Средства и методы исследования атмосферы

Информацию о физических характеристиках, составе атмосферы получают с помощью прямых и косвенных методов исследования. Прямые методы исследования предполагают измерение физических характеристик атмосферы с помощью соответствующей аппаратуры. При косвенных методах о метеорологических величинах судят по наблюдениям или измерениям других метеорологических величин и явлений.

Основными источниками метеорологической информации являются:

– наблюдения на метеорологических станциях;

– наблюдения на аэрологических станциях (зондирование атмосферы с помощью шаров-пилотов, радиозондов, радиопилотов);

– аэростатное, стратостатное, самолетное, ракетное зондирования;

– самолетное зондирование;

– информация с искусственных спутников Земли и космических кораблей;

– радиолокационные наблюдения.

К основным источникам метеоинформации, требующейся для обеспечения авиации, относятся:

– наземная сеть метеорологических, радиолокационных и аэрологических станций;

– сеть международного обмена;

– сеть автоматических станций;

– средства разведки погоды (радиотехнические и воздушные);

– метеорологическая космическая система.

Наиболее полно удовлетворить требования авиации в метеорологической информации можно лишь, используя все виды информации в комплексе.

Наземная метеорологическая и аэрологическая сеть предоставляет данные наблюдений, выполняемых как в стандартные сроки, так и по запросам авиационных служб. На базе метеорологических станций можно получить с большой точностью данные о большинстве метеорологических величин и явлений, необходимых для обеспечения авиации. Особенно важна информация о параметрах атмосферы, составляющих минимум погоды. Большое значение для достижения этих целей имеет внедрение в аэропортах средств автоматизированных измерений и наблюдений.

Для расчетов прогнозов погоды как синоптическими, так и гидродинамическими методами используются данные о текущем состоянии атмосферы и различные прогностические модели. Текущее состояние атмосферы определяется на основе различных видов наблюдений, при этом ключевую роль играют данные радиозондирования атмосферы.

Радиозондирование представляет наиболее точные результаты измерений термодинамических параметров атмосферы на высотах от уровня земли до 35–40 км. Эти данные содержат информацию о вертикальных профилях температуры, влажности, скорости и направлении ветра, а также о давлении воздуха на заданных уровнях. Для получения информации в атмосферу выпускаются в свободный полет радиозонды (небольшие легкие измерительные приборы, снабженные датчиками различных метеорологических параметров и радиопередатчиком).

Автоматические аэростаты (радиозонды) осуществляют вертикальное и горизонтальное зондирование атмосферы.

Несмотря на большую зависимость от места старта, ветрового режима в нижнем слое атмосферы и от воздушных потоков на высоте полета данные, получаемые с аэростатов, являются важным источником информации о вертикальном распределении основных метеоэлементов.

Густота наземной сети неравномерна, что осложняет обеспечение полетов в малонаселенных районах. Дополнительным источником получения данных о погоде над малоосвещенными в метеорологическом отношении районами являются стационарные и дрейфующие (в том числе морские) автоматические метеорологические станции. Они регулярно в автоматическом режиме передают сведения о метеорологических величинах у поверхности земли (моря). Эти данные способствуют детализации анализа погодообразующих процессов в труднодоступных районах и акваториях. Для сбора и передачи получаемых автоматическими станциями данных необходимо привлечение дополнительной техники. То же следует сказать и о применении автоматических аэростатов, которые дают ценные сведения о состоянии атмосферы на уровне их дрейфа.

Ценную метеорологическую информацию, требующуюся для обеспечения безопасности полетов можно получить, используя метеорологические радиолокаторы (МРЛ). С их помощью можно обнаружить опасные для авиации формы облачности, зоны осадков различной интенсивности, ухудшающих видимость, град, грозы, а также оценить направление и скорость перемещения выявленных опасных зон и их эволюцию. Внедрение автоматизированных доплеровских радиолокаторов позволяет получать информацию об облаках и осадках в режиме реального времени, а также позволяют получать информацию о ветровом режиме как в облаке, так и вне его, т. е. при «чистом небе». Доплеровские МРЛ позволяют улучшить прогнозы о сдвиге ветра, что важно для полетов авиации, существенно улучшить обнаружение шквала, смерча, града, точно прогнозировать количество осадков. Зачастую эти сведения не могут быть получены от других источников. Данные метеорологических радиолокаторов, установленных в различных пунктах, при достаточной густоте сети наблюдений могут быть состыкованы и представлены в виде радиолокационной карты по обширной территории.

В настоящее время разработаны и эксплуатируются автоматизированная система сбора, обработки и представления радиолокационной информации и аппаратура автоматизации радиолокационных наблюдений «Метеоячейка». Технические средства и программное обеспечение позволяют полностью автоматизировать сбор радиолокационной метеоинформации и представлять ее в удобном для восприятия виде пользователям, осуществлять автоматическую обработку полученных данных, быстрый просмотр выбранной последовательности изображений, осуществлять привязку очагов опасных для полетов авиации метеоявлений к структуре воздушного пространства зоны, а также документировать и воспроизводить на средствах отображения полученную ранее информацию о радиолокационной метеорологической обстановке.

Воздушная разведка погоды производится с целью определения возможности полетов по правилам визуальных полетов (ПВП) при сложной метеообстановке. С помощью воздушной разведки погоды можно получить подробную информацию о вертикальной структуре облаков, о видимости под облаками, о метеорологических явлениях, ухудшающих видимость, о наличии опасных для авиации метеорологических явлений, их интенсивности и влиянии на полеты.

Ценным подспорьем в работе авиационных метеорологов является информация о погоде, получаемая с бортов самолетов (бортовая погода).

Создание и развитие космических систем для изучения природной среды открывает большие возможности и для метеорологического обеспечения авиации. Современная метеорологическая космическая система (МКС) обеспечивает непрерывное слежение за состоянием облачности и подстилающей поверхности на обширных пространствах, в том числе и в районах, где густота наземной метеорологической сети недостаточна. Интерпретация (дешифрирование) спутниковых снимков, полученных в видимом и инфракрасном участках спектра электромагнитных волн, дает возможность проследить за развитием атмосферных процессов синоптического масштаба (например, по фотомонтажам). Кроме того, можно проанализировать особенности погодных условий, такие, как развитие конвекции, кучево-дождевой облачности и связанных с ними опасных условий, оценить отдельные характеристики поля ветра, осадков, расположение струйных течений и т.д. Большие перспективы имеет использование лазеров, установленных на метеорологических спутниках Земли. Преимуществом такого зондирования является возможность исследования метеорологических элементов атмосферы в планетарном масштабе.

Особенностями и преимуществами использования лазерных локаторов на МСЗ являются большая помехоустойчивость, повышенная разрешающая способность, большая концентрация энергии в луче, а также возможность получения чрезвычайно большой точности в измерении скорости подвижных объектов, таких как облачность.

Таким образом, практически все современные методы получения информации о состоянии атмосферы находят применение при метеорологическом обеспечении авиации.

Вопросы для самопроверки:

1. Какими методами осуществляется исследование атмосферы?

2. Какие наблюдения за погодой проводятся на наземных метеорологических станциях?

3. С помощью каких технических средств проводятся аэрологические наблюдения?

4. Какую метеорологическую информацию можно получить с помощью метеорологических радиолокаторов?

5. О каких атмосферных процессах и явлениях можно получить информацию с ИСЗ (искусственных спутников Земли)?

6. Какие современные средства используются для получения метеорологической информации?

Поиск по сайту: