📄Работа №193801
Тема: УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОН ТУРБУЛЕНТНОСТИ НА ЮГО-ВОСТОКЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Гидрология
Объем:
89 листов
Год:
2019
Просмотров:
60
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 5
1 Атмосферная турбулентность и ее влияние на полеты воздушных судов .... 8
1.1 Атмосферная турбулентность, вызывающая болтанку воздушного судна 8
1.2 Причины возникновения турбулентности 9
1.3 Оценка интенсивности болтанки 18
1.4 Условия возникновения атмосферной турбулентности 22
1.4.1 Синоптические условия возникновения турбулентности 22
1.4.2 Интерпретация спутниковых изображения для определения
характеристик турбулентности 25
1.5 Основные направления исследования атмосферной турбулентности в
современной литературе 27
2 Материалы и методы исследования 35
2.1 Физико-географическое описание и краткая климатическая
характеристика описание аэродрома Томск 35
2.2 Краткая климатическая характеристика ЗАМЦ Новосибирск 37
2.3 Информационная база 39
2.4 Методика исследования зон атмосферной турбулентности с
применением спутниковой информации 44
3 Анализ зон атмосферной турбулентности 49
3.1 Анализ зон атмосферной турбулентности в районе аэродрома Томск по
данным сообщений PIREP 49
3.2 Анализ зон атмосферной турбулентности на территории юго -востока
Западной Сибири по данным сообщений AIREP 55
3.3 Анализ зон атмосферной турбулентности на основе данных
спектрорадиометра MODIS 64
3.4 Разновидности облачных систем 68
Заключение 78
Литература 81
Список публикаций автора 86
Приложение А Характеристики турбулентных зон 87
1 Атмосферная турбулентность и ее влияние на полеты воздушных судов .... 8
1.1 Атмосферная турбулентность, вызывающая болтанку воздушного судна 8
1.2 Причины возникновения турбулентности 9
1.3 Оценка интенсивности болтанки 18
1.4 Условия возникновения атмосферной турбулентности 22
1.4.1 Синоптические условия возникновения турбулентности 22
1.4.2 Интерпретация спутниковых изображения для определения
характеристик турбулентности 25
1.5 Основные направления исследования атмосферной турбулентности в
современной литературе 27
2 Материалы и методы исследования 35
2.1 Физико-географическое описание и краткая климатическая
характеристика описание аэродрома Томск 35
2.2 Краткая климатическая характеристика ЗАМЦ Новосибирск 37
2.3 Информационная база 39
2.4 Методика исследования зон атмосферной турбулентности с
применением спутниковой информации 44
3 Анализ зон атмосферной турбулентности 49
3.1 Анализ зон атмосферной турбулентности в районе аэродрома Томск по
данным сообщений PIREP 49
3.2 Анализ зон атмосферной турбулентности на территории юго -востока
Западной Сибири по данным сообщений AIREP 55
3.3 Анализ зон атмосферной турбулентности на основе данных
спектрорадиометра MODIS 64
3.4 Разновидности облачных систем 68
Заключение 78
Литература 81
Список публикаций автора 86
Приложение А Характеристики турбулентных зон 87
📖 Введение
Одним из наиболее опасных метеорологических явлений, которые оказывают влияние на авиационное сообщение, является атмосферная турбулентность. Попадание самолета в зону сильной турбулентности вызывает болтанку воздушного судна (ВС) и может явиться причиной серьёзных авиационных происшествий, вплоть до катастроф.
Так, в исследовании Национального совета по безопасности на транспорте (США) показано, что за период с 1983 по 1997 гг. турбулентность послужила причиной 609 смертельных случаев и 823 травм [1]. 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 [2]. Финансовые потери, обусловленные атмосферной турбулентностью, составляют около 750 млн долларов ежегодно [3]. Выплаты компенсаций пассажирам составляют свыше 10 млн долларов в год [2].
В связи с этим перед синоптиками АМСГ и исследователями стоит сложная и ответственная задача диагноза и прогноза атмосферной турбулентности и, как следствие, болтанки самолетов.
На данный момент о факте наличия турбулентности в атмосфере над территорией РФ можно говорить только, опираясь на сообщения пилотов о болтанке воздушного судна, которые представлены в виде сводок PIREP и AIREP (бортовая погода). 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). В связи с этим перспективным является совместное использование данных бортовой погоды и изображений, получаемых с метеорологических спутников для диагноза, а также их использование в турбулентности.
