Ветер и ее влияние на полеты
реклама
Ветер и её влияние на полеты Лектор: д.т.н. Гусейнов Н.Ш. Ветер - это горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности. Основными характеристиками ветра являютсянаправление δ и скорость и. за направление ветра в метеорологии принята та часть горизонта, откуда он дуетметеорологический ветер. Направление ветра определяется в градусах или в румбах русскими или латинскими наименованиями. Градусы отсчитываются от северного направления географического меридиана по часовой стрелке от нуля до 360⁰истинный ветер. С (360⁰) СЗ (315⁰) СВ (45⁰) В (90⁰) З (270⁰) ЮВ (135⁰) ЮЗ (225⁰) Ю (180⁰) Схема направлений ветра. m В аэропортах, где магнитное склонение 5⁰ и более, направление ветра отсчитывается от северного направления магнитного меридиана- магнитный ветер: m где: ∆-магнитное склонение. При западном магнитном склонении берется знак плюс, при восточном-знак минус. Магнитный ветер применяется в условиях взлета (посадки) воздушных судов и при полетах на высоте круга. Истинный ветер передается на борт воздушных судов при полетах ниже 1000…1500 м. Градиентный ветер (установившееся движение воздуха выше слоя трения) исчисляется от географического меридиана и применяется для обеспечения полетов на маршрутах. В воздушной навигации при расчетах используется навигационный ветер, направление которого определяется той частью горизонта, куда направлен воздушный поток. Направление навигационного ветра н отличается от метеорологического направления δ на ±180 н 180 Если δ =180⁰, то берется знак плюс, а если δ =180⁰, тознак минус. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с-MPS), километрах в час (км/ч-КМН), и в узлах (КТ). Соотношение между единицами скорости (1 м/с=3,6 км/ч, 1 узел=0,5 м/с, 1 узел=2 км/ч). δ Тихо (штиль) 90⁰ 1м/с u 150 5 м/с 180 7, 5 м/с 270 25 м/с 320 ⁰ 10 м/с, ветер порывисты й Нанесение ветра на карты погоды Градиентный ветер – u гр это ветер выше слоя трения. Выше слоя трения масса воздуха движется под действием двух сил: силы горизонтального барического градиента и силы Кориолиса. В первоначальный момент под действием силы горизонтального барического градиента масса воздуха будет двигаться в направлении вектора этой силы. Однако, с началом движения, под влиянием силы Кориолиса частицы воздуха начнут отклоняться вправо. Это будет происходить до тех пор, пока сила горизонтального барического градиента и сила Кориолиса не уравновесят друг друга. P-ΔP G G G G u2 u3 uгр u1 Fk Fk Fk Fk P Образование градиентного ветра Высокий градиентный ветер в северном полушарии Низкий градиентный ветер в южном полушарии Н В ветер Сила Кориолиса сила ,барического градиента центробежная сила сила барического градиента ветер Сила Кориолиса центробежная сила Т.е. градиентный ветер – это установившееся горизонтальное движение воздуха выше слоя трения, направленное вдоль изобар таким образом, что низкое давление всегда остается слева от потока. Скорость градиентного ветра определяется из условия: G Fk так как, G 1 P S а Fk 2u sin 1 P 2u гр sin S то Из этого уравнения: uгр 1 P 2 sin S из уравнения состояния газов: и тогда uгр 1 P PV RT ,V , RT RT P 2 sin S Обозначим буквой К величину k P получим : u гр RT 2 и sin S Это и есть формула для определения скорости градиентного ветра. Сила Кориолиса всегда действует под углом 90⁰ к направлению движения воздуха: вправо-в Северном полушарии и влево-в Южном. Поэтому эта сила не меняет скорости движения потока, а только изменяет его направление. u а) б) Fk Fk u Сила Кориолиса вызвана вращением земли северное полушарие объекты отклоняются в правую сторону в северном полушарии южное полушарие объекты отклоняются в левую сторону в южном полушарии очевидное отклонение перемещения объектов относительно наблюдателя на земле Сила Кориолиса, действующая на единицу массы, равна: Fk 2u sin где: ω-угловая скорость вращения Земли (7,29· 10 5 c 1 ); u-скорость воздушного потока; Φ-географическая широта места. Значение силы Кориолиса зависит от скорости ветра и широты места. Она уменьшается с убыванием широты места и на экваторе равна нулю (φ=0⁰, sin 0⁰=0). Геострофический ветер Низкое СБГ СБГ сила барического градиента (СБГ) СБГ Устойчивый Геострофическ ий ветер СБГ СБГ БГ БГ БГ Высокое БГ Геострофическая шкала ветра Геострофическая скорость ветра (КТ) Роза ветров Изменение ветра через фронт на поверхности выше слоя трения внутри слоя трения Для измерения характеристик ветра у поверхности земли