2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................ 4
ГЛАВА I . СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ЯСНОМ НЕБЕ ........................ 6
1.1. Основные причины возникновения и физические условия развития турбулентности в ясном небе 7
1.2. Пространственно-временная структура зон турбулентности в ясном небе ............................. 12
1.3. Прогноз турбулентности в ясном небе ............. 14
1.3.1. Синоптические способы прогноза ТЯН ............ 15
1.3.2. Физико-статистические способы прогноза ТЯН 22
1.4. Перспективы развития методов прогноза ТЯН . 28
ГЛАВА 2 . ОБЪЕКТИВНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИНОПТИ-
ЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ДЯЯ ПРОГНОЗА ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ЯСНОМ
НЕБЕ ................................................... 31
2.1. Обобщение и систематизация синоптических ситуаций, наиболее благоприятных для возникновения ТЯН ............................................ 32
2.2. Отбор синоптических ситуаций для процедуры идентификации ........................................ 38
2.3. Алгоритм объективной идентификации .............. 41
2.4. Оценка успешности процедуры объективной идентификации ............................................ 49
ГЛАВА 3 . ФИЗИКО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ
ДЛЯ ПРОГНОЗА ТЯН С УЧЕТОМ СИНОПТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ .. 54
3.1. Материал исследований ........................... 54
3.2. Использование дискриминантного анализа для прогноза ТЯН ........................................ 55
3.3. Расчет количественных характеристик ............. 59
3
3.4. Определение физико-статистических зависимостей
для различных синоптических ситуаций ............ 63
ГЛАВА 4 . УТОЧНЕНИЕ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ
НА ОСНОВЕ УЧЕТА ПОВТОРЯЕМОСТИ ЯВЛЕНИЯ ................... 70
4.1. Географическое распределение вероятности турбулентности в ясном небе над территорией Совет- '• ского Союза .......................................... 70
4.2. Принципы учета природной вероятности явления 79
4.3. Сравнительные характеристики прогноза ТЯН с учетом природной вероятности явления ................ 90
ГЛАВА 5 . МЕТОДИКА СИНОПТИКО-СТАТИСТИЧЕСКОГО
СПОСОБА ПРОГНОЗА ИНТЕНСИВНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ВЕРХНЕЙ ТРОПОСФЕРЕ .............................................. 94
5.1. Алгоритм составления прогноза ................... 94
5.2. Описание программы расчета ...................... 97
5.3. Характеристики успешности определения зон ТЯН с помощью синоптико-статистического способа прогноза этого явления .............................. 101
5.4. Пример прогноза зон интенсивной турбулентности
в оперативном режиме ........................... 108
ВЫВОДЫ ................................................. III
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...................................... 115
12
1.2. Пространственно-временная структура зон турбулентности в ясном небе
Турбулентные зоны в верхней тропосфере имеют вид плоских блинообразных объемов со значительной пространственной анизотропией: горизонтальные размеры этих зон на 1-2 порядка больше их вертикальных размеров. Согласно данным экспериментальных исследований ЦАО /32,44,55/, горизонтальная протяженность зон турбулентности в верхней тропосфере над умеренными широтами СССР меньше 100 км наблюдается в 72$ случаев, а более 400 км только в 4$ случаев, а над южными районами страны - в 68 и 10$ случаев, соответственно. Толщина турбулентных зон обычно не превышает 1-1,5 км. Согласно тем же данным, толщина турбулентных зон менее 1000 м в умеренных и высоких широтах отмечалась в 85-90$ случаев и в низких широтах - в 70$ случаев. С увеличением интенсивности происходит уменьшение пространственных размеров турбулентных зон: максимальная длина зон сильной турбулентности не превосходит 90 км, а в 80$ случаев она менее 40 км; толщина этих зон обычно не превышает 300 м /31/.
Другой важной особенностью турбулентности в ясном небе является ее перемежаемость: внутри турбулентных зон могут встречаться участки с различной степенью интенсивности и даже со спокойными условиями полета. По экспериментальным данным /44/ число локальных турбулентных участков в верхней тропосфере может быть от 2 до 7. Нарастание интенсивности турбулентности происходит постепенно от боковой границы турбулентной зоны вглубь.
Турбулентные зоны в атмосфере существуют до тех пор, пока не происходит изменения метеорологических условий, обусловливающих развитие или затухание турбулентности. Сохраняемость турбу-
-13
лентных зон в верхней тропосфере над определении/: пунктом или участком трассы чаще всего не превосходит 1-2 ч. Вообще же турбулентные зоны могут существовать более длительное время, перемещаясь в пространстве вместе с определенными синоптическими объектами. Самолетные наблюдения показывают, что в качестве характерного масштаба времени сохранения турбулентности, имеющего обеспеченность 75%, можно принять 5 ч /44/.
Турбулентность в ясном небе относится к редким явлениям.
По данным экспериментальных полетов ЦАО /32/ вероятность турбулентности на высотах 8-12 км в умеренных и полярных широтах СССР составляет 11,7%, а над южными районами - 16-18%.
Наиболее полные и надежные сведения о распределении вероятности турбулентности в ясном небе над различными районами Земного шара были получены по результатам сбора массовых сведений о болтанке от пилотов рейсовых самолетов, организованным в 1965 г. по инициативе ВМО и ИКАО /51/ . Синхронность наблюдений за болтанкой самолетов и использование единой методики обработки позволили получить общую картину распределения вероятности ТЯН над всеми районами Земли. В среднем вероятность слабой болтанки составила 10,3%, а умеренной - 3,7%.
Наибольшие значения вероятности ТЯН были получены для территории США. По данным /93 /, вероятность ТЯН над США в 3-4 раза больше, чем над СССР, однако изменение ее от месяца к месяцу аналогично изменению ее над СССР: максимальная вероятность отмечалась в декабре, а минимальная в сентябре. Увеличение вероятности ТЯН над территорией США, по-видимому, можно объяснить влиянием орографии (меридионально расположенные хребты) . В свою очередь имело значение и некоторое отличие в обработке данных: согласно /93 / к случаям ТЯН над американским континентом относились и случаи болтанки в перистых облаках, тогда как
- Київ+380960830922