Тема: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОН ТУРБУЛЕНТНОСТИ НА ЮГО-ВОСТОКЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Атмосферная турбулентность является одной из наиболее серьезных опасных метеорологических явлений для авиации. Попадание самолета в зону сильной турбулентности вызывает болтанку воздушного судна (ВС) и ее неожиданность, неуправляемость и интенсивность могут создать серьезные проблемы и угрозы безопасности полета, которые могут повлечь за собой серьезные авиационные происшествия.
По данным Федеральной авиационной ассоциации, атмосферная турбулентность является основной причиной, при которой авиапассажиры подвержены различным травмам. За период с 1980 по 2008 год на территории США было зафиксировано 234 несчастных случая, связанных с турбулентность, которые явились причиной 298 серьёзных трав и трем смертям [1]. Финансовые потери, обусловленные атмосферной турбулентностью, составляют около 750 млн долларов ежегодно [2]. Выплаты компенсаций пассажирам составляют свыше 10 млн долларов в год [3].
Одним из наиболее известных случаев авиационного происшествия, связанного с атмосферной турбулентностью, является случай, произошедший в 1997 году в районе Тихого океана. Боинг 747, выполнявший полет в районе Японии, столкнулся с сильной турбулентностью, вызванной воздушными потоками, связанными с суперячейковыми грозовым облаком. В результате происшествия погибли 3 человека, а более 100 получили травмы. Это происшествие привело к осознанию необходимости улучшения систем предупреждения о турбулентности и обучения пилотов в отношении реагирования на такие ситуации.
В связи с этим перед синоптиками АМСГ и исследователями стоит сложная и ответственная задача диагноза и прогноза атмосферной турбулентности и, как следствие, бол танки самолетов.
На данный момент факт наличия турбулентности в атмосфере передается путем сообщения пилотов о болтанке воздушного судна. Эти сообщения передаются через систему обмена информацией между воздушным трафиком и пилотами, называемую "системой радиосвязи воздушного движения" - AIREP. Недостатком этих данных является то, что турбулентность регистрируется только во время полета летательного аппарата, что может ограничиваться временными интервалами (согласно расписанию полетов) и пространственной локализацией (трассы, маршруты, зоны аэродромов). Поэтому использование данных бортовой погоды совместно с изображениями метеорологических спутников может значительно улучшить диагноз и прогнозирование атмосферной турбулентности. Поскольку атмосферная турбулентность недостаточно исследована, существуют практические потребности в изучении условий формирования турбулентности для улучшения прогнозирования данных зон.
Целью данный работы является исследование метеорологических и аэрологических условий болтанки воздушных судов на юго-востоке Западной Сибири (в районе аэродрома Томск).
Поставленная цель требует решения следующих задач:
1. Составить массив данных со случаями болтанки из дневников АМИС-РФ;
2. Рассчитать статистические характеристики: число дней/случаев, повторяемость дней с болтанкой; продолжительность случаев болтанки;
3. Оценить годовой и суточный ход со случаями болтанки;
4. Рассмотреть метеорологические условия у земли в дни с болтанкой;
5. Изучить синоптические ситуации в дни со случаями болтанки;
6. Проанализировать на основе аэрологических данных станций Новосибирск и Колпашево индекс BRN (Bulk Richardson Number).

Купить

По результатам проведенного исследования были получены следующие выводы:
1. За рассмотренный период 2012 - 2021гг., в районе аэродрома Томск болтанка воздушного судна наблюдалась в течение 267 дней, среднее число случаев с болтанкой составило 38 дней/год;
2. В годовом ходе наибольшая повторяемость болтанки в окрестностях аэродрома Томск наблюдается весной, а также с декабря по январь (максимум в марте - 16%);
3. В суточном ходе болтанка ВС наиболее часто отмечается в первую половину дня (с 00 до 03ч ВСВ) и в ночное время суток - с 15 до 24ч ВСВ. Наибольшая повторяемость фиксируется в период с 21ч до 24ч ВСВ (04:00 -07:00 по местному времени), что составляет 41% от общего числа случаев.
4. Оценка интенсивности (умеренной/сильной) турбулентности показала, что максимальное число дней было зафиксировано с умеренной интенсивностью - 31 дней. Наибольшее количество дней с умеренной болтанкой наблюдалась в марте и мае (18%), а также в декабре (15%);
5. Кучево-дождевая облачность в районе аэродрома Томск являлась основной при регистрации атмосферной турбулентности. Также анализ повторяемости болтанки ВС в зависимости от толщины турбулентного слоя показал, что наиболее часто болтанка наблюдалась в толщине от 0,5 до 1 км;
6. Максимальная продолжительность болтанки воздушного суда, которая составила 3ч 49 минут в период с 4:42 6 марта до 8:31 местного времени 6 марта 2021 года, данная болтанка сопровождалась наличием кучево-дождевых облаков и соответствующими ей осадками, а именно слабым ливневым снегом и снежным поземком;
7. Наиболее часто болтанка отмечалась при температуре в диапазоне от -3°С до +18°С, обусловлено это может быть градиентами температуры;
8. Анализ повторяемости в зависимости от синоптической ситуации показал, что все случаи болтанки ВС отмечались при прохождении атмосферных фронтов, наиболее часто турбулентность наблюдается на холодных фронтах и составляет 46% от общего числа случаев, наименьшая повторяемость случаев с болтанкой связана с фронтами окклюзии - 7%, в циклонах и на теплых фронтах повторяемость составила 24%;
9. В результате анализа числа случаев с турбулентностью в зависимости от индекса неустойчивости BRN было выявлено, что наибольшее число случаев с высоким значением индекса BRN отмечается на станции Колпашево - 21 день (из 34 дней). На станции Новосибирск зафиксировано 18 случаев с высоким коэффициентом индекса;
10. Повторяемость турбулентности, при которой значения индекса BRN превышали его критические значения, на станции Колпашево составило 62%, на станции Новосибирск - 53%.
Купить