Грозы, их классификации

Введение
Цель работы – описать грозы как опасные для авиации метеорологические явления.Задачи работы:– изучить классификацию гроз;– выяснить, с какими видами облачности они связаны;– выявить опасность гроз для авиации;– в заключении сформулировать выводы.Актуальность работы заключается в том, что грозы как опасные для авиации метеорологические явления будут интересовать авиационных специалистов (синоптиков, пилотов, авиадиспетчеров) всегда, пока осуществляет свою деятельность воздушный транспорт. Как опасное метеоявление, грозы будут отслеживаться постоянно:– их возникновение и развитие;– направление их перемещения вместе с атмосферными фронтами;– контроль за ними по метеолокатору, по докладам экипажей воздушных судов (ВС), картам погоды, радиолокаторам диспетчеров. Иначе нельзя, поскольку грозы несут с собой опасность:–грозовая облачность (кучево - дождевая и мощно - кучевая), вход в которую ВС запрещен в соответствии с требованиями документов ГА;–возможность поражения ВС электрическими разрядами (молниями);–понижение облачности;–понижение видимости в ливневом дожде (при прохождении грозы);–град;–усиление ветра до штормовых значений (до 15 м/сек и более) Грозы, их классификацииГроза – опасное комплексное атмосферное явление, связанное с кучево-дождевыми облаками, характеризующееся электрическими разрядами в виде молний. Грозы возникают в зонах конвективной деятельности. Необходимыми условиями образования гроз являются: –высокое влагосодержание воздуха; –неустойчивая стратификация атмосферы; –триггерный (спусковой) механизм, заставляющий воздушную частицу двигаться вверх. Главная характеристика грозы – это молнии. Они возникают в результате образования в кучево-дождевых облаках объемных электрических зарядов вследствие электризации капель воды и кристаллов льда. Отрицательные заряды сосредоточены, в основном, в средней и тыловой частях кучево-дождевого облака – от нижней границы облака до уровня с температурой воздуха -20 °С. Положительные заряды находятся, главным образом, в передней части облака в области восходящих потоков воздуха, а также выше изотермы -20 °С, где преобладают кристаллы льда. Молнии возникают:–между облаками;–в самом облаке;–между облаком и землей. Редкая молния может ударить вверх. Отдельные молнии могут достигать высоты до 95 км. Молнии бывают линейными, разветвленными, чёточными, плоскими, шаровыми. Чаще всего наблюдаются линейные и разветвленные молнии, которые всегда сопровождаются громом. Причиной грома является нагревание и быстрое расширение воздуха в канале молнии. Длина линейной молнии может достигать 20 км, а диаметр – несколько десятков сантиметров. Молнии происходят при напряженности электрического поля атмосферы 30 000 Вольт на метр (В/м) и более. Сила тока в канале молнии достигает 200 000 Ампер (А), а температура – 20 000 °С. Продолжительность молнии может колебаться от десятых долей секунды до нескольких секунд. Слабый разряд – лидер прокладывает путь для основного разряда молнии. Лидер обычно направлен от облака к земле, а главный разряд распространяется в обратном направлении с большей скоростью, чем лидер. Виды молнийТаблица 1ВидПредставляет собойПлоскаябесшумное красноватое свечение облака, возникающее за счет большого количества коронных разрядов на облачных элементахЧёточнаяцепочку из светящихся точекШаровыешар, бывают короткоживущие (до 10 сек) и долгоживущие (до 1 мин), диаметр шаровой молнии в среднем составляет 15 смСогласно принятой Всемирной метеорологической организацией (ВМО) классификации, выделяют три типа кучево-дождевых облаков: одноячейковые, многоячейковые и суперячейковые кучево-дождевые облака (таблица 2) Таблица 2Типкучево-дождевых облаковУсловия возникновенияЯчейкиВид гроз, опасные метеоявленияОдноячейковыеВнутримассовые процессы:малоградиентное барическое поле, седловина, барическая ложбинаСостоят из одной ячейки – системы взаимосвязанных восходящих и нисходящих движений воздухаВнутримассовые грозы, град, шквал, ливневые осадкиМногоячейковыеВозникают на атмосферных фронтах, чаще на холодных фронтахСостоят из 2-4 ячеек, находящихся на разных стадиях развитияФронтальные грозы, град, шквалы, сильные ливниСуперячейковыеВозникают на холодном фронте второго родаСостоят из одной мощной ячейки Фронтальные грозы, катастрофические ливни, град, шквалы, смерчиПродолжительность жизни кучево-дождевых облаков, их поперечные размеры показаны в таблице 3.