Турбулентность в ясном небе

В метеорологии облака турбулентность ясного неба ( CAT ) — это турбулентное движение воздушных масс при отсутствии каких-либо визуальных признаков, таких как , и возникает, когда встречаются тела воздуха, движущиеся с совершенно разными скоростями.

Областью атмосферы, наиболее восприимчивой к CAT, являются высокие тропосферы на высотах около 7 000–12 000 м (23 000–39 000 футов ), где они встречаются с тропопаузой . Здесь КАТ чаще всего встречается в районах струйных течений . На более низких высотах это может также произойти вблизи горных хребтов . Тонкие перистые облака также могут указывать на высокую вероятность CAT.

CAT может быть опасен для комфорта, а иногда и безопасности авиапассажиров . ^[1] поскольку пилоты самолетов часто не могут видеть и предвидеть такую турбулентность, и внезапное столкновение может вызвать значительную нагрузку на планер .

Определение

В метеорологии турбулентность ясного неба (CAT) — это турбулентное движение воздушных масс при отсутствии каких-либо визуальных признаков, таких как облака, и возникает, когда встречаются тела воздуха, движущиеся с совершенно разными скоростями. ^[2]

В авиации CAT определяется как «обнаружение самолетом высотных неровностей полета в неоднородных регионах, лишенных значительной облачности или близлежащей грозовой активности». ^[3] Впервые это было отмечено в 1940-х годах. ^[4]

Обнаружение

Турбулентность в ясном небе обычно невозможно обнаружить невооруженным глазом, и ее очень трудно обнаружить с помощью обычного радара . ^[5] в результате чего пилотам самолетов становится трудно его обнаружить и избежать. Однако его можно обнаружить удаленно с помощью приборов, которые могут измерять турбулентность с помощью оптических методов, таких как сцинтилометры , доплеровские лидары или интерферометры с N-щелями . ^[6]

Факторы

На типичных высотах, где он встречается, интенсивность и местонахождение точно определить невозможно. Однако, поскольку эта турбулентность влияет на самолеты дальнего действия, летающие вблизи тропопаузы, CAT интенсивно изучается. Несколько факторов влияют на вероятность CAT. Часто присутствует более одного фактора.

По состоянию на 1965 год было отмечено, что 64% несветовых турбулентностей (не только CAT) наблюдались на расстоянии менее 150 морских миль (280 км) от ядра реактивного течения . Реактивный поток вызывает горизонтальный сдвиг ветра по краям, вызванный разной относительной скоростью потока и окружающего воздуха. Сдвиг ветра, разница в относительной скорости между двумя соседними воздушными массами, может создавать вихри, и когда он достигает достаточной степени, воздух будет стремиться двигаться хаотично. ^[7]

Сильный вихрь антициклона также может привести к CAT. ^[8]

Волны Россби, вызванные сдвигом реактивного потока, и сила Кориолиса заставляют его извиваться. ^{[ нужны разъяснения ]}

Хотя высоты вблизи тропопаузы обычно безоблачны, тонкое перистое облако может образовываться там, где происходят резкие изменения скорости воздуха, например, связанные с реактивными течениями. Линии перистых перьев, перпендикулярные струйному потоку, указывают на возможный CAT, особенно если концы перистых перьев разбросаны, и в этом случае направление рассеивания может указывать, где CAT сильнее слева или справа от струйного течения.

Градиент температуры – это изменение температуры на расстоянии в некотором заданном направлении. Там, где меняется температура газа, меняется и его плотность, а там, где меняется плотность, может появиться CAT.

От земли вверх по тропосфере температура с высотой уменьшается; От тропопаузы вверх через стратосферу температура увеличивается с высотой. Такие изменения являются примерами температурных градиентов.

Может возникнуть горизонтальный градиент температуры и, следовательно , изменения плотности воздуха при изменении скорости воздуха. Пример: скорость реактивной струи непостоянна по ее длине; кроме того, температура воздуха и, следовательно, плотность будут различаться между воздухом внутри реактивной струи и воздухом снаружи.

Как объясняется в другом месте этой статьи, температура снижается, а скорость ветра увеличивается с высотой в тропосфере, а в стратосфере происходит обратное. Эти различия вызывают изменения плотности воздуха и, следовательно, вязкости. Таким образом, вязкость воздуха представляет собой как инерцию, так и ускорение, которые невозможно определить заранее.

Вертикальный сдвиг ветра над струйным течением (т. е. в стратосфере) становится более резким, когда оно движется вверх, поскольку скорость ветра уменьшается с высотой в стратосфере. Именно по этой причине CAT может генерироваться выше тропопаузы, несмотря на то, что в остальном стратосфера является вертикально стабильной областью. С другой стороны, вертикальный сдвиг ветра, движущийся вниз в стратосфере, является более умеренным (т. е. потому что сдвиг ветра вниз в стратосфере фактически движется вопреки тому, как изменяется скорость ветра в стратосфере), и CAT никогда не возникает в стратосфере. Аналогичные соображения применимы и к тропосфере, но наоборот.