Немаловажным также является то, что существует недостаток исследований вопроса атмосферной турбулентности, вызывающей болтанку воздушного судна, над территорией Российской Федерации и данная работа посвящена изучению условий формирования зон атмосферной турбулентности на юго-востоке Западной Сибири.
Целью данной работы является анализ условий формирования зон атмосферной турбулентности на юго-востоке Западной Сибири (примерно совпадает с территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири) на основе совместного использования информации, получаемой с борта воздушного судна (PIREP, AIREP) и метеорологических спутников (MODIS Terra/Aqua).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-Сформировать реестр случаев турбулентности по данным бортовой погоды в районе аэродрома Томск за период с 2012 по 2018 гг (PIREP), а также над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири за 2018 г (AIREP);
-Провести обработку числа дней и случаев с болтанкой с учетом интенсивности и рассчитать следующие статистические характеристики: среднее, минимум, максимум, стандартное отклонение, повторяемость в годовом и суточном ходе;
- Рассмотреть пространственное распределение случаев болтанки на юго-востоке Западной Сибири по данным AIREP;
- Оценить вертикальную структуру турбулентных зон (высоту нижней границы и мощность слоя)
- Рассмотреть метеорологические условия (облачность и атмосферные явления) сопутствующие случаям с болтанкой;
-На основе доступной информации с полярно-орбитальных КА Terra и Aqua сформировать реестр изображений облачности в каналах водяного пара (6,5-7,5 мкм) и яркостной температуры (11 мкм) в дни с турбулентностью над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири;
-Провести типизацию облачных полей и анализ яркостной температуры;
Апробация результатов. Основные положения работы и полученные результаты исследования представлены на следующих научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России» (Иркутск, 2018), XXII Международная конференция «Наука и образование» (Томск, 2018), V Международная научная конференция «Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли» (Красноярск, 2018), XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн» (Казань, 2019).
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постанове задачи, сборе, обработке материала, расчетах и интерпретации полученных результатов.
Так, в исследовании Национального совета по безопасности на транспорте (США) показано, что за период с 1983 по 1997 гг. турбулентность послужила причиной 609 смертельных случаев и 823 травм [1]. 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 [2]. Финансовые потери, обусловленные атмосферной турбулентностью, составляют около 750 млн долларов ежегодно [3]. Выплаты компенсаций пассажирам составляют свыше 10 млн долларов в год [2].
В связи с этим перед синоптиками АМСГ и исследователями стоит сложная и ответственная задача диагноза и прогноза атмосферной турбулентности и, как следствие, болтанки самолетов.
На данный момент о факте наличия турбулентности в атмосфере над территорией РФ можно говорить только, опираясь на сообщения пилотов о болтанке воздушного судна, которые представлены в виде сводок PIREP и AIREP (бортовая погода). 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). В связи с этим перспективным является совместное использование данных бортовой погоды и изображений, получаемых с метеорологических спутников для диагноза, а также их использование в турбулентности.
Немаловажным также является то, что существует недостаток исследований вопроса атмосферной турбулентности, вызывающей болтанку воздушного судна, над территорией Российской Федерации и данная работа посвящена изучению условий формирования зон атмосферной турбулентности на юго-востоке Западной Сибири.
Целью данной работы является анализ условий формирования зон атмосферной турбулентности на юго-востоке Западной Сибири (примерно совпадает с территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири) на основе совместного использования информации, получаемой с борта воздушного судна (PIREP, AIREP) и метеорологических спутников (MODIS Terra/Aqua).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-Сформировать реестр случаев турбулентности по данным бортовой погоды в районе аэродрома Томск за период с 2012 по 2018 гг (PIREP), а также над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири за 2018 г (AIREP);
-Провести обработку числа дней и случаев с болтанкой с учетом интенсивности и рассчитать следующие статистические характеристики: среднее, минимум, максимум, стандартное отклонение, повторяемость в годовом и суточном ходе;
- Рассмотреть пространственное распределение случаев болтанки на юго-востоке Западной Сибири по данным AIREP;
- Оценить вертикальную структуру турбулентных зон (высоту нижней границы и мощность слоя)
- Рассмотреть метеорологические условия (облачность и атмосферные явления) сопутствующие случаям с болтанкой;
-На основе доступной информации с полярно-орбитальных КА Terra и Aqua сформировать реестр изображений облачности в каналах водяного пара (6,5-7,5 мкм) и яркостной температуры (11 мкм) в дни с турбулентностью над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири;
-Провести типизацию облачных полей и анализ яркостной температуры;
Апробация результатов. Основные положения работы и полученные результаты исследования представлены на следующих научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России» (Иркутск, 2018), XXII Международная конференция «Наука и образование» (Томск, 2018), V Международная научная конференция «Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли» (Красноярск, 2018), XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн» (Казань, 2019).
