МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ СССР ВОЕННО-ВОЗДУШНЫЕ СИЛЫ

Строевым частям

Полковник А.И.БАЛАКИН

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Утверждено главнокомандующим ВВС

Внимание! Проверьте наличие вклеек

Москва - 1991

В пособии изложены основы авиационное метеорологии, организации метеорологического обеспечения, порядок оценки метеорологических условий и метеорологической обстановки, мероприятия по обеспечение безопасности полетов в метео­рологическом и орнитологическом отношении.

Пособие предназначено для слушателей всех факультетов, а также для руководящего и летного состава авиационных частей.

Введение

Современная авиационная техника, средства управления и обеспечения полетов позволяют выполнять поставленные видами днем и ночью в простых и сложных метеоусловиях на всех высотах. Однако несмотря на постоянное совершенствование авиационной техники, качество выполнения задач авиацией во многом зависит от метеоусловий.

Метеоусловия, являясь одним из важнейших элементов воздушной обстановки, оказывают существенное влияние на выполнение всех этапов полета. Успешное проведение полетов немыслимо без учета метеорологических условий на основе тщательной их оценки. Недооценка метеорологических усло­вий, пренебрежение ими может привести к невыполнению пилотного задания, а иногда к летному происшествию.

Решающим фактором для правильной оценки и учета метеоусловий является наличие соответствующей метеорологи­ческой информации, полнота и оперативность сбора, обработ­ки и доведения которой определяются четкостью работы метео­подразделений. В настоящее время в метеоподразделения по­ступают новые технические средстве., позволяющие с высокой точностью измерять метеорологические параметры у земли и им высотах, оперативно осуществлять сбор, обработку и рас­пространение метеоинформации в необходимом объеме. В практику метеорологического обеспечения внедряется информация метеорологических спутников, электронно-вычислительная техника. Все это повысило качество метеорологического обеспечения и расширило его возможности.

Не менее важным фактором для обеспечения успешности и безопасности полетов является умение руководящего состава авиационных частей анализировать и оценивать метеорологическую обстановку и принимать с ее учетом грамотные решения как при подготовке к полетам, так и в процессе их выполнения. Руководящий состав авиационных частей на всех этапах подготовки и выполнения полетов обязан глу- боко и всесторонне анализировать и оценивать метеорологи­ческую обстановку по аэросиноптическим материалам, делать правильные выводы о влиянии ее элементов на все этапы полетов и их безопасность. Твердыми практическими навыка­ми с анализе и оценке метеорологической обстановки должны обладать не только авиационные командиры, принимающие решения на полеты, но также и офицеры штабов и служб, обес­печивающие подготовку к полетам и их проведение.

Глава I авиационная метеорология (краткие сведения)

§1. Аэросиноптические материалы

В процессе изучения, анализа и оценки метеорологи­ческих условий командиры, принимающие решение на полеты, и летный состав используют следующие аэросиноптические ма­териалы:

• приземные карты погоды;

• карты барической топографии;

• аэрологическую диаграмму;

• спутниковую метеоинформацию.

Кроме вышеперечисленных материалов используются данные визуальных и инструментальных наблюдений, результаты радиолокационной и воздушной разведки погоды, прогноза опасных явлений расчетными методами.

Фактические и прогностические приземные карты погоды

Приземные карты погоды содер&ат сведения о распре­делении метеорологических элементов и явлений у земли к определенный срок наблюдения. Они позволяют определить характер атмосферного процесса, обусловливающего погоду, а при сопоставлении нескольких карт за последовательные сроки - тенденцию развития этого процесса и изменение метеорологических условий в интересующем районе.

В зависимости от площади земной поверхности, на кото­рой освещается погода, различают несколько видов призем­ных карт погоды.

Синоптические карты Северно­го полушария используются для анализа ат­мосферных процессов на территории полушария, а также для изучения и оценки метеорологических условий на марш­рутах большой протяженности. Эти карты составляются два раза в сутки по данным наблюдении за 03 и 15 ч по зимнему московскому времени (Далее в главе I сроки составления карт погоды и других документов указаны по зимнему московскому времени) .