При отклонении сильного ветра изменение направления ветра влечет за собой изменение скорости ветра. Поток ветра может изменить свое направление из-за разницы давления. CAT появляется чаще, когда ветер окружает область низкого давления, особенно с резкими впадинами, меняющими направление ветра более чем на 100°. Сообщалось об экстремальной CAT без каких-либо других факторов, кроме этого.

Горные волны образуются при выполнении четырех требований. Когда эти факторы совпадают с реактивными течениями, может возникнуть CAT:

Горный хребет, а не изолированная гора
Сильный перпендикулярный ветер
Направление ветра сохраняется с высотой
Инверсия температуры на вершине горного хребта

Тропопауза — это слой, разделяющий два совершенно разных типа воздуха. Под ним воздух становится холоднее, а ветер с высотой усиливается. Над ним воздух прогревается и скорость ветра уменьшается с высотой. Эти изменения температуры и скорости могут вызвать колебания высоты тропопаузы, называемые гравитационными волнами .

Воздействие на самолеты

Пилотные правила

Когда пилот испытывает CAT, следует применять ряд правил: ^[9]

Самолет должен поддерживать рекомендованную скорость в условиях турбулентности.
Следуя за реактивной струей, чтобы уйти от CAT, самолет должен изменить высоту и/или курс.
Когда CAT приближается с одной стороны самолета, пилот должен наблюдать за термометром, чтобы определить, находится ли самолет выше или ниже реактивной струи, а затем удалиться от тропопаузы.
Когда CAT связан с острой впадиной, самолет должен проходить через область низкого давления, а не вокруг нее.
Пилот может выдать отчет пилоту (PIREP), сообщив местоположение, высоту и силу турбулентности, чтобы предупредить другие воздушные суда, входящие в регион.

Случаи

Поскольку самолеты движутся так быстро, они могут испытывать внезапные неожиданные ускорения или «удары» из-за турбулентности, в том числе CAT, поскольку самолеты быстро пересекают невидимые воздушные массы, которые движутся вертикально с разными скоростями. Хотя подавляющее большинство случаев турбулентности безвредны, в редких случаях бортпроводники и пассажиры самолета получали травмы, когда их бросало в салон самолета во время сильной турбулентности. В небольшом количестве случаев люди были убиты.

5 марта 1966 года Боинг 707, следовавший рейсом 911 компании BOAC из Токио в Гонконг, разбился в CAT, в результате чего погибли все люди (124 человека) на борту после того, как они испытали сильную подветренной волны турбулентность прямо с подветренной стороны от горы Фудзи в Японии . Последовательность отказов началась с отрыва вертикального стабилизатора. ^{[ нужна ссылка ]}
28 декабря 1997 года на рейсе 826 United Airlines погиб один человек. ^[10]
1 мая 2017 года самолет Boeing 777 авиакомпании «Аэрофлот», выполнявший рейс 270 из Москвы в Бангкок, влетел в ясную турбулентность воздуха, 27 пассажиров, не пристегнутых, получили травмы. ^[11]
29 августа 2023 года 11 человек, летевших рейсом Delta Air Lines из Милана в Атланту, были отправлены в больницу после «сильной турбулентности». ^[12]
21 мая 2024 года один пассажир погиб и десятки получили ранения на рейсе 321 Singapore Airlines, следовавшем из Лондона в Сингапур, в результате чего самолет направился в Бангкок. ^[13]

