Количество, высота облаков и её изменчивость

 

Количество облаков выражается в октантах. Один октант составляет одну восьмую часть покрытия неба облаками, 8 октантов- полное закрытие. Степень покрытия неба облаками называется облачностью. Термин «облачность» используется также и для обозначения облаков вообще. В этом случая понятия

«облачность» и «облака» имеют одинаковый смысл.

Для оценки метеорологических условий полетов важно знать не только общее количество облаков, но также количество и форму облаков нижнего яруса.

Высота нижней границы облаков- это расстояние по вертикали от земной поверхности до нижнего основания облаков. Она является очень важной характеристикой для оценки метеорологических условий полетов.

Структура нижней границы низких облаков. Нижняя граница низких облаков, особенно слоистых, имеет сложную структуру. Она не является ровной, резко очерченной поверхностью, а представляет собой слой переменной оптической плотности. Под плотной частью облака находится подоблачный слой, в котором можно выделить две части: слой от уровня конденсация до «видимой» части облака- слой дымки и слой от нижней границы облака до наиболее плотной его части – переходный слой (рис.3.7).

Предоблачный слой слоистых облаков обычно имеет толщину 100-150м, иногда 200м. У слоисто-кучевых облаков нижняя граница оформлена более четко, толщина предоблачного слоя равна в среднем 50м.

 

Облака

 

3

 

 

2

1

 

 

Рис. 3.7 Схема структуры нижней границы низких слоистых облаков.

1-уровень конденсации, (нижняя граница предоблачного слоя, начало слоя подоблачной дымки);

2-нижняя граница облака;

3-верхняя граница преоблачного слоя;

1-2- слой дымки; 2-3- переходный слой; 1-3- предоблачный слой.

 

Нижняя граница облаков находится в колебательном движении, причем на упорядоченные волновые движения накладываются неупорядоченные волны разной длины, так что общее колебание высоты слоистых облаков за короткое время может быть до 100-200м и более. Именно в виду сложной структуры нижней границы низких слоистых облаков при измерении высоты фиксируется разная часть нижнего слоя облачности.

Высота нижней границы подоблачной дымки и её толщина зависят от

температуры и влажности воздуха у поверхности земли, а также от высоты нижней границы облака. Чем ниже облака, тем ближе к земной поверхности расположен и слой подоблачной дымки, а значит, хуже видимость у земли.

Изменчивость высоты НГО. Ввиду того, что низкие облака слоистых форм образуются под воздействием сложных и разнообразных процессов, их нижняя границы часто существенно изменяется во времени и пространстве. Эти изменения важно знать для оценки условий взлета, посадки летательных аппаратов и полетов на малых высотах.

Колебания высоты НГО для любого пункта складывается из систематических, периодических и случайных её изменений. Систематические изменения определяются общей тенденцией изменения высоты, её понижение или повышение.

Высота облаков понижается, например при приближении к данному пункту теплого фронта. Систематические изменения высоты облаков обусловливаются главным образом синоптическими процессами и суточным ходом температуры и влажности. Периодические изменения высоты облаков имеют волновой характер и определяются особенностями воздушных течений на малых высотах. Случайные изменения – неупорядоченные колебания, вызванные в основном турбулентными движениями. Все эти виды колебаний могут проявляться одновременно и накладываться друг на друга, взаимно погашать или наоборот, усиливать колебания высоты. Поэтому временная и пространственная изменчивость высоты НГО нередко может быть значительной.

Изменения высоты облаков показывают, что, например, через 1 мин. изменение высоты в 90% не превышает 20м, но в отдельных случаях может быть до 80-100м и даже 150м, через 15 мин изменения высоты облаков в пределах до 20м составляют 75% случаев, а крайние изменения – до 300м.

При измерениях через 1 час изменчивость высоты облаков до 20м, имеет повторяемость 57%, а в 1% случаев высота может изменяться более чем на 300м.