Основные синоптические карты охватывают территорию части континентов и океанов. Они используются для анализа атмосферных процессов и разработки прогнозов погоды на сутки и при оценке метео­рологических условий на маршрутах средней и большой про­тяженности. Эти карты составляются четыре раза в сутки за основные сроки наблюдения (03, 09, 15, 21 ч).

Кольцевые карты погоды охватывают территорию нескольких административных районов. Они используются для детального анализа и оценки метеорологических условий по маршрутам и в районе полетов, разработки прог­нозов погоды на 6-12 ч. Эти карты составляются во­семь раз в сутки по результатам наблюдений в 00, 03, 06, ,15, 21 ч.)

Ежечасные карты фактической погоды аэродромов охватывают территорию военного округа. Они используются для подробного анализа и оценки фактического состояния погоды в районах аэродро­мов базирования, запасных аэродромов и полетов.

На приземные карты погоды данные наносятся в виде условных знаков и цифр по схеме, показанной на рис. I. Таблица условных знаков приведена на рис. 2.

В схемах наноски метеоэлементов на карты погоды, сос­тавляемые в метеоподразделениях ВВС и Госкомгидромета, имеются следующие отличия.

На картах, составляемых в метеоподразделениях ВВС, количество облаков нижнего яруса, их высота, горизонталь­ная видимость наносятся в истинных значениях (соответствен но в баллах, метрах и километрах), а температура воздуха и точки росы в целых градусах.

На картах, составляемых в метеоподразделениях Госком­гидромета и принимаемых по фототелеграфу, количество

облаков нижнего яруса, их высота и горизонтальная видимость наносятся в цифрах кода, а температура воздуха и точки росы - с десятыми долями.

Такие карты соответствующим образом готовятся для руководящего и летного состава: выделяются области одно- йодной погоды цветными карандашами с указанием в них основных элементов метеорологических условий ~ количества, формы и высоты облачности, явлений погоды и видимости. В связи с этим отпадает необходимость раскодирования эле­ментов, указанных на этих картах.

При чтении и докладе фактической погоды обычно соблюдается такая последовательность.

1. Облачность (общее количество облаков, количество облаков нижнего яруса, их форма и высота, наличие облаков среднего и верхнего ярусов).

2. Явление погоды в срок наблюдения.

3. Горизонтальная видимость.

4. Ветер (направление и скорость).

5. Температура воздуха.

6. Температура точки росы.

7. Атмосферное давление. Ь. Барическая тенденция.

9. Погода между сроками наблюдения. Для примера прочтем данные, представленные на рис.3а

облачность 10 баллов. Облака нижнего яруса-слоисто- дождевые и разорванно-слоистые, нижняя граница-200 м. Снег. Видимость-1,5 км. Ветер 150° - 7 м/с. Температура воздуха - 7°. Температура точки росы - 8°. Атмосферное давление на уровне моря-993,2 мбар (гШО. За последние 3 ч давление упало на 3,2 мбар (гЦа) (или барическая тенденция - 3,2 мбар). Между сроками наблюдений был снег.

Данные, представленные на рис.3,<5, читаются так. Общее количество облаков-8 баллов, б баллов нижнего яруса - кучево-дождевые, нижняя граница-600 м, есть облачность среднего яруса. Ливневый дождь, видимость-6 км. Ветер 250° - 17 м/с. Температура воздуха 20°. Температу­ра точки росы 18°. Атмосферное давление 1002,5 мбар (гПа). За последние 3 ч давление выросло на 2,8 мбар (гПА). Между сроками наблюдения были ливневые осадки.

