Создание синоптико-статистических моделей вертикальных сдвигов ветра в нижнем 500-метровом слое атмосферы по данным метеорологических мачт России

• Автор: Каширский, Виктор Дмитриевич
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е ОБОБЩЕНИЕ И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ О ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИГАХ ВЕТРА В НИЖНЕМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
1.1. Влияние вертикальных сдвигов ветра на воздушные суда (ВС).
1.2. Методы измерения ветра в нижних слоях атмосферы для определения вертикального сдвига ветра в этих слоях.
1.3. Вертикальные сдвиги ветра в пограничном слое атмосферы.
ГЛАВА г. СОЗДАНИЕ БАНКА ДАННЫХ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
СИНОПТИКО-СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИГОВ ВЕТРА В НИЖНЕМ 500-МЕТРОВОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
НАБЛЮДЕНИЙ НА ВЫСОТНЫХ МАЧТАХ РОССИИ.
2.1. Характеристики исходных данных для подготовки банка данных и проведения исследований.
2.2. Методика обработки и создание автоматизированного банка данных метеорологических величин для построения синоптикостатистических моделей вертикальных сдвигов ветра.
ГЛАВА 3. СИНОПТИКО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛЕЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИГОВ ВЕТРА В НИЖНЕМ 500-МЕТРОВОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
3.1. Анализ синоптико-статистических моделей вертикальных сдвигов ветра в нижнем слое атмосферы.
3.2. Общие статистические характеристики вертикальных сдвигов ветра в нижнем 500-метровом слое атмосферы.
3.3. Зависимость величины вертикальных сдвигов ветра от высоты и времени суток в различных синоптических условиях.
3.4. Зависимость величины вертикальных сдвигов ветра от высоты и
градиента литературы в различных синоптичеких условиях.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИЛЬНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИГОВ ВЕТРА В НИЖНЕМ 500-МЕТРОВОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
4.1. Годовой ход повторяемости сильных вертикальных сдвигов ветра в нижнем 500-метровом слое атмосферы.
4.2. Суточный ход повторяемости сильных вертикальных сдвигов ветра в нижнем 500-метровом слое атмосферы.
4.3. Распределение повторяемости сильных вертикальных сдвигов
ветра по высотам.
4.4. Анализ распределения повторяемости сильных вертикальных сдвигов ветра в течение года при различных синоптических условиях.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Усиления сдвигов ветра в нижнем слое атмосферы представляют серьезную опасность для полетов на малых высотах, при выполнении взлета и посадки воздушных судов (ВС). В нижних слоях атмосферы ветер не остается постоянным с высотой и наблюдается его изменения как по скорости, так и по направлению. Это вызывает отклонения самолета от траектории набора высоты или глиссады снижения, что создает трудности пилотирования в самые ответственные моменты полета. При недостаточно точной или запоздалой коррекции этих отклонений пилотом (парировании) может возникнуть ситуация, чреватая даже летным происшествием [40, 121, 149, 158, 186, 194].
В мировой летной практике зарегистрирован ряд летных происшествий (ЛП), включая катастрофы (ВС) при полетах на малых высотах, при выполнении взлета и посадки, решающим фактором в которых были признаны сильные сдвиги ветра в нижних слоях атмосферы [31].
На современном этапе развития метеорологического обеспечения авиации встал вопрос о более точных сведениях об изменениях ветра с высотой в нижнем слое атмосферы, который самолет пересекает после отрыва при взлете или на последнем участке глиссады снижения перед посадкой [105,108]. Сведения о сдвигах ветра являются также весьма полезными для обеспечения старта самолетов вертикального взлета и ракетных систем, старта и посадки космических кораблей, при проектировании высотных сооружений и для решения целого ряда других практических и теоретических задач [104, 139, 141].
В странах, имеющих развитую гражданскую авиацию, ведутся интенсивные исследования сдвигов ветра на малых высотах. Они проводятся в направлении создания новых методов определения детальной структуры поля ветра в нижних слоях атмосферы с помощью наземных и бортовых средств измерений. Эти исследования и разработки очень важны для повышения безопасности полетов ВС, поскольку известно, что многие ЛП из-за сдвига ветра были бы предотвращены, если бы информация о сдвиге ветра была заблаговременной [153]. Детальные метеорологические исследования последних лет показали, что изменения скорости и направления ветра в малых по толщине слоев у поверхности Земли могут достигать весьма больших значений [40,42, 64,69].

проявляющихся при анализе условий вертикального обмена количеством движения (ВОКД).
Объяснение этих процессов было дано М.И. Юдиным и М.Е. Швецом [132], развито П.А. Ключниковым и Д.Л. Лайхтманом [78] и дополнительно Л.Т. Матвеевым [94]. Согласно этому объяснению, общий фон турбулентности обусловливает обмен количеством движения по вертикали в пограничном слое. При слабом ВОКД (в инверсии) на "верхних" уровнях (300-400м) сохраняется высокая скорость ветра, в то время как у Земли может наблюдаться даже штиль. При сильном ВОКД (при неустойчивой стратификации) перенос количества движения сверху вниз обуславливает выравнивание профиля скоростей ветра в пограничном слое атмосферы.
Непосредственная зависимость разности скоростей ветра двух уровней в пограничном слое от параметров турбулентности подтверждает положение, что с увеличением турбулентности в слое (во многом определяемом характером стратификации температуры) скорости ветра на его границах сближаются по величине; А.И. Вуз [21] в связи с этим дал образное определение при устойчивой стратификации (слабом ВОКД), по его определению, наблюдается "выпуклость" профиля ветра (задержка роста скорости ветра у Земли), а при сильном ВОКД -"вогнутость" (резкий рост скорости вблизи Земли, а затем ее малое изменение с высотой).
Рядом авторов, таких как К.Г. Абрамович [1], В.Г. Глазунов [49], В.Г. Цверава [126, 127] было показано, что резкие изменения направления и скорости ветра с высотой в сравнительно небольшом слое часто объясняются наличием приземной инверсии температуры. В этих работах показано, что вертикальный профиль ветра в инверсии довольно часто приобретает вид "струйного течения", при котором скорость ветра с высотой до некоторого уровня быстро растет, а затем, достигнув максимума, убывает. В этих случаях в нижней части "струи" следует ожидать существенного увеличения вертикального сдвига ветра, вплоть до значений, представляющих определенную опасность для выполнения взлета и посадки ВС [35].
В.Г.Глазуновым и А.В.Кабановым [55] были проведены исследования для оценки значения ВСВ в условиях инверсии температуры, в зависимости от параметров нижнего слоя атмосферы. Кроме того, исследовалось взаимное расположение высоты слоя инверсии, положения оси струйного течения и