МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА УКРАИНЫ

2

Конспект лекций разработан с целью повышения квалификации и переподготовки персонала УВД. В нем учтены рекомендации ВМО и все изменения и дополнения, внесенные в Конвенцию о международной гражданской авиации в части метеорологического обеспечения.

Данный конспект может быть использован для подготовки к продлению срока действия/выдачи свидетельств, внесения квалификационных отметок и поддержания знаний и навыков на уровне, соответствующем требованиям, изложенным в Правилах выдачи свидетельств авиационному персоналу Украины (приказ Министерства транспорта Украины от 07.12.1998 №

486).

Материал, изложенный в конспекте, рассчитан на специалистов со знанием основ авиационной метеорологии и английского языка и может быть полезен при повышении квалификации и переподготовке других авиационных специалистов.

Главы 1-6 данного конспекта составлены метеорологом Украэротренинга – Рудниченко В.А., а главы 7-10 составлены начальником отдела организации метеообеспечения аэронавигации

– Ситаком В.А.

Конспект рассмотрен и одобрен на совещании Центра повышения квалификации «Украэротренинг» протокол № 1 от 03.01.2003г.

Внесены изменения в связи с вводом Правил по метеорологоческому обеспечению авиации (Наказ Державної служби України з нагляду за забезпеченням безпеки авіації, Міністерства охорони навколишнього природного середовища України, Міністерства оборони України 14.11.2005 №851/409/661).

4

ВВЕДЕНИЕ

В связи с тем, что функционирование любого вида транспорта зависит от погодных условий, которые могут варьироваться от благоприятных до угрожающих безопасности, можно с уверенностью утверждать, что эффективность деятельности авиации в огромной степени зависит от погодных условий. Погодные условия в равной степени влияют на деятельность международного и небольшого местного аэропорта. Метеорологические условия могут в значительной мере влиять на безопасность, эффективность и регулярность полетов по маршруту.

Решение этих задач зависит от непрерывного, своевременного и надежного обеспечения метеорологической информацией командного, летного и диспетчерского состава, которые осуществляют организацию, планирование, выполнение полетов и управление воздушным движением.

Метеорологическое обеспечение международных полетов осуществляется национальными полномочными метеорологическими органами в соответствии с положениями, указанными в Приложении 3 к Чикагской конвенции ИКАО, и Техническим регламентом Всемирной метеорологической организации (ВМО) после подписания региональных соглашений по аэронавигации компетентными органами. Такими органами в Украине являются Департамент по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Укравиатранс.

С 1968г у нас на международных трассах действуют Правила полета и процедуры по руководству воздушным движением и метеорологическому обслуживанию полетов, принятые ИКАО. В это же время было введено в действие Приложение 3 к Чикагской конвенции ИКАО.

Приложение 3 ”Международные Стандарты и рекомендуемая практика. Метеорологическое обеспечение аэронавигации" (издание четырнадцатое введено в действие в июле 2001г) опубликованное на английском, французском, русском и испанском языках, содержит нормативный материал, охватывающий принципы и цели, стандарты, рекомендуемую практику, инструктивный материал и кодовые формы, применяемые во всемирном масштабе. В нем определена конкретная ответственность государств за предоставление метеорологического обслуживания и ответственность эксплуатантов, использующих это обслуживание.

Метеорологическое обслуживание ГА в Украине осуществляют аэродромные метеорологические органы Департамента гидрометслужбы и мониторинга на основании Договора между Департаментами авиационного транспорта, Комитетом по использованию воздушного пространства, Госкомгидрометом и Гидрометслужбой ВС, подписанной в 1994г.

Юридическим основанием для метеообслуживания является Договор «Про принципи взаємодії та взаємні зобов′язання щодо вирішення питань, пов’язаних з метеорологічним забезпеченням органів ОПР».

Основным нормативным документом, который определяет требования к метеорологическому обслуживанию ГА в Украине, являются ПМОА, которые начали действовать

с22 февраля 2006 года.

Сянваря 2002г в РСП «Киевцентраэро» введен в действие 1 этап системы распространения метеорологической информации SADIS. Пуск системы даст возможность обеспечить диспетчерский состав АС УВД «Стрела-Аления» и экипажи ВС на этапе предполетной подготовки (брифинг) комплектом аэросиноптического материала, а также всеми оперативными метеорологическими данными с ВЦЗП. Информацию системы SADIS смогут использовать в оперативной работе все пользователи базы данных аэронавигационной информации.