После нанесения данных осуществляется анализ карты . Черными сплошными линиями проводятся изобары. Обозначаются центры циклонов и антициклонов. Черными пунктирными линиями проводятся изаллобары (линии равных барических тенденций) и выделяются очаги максимального роста и падения давления, определяется положение и прово­дятся линии атмосферных фронтов. Показывается предыдущее и ожидаемое положение барических систем и фронтов. Для того чтобы привлечь внимание к наиболее важным характе­ристикам погоды, атмосферные фронты, ряд явлений погоды, а также площади, занятые ими, выделяются цветными каран­дашами. Эта операция называется подъемом карты. Условные обозначения, применяемые при подъеме карт, приведены в табл. I.

Прогностические приземные карты принимаются в метео­подразделениях по фототелеграфу. Они содержат сведения об ожидаемом положении барических систем и атмосферных фронтов. Эти карты рассчитываются центральными прогности­ческими органами.

Карты барической топографии

Карты барической топографии подразделяются на карты абсолютной топографии (AT) и карты относительной топогра­фии (ОТ). Они составляются по данным зондирования атмос­феры в 03 и 15 ч и характеризуют пространственное положение главных изобарических поверхностей, направление и скорость ветра, температуру и влажность на уровне этих поверхностей.

В оперативной работе метеоподразделений используются карты AT следующих главных изобарических поверхностей, которые описывают состояние атмосферы на определенных уровнях (табл. 2).

Данные на карты AT наносят в соответствии со схемой, показанной на рис.4. На этой схеме условные обозначения соответствуют:

• ННН - абсолютная высота главной изобарической поверхности в десятках метров;

• ТТ - температура воздуха на уровне изобарической поверхности в градусах Цельсия;

-ΔТ_d дефицит точки росы в градусах Цельсия, представ­ляющий собой алгебраическую разность между температурой воздуха и температурой точки росы (ΔТ_d = Т - Т d)

Таблица I

Основные условные обозначения, применяемые при анализе и подъеме приземных карт погоды

Дефицит точки росы является характеристикой влажности на уровне изобарической поверхности;

-dd - направление ветра в градусах;

-ff - скорость ветра в м/с.

На рис. 4,6 приведен пример данных карты AT₅₀₀, которые докладываются: изобарическая поверхность 50D мБар расположена на высоте 5480 м над уровнем моря, на этой высоте температура воздуха - 25°, дефицит точки росы-2°, ветер 270°-22 м/с.

В процессе анализа карт AT проводят изогипсы (линии равных высот изобарических поверхностей над уровнем моря), обозначают центры наиболее низкого (Н) и наиболее высокого (В) расположения поверхности, которые соответствуют центрам высотных циклонов и антициклонов. Кроме того, на картах АТ₉₂₅, AT₈₀₀, AT₇₀₀ и АТ₅₀₀ зеленым цветом выделяются влаж­ные воздушные массы, а желтым - сухие воздушные массы. Зона, закрашенная зеленым цветом, обычно указывает на наличие облачности на этой высоте (дефицит точки росы от 0 до 2,5), а зона, закрашенная желтым цветом,- на отсутствие облачности (дефицит точки росы более 5°)

На картах АТ₉₂₅, AT₈₀₀, AT₇₀₀ и АТ₅₀₀ можно опреде­лить районы возможного обледенения. Они располагаются в зонах облачности при температуре воздуха от 0 до -20°.

Воздушные потоки на картах АТ направлены вдоль изо- гипс так, что низкие высоты изобарической поверхности оста­ются слева. Величину скорости ветра можно определить по рас­стоянию между изогипсами, которое пропорционально ей, с помощью формулы

U_гр=242*ΔН/sinφ*ΔS

где φ- широта места определения скорости ветра;

ΔН - разность абсолютных высот между двумя

или тремя соседними изогипсами, м;

Δ S - расстояние мфвду этими изогипсами, измеренное по нормали к ним, км.

Карты AT позволяют определить и оценить направление и СКОРОСТЬ ветра вблизи эшелона полета, наличие облачности и возможность обледенения в облаках, отклонения температуры воздуха от стандартных значений, районы вероятной турбу­лентности атмосферы, вызывающей болтанку самолетов.

