Турбулентность атмосферы и болтанка самолетов – явления, связанные с неупорядоченным, хаотическим, вихревым движением частиц воздуха.

Турбулентные зоны охватывают в большинстве случаев ограниченные области. Они являются обычно не сплошными возмущенными слоями, а прерывистыми – возмущенные участки чередуются спокойными.

Наличие резких контрастов температуры и изменчивости поля ветра в зонах фронтов способствует развитию турбулентности. Ширина турбулентной зоны обычно составляет несколько десятков километров, а высота её расположения зависит от высоты фронтальной поверхности.

Интенсивность турбулентности во фронтальных зонах оценивается по значениям параметров Fu и Fc с помощью графика, приведенного на рис.1.

Рис.1. График для оценки интенсивности турбулентности

во фронтальных зонах

Параметр Fu численно равен разности между скоростью движения холодного фронта V_хф и составляющей градиентного ветра в теплом воздухе, перпендикулярной фронту (V_т), т. е. (F_u=V_х.ф.-V_т ).

Параметр Fc рассчитывается по данным зондирования атмосферы в теплой воздушной массе как разность температур воздуха - у поверхности земли и на уровне 850 мбар.

Выразив разделительные линии на рис. 1. формулами, получаем возможность аналитического решения данной прогностической задачи.

Расчетные формулы и логические условия.

1. Вычисляется скорость геострофического ветра по формулам

,

,

, м/с.

2. Вычисляется скорость градиентного ветра по формуле

, м/c,

и её составляющая в тёплом воздухе, перпендикулярную фронту U_T по формуле

, км/ч,

где - угол между нормалью к фронту и направлением градиентного ветра на рассматриваемом уровне;

3. Вычисляются значения параметров F_U и F_c , определяющих интенсивность турбулентности по формулам :

,.км/ч,

, град.С.

4. Пороговое значение параметра F_с , выше которого при наблюдаемом значении F_U возможна сильная турбулентность вычисляется по формулам, полученным в результате аппроксимации верхней кривой рис.1 :

, для F_U=[0;9];

, для F_U=[9;80];

, для F_U=[80;85].

5. Пороговое значение параметра F_с , ниже которого при наблюдаемом значении F_U возможна слабая турбулентность вычисляется по формулам, полученным в результате аппроксимации нижней кривой рис.1 :

, для F_U=[0;80];

, для F_U=[80;85].

6. Для значений параметра F_с , при наблюдаемом значении F_U, принадлежащих области между верхней и нижней кривой рис.1 возможна умеренная турбулентность.

Интенсивность турбулентности на теплом фронте оценивается также с помощью графика, приведенного на рис. 1. В этом случае величина F_U определяется как разность между скоростью движения теплого фронта (V_т.ф). и составляющей градиентного ветра в холодном воздухе, нормальной теплому фронту (V_x), т. е.

Значение Fc рассчитывается, как и для случаев холодного фронта.

Интенсивность турбулентности на холодном фронте можно также оценить по скорости движения фронта (V_х.ф) и разности температуры между теплой и холодной воздушными массами (DTт.х) у поверхности земли (рис. 2).

В зоне холодного фронта развитие турбулентности связано как с резким изменением направления и скорости ветра, так и с развитием вынужденной конвекции и образования кучево–дождевой облачности.

Рис. 2. График для оценки интенсивности турбулентности в зоне холодного фронта

Выразив разделительные линии на рис. 2. формулами, получаем возможность аналитического решения данной прогностической задачи:

1 Пороговое значение параметра V_х.ф, выше которого при наблюдаемом значении DTт.х возможна сильная турбулентность вычисляется по формулам, полученным в результате аппроксимации верхней кривой рис.2 :

.

2 Пороговое значение параметра V_х.ф, ниже которого при наблюдаемом значении DTт.х возможна слабая турбулентность вычисляется по формулам, полученным в результате аппроксимации нижней кривой рис.2:

, для =[1.5;1.55];

, для =[1.55;10.8];

3. Для значений параметра V_х.ф, при наблюдаемом значении DTт.х, принадлежащих области между верхней и нижней кривой рис.2 возможна умеренная турбулентность.

Используемая литература :

1.”Руководство по практическим работам метеорологических подразделений авиации вооружённых сил”, Москва, Воениздат, 1992 г, стр.225-226; графики: рис.97 стр.257, рис.99 стр.259.

2.Отчёт о НИР ”Исследования по математическому и программному обеспечению специализированных вычислителей, предназначенных для решения задач метеорологического обеспечения авиации”, ВВВАИУ, Воронеж 1992 г, стр.102-105.

3.Методические рекомендации “Прогноз опасных явлений погоды”, Москва, Воениздат, 1988г., стр.70-71; графики рис.8.1 стр69, рис.8.2 стр.70.4

4.М.М.Иоффе, М.Г.Приходько “Справочник авиационного метеоролога”, М-1977г., стр181.