используют метеорологические приборы : флюгер, анемометр, анеморумбометр, анеморумбограф. анемометр Анемометр Флюгер Измерение ветра Скорость ветра обычно измеряется, с помощью анемометра. Описание данных о ветре Приземные синоптические карты Станционный круг Ветер Высотные карты Широта Долгота Дневное изменение ветра в пограничном слое – изменение скорости и направления ветра в течение суток. Обычно ветер усиливается днем: В верхней части пограничного слоя атмосферы суточный ход обратный, т. е. скорость ветра наименьшая днем, наибольшая — ночью. Между верхней и нижней частями пограничного слоя существует переходный слой, в котором суточные изменения скорости ветра наименьшие Дневное изменение ветра в пограничном слое В более высоких слоях (1,7—10 км) ветры днем сильнее, чем ночью, на 5—8 %, особенно под тропопаузой. Это сопровождается дневным поворотом ветра вправо на 7—10°. Если в среднем ночью господствует югозападный ветер, то днем он становится западо юго - западным. Высотные карты ветра Местные ветры Местные ветры – это исключение из барического закона ветра: они дуют по горизонтальному барическому градиенту, который появляется в данном районе за счет неодинакового нагревания различных участков подстилающей поверхности или за счет рельефа. К ним относятся: Бризы Горно-долинные ветры Фен Бора Афганец Бризы, которые наблюдаются на побережье морей и больших водоемов, дующие днем на сушу с водной поверхности и ночью наоборот, их соответственно называют морскими и береговыми бризами, скорость 2-5 м/сек, по вертикали распространяются до 500-1000 м. Причина их возникновения неравномерное нагревание воды и суши. Бризы оказывают влияние на условия погоды в береговой полосе, вызывая понижение температуры, повышение абсолютной влажности, сдвиги ветра. Выражены бризы на Черноморском побережье Кавказа. Морской бриз Горно-долинные ветры возникают в результате неравномерного нагревания и охлаждения воздуха непосредственно у склонов. Днем воздух поднимается по склону долины вверх и называется долинным ветром. Ночью спускается вниз со склонов и называется горным. Вертикальная мощность 1500 м часто вызывает болтанку. Фен - теплый, сухой ветер, дующий с гор в долины, иногда достигает штормовой силы. Феновый эффект выражен в районе высоких гор 2-3км. Он возникает, если на противоположных склонах создается разность давления. По одну сторону хребта - область низкого давления, по другую - область высокого, что способствует переваливанию воздуха через хребет. С наветренной стороны поднимающийся воздух охлаждается до уровня конденсации (условно нижняя граница облаков) по сухоадиабатическому закону(1°/100м.), затем по влажноадиабатическому (0,5°-0,6°/100м.),что приводит к образованию в нем облаков и осадков . Когда поток перевалит через хребет, то он начинает быстро опускаться вниз по склону и нагреваться (1°/100м.). В результате, с подветренной стороны хребта облака размываются и воздух доходит до подножья гор очень сухим и теплым. При фене сложные погодные условия наблюдаются на наветренной стороне хребта (туман, осадки) и малооблачная погода на подветренной стороне хребта, но здесь бывает интенсивная болтанка ВС. Катабатический ветер Образование катабатических ветров объясняется охлаждением воздуха на горных плато, вершинах, ледниках или даже холмах. Поскольку плотность воздуха увеличивается с понижением его температуры, сила тяжести увлекает его вниз по склону. Спускаясь, ветер адиабатически нагревается, причём конечная температура зависит от региона истока и высоты спуска. На архипелаге Огненная земля в Южной Америке, а также на Аляске для судов в гаванях особенно опасен шквальный ветер, называемый «вилливо» (англ. williwaw). Он возникает на снежных и ледяных полях прибрежных гор и налетает на побережье со скоростью 200—300 км/ч. Анабатический ветер Восходящий ветер, направленный вверх по склонам или по поверхности слоя более плотного воздуха. Например, долинный ветер. На верхней границе восходящего воздушного потока образуется хорошо очерченная поверхность слоя приземной дымки, нередко совпадающая с уровнем окрестных вершин. Анабатический ветер способствует отрыву вихрей от склонов, особенно если подветренный склон обращен к Солнцу. Ветер в долине направленный на большой скорости через долины отклонённый Н В холодный плотный устойчивый воздух отклонённый Например, Мистраль — холодный северо-западный ветер, дующий с Севенн на средиземноморское побережье Франции
