        (4)

где Т¢ температура в исходном районе; Т₀ – температура в пункте прогноза; Т_d¢ – температура точки росы в исходном районе; Т_d – температура точки росы в пункте прогноза.

3) определить  дефицит точки росы в начале  траектории (Д¢);

4) спрогнозировать  скорость ветра и определить  возможность образования адвективного тумана по графику (см. приложение 2).

Также, одним  из распространенных методов является и метод А.А. Щадриной. В основу данного метода положено предположение о том, что адвективный туман образуется в том случае, когда температура приходящего воздуха понижается до точки росы этого же воздуха. Степень этого охлаждения будет характеризоваться температурой в пункте прогноза (Т) и температурой точки росы в начале траектории (Т_d¢). Поэтому при условии:

Т_d¢-Т ³ 0

прогнозируется туман. Данное условие реализовано в  виде графика ( см. приложение 3). [6]

 

 

2. Исследование особенностей образования адвективных туманов

в районе аэродрома

 

2.1 Краткая физико-географическая  характеристика района аэродрома

Аэродром Тверь  расположен на юго-западной окраине города (рисунок 3). Данная местность располагается в центральной части Русской равнины в излучине реки Волга, на ее правобережье. Высота аэродрома над уровнем моря составляет 141м. Общий рельеф местности равнинный с густой сетью рек, болот, лесных массивов. Почва супесчаная с травянистым покровом.

Район аэродрома расположен в зоне избыточного увлажнения, обусловленного недостатком тепла на испарение осадков. Это сказывается на степени заболоченности территории, залегании грунтовых вод и режиме рек.

 

2.2. Характеристика исходного аэросиноптического материала

Исходным материалом для исследования послужили наблюдения за адвективным туманом по району аэродрома Тверь за период сентябрь-декабрь с 1991 по 2001 гг. Основу архивного материала составили кольцевые карты и дневники погоды.

По кольцевым  картам погоды определялись синоптические ситуации, благоприятные для образования адвективных туманов (теплый сектор циклона, западная переферия антициклона, восточная часть циклона). Для дней, соответствующих данным синоптическим ситуациям по картам и дневникам погоды определялись необходимые предикторы для прогноза и исследования адвективных туманов в районе аэродрома.

Параллельно с  анализом кольцевых карт рассматривались фактическое наличие или отсутствие адвективного тумана по дневникам погоды.

На основе перечисленного архивного материала была составлена архивная выборка, в которую вошли 98 случаев с наличием тумана и 102 случая с его отсутствием. В свою очередь вся выборка (N) была разделена на исходную (N1) и контрольную (N2), табл.

 

	наличие	отсутст.
N1	62	72	134
N2	36	30	66
	98	102	200

 

По материалам обучающей выборки строились  прогностические уравнения (таблицы, графики), а по материалам контрольной выборки с помощью этих уравнений разрабатывались прогнозы адвективного тумана и оценивалась их эффективность.

 

2.3. Особенности образования адвективного  тумана в районе 

аэродрома

Анализ аэросиноптического материала позволил выявить некоторые  особенности образования и развития адвективного тумана в районе аэродрома. Прежде всего, было определено распределение количества тумана в зависимости от синоптической ситуации. Результаты анализа представлены в табл.

Повторяемость адвективного тумана по типам синоптических  ситуаций

Тип син. положения	Западная часть  Аz	Теплый сектор Zn	Восточная часть Zn	Всего
n	64	20	14	98
P %	65,3	20,4	14,2	100

 

Из анализа  таблицы следует, что наиболее благоприятная  синоптическая ситуация для образования адвективного тумана - западная переферия антициклона (65.3%), где образованию адвективного тумана, также как и низкой облачности способствует безоблачная или малооблачная погода в области повышенного давления со слабыми ветрами. Менее всего вероятно развитие адвективного тумана в восточной части циклона (14.2%).

Одной из характеристик  климатической повторяемости туманов  является распределение числа случаев с туманами по месяцам. Всвязи с тем, что адвективные туманы возникают, как правило в переходные и холодные периоды года, в архивную выборку были включены случаи за сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь т.е. за осенне-зимний период.

В результате климатической обработки данных была получена таблица повторяемости адвективных туманов по месяцам.

Повторяемость адвективного тумана по месяцам

месяц	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь	всего
n	28	26	24	20	98
P %	28,6	26,5	24,5	20,4	100

 

Как видно из таблицы основное количество случаев приходится на осенние месяцы (79.6%), причем наибольшую повторяемость (28.6%) они имеют в сентябре, а наименьшую (24.5%) – в ноябре месяце. Реже всего адвективные туманы наблюдаются в декабре (20.4%) и причем в эти месяцы они бывают неежегодно.

В следующей  таблице представлены результаты исследования повторяемости туманов по времени суток.

Повторяемость адвективного тумана по времени суток

Время суток	3-6	6-9	9-12	12-15	15-18	18-21	21-24	Всего
n	68	6	14	6	2	---	2	98
P %	69,4	6,1	14,3	6,1	2,04	---	2,04	100

 

Анализ данных свидетельствует о том, что туманы в исследуемом районе возникают преимущественно в первой половине дня с 3 до 12 часов (89.8%). Наиболее часто они наблюдались в период с 3 до 6 часов (69.4%). Наименьшую повторяемость туманы имеют во вторую половину дня с 15 до 24 часов (10.2%).

Исследование  данных о времени начала образования  и окончания адвективных туманов позволило получить распределение повторяемости туманов различной продолжительности.

Повторяемость туманов различной продолжительности

Прод. ч.	2-4	4-6	6-8	8-10	10-12	12-14	14-16	16-18	18-20	20-22	22-24	всего
n	12	16	30	20	----	10	2	----	2	4	2	98
P %	12,2	16,3	30,6	20,4	----	10,2	2,04	----	2,04	4,08	2,04	100

 

Как видно из таблицы, чаще всего (51%) продолжительность  туманов составляет от 6 до 10 часов, значительно реже – более 14 часов.

Сведения о  температуре воздуха у поверхности  Земли при туманах могут быть получены из табл.

Повторяемость туманов в зависимости от температуры воздуха у

поверхности Земли

Т-ра в-ха.	-9-12	-6-9	-3-6	0(-3)	0-3	3-6	6-9	9-12	12-15	Всего
n	4	4	4	30	16	8	20	4	8	98
P %	4,08	4,08	4,08	30,6	16,3	8,2	20,4	4,08	8,2	100

 

Анализ данных таблицы показал, что наиболее часто туманы возникают при температуре от 0 до 9 градуса (75.5%), причем наибольшая повторяемость (30.6%) соответствует градации 0-3 градуса.