5

1. Воздушные массы. Атмосферные фронты и особенности явлений погоды, связанных с ними.

Воздушные массы – огромные порции воздуха в тропосфере, занимающие тысячи километров, в которых наблюдаются однородные распределения метеорологических элементов (температуры, влажности, облачности, видимости и т.д.). Очагами их формирования могут являться обширные малоподвижные антициклоны или малоподвижные депрессии. Существует две классификации ВМ: термодинамическая (термическая) и географическая. Согласно термодинамической классификации, ВМ в зависимости от стратификации подразделяются на устойчивые, неустойчивые и нейтральные. По географической классификации ВМ делятся в зависимости от очага формирования этой массы на арктические, умеренные, тропические и экваториальные. Воздушные массы каждого типа подразделяются на морские и континентальные с учетом подстилающей поверхности, где происходит их формирование.

Устойчивая ВМ всегда бывает более теплой, чем подстилающая поверхность, и постепенно охлаждается снизу. Вертикальные температурные градиенты уменьшаются. В ней отсутствуют условия для развития вертикальных движений воздуха: образуются инверсии, низкие слоистые облака, моросящие осадки, дымка, адвективные туманы, гололед. Сложные условия для взлета и посадки могут наблюдаться до высоты 1-2км.

Если теплая ВМ имеет малую влажность, то наблюдается ясная и малооблачная погода. Неустойчивая воздушная масса является более холодной, чем подстилающая

поверхность.

При движении над теплой земной поверхностью или вследствие дневного прогрева солнцем холодная масса нагревается снизу и становится неустойчивой. Происходит увеличение вертикальных градиентов температуры, способствующее развитию конвекции. Образуются мощные кучевые и кучево-дождевые облака, возникают грозы. Грозовая деятельность может сопровождаться выпадением ливневых осадков, усилением ветра. Грозы, возникающие в неустойчивой ВМ называются внутримассовыми. Максимальное развитие облачности и ухудшение видимости при выпадении осадков наблюдаются в послеполуденные часы. К вечеру и ночью погода проясняется, и при достаточной влажности и слабом ветре, могут возникнуть радиационные туманы.

По оценке метеообстановки следует учитывать, что полет в неустойчивой воздушной массе будет сопровождаться болтанкой.

Нейтральная воздушная масса (ее иногда называют местной) – это масса воздуха, длительное время находящаяся над данным районом. Погодные условия медленно претерпевают изменения под влиянием подстилающей поверхности данного района. Характерны для такой ВМрадиационные инверсии, слабый ветер. Утром могут образовываться радиационные туманы и низкие слоистые облака.

Неравномерное нагревание земной поверхности и нижних слоев атмосферы является причиной возникновения горизонтальных градиентов температуры. По-разному происходит нагревание и охлаждение воздуха в разных широтных зонах, над океаном и сушей. Большие горизонтальные градиенты температуры воздуха создаются между низкими и высокими широтами Земли.

Вследствие горизонтального переноса теплые и холодные массы воздуха могут сближаться друг с другом или удаляться. При сближении масс воздуха с различными физическими свойствами горизонтальные градиенты температуры, влажности, давления и других метеорологических элементов увеличиваются, скорости ветра возрастают. Зоны сближения разнородных воздушных масс называются переходными или фронтальными.

О фронтальных зонах и роли их в образовании атмосферных вихрей было известно более 100лет назад. Еще в середине восемнадцатого века адмирал Фицрой (1863г) предположил, что развитие атмосферных процессов происходит бурно и сопровождается образованием вихрей в тех районах, где встречаются холодные и теплые массы воздуха. Однако это правильное предположение было забыто и получило развитие лишь в начале 20 века.

Формирование фронтальной зоны сопровождается возникновением поверхностей разделов между холодными и теплыми воздушными массами. Эти поверхности раздела называются атмосферными фронтами, которые представляют собой узкую наклонную переходную зону между ВМ, имеющими различные физические свойства (температура, влажность, видимость и т.д.).