Карты ОТ содержат сведения о толщине слоя между некото­рыми двумя изобарическими поверхностями и характеризуют среднюю температуру воздуха в этом слое- В оперативной практике метеоподразделений используется карта ОТ⁵⁰⁰₁₀₀₀ , характеризующая поле средней температуры воздуха в нижнем 5 - километровом слое атмосферы. На карту ОТ наносится относи­тельная высота в десятках метров в соответствии со схемой, приведенной на рис.5.

С помощью карт ОТ можно уточнить положение теплых и холо­дных воздушных масс и атмосферных фронтов.

К картам барической топографии по своему содержанию и назначению примыкают карты максимального ветра и тро­попаузы, которые составляются по данным радиозондирова­ния атмосферы.

Карта тропопаузы содержит сведения о высоте тропопау­зы, температуре, дефиците точки росы, направлении и скорос­ти ветра на ее нижней границе. Данные на карту тропопаузы наносят согласно схеме, приведенной на рис.6. Примеру, Приведенному на рис.б,соответствуют данные: тропопауза расположена на высоте с давлением 269 мбар ( гПа), температура тропопаузы - 58°, дефицит точки росы-6°, ветер 140-30 м/с.

На карте тропопаузы выселяются районы с низкой и вы­сокий тропопаузой. В центрах областей с низкой тропопаузой проставляется Н_тр, а в центрах областей с высокой тропопаузой - В_Тр. Карта тропопаузы дает возможность определить отклонение метеорологических условий на уровне тропопаузы от стандартных, что позволяет оценить возмож­ности конкретного типа самолета по набору потолка, разгоНУ ДО максимально допустимой сверхзвуковой скорости. Карта максимального ветра содержит информацию о

Рис.6. Схема (а) и пример (б) расположения данных

на карте тропопаузы: РРР - давление на уровне тропопаузы в мбар (гПа);

ТТ - температура воздуха на уровне тропопаузы;

ΔTd- дефицит точки росы на уровне тропопаузы;

dd - направление ветра; ff - скорость ветра, м/с

Рис.7. Схема (а) и пример (б) расположения данных на карте максимального ветра: РРР - давление на уровне максимального ветра в мбар (гПа);dd - направление ветра;-ff - скорость ветра, м/с ^JJ

сильных ветрах. На карту наносятся данные согласно схеме, приведенной на рис. 7. Примеру, показанному на рис., 7, соответствуют данные: максимальный ветер 240°- 42 м/с наблю­дается на высоте с давлением 298 мбар (гПа).

На этих картах струйные течения (области, очерченные изотахами 30 м/с) затушевываются, а их оси обозначаются жирными коричневыми линиями со стрелками на концах. Кроме того, указываются скорости ветра на оси и высоты осей

струйных течений в километрах.

Аэрологическая диаграмма

Аэрологическая .диаграмма представляет собой термодинамический график с системой координат: по оси абсцисс - температура воздуха; по оси ординат - давление и соответствую­щая высота в стандартной атмосфере. На бланке аэрологической диаграммы имеются вспомогательные линии: изобары (горизонтальные линии), изотермы (вертикальные линии), изограммы (5) (линии равной удельной влажности - наклонные линии зеленого цвета), сухие (наклонные коричневые линии) и влажные адиабаты (наклонные пунктирные линии зеленого цвета), кривая распределения температуры с высотой в стандарт­ам атмосфере (Tса-8I). Все эти вспомогательные линии нанесены типографским способом.

По данным радиозондирования атмосферы на бланке аэрологической диаграммы строятся кривые стратификации, температу­ры точки росы и состояния.

