🗊Презентация Методы прогноза направления и скорости ветра у земли и в свободной атмосфере, прогноз струйных течений

Методы прогноза направления и скорости ветра у земли и в свободной атмосфере, прогноз струйных течений

Прогноз направления ветра дается специалистами синоптическим методом. Только в интересах авиации направление ветра указывается в десятках градусов, для того, чтобы работники гражданской авиации смогли оценить встречную (попутную) и боковую составляющую скорости ветра. Так как, для обеспечения безопасности при взлете и посадке самолетов есть ограничения как по боковому, так и по встречному (попутному) ветру. При прогнозе направления ветра и даже по фактическому ветру на АМСГ определяется боковая составляющая ветра. Обычно это делается с помощью графика, представленного на рис.1.

Метод А. С. Зверева Метод А. С. Зверева

Метод О. Г. Богаткина Рекомендуется определять скорость ветра по полуэмпирической формуле: U=k(pp), где U — скорость ветра, м/с; k — полуэмпирический коэффициент, равный k = 2,5 для северо-запада ЕЧР; (рр) — барометрическая тенденция, гПа/3 ч, взятая по абсолютной величине за последний срок наблюдений. Эта формула дает вполне удовлетворительные результаты, особенно в зоне холодного фронта.

Прогноз максимального ветра при грозах по аэрологической диаграмме Прогноз максимального ветра при грозах по аэрологической диаграмме

Таблица 1. Определение скорости ветра у земли по данным о ветре на уровне 850 гПа Таблица 1. Определение скорости ветра у земли по данным о ветре на уровне 850 гПа

Исходными данными для прогноза является величина Исходными данными для прогноза является величина ΔТ=Тмакс-Та, где ΔТ— величина, на которую понижается температура воздуха при ливне; Тмакс- прогностическое значение максимальной температуры воздуха; Та - значение температуры, для определения которой нужно от уровня конденсации (на бланке аэрологической диаграммы за утренний срок) опуститься по влажной адиабате до значения давления у земли.

Поля ветра в свободной атмосфере прогнозируются в крупных прогностических центрах современными численными моделями. Для обеспечения полетов по маршрутам большой протяженности используется прогностическая продукция глобальных моделей. Всемирные центры зональных прогнозов ИКАО (Вашингтон и Лондон) выпускают информацию о полях ветра и передают ее по каналам связи в коде GRIВ каждые 6 ч на фиксированные сроки 6, 9, 12, … и 36 ч для следующих эшелонов полета (все, кроме первого, можно считать относящимися к свободной атмосфере): FL50 (850 гПа), FLlOO (700 гПа), FL140 (600 гПа), FL180 (500 гПа), … и FL530 (100 гПа). В настоящее время численные прогнозы ветра и температуры составляются Всемирными центрами зональных прогнозов (ВЦЗП) с использованием регулярной сетки с горизонтальной разрешающей способностью 1,25° широты и долготы. Поля ветра в свободной атмосфере прогнозируются в крупных прогностических центрах современными численными моделями. Для обеспечения полетов по маршрутам большой протяженности используется прогностическая продукция глобальных моделей. Всемирные центры зональных прогнозов ИКАО (Вашингтон и Лондон) выпускают информацию о полях ветра и передают ее по каналам связи в коде GRIВ каждые 6 ч на фиксированные сроки 6, 9, 12, … и 36 ч для следующих эшелонов полета (все, кроме первого, можно считать относящимися к свободной атмосфере): FL50 (850 гПа), FLlOO (700 гПа), FL140 (600 гПа), FL180 (500 гПа), … и FL530 (100 гПа). В настоящее время численные прогнозы ветра и температуры составляются Всемирными центрами зональных прогнозов (ВЦЗП) с использованием регулярной сетки с горизонтальной разрешающей способностью 1,25° широты и долготы.

Механическая турбулентность является функцией скорости ветра у поверхности Земли, шероховатости земной поверхности, а также взаимного расположения направления ветра и направления хребта. Возмущения, возникающие за счет неровностей земной поверхности, приводят к образованию сильных восходящих и нисходящих потоков, которые и вызывают болтанку ВС. Механическая турбулентность является функцией скорости ветра у поверхности Земли, шероховатости земной поверхности, а также взаимного расположения направления ветра и направления хребта. Возмущения, возникающие за счет неровностей земной поверхности, приводят к образованию сильных восходящих и нисходящих потоков, которые и вызывают болтанку ВС. Термическая турбулентность образуется за счет неравномерного нагрева земной поверхности или при адвекции холодного воздуха на теплую подстилающую поверхность. Динамическая турбулентность возникает в атмосфере в тех слоях, где наблюдаются большие вертикальные и горизонтальные сдвиги ветра и температуры. Ученых многих стран привлекает проблема турбулентности ясного неба (ТЯН). Это связано с обеспечением безопасности полетов в метеорологическом отношении. ТЯН наиболее опасный вид турбулентности, так как всегда оказывается внезапной для экипажа.