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в постанове задачи, сборе, обработке материала, расчетах и интерпретации полученных результатов.
✅ Заключение
По результатам проведенного исследования были получены следующие выводы:
1. В районе аэродрома Томск в среднем число дней составляет 33 дня, на территории филиала Аэронавигация Западной Сибири 300 дней в году;
2. В годовом ходе наибольшая повторяемость болтанки в окрестностях аэродрома Томск наблюдается весной, а также с декабря по январь (максимум в марте - 16%). Для территории юго-востока Западной Сибири наибольшая повторяемость соответствует периоду с марта по октябрь (максимум в июне ~16%);
3. Анализ пространственного распределения случаев над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири показал, что, наибольшее количество сообщений приходится на окрестности аэропортов, и особенно в зоне ЗАМЦ Новосибирск;
4. В суточном ходе наибольшее число случаев с болтанкой ВС в окрестностях аэродрома Томск (71% от общего числа случаев) приходится на период с 00 до 12 ч ВСВ (с 7 до 19 ч местного времени) с максимум повторяемости - с 6 до 9 часов ВСВ (с 13 до 16 ч местного времени), который обусловлен вкладом конвективных процессов в летний период. В целом для территории юго-востока Западной Сибири наибольшая повторяемость случаев с турбулентностью наблюдается с 21 до 03 ч ВСВ (с 04 до 10 ч местного времени), с максимумом в период с 00 до 03 часов - 17%;
5. Оценка интенсивности турбулентности показала, что максимальное число случаев соответствует умеренной интенсивности: по сообщениям PIREP (аэродром Томск) наблюдалось 96% от всех случаев, а по данным AIREP (юго-восток Западной Сибири) наблюдалось 90%. Сильная турбулентность наблюдалась от 2 % случаев в окрестностях аэродроме Томск до 4% на территории юго - востока Западной Сибири;
6. Наибольшая повторяемость значений высоты нижней границы слоя турбулентности приходится на высоту не более 100 м по данным PIREP и в диапазоне 9-12 км по данным AIREP. Толщина турбулентной зоны в основном составляет менее 1 км;
7. Кучевообразная облачность является основной облачностью, наблюдающейся при регистрации болтанки. Среди атмосферных явлений преобладали ливневые осадки;
8. Максимальное количество случаев с болтанкой на территории юго- востока Западной Сибири за сутки было зафиксировано 25 июня 2018 года, в течение которого поступило 32 сообщения о болтанке, что превысило среднее суточное число сообщений более чем на 4 стандартных отклонения;
9. Анализ зон атмосферной турбулентности на основе данных спектрорадиометра MODIS показал, что большинство случаев связано с фронтальными облачными системами. Максимальная повторяемость случаев с болтанкой связана с холодным фронтом с просветами - 22%. Наибольшим средним амплитудам яркостной температуры (более 28К) соответствуют следующие облачные системы: холодный фронт и окклюзия с облачностью BKN и OVC, а также след и регенерация циклона;
10. Среди всех форм облачности наибольшее число случаев приходится на кучевообразные (~86,1 %) и волнистообразные (~9 %) формы. Данные формы облачности также имеют наибольшие амплитуды яркостной температуры (средние значения 31,6 K для кучевообразной и 25,0 K для волнистообразной);
11. Анализ предложенных градаций интенсивности турбулентности показал, что наибольшая повторяемость связана со следующими интенсивностями: умеренная - 45%; от умеренной до сильной - 27%; от слабой до умеренной - 25%.
В заключении следует отметить практическую значимость использования данных бортовой погоды (сообщения PIREP и AIREP), содержащих информацию о турбулентности, для анализа условий зон формирования турбулентности, а также для верификации данных спутниковой информации применительно к диагнозу и прогнозу опасных явлений для авиации.