Таблица 3Типкучево-дождевых облаковПродолжительность жизниПоперечные размерыОдноячейковыеменее 1 часаменее 20 кмМногоячейковыедо 2 часовдо 40 кмСуперячейковыедо 4 часовдо 40 кмАтмосферные фронтыИз вышесказанного ясно, что грозы связаны с атмосферными фронтами.Атмосферный фронт - это полоса, разделяющая разные по своим свойствам воздушные массы (гигантские движущиеся объемы воздуха).На фронтах всегда происходит смена погоды: температуры, облачности, давления.Основными атмосферными фронтами являются теплый и холодный фронты.Теплый фронт (рисунок 1) - это атмосферный фронт, который образуется при движении теплого воздуха в сторону отступающего холодного воздуха.Средняя скорость его движения достигает 20 - 30 км/ч. На картах погоды выглядит как линия красного цвета с орнаментом: .Рисунок 1При прохождении теплого фронта:в теплое время года наблюдается: развитие облачности и грозовой деятельности;в холодное время года наблюдается: развитие сплошной облачности, осадки, туманы. Холодный фронт (рисунок 2) - это атмосферный фронт, который образуется при движении холодного воздуха в сторону отступающего теплого воздуха. В зависимости от скорости движения различают: холодные фронты 1-го рода и 2-го рода. На картах погоды холодный фронт наносится линией синего цвета с орнаментом . Скорость движения холодного фронта 1-го рода составляет 30 - 40 км/ч.Холодный фронт 2-го рода - быстродвижущийся, его скорость движения составляет от 40 - 60 км/ч до 80-100 км/ч.При прохождении холодного фронта:в теплое время года наблюдается: развитие облачности, ливневые осадки с градами, грозами, сильными ветрами (шквалами), смерчами, пыльными бурями (самая опасная фронтальная гроза – это гроза на быстродвижущемся холодном фронте – фронте 2-рода);в холодное время года наблюдается: резкие усиления ветра, снегопады. Рисунок 2Стадии развития грозовой ячейкиТри стадии развития грозовой ячейкиНачальная стадияВторая стадия –стадия максимального развитияТретья стадия – стадия разрушенияРазвитие/СкоростьДлится от появления кучевого облака до выпадения ливнейОт начала выпадения ливней до начала разрушения (оседания) облакаОт начала разрушения до его исчезновенияОсновные процессыПреобладают восходящие потоки воздуха со скоростью несколько метров в секундуСильные восходящие и нисходящие движения воздуха со скоростью несколько десятков метров в секундуПреобладают нисходящие потоки воздуха, облако оседает со скоростью примерно 2 м/сек.Кроме внутримассовых и фронтальных гроз бывают орографические грозы, которые могут быть внутримассовыми и фронтальными. Фронтальные грозы наблюдаются на атмосферных фронтах и обусловлены вынужденной конвекцией, которая порождается сходимостью воздушных потоков в зоне фронта вблизи поверхности земли, а также бурным вытеснением теплого и влажного воздуха вверх надвигающимся клином холодного воздуха. Эти грозы возникают чаще всего на холодных фронтах и на фронтах окклюзии по типу холодного летом, но могут отмечаться в любое другое время года.Орографическая гроза связана с возникновением вынужденной конвекции или усилением конвективных движений в атмосфере под действием орографического препятствия. Повторяемость гроз в горах значительно больше, чем на равнине. Например, на Кавказе отмечается до 60 дней с грозой в год, в Астрахани – до 15 дней, в Москве, Ульяновске в среднем наблюдается 25 дней с грозой за год.Использование информации о грозах в своейпрофессиональной деятельностиНеобходимо знать, что кучево-дождевая облачность предполагает наличие:умеренной и сильной болтанки;при отрицательной температуре воздуха - сильное обледенение;вертикальные скорости воздушных потоков могут достигать 15 м/с и более.Попадание ВС в грозовые облака может закончиться катастрофой ВС по причинам:сильного обледенения;сильной болтанки;молний;града.Кроме того, следует знать, что при полете по маршруту вблизи кучево-дождевых облаков ВС может попасть в зону града, поскольку град может выноситься за пределы облака сильными воздушными горизонтальными потоками. Часто грозы сопровождают опасные метеоявления: шквалы и смерчи. Шквал - кратковременное усиление приземного ветра при изменении его направления, иногда - на противоположное. При шквале скорость ветра может достигать 40 м/с.