Кривая стратификации (Т_ф) характеризует распределение температуры воздуха с высотой. Она проводится красным цветом

Кривая температуры точки росы (4) характеризует распределение точки росы с высотой и проводится зеленки цветом. Взаимное положение кривых стратификации и температуры точки росы характеризует влажность воздуха на той или иной вы-

Кривая состояния (з) характеризует изменение с высотой температуры некоторого объема воздуха, поднимающегося адиабатически с начального уровня (с поверхности земли). Эта кривая состоит из двух отрезков: отрезка, параллельного сухой адиабате (от нижней точки подъема до уровня конденсации), и отрезка, параллельного влажной адиабате (выше уровня конденсации). Эта кривая проводится линией черного цвета.

Аэрологическая диаграмма дает возможность определить характер вертикальной устойчивости атмосферы и на основе этого сделать выводы о развитии в дневное время (особенно в теплое время года) конвективной облачности.

Характер вертикальной устойчивости атмосферы определяется взаимным расположением кривых состояния и стратифи­кации.

Если кривая состояния располагается левее кривой стратификации, то слой атмосферы между ними находится в устойчивом состоянии (2). В этом случае площадь между кривыми закрашивается синим цветом и она характеризует примерную величину отрицательной энергии неустойчивости в атмосфере. Устойчивое состояние атмосферы чаще всего наблюдается в холодное время года. При этом преобладают слоистые и слоисто-кучевые облака.

Если кривая состояния располагается правее кривой стратификации, то слой атмосферы между ними находится в неустойчивом состоянии (1). Площадь между кривыми закрашивается красным цветом и характеризует Примерную величину положительной энергии неустойчивости в атмосфере. Неустойчивое состояние наблюдается в теплое время года. При не­устойчивом состоянии атмосферы развиваются мощные кучевые и кучево-дождевые облака, сопровождающиеся ливневыми Осадками, грозами и другими опасными явлениями погоды.

На аэрологической диаграмме выполняется также ряд других построений и отображаются некоторые характеристики позволяющие оценить метеорологические условия на различи высотах (рис.8). Вблизи левого обреза наносится направление и скорость ветра по высотам, показывается высота: изотерм 0,-10,-20° (12), уровней конденсации (Н_Конд) и конвекции ( Н_конв), тропопаузы (6) с указанием температуры на ней.

На кривой стратификации выделятся границы слоев инверсий и изотермий. По данным воздушной разведки погоды или по распределению влажности с высотой (по дефициту точки росы) указываются границы облачных слоев (II) и опасные явления в них: обледенение, болтанка (8) и т.п. Показывается так­же положение границ слоя атмосферы, в котором возможно образование конденсационных следов за самолетом (7).

Анализ аэрологической диаграммы позволяет сделать до­статочно обоснованные выводы о характере: метеорологических условий в районе пункта зондирования до практического по­толка самолетов. Наряду с оценкой характера вертикальной устойчивости атмосферы можно определить степень сложности метеорологических условий на различных высотах по располо­жению облачных слоев, а также зоны с опасными для полетов явлениями погоды и заранее предусмотреть меры безопасности при выполнении полета. Данные о направлении и скорости вет­ра в районе пункта зондирования учитываются в инженерно- штурманских расчетах полета. Они позволяют определить ха­рактеристики струйных течений: нижнюю и верхнюю их границы, максимальную скорость ветра на оси, очаги интенсивной тур­булентности и болтанки, связанные со струйными течениями. По характеру изменения направления и скорости ветра с вы­сотой можно судить о наличии вертикальных сдвигов ветра.

По аэрологической диаграмме можно оценить температур­ный режим на различных высотах, выявить отклонения темпе­ратуры воздуха от стандартных значений путем сравнения на нужной высоте (или в слое атмосферы) положения факти­ческой и стандартной кривых стратификации (9)(10). Анализ распределения температуры на больших высотах, характеристик тропопаузы перед вылетом на выполнение задания позволяет оценить возможности данного типа самолета по скороподъем­ности, продолжительности полета (дежурства в воздухе), на­бору заданной высоты, изменению высоты потолка и других эксплуатационных характеристик.