С увеличением высоты нижней границы облачности её изменчивость во времени и пространстве в среднем несколько уменьшается. Наибольшую изменчивость высоты нижней границы имеют разорвано- слоистые и слоистые облака.

Наиболее устойчива высота нижней границы у слоисто-кучевых облаков.

Пространственная изменчивость нижней границы облаков зависит от характера облаков (например, внутримассовые или фронтальные), их формы и сезона года. Фронтальная облачность более изменчива, чем внутримассовая.

 

Атмосферные осадки.

 

Осадками называются капли воды и кристаллы льда, выпадающие из облаков или осаждающиеся из воздуха на земную поверхность. Необходимым условием образования осадков является укрупнение облачных элементов до таких размеров, при которых скорость падения таких элементов становится больше

скорости восходящих потоков воздуха. Процесс укрупнения облачных элементов происходит в результате конденсации, сублимации к коагуляции (слияния). Конденсационный рост капель преобладает в начальной стадии развития облака. При этом наблюдается небольшое пресыщение водяного пара над поверхностями облачных капель. Согласно теории испарения и роста капель под влиянием конденсации мелкие капли в начальной стадии растут довольно быстро. В течение нескольких секунд их радиус может увеличиться в два-три раза, и чем крупнее становится капля, тем медленнее её дальнейший рост. Конденсационный рост капель преобладает до тех пор, пока радиус капли не станет равным 20-60мк, после чего главным процессом укрупнения облачных элементов становится коагуляция (слияние их в результате столкновения). На этот процесс большое влияние оказывают скорости восходящих потоков в облаке. Интенсивные восходящие потоки способствуют усилению процессов коагуляции. Наиболее активно процесс укрупнения облачных элементов происходит в смешанных облаках. Это связано с тем, что упругость насыщения над льдом меньше, чем над водой. Поэтому имеет место перегонка водяного пара с капель на кристаллы. Капли испаряются, а ледяные кристаллы увеличиваются. Наиболее активно этот процесс происходит при температуре около -12⁰. Поэтому осадки выпадают, как правило, из смешанных облаков. Выпадение же осадков из чисто водяных облаков наблюдается в тех случаях, когда в облаках содержатся капли различной величины, а вертикальная мощность облаков не менее 3 км.

На укрупнение облачных элементов весьма существенное влияние оказывает состояние турбулентности в облаках. С одной стороны, интенсивные восходящие потоки способствуют быстрому понижению температуры воздуха, благодаря чему и создается некоторое пересыщение водяного пара, а следовательно, и ускоренный конденсационный рост капель. С другой стороны, капли поднимаются восходящими потоками на большую высоту, а затем, падая вниз через значительную толщу облачного слоя, имеют больше возможностей для столкновения и слияния. Наблюдения показывают, что наиболее крупные и интенсивные осадки выпадают из облаков, в которых хорошо развита турбулентность.

Осадки характеризуются количеством и интенсивностью. Количество осадков измеряют толщиной слоя жидкой воды, который мог бы образоваться после выпадения осадков, на горизонтальной непроницаемой поверхности (измеряется в миллиметрах). Интенсивностью осадков называется их количество, выпавшее в единицу времени (например, мм/ч).

 

Виды и типы осадков

Различают несколько видов осадков: морось, дождь, снег, крупа, град.

Морось- осадки, состоящие из очень мелких капель, радиус которых не превышает 0,25 мм. Они как бы плавают в воздухе, постепенно снижаясь. Морось может выпадать в переохлажденном состоянии.

Дождь состоит из более крупных капель, чем морось. Скорость падения капель дождя составляет 4-8м/с. в холодное полугодие иногда выпадает переохлажденный дождь. В этом случае наблюдается образование ледяного нароста (гололеда) на земной поверхности, поверхности различных предметов и сооружений.

Снег –осадки в виде снежинок самой разнообразной формы и размеров. Радиус наиболее крупных снежинок достигает 4-5мм. При температуре около 0⁰С снежинки слипаются и выпадают крупными хлопьями. Снег иногда выпадает вместе с дождем в виде тающих снежинок, тогда эти осадки называют мокрым снегом.

