Термодинамическая классификация и характеристика воздушных масс, погода и условия полетов в них

ОГЛАВЛЕНИЕ:

 

I. ВВЕДЕНИЕ….……………………………………………………….	3
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ   1. Формирование и трансформация воздушных масс………………	5
2. Термодинамическая классификация и характеристика воздушных масс, погода и условия полетов в них……………………	6
2.1 Устойчивая воздушная масса……………………………………	6
2.1.1 Тёплая устойчивая воздушная масса………………………..	8
2.1.2 Холодная устойчивая воздушная масса…………………….	9
2.2 Неустойчивая воздушная масса…………………………………	10
2.2.1 Тёплая неустойчивая воздушная масса……………………..	12
2.2.2 Холодная неустойчивая воздушная масса…………………..	13
2.3 Теплая воздушная масса…………………………………………	14
2.4 Холодная воздушная масса ……………………………………...	15
2.5 Местная (нейтральная) воздушная масса……………………….	16
3. Оценка устойчивости воздушных масс……………………………	17
4. Авиационные происшествия……………………………………….	20
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….	26
Список использованной литературы…………………………………..	27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. ВВЕДЕНИЕ

 

Работа любого вида транспорта зависит от погоды и климата. Но самое сильное воздействие погоды испытывает на себе воздушный транспорт. Это связано с тем, что многие атмосферные явления представляют для него опасность. 

Безопасность, экономичность и регулярность полетов во многом зависят от метеорологических условий. 

По данным Международной организации гражданской авиации ИКАО, неблагоприятные метеорологические условия были признаны причиной 20% авиационных происшествий.

Нарушения расписания полетов из-за погоды в зависимости от сезона года и климата района происходят в среднем от 1 до 5% случаев. Больше половины этих нарушений составляют отмены рейсов из-за условий погоды в аэропортах вылета и прилета. Совершенствование бортового и наземного оборудования систем посадки самолетов позволяет снизить количество случаев нарушения регулярности вылетов и посадок самолетов по метеорологическим условиям.

Прикладная научная дисциплина, занимающаяся изучением влияния метеорологических факторов на безопасность, регулярность, экономическую эффективность полетов самолетов, вертолетов есть авиационная метеорология. Занимающаяся разработкой теоретических, практических основ метеорологического обеспечения воздушных полетов.

Наблюдения за погодой получили достаточно широкое распространение еще во второй половине 19 века. Они были необходимы для составления синоптических карт, показывающих распределение давления и температуры воздуха, ветра и осадков.

 

 

В результате анализа этих наблюдений сложилось и представление о воздушных массах. Это понятие позволило объединять отдельные элементы, выявлять различные условия погоды и давать её прогнозы.

Основной целью работы является изучение и анализ термодинамической классификации воздушных масс, их характеристика, погода и условия полетов в них.  

В соответствии с этой целью в работе были поставлены следующие задачи: 

- провести термодинамическую классификацию воздушных масс;

- дать их характеристику;

- изучить погоду и условия полетов в них.

Эти знания представляют большую важность для летного состава, так как позволяют грамотно оценивать метеорологическую обстановку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Формирование и трансформация  воздушных масс

 

Воздушными массами называются большие по объему массы воздуха в тропосфере в различных географических районах, занимающие площади, соизмеримые с материками и океанами. В воздушных массах наблюдаются однородные распределения метеоэлементов ( t, Р, влажность, ветер и т.д.)

Воздушные массы формируются в определенных районах, где решающую роль играет подстилающая поверхность земли - такие районы называются очагами формирования (в очаге формирования воздушная масса может находиться 2-3 суток и более).

Трансформацией воздушных масс называется изменение основных характеристик воздушных масс под влиянием подстилающей поверхности при перемещении в другие районы.

Формирование и трансформация воздушных масс происходит непрерывно и связаны в основном с изменением температуры и влажности воздушных масс.

Существуют 2 классификации воздушных масс: термодинамическая и географическая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Термодинамическая классификация  и характеристика воздушных масс, погода и условия полетов в  них

 

Согласно термодинамической классификации воздушные массы в зависимости от температурной стратификации и влажности подразделяются на устойчивые и неустойчивые, а по тепловым характеристикам на теплые, холодные.

 

2.1 Устойчивая воздушная масса

  

Устойчивая воздушная масса (УВМ) характеризуется небольшими вертикальными температурными градиентами (γ), γ < γва, наличием приземных инверсий, отсутствием конвекции (рис. 1).

 

 

 

В УВМ могут возникать облака динамической конвекции – слоистые и слоисто-кучевые. Если же динамическая конвекция развита незначительно, например, при слабых ветрах, или же уровень конденсации лежит выше верхней границы динамической конвекции, то наблюдается ясная погода.

 

Значительных осадков в УВМ не наблюдается, из слоистых облаков, достигших значительной вертикальной мощности, в ряде случаев могут выпадать моросящие осадки, а из слоисто-кучевых зимой – слабый снег. Ввиду малого вертикального обмена скорость приземного ветра более или менее слабая. В случае мощных приземных инверсий у Земли преобладает штиль. Благодаря слабому вертикальному обмену, в УВМ обычно наблюдаются дымки, а в ряде случаев и туманы.

Сложные метеорологические условия могут иметь место в слое от земли до 1-2 км. В этом слое условия полета, взлет и посадка ухудшены из-за низкой облачности, ограниченной видимости, гололеда и обледенения в осадках и облаках. Такая погода может наблюдаться в тылу антициклона, в теплом секторе циклона в холодное время года утром и ночью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.1 Тёплая устойчивая воздушная масса

 

Условия подстилающей поверхности.

