Мощно-кучевые облака

Облачность и осадки
Лектор: Меликов Б.М.
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
ОБЛАКОВ
Облака – это видимое скопление капель воды и/или кристаллов льда
(продуктов конденсации и/или сублимации водяного пара), находящихся в
воздухе во взвешенном состоянии на некоторой высоте над поверхностью
земли.
Облака являются важнейшим элементом погоды. Они возникают в
результате сложных термодинамических процессов, приводящих водяной
пар к конденсации и сублимации, и являются видимым отображением этих
процессов. По внешнему виду облаков, их форме, высоте нижнего
основания, вертикальной и горизонтальной протяженности можно косвенно
судить о причинах, приведших к облакообразованию, а следовательно, и об
условиях полетов в них.
Для образования облаков необходимы следующие условия: достаточная
влажность воздуха, восходящие движения и ядра конденсации
(гигроскопические частицы пыли, дыма, гари и т.д.).
Главной причиной образования облаков является адиабатическое
понижение температуры в поднимающемся влажном воздухе, приводящее к
конденсации водяного пара. В зависимости от вида восходящего движения, в
результате конденсации и сублимации водяного пара, образуются облака
различных форм с различными физическими характеристиками
(микроструктурой, водностью).
Микроструктура облаков
Под микроструктурой облаков понимают их внутреннее физическое
строение: фазовое состояние облачных элементов, их размеры, число
облачных частичек в единице объема.
Другими словами облака различной классификации состоят из капель воды
и кристаллов ледяных частиц различных размеров, с различной структурой
порядка размещения и плотности.
Характеристики микрофизического состояния зависят от условий
формирования облаков и имеют большое влияние на ВС во время долгих
полетов в облаках.
Размеры частиц облаков могут колебаться от нескольких миллиметров до
нескольких сантиметров.
На рис. 1. указаны частицы облаков различной формы и размеров
Классификация облаков
Согласно международной классификации различают 10 основных видов облаков:
ОБЛАКА ВЕРХНЕГО ЯРУСА (h>6км)
Перистые облака (Cirrus, Ci) — это отдельные облака волокнистой
структуры и белесоватого оттенка. Перистые облака состоят из
мельчайших ледяных кристалликов. Часто появление таких облаков
предвещает изменение погоды. Со спутников перистые облака порой
трудноразличимы.
Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus, Cc) — слой облаков, тонких
и просвечивающихся, как перистые, но состоящих из отдельных
хлопьев или мелких шариков. Эти облака обычно образуют, образно
говоря, «кучевое» небо. Часто они появляются вместе с перистыми
облаками. Бывают видны перед штормами.
Перисто-слоистые облака (Cirrostratus, Cs) — тонкий,
просвечипающийся беловатый или молочного оттенка покров, сквозь
который отчетливо виден диск Солнца или Луны. Покров этот может
быть однородным, как слой тумана, либо волокнистым. На перистослоистых облаках наблюдается характерное оптическое явление гало (светлые круги вокруг Луны или Солнца, ложное Солнце и др.).
Перистослоистые облака часто указывают на приближение
ненастной погоды.
ОБЛАКА СРЕДНЕГО ЯРУСА(h=2-6 км)
Они отличаются от сходных облачных форм нижнего яруса
большой высотой, меньшей плотностью и большей
вероятностью наличия ледяной фазы.
Высококучевые облака (Altocumulus, Ac) - слой
белых или серых облаков, состоящих из гряд или
отдельных «глыб», между которыми обычно
просвечивается небо. Гряды и «глыбы»,
образующие «перистое» небо, сравнительно
тонкие и располагаются правильными рядами или
в шахматном порядке, реже - в беспорядке.
Высокослоистые облака (Altostratus, As) - тонкая,
реже плотная вуаль сероватого или синеватого
оттенка, местами неоднородная или даже
волокнистая в виде белых или серых клочьев по
всему небу. Солнце или Луна просвечиваются
сквозь нее в виде светлых пятен, порой довольно
слабых.
ОБЛАКА НИЖНЕГО ЯРУСА (h<2 км)
Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus, Sc) - облачный слой,
состоящий из гряд, валов или отдельных их элементов, крупных и
плотных, серого цвета. Почти всегда имеются более темные
участки. Эти облака редко приносят дождь, лишь иногда они
превращаются в слоисто-дождевые, из которых выпадает дождь
или снег.
Слоистые облака (Stratus, St) — довольно однородный,
лишенный правильной структуры слой низких облаков серого
цвета, очень похожий на туман, поднявшийся нал землей на сотню
метров. Характерный для холодного времени года. Они
образуются под слоем инверсии и имеют вид сплошной серой
пелены или разорванных облачных масс, нижнее основание
находится на высоте 100...300 м. Облака могут опускаться до
земли переходить в туман. Из них выпадают моросящие осадки.
Полет в облаках и осадках сопровождается обледенением,
интенсивность которого зависит от водности облака и
температуры воздуха. Из-за малой высоты слоистые облака
затрудняют или исключают взлет, посадку и визуальные полеты.
Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns, Frnb) — это темносерые тучи, порой угрожающего вида. Часто ниже их слоя
появляются низкие темные обрывки разорванно-дождевых
облаков — типичные предвестники дождя или снегопада.
При длительных полетах в Ns облаках с переохлажденными
каплями ВС подвергаются обледенению. Вероятность
обледенения в этих облаках больше в теплое время года.