Крупа- осадки в виде ледяных частичек или зерен снега. Радиус крупы обычно несколько мм, но может достигать 5-7 мм.

Град. Из всех видов осадков является наиболее опасным для полетов явлением. Он образуется в кучево-дождевых грозовых облаках в результате замерзания переохлажденных капель на зернах снежной крупы. Град имеет вид шарообразных кусочков льда. Размеры градин весьма разнообразны и колеблются от нескольких мм до 7-10см и больше. В исключительных случаях отдельные градины могут быть весом 2-3 кг. Крупные градины имеют слоистое строение. Слои прозрачного льда чередуются со слоями непрозрачного. Такое строение является следствием неоднократных подъемов и опусканий градин в облаке, когда они несколько раз пересекают уровень с нулевой температурой. Наиболее интенсивный процесс образования града наблюдается на высотах, где температура воздуха в облаке от 0 до -10⁰С. Летом такие температуры обычно отмечаются на высотах 3-5км. На этих же высотах в облаке наблюдаются и наиболее интенсивные вертикальные движения воздуха, которые способствуют быстрому увеличению размеров градин.

Продолжительность выпадения граза невелика и обычно составляет 5-15 минут и лишь в отдельные случаях превышает это время. Иногда град бывает с перерывами в несколько минут. Ширина полосы выпадения град колеблется от нескольких сот метров до нескольких километров, а её протяженность может составлять несколько сот километров.

Статистика показывает, что в горных районах град выпадает чаще, чем в равнинных.

В зависимости от физических условий образования осадки бывают трех типов: обложные, ливневые и моросящие.

Обложные осадки выпадают в виде дождя, снега или мокрого снега из слоисто- дождевых, а иногда и из высоко-слоистых облаков. Такие осадки одновременно выпадают над обширными районами. Интенсивность их обычно невелика, а продолжительность может быть значительной.

Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых облаков в виде дождя, снега, крупных снежных хлопьев, крупы и града. Чаще всего это кратковременные осадки большой интенсивности. Они нередко внезапно начинаются и так же внезапно заканчиваются. Резко может меняться и их интенсивность.

Моросящие осадки характерны для холодного времени года. Выпадают они из слоистых и слоисто-кучевых облаков в виде мороси, а при очень низких температурах в виде ледяных кристаллов.

К осадках, выделяющимся непосредственно из воздуха относятся: роса, иней, жидкий и твердый налет.

 

Видимость

Видимость является одним из важнейших метеорологических элементов, который оказывает весьма существенное влияние на выполнение полетов. Условия видимости тесным образом связаны с наличием в атмосфере, твердых и жидких примесей, образующих облака, осадки, туманы, дымки. Видимость- это расстояние, на котором теряется видимость ориентиров достаточно больших размеров, проектирующихся на фоне неба у горизонта.

При метеорологическом обеспечение полетов необходимо четко различать метеорологическую дальность видимости (МДВ), дальность видимости на взлетно-посадочной полосе (дальность видимости на ВПП) и полетную дальность видимости (ПДВ).

Метеорологическая дальность видимости является условной характеристикой прозрачности атмосферы. Прозрачность атмосферы измеряется специальным прибором – регистратором МДВ. Он позволяет измерять видимость в любое время суток и регистрировать её значение непрерывно на специальной бумажной ленте. Визуально горизонтальную видимость можно определить по специальным ориентирам, расстояние до которых измерено и известно. Видимость на ВПП может быть равно МДВ или больше, если используются, специальные очни вдоль границ ВПП.

Полетная дальность видимости представляет собой расстояние, на котором с борта воздушного судна виден данный реальный объект на окружающем фоне. Она зависит от целого ряда факторов, связанных с метеорологическими условиями, характером объекта и окружающего фона.

Угловые размеры существенно влияют на дальность видимости. Чем крупнее ориентир, тем на большем расстояние при прочих равных условиях он виден.(Таб.3.2)

Таблица 3.2