Смерч (торнадо, воронкообразное облако) – вихрь в атмосфере с вертикальной (или слегка изогнутой осью вращения), связанный с суперячейковым кучево-дождевым облаком. Сила смерчей обусловлена скоростями ветра до 100 м/с и более, а также значительным перепадом давления воздуха.Большую опасность для полетов ВС представляет фронт порывистости (фронт порывов). Он наблюдается примерно на расстоянии до 40 км от переднего края грозового облака. Высота фронта - от поверхности земли до высоты около 2 км. Он является зоной сильной турбулентности и опасных горизонтальных и вертикальных сдвигов ветра. Из-за наличия фронта порывов полет, взлет и посадка ВС навстречу перемещающемуся грозовому облаку являются особенно опасными. Могут наблюдаться микропорывы, в которых проявляются одновременно вертикальный и горизонтальный сдвиги ветра.Микропорывы состоят из:–сильного нисходящего воздушного потока;–порывистого неустойчивого ветра. Микропорывы распространяются:по вертикали - с высоты 1 км до поверхности земли;по горизонтали - площадью диаметром до 5 км. Скорость нисходящего потока может достигать 30 м/с, а скорость приземного ветра – 22 м/с при изменении его направления почти на противоположное. После возникновения микропорыва в течение 5 мин он достигает земной поверхности и наибольшей интенсивности. Микропорыв существует примерно 15 мин и наибольшую опасность представляет при заходе на посадку, при посадке и взлете ВС.При микропорыве наблюдается подъем с поверхности земли пыли, песка, что существенно может ухудшить горизонтальную видимость на аэродроме. В соответствии с требованиями документов ГА, регламентирующих безопасность полетов, экипажам ВС запрещается преднамеренно входить в кучево-дождевые, мощно – кучевые облака и зоны сильных ливневых осадков.В таких условиях можно наблюдать сильное обледенение ВС, сильные сдвиги ветра, электризацию ВС, атмосферики – электромагнитные импульсы, возникающие при грозовом разряде и нарушающие радиосвязь в радиусе до 100 км от грозового очага.Экипажи ВС и авиадиспетчеры должны соблюдать требования руководящих документов при прогнозировании опасных для авиации метеоявлений.Членами экипажей ВС должна быть внимательно прослушана метеоконсультация дежурного синоптика в процессе предполетной подготовки. Диспетчеры должны внимательно прослушать метеоконсультацию дежурного синоптика на инструктаже перед заступлением на смену.При принятии решения на полет в районе грозовой деятельности экипаж ВС должен учитывать: характер гроз (внутримассовые или фронтальные);расположение и перемещение грозовых (ливневых) очагов;верхнюю границу грозовых (ливневых) очагов;характер рельефа;возможные маршруты обхода;необходимость дополнительной заправки топливом. Экипажи ВС в полете должны постоянно следить за метеорологической обстановкой, используя метеоинформацию с земли, данные визуального наблюдения.При прогнозировании и наличии фронтальных гроз в горной местности запрещается принимать решение на вылет по правилам визуальных полетов (ПВП) ниже нижнего эшелона.При подходе к зоне грозовой деятельности командир ВС обязан оценивать возможность продолжения полета, принять решение на обход опасной зоны или на полет на запасной аэродром и согласовать свои действия с диспетчером ОВД.При визуальном обнаружении в полете мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков разрешается обходить их на удалении не менее 10 км. Полет под облаками разрешается только днем, вне зоны ливневых осадков, если: высота полета ВС над рельефом местности и искусственными препятствиями не менее безопасной высоты, но во всех случаях:не менее 200 м в равнинной и холмистой местности;не менее 600 м в горной местности; вертикальное расстояние от ВС до нижней границы облаков не менее 200 м. Полет над верхней границей мощно-кучевых и кучево-дождевых облаков разрешается с превышением над ними не менее 500 м, при этом учитывать предельно-допустимую высоту полета.Если невозможно обойти район с грозовой деятельностью необходимо осуществить возврат на аэродром вылета (или запасной аэродром).Диспетчеры должны быть готовы оказать помощь экипажам ВС в обходе очагов гроз, имея информацию о «засветах» от грозовых очагов на радиолокаторе.
Заключение
Я думаю, что уроком для всех экипажей ВС ГА могла бы послужить эта катастрофа ВС (фото 1).05.05.2019 произошла катастрофа самолета RRJ-95B RA-89098 (рейс SU1492) ПАО «Аэрофлот» Российской Федерации в аэропорту Шереметьево (Россия). При выполнении регулярного пассажирского рейса по маршруту аэропорт Шереметьево (Москва) – аэропорт Мурманск произошла катастрофа самолета RRJ-95B RA-89098 ПАО «Аэрофлот». На борту находились 5 членов экипажа и 73 пассажира.Экипаж ВС был ознакомлен с информацией о прогнозируемых опасных метеоявлениях: гроза смещается на север со скоростью 30 км/ч, усиливается. Кроме данной метеоинформации экипаж на предполетном брифинге получил данные о прогнозировании сдвига ветра на аэродроме Шереметьево.Несколько других экипажей, вылетевших до и после рейса SU1492, запросили обход зоны грозовой деятельности. Экипаж рейса SU1492 такого разрешения не запрашивал.Командир ВС (КВС) грубо нарушил требования руководящих документов и вошел в зону грозовой деятельности, что было отмечено самим КВС: «Сейчас тряхнет».На удалении около 30 км от аэродрома Шереметьево, произошло попадание в самолет разряда атмосферного электричества, произошло автоматическое отключение автопилота, отказ радиосвязи. КВС перешел на ручное управление самолетом, не смог связаться с диспетчером подхода на установленной частоте, была использована радиосвязь на аварийной частоте. Второй пилот доложил диспетчеру подхода: «Москва-Подход, просим возврат, рейс 14-92, потеря радиосвязи».КВС сам попытался выйти на связь с диспетчером и запросить разрешение на полет в зоне ожидания, но связь установить не смог.Заход на посадку на аэродроме Шереметьево производился в условиях бокового ветра силой до 30 узлов (16 м/с).В течение 11 секунд зарегистрировано 5 речевых сообщений предупреждения о сдвиге ветра. При появлении данного предупреждения экипажу рекомендовано произвести уход на второй круг. Экипаж не обсуждал срабатывание данной сигнализации. Фото 1При грубой посадке самолета произошло его разрушение и возник пожар на борту.Вывод. В результате произошла катастрофа, которой можно было избежать, если бы командир ВС, зная метеоинформацию об опасных явлениях погоды, поступил бы грамотно, выполняя требования документов ГА.
Список использованной литературы
Т.В. Сафонова «Авиационная метеорология», учебное пособие. Ульяновск. 2005.О.Г. Богаткин «Авиационная метеорология», учебное пособие. Санкт-Петербург. 2005.В.А. Позднякова Уральский УТЦ ГА. Позднякова В.А. Практическая авиационная метеорология. Учебное пособие для летного и диспетчерского состава ГА. Екатеринбург. 2010.Состояние безопасности полетов в ГА государств-участников Соглашения о ГА и об использовании воздушного пространства в 2019г.