Исследование выявило перспективность применения спутниковой информации, в частности, изображений яркостной температуры, для диагноза зон турбулентности. Характерные примеры облачных полей, представленных в работе, характеризуют особенности основных циркуляционных систем и могут быть применимы в оперативной работе синоптика в качестве дополнительных материалов для диагноза и прогноза зон атмосферной турбулентности.
1. В районе аэродрома Томск в среднем число дней составляет 33 дня, на территории филиала Аэронавигация Западной Сибири 300 дней в году;
2. В годовом ходе наибольшая повторяемость болтанки в окрестностях аэродрома Томск наблюдается весной, а также с декабря по январь (максимум в марте - 16%). Для территории юго-востока Западной Сибири наибольшая повторяемость соответствует периоду с марта по октябрь (максимум в июне ~16%);
3. Анализ пространственного распределения случаев над территорией филиала Аэронавигация Западной Сибири показал, что, наибольшее количество сообщений приходится на окрестности аэропортов, и особенно в зоне ЗАМЦ Новосибирск;
4. В суточном ходе наибольшее число случаев с болтанкой ВС в окрестностях аэродрома Томск (71% от общего числа случаев) приходится на период с 00 до 12 ч ВСВ (с 7 до 19 ч местного времени) с максимум повторяемости - с 6 до 9 часов ВСВ (с 13 до 16 ч местного времени), который обусловлен вкладом конвективных процессов в летний период. В целом для территории юго-востока Западной Сибири наибольшая повторяемость случаев с турбулентностью наблюдается с 21 до 03 ч ВСВ (с 04 до 10 ч местного времени), с максимумом в период с 00 до 03 часов - 17%;
5. Оценка интенсивности турбулентности показала, что максимальное число случаев соответствует умеренной интенсивности: по сообщениям PIREP (аэродром Томск) наблюдалось 96% от всех случаев, а по данным AIREP (юго-восток Западной Сибири) наблюдалось 90%. Сильная турбулентность наблюдалась от 2 % случаев в окрестностях аэродроме Томск до 4% на территории юго - востока Западной Сибири;
6. Наибольшая повторяемость значений высоты нижней границы слоя турбулентности приходится на высоту не более 100 м по данным PIREP и в диапазоне 9-12 км по данным AIREP. Толщина турбулентной зоны в основном составляет менее 1 км;
7. Кучевообразная облачность является основной облачностью, наблюдающейся при регистрации болтанки. Среди атмосферных явлений преобладали ливневые осадки;
8. Максимальное количество случаев с болтанкой на территории юго- востока Западной Сибири за сутки было зафиксировано 25 июня 2018 года, в течение которого поступило 32 сообщения о болтанке, что превысило среднее суточное число сообщений более чем на 4 стандартных отклонения;
9. Анализ зон атмосферной турбулентности на основе данных спектрорадиометра MODIS показал, что большинство случаев связано с фронтальными облачными системами. Максимальная повторяемость случаев с болтанкой связана с холодным фронтом с просветами - 22%. Наибольшим средним амплитудам яркостной температуры (более 28К) соответствуют следующие облачные системы: холодный фронт и окклюзия с облачностью BKN и OVC, а также след и регенерация циклона;
10. Среди всех форм облачности наибольшее число случаев приходится на кучевообразные (~86,1 %) и волнистообразные (~9 %) формы. Данные формы облачности также имеют наибольшие амплитуды яркостной температуры (средние значения 31,6 K для кучевообразной и 25,0 K для волнистообразной);
11. Анализ предложенных градаций интенсивности турбулентности показал, что наибольшая повторяемость связана со следующими интенсивностями: умеренная - 45%; от умеренной до сильной - 27%; от слабой до умеренной - 25%.
В заключении следует отметить практическую значимость использования данных бортовой погоды (сообщения PIREP и AIREP), содержащих информацию о турбулентности, для анализа условий зон формирования турбулентности, а также для верификации данных спутниковой информации применительно к диагнозу и прогнозу опасных явлений для авиации.
Исследование выявило перспективность применения спутниковой информации, в частности, изображений яркостной температуры, для диагноза зон турбулентности. Характерные примеры облачных полей, представленных в работе, характеризуют особенности основных циркуляционных систем и могут быть применимы в оперативной работе синоптика в качестве дополнительных материалов для диагноза и прогноза зон атмосферной турбулентности.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.