Особенности метеорологических условий полетов в зоне струйных течений

Струйные течения – это сравнительно узкие зоны сильных ветров в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Границей струйного течения обычно считается скорость ветра, равная 30 м/с (100 км/час), вертикальный сдвиг скорости ветра от 5 до 10 м/с и более на 1 км высоты, горизонтальный сдвиг скорости ветра 10 м/с и более на 100 км. Струйное течение напоминает сильно сплюснутую трубу, высота которой 1-5 км, ширина 500-1000 км и длина – тысячи километров (рис.97). Иногда струйное течение огибает весь земной шар.

Струйные течения образуются в зонах сближения теплых и холодных воздушных масс, где создаются значительные градиенты давления и температуры, расположенных между высотными циклонами и антициклонами.

Максимальные скорости достигают 350 км/час, над Японией до 700 км/час. Интенсивность струйного течения имеет ярко выраженный характер. В холодное время струйные течения усиливаются, в летнее – ослабевают.

Рис.97. Схема струйного течения

В зависимости от высоты расположения различают тропосферные и стратосферныеструйные течения. Тропосферные струйные течения возникают тогда, когда поверхность главного атмосферного фронта простирается до тропопаузы, а разность температур воздушных масс, лежащих по обеим сторонам фронта, составляет 8-10° и более.

Тропосферные труйные течения по географическому признаку подразделяются на внетропические, субтропические и экваториальные.

Внетропическими являются струйные течения умеренных широт, связанные с полярным фронтом, а арктическое струйное течение связано с арктическим фронтом. Их преобладающим направлением является западное, а интенсивность подвергается непрерывным изменениям. Ось внетропического струйного течения располагается в тёплом воздухе, обычно на 1-2км ниже тропопаузы. Она лежит впереди приземной линии тёплого фронта на расстоянии 400-500км и позади линии холодного фронта на расстоянии 100-300км. Перемещается струйное течение с атмосферным фронтом.

Левая сторона струйного течения (по направлению потока) более холодная, располагается вдоль высотной области пониженного давления и называется циклонической или холодной. Правая сторона относительно теплее левой, располагается вдоль высотной области повышенного давления и называется антициклонической или тёплой. На внешних границах струйного течения в связи с торможением воздушного потока более спокойным воздухом наблюдаются большие градиенты (перепады) скорости ветра. Резкие его изменения вызывает образование турбулентных зон. Такие зоны более опасны и интенсивны на левой циклонической стороне струйного течения (под действием двух задерживающих слоев – тропопаузы и фронтальной поверхности) На правой, антициклональной стороне, турбулентные зоны встречаются реже, здесь турбулентность бывает слабой или умеренной.

По отношению к атмосферным фронтам ось струйного течения не остаётся постоянной. В стадии волны ось струйного течения почти не искривлена и располагается левее линии фронта, в стадии молодого циклона на оси струйного течения отмечается изгиб, при этом ось струйного течения находится слева от приземного центра циклона. В процессе окклюдирования циклона ось струйного течения испытывает ещё больший изгиб, при этом она пересекает фронты значительно правее приземного фронта.

Субтропическое струйное течение образуется на северной периферии субтропических антициклонов зимой между 25 и 35°с.ш., а летом между 35 и 45° с.ш. На участках большой протяженности (тысячи км) она имеет устойчивое западное направление. Зачастую в холодную половину года субтропическое струйное течение опоясывает весь земной шар. Ось струйного течения располагается над тропопаузой на высоте 12км. Тропопауза в зоне субтропического струйного течения претерпевает разрыв. На сравнительно небольшом расстоянии разница в её высоте при переходе их холодного в тёплый воздух может достигать 4-5км. Ширина субтропического струйного течения около 1500км, вертикальная протяженность - 8-12км. По сравнению с внетропическим субтропическое струйное течение является более устойчивым и интенсивным.

Экваториальные струйные течения образуются в экваториальных районах на южной периферии высоких субтропических антициклонов и имеют восточное направление.

Стратосферные струйное течение образуется зимой на широте Полярного круга и имеют западное направление, ось находится на высоте около 50км, а нижняя часть охватывает всю среднюю и верхнюю атмосферу. Средняя скорость в этом струйном течении на высотах 20-25км составляет около 200км/час. Возникновение этого струйного течения объясняется наличием больших контрастов температуры в стратосфере на границе смены дня и ночи. В период полярной ночи (в январе высота ночи над Северным полюсом достигает 440км) стратосферный воздух в Арктике выхолаживается и оказывается значительно холоднее стратосферного воздуха южнее Полярного круга. В связи с этим возникают большие горизонтальные градиенты температуры между умеренным и арктическим воздухом.

При выполнении полетов в зонах струйных течений может, во-первых, изменяться скорость и направление полета самолета по отношению к земной поверхности, во-вторых, вследствие того, что структура ветра носит турбулентный характер, нарушается равновесие аэродинамических сил у летящего самолета и он испытывает болтанку и броски.

На холодной стороне струйного течения горизонтальный сдвиг ветра составляет 12-14 м/с на каждые 100км, на теплой он равен 10м/с. Вертикальный сдвиг ветра в струйном течении составляет 5-10 м/с на 1000 м высоты, но может достигать и 25-30 м/с. Наличие таких градиентов приводит к турбулентности в области струйного течения. Толщина возмущенных слоев составляет 300-600 м, иногда увеличиваясь до 1-3 км, ширина обычно не превышает 100 км, в длину – несколько сотен километров. Величина перегрузок при болтанке не превышает 0,5g – 1g, но иногда отмечаются случаи до 2g. В этих случаях сильная болтанка затрудняла управление самолетом или приводила к более тяжелым последствиям.

Нередко болтанка в струйном течении наблюдается в области расположения Ci и Cc, образующихся на правой стороне струйного течения Т, несколько ниже его оси. Слева от оси облака образуются реже, вдоль оси облака отсутствуют. Ось струйного течения является границей между облачными системами по обе стороны струйного течения.

Турбулентные зоны зачастую бывают при ясном небе и называются ТЯН.

Струйное течение может быть обнаружено по изменению угла сноса ВС и изменению температуры. При входе самолета в левую сторону струйного течения происходит быстрый рост температуры (2-3°С на 100 км пути) и левый снос. При входе в струйное течение с правой стороны температура понижается (1-2°С на 100 км пути) и наблюдается правый снос. При полете вдоль струйного течения температура воздуха не изменяется, а путевая скорость увеличивается (при попутном ветре) или уменьшается (при встречном ветре).

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется струйным течением?

2. На каких высотах могут наблюдаться струйные течения?

3. Назовите причины образования струйных течений?

4. Как классифицирутся струйные течения?

5. Какую опасность для воздушных судов представляют струйные течения?

6. Какие скорости ветра наблюдаются в струйных течениях над Европейской частью России?

7. В каких географических районах наблюдаются максимальные скорости в струйных течениях?

8. В каких частях струйного течения наблюдаются наиболее благоприятные (неблагоприятные) условия для полетов?

Поиск по сайту: