Определение эволюции барических систем по картам АТ

По характеру воздушных потоков на высотах в средней части тропосферы над приземными центрами барических систем можно судить о развитии их (Рис.8.11).

Циклоны и ложбины углубляются, если над ними на картах АТ₇₀₀ . и АТ₅₀₀ наблюдается расходимость воздушных потоков(давление падает), и заполнятся, если над ними на картах АТ₇₀₀ . и АТ₅₀₀ наблюдается сходимость воздушных потоков (давление растет).

 

Рис.8.11. Определение эволюции барических систем с помощью карт АТ.

 

Антициклоны и гребни усиливаются, если над ними на картах АТ₇₀₀ . и АТ₅₀₀ наблюдается сходимость воздушных потоков (давление растет) и разрушаются, если над ними на картах АТ₇₀₀ . и АТ₅₀₀ наблюдается расходимость воздушных потоков (давление падает).

 

Смещение ложбин и гребней

а) Ложбина на периферии циклона перемещается вместе с ним, одновременно огибая его центр часовой стрелки (Рис.8.9а).

б) Гребень на периферии антициклона перемещается вместе с ним, одновременно огибая его по часовой стрелки (Рис.8.9б).

 

Рис.8.9. Смещение ложбин (а) и гребней (б)

Глава IX

Опасные для авиации явления погоды

Туманы

 

Туманом называется скопление в приземном слое воздуха продуктов конденсации и сублимации водяного пара, при котором дальность горизонтальной видимости составляет менее 1 км. Если же видимость находится в пределах от 1 до 10 км, то такое явление называют дымкой.

Туманы, как и облака, состоят из водяных кашель или ледяных кристаллов, либо из их смеси. В большинстве случаев наблюдаются капельножидкие туманы, в том числе и переохлажденные. Переохлажденные туманы отмечаются до температуры -20⁰С, а если температура ниже, то это уже смешанные туманы, состоящие из переохлажденных капель и кристаллов. Как правило, такие туманы неустойчивы, в них непрерывно происходит замерзание переохлажденных капель и образование ледяных кристаллов. Нередко эти туманы осаждаются. Чисто кристаллические туманы обычно наблюдаются при температуре -40⁰С и ниже.

Туман может образовываться вследствие приближения воздуха к состоянию насыщения водяным паром путем понижения температуры воздуха или увеличения влагосодержания воздуха за счет испарения воды с земной поверхности и испарения капель осадков. Понижение температуры воздуха происходит либо в результате радиационного выхолаживания подстилающей поверхности, либо в результате смешения относительно теплого и холодного воздуха, либо путем адиабатического расширения воздуха при его подъеме. Последний процесс является основным при образовании туманов на горных склонах.

В зависимости от условий образования все туманы подразделяются на две основные группы: внутримассовые (образующиеся внутри одной и той же массы воздуха) и фронтальные (связанные с прохождением атмосферных фронтов).

В группе внутримассовых туманов в зависимости от процесса, приведшего к насыщению водяного пара, выделяются туманы охлаждения и туманы испарения.

Туманы охлаждения образуются за счет охлаждения воздуха ниже температуры точки росы. Эти туманы в зависимости от причине, приведших к понижению температуры, делятся на радиационные, адвективно-радиационные, адвентивные и туманы склонов.

Радиационные туманы образуются в ясные, тихие ночи вследствие выхолаживания подстилающий поверхности и охлаждения прилегающих к ней слоев воздуха. При этом, если влажность воздуха достаточно велика, то возникает радиационный туман. Образованию такого тумана способствует отсутствие ветра либо слабый ветер (1-3м/с). Толщина слоя воздуха, в котором образуется туман, колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров, а иногда она достигает 100-200м. Наиболее низкая температура наблюдается у земной поверхности, поэтому здесь наибольшая плотность тумана, хуже видимость в нем.

С высотой плотность тумана уменьшается, видимость улучшается. Поэтому при заходе на посадку воздушного судна в условиях радиационного тумана наклонная видимость может быть значительно больше горизонтальной.

Радиационные туманы чаще всего образуются в холодную половину года в барических гребнях и центральных частях антициклонов. Они обычно возникают в пониженных местах, куда стекается более холодный воздух. По этой причине площади, занятые туманом, чаще всего невелики, а при наблюдении за ними во время полета с высоты выглядят в виде пятен.

В теплое время года, особенно летом, радиационные туманы бывают редко, поскольку ночи короткие и воздух не успевает достаточно охладиться Сравнительно непродолжительные радиационные туманы в это время года образуются вследствие увлажнения воздуха за счет выпадения дождя днем или в вечерние часы, а затем последующего его охлаждения в безоблачную ночь.

Радиационные туманы чаще образуются в районах крупных городов, особенно с развитой индустрией. Здесь при сгорании топлива в атмосферу выбрасывается немало водяного пара, а индустриальные примеси являются ядрами конденсации, что в совокупности и создает благоприятные условия для образования тумана. При ветрах, имеющих направления от города в сторону аэропорта, туманы более вероятны, чем при других направлениях ветра.

По мере прогрева подстилающей поверхности после восхода солнца и усилении ветра, радиационные туманы рассеиваются, иногда приподнимаясь и образуя разорвано-слоистые облака.

Продолжительность радиационных туманов зависит от влажности воздуха перед заходом солнца. Если воздух влажный, то небольшое его охлаждение после захода солнца приводит к образованию тумана в вечерние часы. В других случаях требуется большее охлаждение воздуха и туман образуется только в середине и даже конце ночи. Рассеяние радиационных туманов происходит чаще всего после восхода солнца (75% случаев), но иногда и перед восходом солнца (25%). В большинстве случае радиационные туманы сохраняются после восхода солнца ещё в течение 3-4 часов, постепенно переходя в дымку.

Адвективные туманы образуются в теплом и влажном воздухе, который перемещается над холодной подстилающей поверхностью. При натекании теплого воздуха на холодную постилающую поверхность в нем возникает слой инверсии, так как нижележащий слой воздуха охлаждается от подстилающей поверхности. Образование тумана начинается у земной поверхности и постепенно распространяется на весь слой инверсии вплоть до его верхней границы. Вертикальная мощность тумана колеблется от нескольких десятков и сотен метров до 1,5-2 км, когда туман сливается со слоистыми облаками.

В отличии от радиационного адвентивный туман образуется обычно при средней скорости ветра 5-10 м/с, но есть регионы, где скорость ветра при адвективных туманах может составлять 15-18 м/с и более. Например, в Казахстане в районе аэродрома Аркалык отмечались случаи адвективного тумана при скорости ветра более 20 м/с

Адвективные туманы над сушей образуются в холодное время года, когда на холодный континент перемещаются теплые и влажные массы воздуха с открытых от льда поверхностей океанов и морей.

Так, на территории Казахстана адвективные туманы наблюдаются при перемещении теплого влажного воздуха с Каспийского моря, а на территории Западной и Восточной Европы адвективные туманы возникают при перемещении воздушных масс с Атлантического океана, а также со Средиземного и Черного морей.

В теплое время года адвективные туманы возникают при движении теплого воздуха с суши на более холодную поверхность океана. Над океанами и морями адвективные туманы образуются в районах, где граничат теплые и холодные течения. В этих случаях перемещающийся воздух с теплого течения попадает на поверхность холодного течения, охлаждается и в нем образуется, часто очень густой, адвективный туман.

Адвективные туманы занимают огромные площади и в отличии от радиационных туманов, могут возникать в любое время дня и ночи, удерживаясь длительное время (до 5 суток и даже более). Пока не прекратится адвекция теплого воздуха.

Адвективный туман с высотой становится более плотным, переходя в слоистую облачность. Поэтому при заходе на посадку воздушного судна в условиях адвективного тумана наклонная видимость может быть значительно хуже, чем горизонтальная видимость у земли.

Адвективно-радиационные туманы. В образовании адвективно-радиационных туманов играют роль как адвекция теплого воздуха на холодную подстилающую поверхности, так и радиационное выхолаживание. Благоприятными условиями для таких туманов являются: высокая влажность воздуха, безоблачная погода в ночные часы, скорость ветра не более 3-4 м/с. Обычно адвективно-радиационные туманы возникают в ночные и утренние часы, закрывают значительные площади, отличаются большой плотностью.

Туманы склонов возникают при подъеме воздуха по склонам гор. При этом происходит понижение температуры воздуха и, если оно достигнет пределов, при которых происходит насыщение водяного пара, то образуется туман.

Рассмотренные нами типы туманов радиационный, адвективный, адвективно-радиационный и туманы склонов относятся к внутримассовым туманам охлаждения. В формировании таких туманов дополнительного увлажнения воздуха не происходит, а насыщение водяного пара достигается путем охлаждения воздуха. Но существуют и внутримассовые туманы испарения.

Туманы испарения возникают вследствие притока водяного пара за счет испарения и последующего охлаждения воздуха. Водная поверхность должна иметь температуру на 8-10⁰ выше, чем температура воздуха. Этот вид тумана часто возникает в полярных районах над незамерзающими заливами или там, где в ледяных полях образуются полынные, разводья. Туман может возникать также осенью над реками и озерами, когда водная поверхность значительно теплее холодного воздуха. 125

К фронтальным туманам относятся туманы, образующиеся перед фронтом, при прохождении линии фронта или за фронтом. Наиболее часто они образуются на малоподвижных и теплых фронтах. Во всех случаях туманы связаны с медленно движущимися, размывающимися фронтами. Фронтальные туманы перемещаются вместе с зоной фронта. Если фронт мало подвижный, то туман на нем может образоваться в любое время дня и ночи и сохранятся длительные время.

Существуют ещё морозные туманы населенных пунктов и аэродромов. Эти туманы возникают при сильных морозах, если имеются дополнительные источники насыщения водяным паром. Таким источником могут явиться продукты сгорания природного газа, керосина, бензина, угля, дров и т.д. Количество водяного пара, поступающего в атмосферу, зависит от количества и вида сжигаемого топлива. При этом следует иметь в виду, что масса водяного пара, выделяемого при горении некоторых- видов топлива, превышает массу сжигаемого топлива. Так при сгорании 1 кг природного газа (метан) выделяется 2160 г водяного пара, а при сгорании 1 кг бензина выделяется 1300г водяного пара. Механизм образования морозных туманов заключается в следующем. Зимой во время сильных морозов (-40⁰С и ниже) при наличии инверсии температуры в приземном слое и слабых ветрах топливные и выхлопные газы не рассеиваются на большую площадь, а подымаются как более теплые и легкие на небольшую высоту. При смешении этих газов богатых влагой с холодным воздухом достигается насыщение воздуха водяным паром. Капельки воды замерзают, превращаются в лед, и ухудшают горизонтальную видимость.Так образуется ледяной туман. Для образования ледяных туманов температура воздуха должна быть ниже некоторого критического значения, зависящего от атмосферного давления и относительной влажности. Если температура выше критической для соответственной относительной влажности, то замерзание капель не происходит и ледяной туман не образуется.

 

Таб.9.1. Критическая температура (⁰С) насыщения воздуха для образования ледяных туманов при давлении 1000 мб.

 

Относительная влажность (%)
Температура (0С)	-29	-33	-36	-39

При температуре ниже -39⁰С ледяной туман может образоваться при сгорании топлива даже, если изначально влаги в воздухе практически не было.