Тёплая устойчивая воздушная масса над материками наблюдается, как правило, в холодную половину года. Обычно это воздушная масса, перемещающаяся с тёплого океана на холодный материк. Над океанами и морями тёплая устойчивая воздушная масса отмечается в основном в тёплую половину года, когда тёплый воздух с материка смещается на холодную водную поверхность.

Синоптические условия.

Тёплая устойчивая воздушная масса поступает в данный район в тёплых секторах циклонов и примыкающих к ним северных окраин антициклонов.

Типичная погода.

Сплошная слоистая или слоисто-кучевая облачность, иногда с выпадением моросящих осадков или с образованием адвективных туманов. Суточный ход метеорологических элементов выражен слабо. Возможно возникновение адвективной инверсии температуры, в особенности при движении воздушной массы над охлажденной поверхностью с большой теплоемкостью (снежный покров, поверхность моря).

Турбулентное перемешивание может «поднять» инверсию к верхней границе турбулентного слоя. В отдельных случаях вертикальная мощность слоистых облаков возрастает настолько, что они достигают своей верхней границей уровня кристаллизации, превращаются в слоисто-дождевые и начинают давать обложные осадки.

Вертикальное распределение температуры воздуха представлено слоями инверсии и изотермии, либо малых температурных градиентов до высоты 4 км.

 

 

2.1.2 Холодная устойчивая воздушная масса

 

Условия подстилающей поверхности.

Холодная устойчивая воздушная масса наблюдается над материками, в основном, зимой. Над океанами и морями – как правило, не отмечается.

Синоптические условия.

Антициклонические системы в целом, особенно – центральные части антициклонов.

Типичная погода.

Основной тип – морозная безоблачная погода, иногда с радиационными туманами.

Дополнительный тип – значительная и сплошная слоистая и слоисто-кучевая облачность, иногда слабые снегопады.

Радиационные инверсии температуры воздуха в нижней толще тропосферы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Неустойчивая воздушная масса

 

1. Неустойчивая воздушная масса (НВМ) характеризуется высокими (γ), γ > γва, наличием конвекции, отсутствием слоев инверсии, большим влагосодержанием (рис. 17)..

 

Рис. 2 – Неустойчивая воздушная масса и погода в ней летом

 

Среднее значение вертикального температурного градиента в НВМ чаще всего более 0.6°/100м. В неустойчивой воздушной массе может развиваться как термическая, так и динамическая конвекция. Чем слабее ветер, тем более преобладает термическая конвекция. При значительных скоростях ветра и быстром изменении его с высотой роль динамической конвекции возрастает.

Для НВМ характерны кучевые и кучево-дождевые облака. Если преобладает динамическая конвекция, то облачность частично или полностью имеет характер слоисто-кучевой, иногда довольно большой вертикальной мощности.

 

Скорость ветра в неустойчивой воздушной массе при одной и той же величине барического градиента больше, чем в устойчивой. Ветер часто бывает порывистым, а при прохождении кучево-дождевых облаков наблюдаются шквалы. Наиболее ярко неустойчивость проявляется в образовании мощных кучево-дождевых облаков, выпадении ливневых осадков, развитии гроз.

Чем больше неустойчивость воздушной массы, тем на большую высоту может подняться данная воздушная масса.

Суточный ход температуры, облачности, ветра и других метеоэлементов в неустойчивой воздушной массе выражен хорошо. При достаточной влажности в ночные часы и утром могут быть туманы.

Полет на высоте 1-2 км сопровождается болтанкой. В облаках болтанка может быть на всех высотах. Более благоприятные условия для полета будут выше облаков или в стороне от них.

Зимой такая масса выражена слабее, и ее влияние сказывается только на взлете и при посадке (поземок, низовая метель).

Неустойчивая воздушная масса встречается в тылу циклона, в передней части антициклона и хорошо выражена весной, летом в дневные часы.

 

 

 

 

 

 

 

2.2.1 Тёплая неустойчивая воздушная масса

 

Условия подстилающей поверхности.

Тёплая неустойчивая воздушная масса над материками наблюдается летом, вблизи побережий морей может наблюдаться и зимой. Над океанами и морями тёплая неустойчивая воздушная масса наблюдается в холодную половину года.

Синоптические условия.

Условия, при которых воздушная масса может быть неустойчивой достаточно разнообразны. Тёплая воздушная масса может быть неустойчивой в тёплых секторах циклонов и на западной периферии антициклонов. Как правило, неустойчива относительно тёплая воздушная масса во вторичных тёплых секторах циклонов.

Типичная погода.

Кучевая, иногда кучево-дождевая облачность с ливневыми осадками, часто с грозами, в том числе, ночными, радиационными туманами (преимущественно после выпадения дождя и ночного прояснения).

Вертикальный температурный градиент в значительном слое атмосферы больше влажноадиабатического.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2 Холодная неустойчивая воздушная масса

 

Условия подстилающей поверхности.

Холодная неустойчивая воздушная масса над материками наблюдается летом, над океанами и морями – преимущественно в холодное полугодие.

Синоптические условия.

Холодная неустойчивая воздушная масса наблюдается в тыловых частях циклонов за холодными фронтами и частично примыкающими к ним окраинами антициклонов.

Типичная погода.

Кучевая, кучево-дождевая облачность, ливневые осадки, часто многократно повторяющиеся, иногда днем грозы, ночью над материками наблюдаются радиационные туманы.

Суточный ход метеорологических элементов особенно велик. Холодная неустойчивая воздушная масса особенно характерно проявляется ранней весной – «апрельская погода», когда в северной зоне умеренных широт ещё лежит снег, а в южной зоне почва уже заметно прогрелась.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Теплая воздушная масса

   

Теплая воздушная масса характеризуется более высокой температурой, чем земная поверхность, то есть та, которая теплее окружающей её среды и в данном районе постепенно нагревается, стремясь приблизиться к тепловому равновесию.