Метод Пчелко И. Г. Метод Пчелко И. Г.

Холодные фронты I и II родов на приземной карте. Повторяемость болтанки на холодных фронтах наибольшая по сравнению с другими атмосферными фронтами; Холодные фронты I и II родов на приземной карте. Повторяемость болтанки на холодных фронтах наибольшая по сравнению с другими атмосферными фронтами; Теплый фронт или фронт окклюзии, связанные с четко выраженными высокотропосферными струйными течениями; Высокотропосферные или стратосферные струйные течения; Периферия циклона, ложбина, гребень; Наличие облачности на эшелоне полета; Адвекция холода; Значительное усиление ветра на эшелоне полета.

Графический метод : Строят вертикальные профили скорости, направления ветра и температуры воздуха, то для каждого линейного участка профиля вертикальные градиенты соответствующих метеорологических величин будут характеризоваться наклоном рассматриваемого участка кривой распределения к горизонтальной оси. Чем меньше угол наклона между построенными кривыми и горизонтальной осью, тем больше вертикальный градиент данной метеорологической величины. В качестве критериев при диагнозе и прогнозе болтанки используется понятие критических значений вертикальных градиентов. Графический метод : Строят вертикальные профили скорости, направления ветра и температуры воздуха, то для каждого линейного участка профиля вертикальные градиенты соответствующих метеорологических величин будут характеризоваться наклоном рассматриваемого участка кривой распределения к горизонтальной оси. Чем меньше угол наклона между построенными кривыми и горизонтальной осью, тем больше вертикальный градиент данной метеорологической величины. В качестве критериев при диагнозе и прогнозе болтанки используется понятие критических значений вертикальных градиентов. Методика выделения зон болтанки самолетов сводится к тому, что по построенным профилям ветра и температуры воздуха для каждого линейного участка определяется угол наклона вертикального профиля к горизонтальной оси и сравнивается с критическим значением.

Метод комплекса критериев Метод комплекса критериев По данным температурно-ветрового зондирования определяются шесть критериев турбулентности: скорость ветра 25 м/с и более; верт. град. скорости ветра - 10 м/с на 1 км; гориз. град. скорости ветра - 5 м/с на 100 км; верт. сдвиг направления ветра — 15° на 1 км; верт. град. температуры воздуха — 7°С на 1 км; гориз. град. температуры воздуха — 2°С на 100 км. Если на высоте полета одновременно выполняются не менее трех любых критериев, то следует указывать болтанку.

Термическая турбулентность Термическая турбулентность Для каждого узла строится кривая стратификации температуры до высоты поверхности 400 гПа и кривая состояния частицы. По двум этим кривым определяется разность температур ∆Т поднимающейся частицы и окружающего воздуха и находится ∆Тmах - максимальное значение указанной разности в пределах слоя от земли до поверхности 400 гПа. Затем с помощью табл. 1 оценивается интенсивность ожидаемой термической турбулентности, и программа переходит к расчетам в соседнем узле. Полученные оценки интенсивности термической турбулентности наносятся на карту и визуализируются.

Механическая турбулентность Механическая турбулентность В современных моделях рассчитываются либо поток количества движения М, либо коэффициент торможения СD. Кроме того, прогнозируется скорость ветра на модельных уровнях. В частности, в модели COSMO-Ru прогнозируется СD. На основе этой прогностической информации рассчитывается поток количества движения:

Таблица 2. Эмпирические соотношения между величинами потока количества движения М и интенсивностью механической турбулентности Таблица 2. Эмпирические соотношения между величинами потока количества движения М и интенсивностью механической турбулентности

После рассчитанные поля интенсивности термической и механической турбулентности совмещаются. Получаемое поле результирующей турбулентности визуализируется в виде карты и передается потребителю как прогностическая карта турбулентности на нижних уровнях (рис. 3 ). После рассчитанные поля интенсивности термической и механической турбулентности совмещаются. Получаемое поле результирующей турбулентности визуализируется в виде карты и передается потребителю как прогностическая карта турбулентности на нижних уровнях (рис. 3 ).