Зимой ширина этих облаков и выпадающих обложных осадков
увеличивается до 400...500 км. Видимость облаках плохая несколько десятков метров. При длительном полете в них
ОБЛАКА ВЕРТИКАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
Кучевые облака (Cumulus, Cu) — плотные, резко очерченные, с
плоским, сравнительно темным основанием и куполообразной
белой, как бы клубящейся, вершиной, напоминающей цветную
капусту. Они зарождаются в виде небольших белых обрывков, но
вскоре у них формируется горизонтальное основание, и облако
начинает незаметно подниматься. При небольшой влажности и
слабом вертикальном восхождении воздушных масс кучевые
облака предвещают ясную погоду. В противном случае они
накапливаются и течение дня и могут развивается в грозовые
облака.
Мощно-кучевые облака - образуются из кучевых облаков. При
большой влажности воздуха (а > 10 г/м ) и благоприятных условиях
для развития конвекции кучевые об развиваются по вертикали,
переходят через нулевую изотерму и становятся мощно- кучевыми.
Нижнее основание облаков плоское, на высоте 600... 1000 м,
вершина - куполообразная, белого цвета на высоте 4...6 км. Мощнокучевые облака могут располагаться в виде отдельных редких
облаков или в виде значительное скопления, закрывающего почти
все небо. Эти Облака состоят капельно-жидких частиц.. Осадки из
мощно-кучевых облаков в средних широтах не выпадают. В облаках
преобладают восходящие потоки, скорость которого достигает 10...
15 м/с. Полеты внутри мощно-кучевых облаков запрещены из-за
сильной болтанки по всему облаку и интенсивного обледенения на
высоте нулевой изотермы.
Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) - огромные
горообразные облачные массы с темны основаниями и яркобелыми вершинами, которые, как правило, имеют волокнистое
строение.
В зависимости от условий образования Сb бывают
внутримассовые и фронтальные.
По вертикали кучево-дождевые облака могут развиваться до
тропопаузы, а иной пробивают ее и вклиниваются в нижнюю
стратосферу. Образуются из мощно-кучевых облаков при
абсолютной влажности воздуха более 13 г/м . При
благоприятных условиях; развития конвекции и большом
влагосодержании воздуха мощно-кучевые облака продолжают
расти вверх и достигают вершинами высот, где температура
воздуха настолько низкая, что в облаках начинают
образовываться ледяные кристаллы. Таким образом
микроструктура кучево-дождевого облака смешанная - имеются
как капли воды, так и кристаллы льда. Процесс перерастания
мощно-кучевого облака в кучево-дождевое происходит очень
быстро, иногда в течение 15...20 минут. Признаком такого
перерастания может служить изменение формы мощно-кучевого
облака. Пока развивающееся облако состоит только из капель
воды, оно осадков не дает и имеет резко очерченные контуры.
Вершина облака выглядит подобно головке цветной капусты. Как
только верхняя часть облака приобретает кристаллическое
строение, оно теряет свои резкие очертания, его края начинают
лохматиться, а вершина принимает вид перевернутой метлы
(наковальни) Ледяные кристаллы, находясь в соседстве с
переохлажденными каплями воды увеличиваются и начинают
выпадать из облака. Из кучево-дождевых облаков выпадают
ливневые осадки
Методы и средства измерения облаков
Влияние облаков и осадков на условия полетов
Различные виды облаков и выпадающие из них осадки могут создавать до
определенной степени трудности выполнения полетов.
Например:
 облака нижнего яруса ограничивают видимость во время визуальных
полетов на малых высотах, создавая риск столкновения с препятствиями.
Также их большое количества в районе аэродрома ограничивают
вертикальную видимость что затрудняет посадку ВС.
Слоисто-дождевые облака имеют большую толщину от 500-600 метров до
нескольких км и горизонтальную протяженность несколько сот км.
Переохлажденные капли этих облаков насаждаясь на холодную поверхность
фюзеляжа ВС замерзают, что при длительных полетах в этих облаках
приводить к обледенению. Как известно обледенение ВС приводит к
ухудшению аэродинамических характеристик и увеличению расхода топлива.
Также густая облачность и выпадающие из них обложные осадки в
значительной степени ухудшает видимость на всех этапах полета.
ВС соприкасаясь со смешанными кристаллическими частицами Ns облаков
подвергается электризации, что влияет на работу оборудования радиосвязи
ВС.
Сплошная слоистая облачность опускаясь до земной поверхности
образовывает туман, а переохлажденный морось также насаждаясь на части
конструкции ВС может привести к обледенению.
Воздушные суда также при полетах в облаках подвергаются турбулентным
воздействиям, болтанке и пр. неблагоприятным воздействиям.
Как известно особую опасность для полетов ВС представляют кучево-дождевые
(грозовые) облака. С этими облаками связан комплекс неблагоприятных и опасных
для полетов явлений.
Ниже указано схематическое изображение кучево-дождевого облака и связанных с
ним опасных явлений.
Сb облака характеризуются следующими опасными метеорологическими явлениями:
 Сильная болтанка от
ниж. границы до верх. границы Cb
облаков;
Сдвиг ветра вблизи Cb облаков;
 Интенсивное обледенение на всех высотах выше нулевой
изотермы;
 Возможен разряд молнии через ВС;

 Ливневые осадки
ухудшают видимость на взлете и при заходе
на посадку, а град может повредить отдельные части конструкции ВС;
 При полете в сильных ливневых осадках (видимость менее 1000 м)
ухудшаются аэродинамические качества ВС, что может привести к
срыву потока.
Предупреждение. Полет внутри Cb облаков запрещается авиационными
руководящими документами. По правилам полетов по приборам боковой
обход Сb облаков разрешается на удалении не менее 15 км, обход сверху
разрешается на высоте не менее 500 м. Полеты под Сb облаками
запрещаются.