См. также

Ссылки

^ Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 93. ИСБН 9780850451634 .
^ Сталл, БР, 1988. Введение в метеорологию пограничного слоя, Kluwert Academic Publishers, 666 стр.
^ Чемберс, Э., 1955: Турбулентность ясного воздуха и эксплуатация гражданских самолетов. Дж. Рой. Аэронавт. Соц., 59, 613–628.
^ Боуман, Э.Э.-младший, 1946: Турбулентность со стабильным градиентом. Бык. амер. Метеор. Соц., 27, 459–462.
^ Джон Дж. Хикс, Исадор Кац, Клод Р. Ландри и Кеннет Р. Харди, «Турбулентность ясного неба: одновременные наблюдения с помощью радара и самолета» Science . 18 августа 1967 г.: Том. 157. нет. 3790, стр. 808–809.
^ Ф. Дж. Дуарте , Т. С. Тейлор, А. Б. Кларк и В. Е. Дэвенпорт, «Интерферометр с N-щелью: расширенная конфигурация», J. Opt. 12 , 015705 (2010).
^ Биндинг, А.А. «Связь турбулентности в ясном небе с контурными рисунками размером 300 мб» . Метеорологический журнал 94 (1965): 11–19.
^ Нокс, Джон А. (1 июня 1997 г.). «Возможные механизмы турбулентности ясного неба в сильно антициклонических потоках» . Ежемесячный обзор погоды . 125 (6): 1251–1259. Бибкод : 1997MWRv..125.1251K . doi : 10.1175/1520-0493(1997)125<1251:PMOCAT>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 .
^ Ланкфорд, Терри Т. (2001). Управление ошибкой пилота: Погода . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 49–53. ISBN 978-0-07-137328-9 .
^ «Смертельная турбулентность поражает полет» . Новости Би-би-си .
^ Росс, Элис (1 мая 2017 г.). «Сильная турбулентность на рейсе Аэрофлота в Бангкок привела к ранениям 27 человек» . Хранитель . Проверено 30 июня 2018 г.
^ Чон, Эндрю (30 августа 2023 г.). «11 человек получили ранения в результате «сильной турбулентности» на рейсе Delta из Милана в Атланту» . Вашингтон Пост . Проверено 30 августа 2023 г.
^ Реалс, Такер (21 мая 2024 г.). «Сильная турбулентность на рейсе 321 Singapore Airlines, следовавшем из Лондона, убила двоих и ранила еще двоих», — сообщает авиакомпания . Новости CBS .

Внешние ссылки

Готовьтесь к турбулентности
Прогноз турбулентности ясного воздуха (США)
Шарман, РД; Дж. Д. Дойл; М. А. Шапиро (январь 2012 г.). «Расследование столкновения коммерческого самолета с сильной турбулентностью при ясном небе над западной Гренландией» . Дж. Прил. Метеорол. Климатол . 51 (1): 42–53. Бибкод : 2012JApMC..51...42S . doi : 10.1175/JAMC-D-11-044.1 .
Уильямс, PD; М. Джоши (2013). «Усиление зимней трансатлантической авиационной турбулентности в ответ на изменение климата». Природа Изменение климата . 3 (7): 644–648. Бибкод : 2013NatCC...3..644W . дои : 10.1038/nclimate1866 .

[1] Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 93. ИСБН 9780850451634 .

[2] Сталл, БР, 1988. Введение в метеорологию пограничного слоя, Kluwert Academic Publishers, 666 стр.

[3] Чемберс, Э., 1955: Турбулентность ясного воздуха и эксплуатация гражданских самолетов. Дж. Рой. Аэронавт. Соц., 59, 613–628.

[4] Боуман, Э.Э.-младший, 1946: Турбулентность со стабильным градиентом. Бык. амер. Метеор. Соц., 27, 459–462.

[5] Джон Дж. Хикс, Исадор Кац, Клод Р. Ландри и Кеннет Р. Харди, «Турбулентность ясного неба: одновременные наблюдения с помощью радара и самолета» Science . 18 августа 1967 г.: Том. 157. нет. 3790, стр. 808–809.

[6] Ф. Дж. Дуарте , Т. С. Тейлор, А. Б. Кларк и В. Е. Дэвенпорт, «Интерферометр с N-щелью: расширенная конфигурация», J. Opt. 12 , 015705 (2010).

[7] Биндинг, А.А. «Связь турбулентности в ясном небе с контурными рисунками размером 300 мб» . Метеорологический журнал 94 (1965): 11–19.

[8] Нокс, Джон А. (1 июня 1997 г.). «Возможные механизмы турбулентности ясного неба в сильно антициклонических потоках» . Ежемесячный обзор погоды . 125 (6): 1251–1259. Бибкод : 1997MWRv..125.1251K . doi : 10.1175/1520-0493(1997)125<1251:PMOCAT>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0493 .

[9] Ланкфорд, Терри Т. (2001). Управление ошибкой пилота: Погода . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 49–53. ISBN 978-0-07-137328-9 .

[BBC-10] «Смертельная турбулентность поражает полет» . Новости Би-би-си .

[11] Росс, Элис (1 мая 2017 г.). «Сильная турбулентность на рейсе Аэрофлота в Бангкок привела к ранениям 27 человек» . Хранитель . Проверено 30 июня 2018 г.

[12] Чон, Эндрю (30 августа 2023 г.). «11 человек получили ранения в результате «сильной турбулентности» на рейсе Delta из Милана в Атланту» . Вашингтон Пост . Проверено 30 августа 2023 г.

[13] Реалс, Такер (21 мая 2024 г.). «Сильная турбулентность на рейсе 321 Singapore Airlines, следовавшем из Лондона, убила двоих и ранила еще двоих», — сообщает авиакомпания . Новости CBS .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]