6

Взоне фронта метеорологические явления претерпевают резкие скачкообразные изменения. Фронтальная поверхность обычно представляет собой слой инверсии, которая является задерживающим слоем.

Фронты, разделяющие основные ВМ, называются главными фронтами. К ним относятся арктический фронт, разделяющий арктический и умеренный воздух, полярный фронт, отделяющий умеренный воздух от тропического, тропический фронт, разделяющий тропический

иэкваториальный воздух.

Взависимости от вертикальной и горизонтальной протяженности фронты разделяются на основные (высокие), вторичные (низкие) и верхние.

Взависимости от направления и скорости перемещения, а также строения фронтов их делят на теплые, холодные, окклюзии и малоподвижные.

Взависимости от того, какая ВМ сменяет другую: теплая холодную или холодная теплую, фронты разделяются на два основных типа: теплые и холодные.

Теплым фронтом называется фронт, перемещающийся в сторону холодной ВМ. Такой фронт приносит потепление, т.к. за теплым фронтом перемещается теплая воздушная масса, как менее плотная она натекает на холодной воздух. При достаточной влажности в зоне фронта образуется облачная система (Сi, Cs, As, Ns, St). Вертикальная мощность 8-12км, ширина 700900км. Ширина зоны обложных осадков 300-400км (зимой), 200-300 км (летом) (Рис.1,2).

Вблизи центра циклона вертикальная мощность облаков теплого фронта наибольшая, а к периферии она уменьшается. На некотором расстоянии от центра циклона осадки у теплого фронта прекращаются, а затем исчезают и облака.

Вуглубляющихся циклонах большие высоты верхней границы облаков встречаются чаще, чем в заполняющихся.

Во многих случаях, особенно летом, облачная система теплого фронта бывает расслоена. Летом при большой сухости теплого воздуха облака на теплом фронте могут отсутствовать совсем.

Рассматривая систему облаков теплого фронта, можно отметить, что она располагается преимущественно перед приземной линией фронта вдоль клина холодной воздушной массы, что соответствует зоне наиболее интенсивных восходящих движений теплого воздуха, а по мере удаления от центра циклона вдоль линии теплого фронта восходящие движения воздуха ослабевают.

Можно выделить следующие три фазы развития облачности теплого фронта:

1)начальная фаза – возникает лишь надфронтальная часть системы;

2)фаза активного облакообразования – надфронтальные AsNs начинают срастаться

сподфронтальными облаками, намечается расслоение в зафронтальной части;

3)фаза зрелого облака – все части системы полностью развиты, в центральной части системы имеется сплошной мощный массив облаков, а в зафронтальной части оформились отдельные ярусы.

Взоне теплого фронта, в зависимости от активности, сезона года и времени суток, следует учитывать не только наличие низкой облачности высотой 100м и ниже, ухудшение видимости изза осадков, метелей, фронтального тумана и возможности возникновения гололеда, обледенения ВС в облаках и зоне осадков, но и замаскированные кучево-дождевые облака, сопровождающиеся грозой и турбулентностью. К опасным условиям полета при пересечении ТФ на больших высотах относятся грозы, которые усиливаются в ночное время за счет выхолаживания верхнего слоя облачности.

При прохождении фронта температура и влажность резко возрастают, ветер усиливается, после прохождения фронта направление ветра резко меняется поворотом вправо, а скорость уменьшается, падение давления прекращается и даже начинается его рост. Зимой при прохождении теплого фронта обычно появляются низкие слоистые облака.

Зона струйного течения может встретиться впереди линии фронта (300-500км) и следует учитывать возможность возникновения зоны турбулентности.

Холодным фронтом называется фронт, который перемещается в сторону теплой ВМ, при этом теплый воздух отступает и замещается холодным. Холодный воздух, как более тяжелый и плотный, вытесняет более легкий теплый воздух, который отступает и поднимается вверх. Такой фронт приносит похолодание.

В практике принято подразделять ХФ на два рода:

7

холодный фронт I рода;

холодный фронт II рода.

За счет неравномерности трансформации вторгшегося холодного воздуха за основным холодным фронтом возникают вторичные фронты.

Холодный фронт I рода - это медленно движущийся или значительно замедляющий свое движение фронт (30-40 км/ч) (Рис.3). Такие условия создаются в циклоне, замедляющем свое движение, на перифериях циклонов или антициклонов.

Погода и условия полетов при пересечении таких фронтов имеют сходство с погодой ТФ, но расположенной в обратной последовательности.

В теплую половину года перед ХФ нередко возникает кучево-дождевая облачность, сопровождающаяся ливневыми осадками и грозами, причем система As-Ns при этом может отсутствовать. Конвективная облачность на медленно перемещающихся ХФ ограничена по ширине зоны и развивается исключительно днем.

Холодный фронт II рода - это быстро движущийся ХФ, когда скорость перемещения 4060 км/ч и более, происходит резкое вторжение холодного воздуха и интенсивное вытеснение теплого воздуха (Рис.4). Образуются мощные Сu, Cb облака большого вертикального развития. В зоне фронта может выпадать град, сильные ливни, смерчи шквалы, ухудшение видимости, наличие болтанки, обледенение ВС, сдвиг ветра у земли.

Кучево-дождевая облачность и осадки наблюдаются в узкой полосе шириной порядка 50100км перед фронтом, вертикальная мощность иногда достигает 10-13км. За фронтом осадки прекращаются и фронтальная облачность исчезает.

При полетах в зоне фронта следует обходить зоны СВ облаков, а также производить взлет

ипосадку согласно требований нормативных документов.

Взоне ХФ II рода следует учитывать возможность наличия струйного течения, ось которого находится за фронтом на расстоянии 100-300км. Полет на больших высотах будет сопровождаться болтанкой.

Вторичными фронтами называются разделы между различными частями одной и той же ВМ. Они образуются главным образом в холодной ВМ и отделяют первую “порцию” уже прогревшегося воздуха от более холодной “порции”. Эти фронты обнаруживаются преимущественно в нижних слоях атмосферы и быстро размываются. Низкой облачности в зоне таких фронтов не бывает. Резкое ухудшение видимости при снежных зарядах (зимой) сопровождается усилением порывистого ветра, турбулентностью.

В летний период в зоне такого фронта образуется более мощная кучево-дождевая облачность с верхней границей 5-8км, которая сопровождается грозой, усилением ветра, турбулентностью, обледенением и сильными ливневыми осадками.

Фронты окклюзии - сложные фронты, которые образуются при смыкании холодного и теплого фронтов. После возникновения фронта окклюзии циклон считается перешедшим в стадию заполнения. Холодный воздух впереди и позади фронта окклюзии почти никогда не бывает однородным и поэтому в зависимости от того, какая из двух ВМ (в передней или тыловой части циклона) теплее за фронтом окклюзии или холоднее, различают фронт окклюзии по типу теплого фронта (Рис.5) или по типу холодного (Рис.6). Характер погоды обусловлен взаимодействием всех трех воздушных масс. Облачные системы этих фронтов очень сложные, однако, имеют больше просветов и меньшую вертикальную протяженность, чем облака основных фронтов. Здесь можно встретить многоярусную систему облаков (Ci, Cs, Ac, As, Ns, Cb, St), обложные осадки чередуются с ливневыми, ширина зоны достигает 100-200км. Большую опасность при полетах представляют Cb, закрытые другими облаками, а летом - обледенение и болтанка. Постепенно в зоне фронта облачность размывается, осадки ослабевают.

Стационарными (малоподвижными) фронтами называются участки фронта, который имеет незначительные смещения или колебания от срока к сроку в сторону холодной или теплой воздушной массы. Часто такие фронты наблюдаются на периферии циклона или антициклона. На картах погоды такой фронт может быть расположен параллельно изобарам.

8

В зоне фронта наблюдается слоистообразная облачность небольшой мощности. У земной поверхности - дымка, туман. В летний период - Cu, Cb при благоприятных условиях.

Верхние фронты. В атмосфере создаются условия, когда поверхность фронта не достигает поверхности земли. Верхним может стать фронт, если в приземном слое встречается сильно холодный воздух или в приземном слое фронт размывается, а сложные погодные условия на высотах остаются (струйное течение, турбулентность).

9

H км

300-400

800-1000 км

Рис. 1. Схема облачности теплого фронта в холодное время

года

Рис 2. Схема облачности теплого фронта в теплое время

года