турбулентность ясного неба что это такое
FrequentFlyers.ru
Ликбез, Новости, Советы
«Есть одна ТЯН»: что такое турбулентность ясного неба
02/05/2017
1 мая «Боинг-777» «Аэрофлота» попал в зону сильной турбулентности. Пострадало 27 человек, преимущественно непристегнутых, при этом, по свидетельствам пассажиров, табло «Застегнуть ремни» не горело. Причиной произошедшего стала так называемая ТЯН — это не девочка на жаргоне анимешников, а турбулентность ясного неба. На английском она называется CAT — Clear Air Turbulence.
Что это такое? «Обычная» турбулентность связана с облачностью и ее появление легко предсказать как визуально, так и с помощью погодного радара. А вот ТЯН не видно до тех пор, пока вы в нее не попадете: возникает она из-за столкновений воздушных масс, движущихся с большой разницей скоростей. Основных причин три:
Чем опасна ТЯН? Как вы уже поняли — серьезными травмами пассажиров. Несмотря на то, что по информации из медицинских учреждений Бангкока, куда за медицинской помощью обратились 27 пассажиров «Аэрофлота», пациентов в тяжелом состоянии и с травмами, представляющими угрозу жизни, не зафиксировано, а информация о пациентах с компрессионными переломами позвоночника, не подтвердилась, 15 граждан РФ и двое граждан Таиланда в настоящее время госпитализированы. У пациентов, остающихся под наблюдением врачей, зафиксированы ушибы, у нескольких человек — переломы конечностей.
Голова непристегнутого пассажира превращается в мощную кувалду
Известны случаи более серьезных травм и даже летального исхода из-за ТЯН, а также авиакатастроф: например, в 1966 году «Боинг-707», летевший из Токио в Гонконг, просто внезапно развалился в воздухе, погибло 124 человека.
Кроме того, сильная болтанка делает невозможной выполнение пилотами даже простейших операций вроде считывания показаний приборов.
Что делать? После выключения табло «Застегните ремни» неспроста говорят: «Вы можете свободно перемещаться по салону, однако для вашей безопасности мы рекомендуем вам оставаться пристегнутыми на протяжении всего полета». Не обязательно затягивать его плотно: в этом случае он не будет стеснять движений, но все равно не позволит вам пробить потолок головой.
Непристегнутый пассажир может поиграть в космонавта и полетать в невесомости по салону.
Кроме того, всегда лучше складывать ручную кладь под кресло: когда во время турбулентности откроется полка, чемодан не упадет вам на голову. Кстати, по этой же причине лучше сидеть у окна, там меньше шансов встретиться с чемоданом соседа.
И уж точно не стоит строить из себя героев, доблестно стоя в очереди в туалет при включенных табло: по статистике, больше всего погибших не во время катастроф — это люди, сидевшие на горшке во время турбулентности и неудачно приложившиеся головой.
Это не то, что вы подумали. А просто кофе на потолке. А могло бы быть у вас на коленях.
Если вы не пристегнуты, не забывайте уворачиваться от тележек
Катастрофа среди ясного неба: насколько опасна турбулентность
Несколько десятков пассажиров получили травмы и переломы, когда 1 мая 2017 года самолет, летевший из Москвы в Таиланд, попал в зону турбулентности. C этим явлением хотя бы раз в жизни сталкивался почти каждый, кто летает самолетами. Indicator.Ru рассказывает, что такое турбулентность, в чем состоит особенность турбулентности ясного неба и при чем тут изменение климата.
Что такое турбулентность?
Под понятием «турбулентность» обычно понимается ситуация, в которой самолет начинает очень сильно трясти. С точки зрения физиков, турбулентность — это образование линейных и нелинейных волн при возрастании скорости течения жидкости или газа в среде. Обычно это явление характерно для пристеночных слоев слабовязких жидкостей и газов, а также для случая, когда плохообтекаемые тела находятся на некотором расстоянии друг от друга. В природе турбулентность проявляется не только в воздухе, но и в мировом океане. Так, животные научились извлекать из потока энергию: движением плавников и крыльев они разрушают поверхностные волны и создают особую структуру турбулентности.
Атмосферная турбулентность, при которой массы воздуха постоянно перемещаются как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной, характеризуется образованием воздушных ям из-за резких перепадов температур и скорости ветра. Ирина Горлач, ведущий научный сотрудник кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ, рассказала, что на возникновение турбулентности влияет несколько факторов, преимущественно орография и воздушные потоки. В свою очередь, от высоты горного рельефа, скорости, направлений и интенсивности потоков зависят условия турбулентности.
Чем чревата турбулентность ясного неба
На высоте выше пяти километров может наблюдаться такое явление, как турбулентность ясного неба (ТЯН). В отличие от других видов атмосферной турбулентности, она возникает при ясной погоде или при наличии облаков верхнего яруса, и ее достаточно сложно заметить заранее. Ученые установили, что гораздо чаще это явление происходит над гористой местностью, в особенности с подветренной стороны склона.
Вместе с тем турбулентность ясного неба трудно прогнозировать из-за резкой локализации в окружающем потоке, динамики размеров и длительности явления. Более того, турбулентность ясного неба невозможно зафиксировать с помощью радаров. На сегодняшний день ее предсказывают через косвенные признаки, указывающие на вероятность явления, и строят прогностические модели, основанные на ряде факторов.
Основные работы по разработке методики прогнозирования турбулентности ясного неба пришлись на 90-е годы ХХ века, и с тех пор практически ничего не изменилось. Так, согласно методу, составленному Гидрометцентром России, основными разновидностями механизма гидродинамической неустойчивости являются гидродинамическая неустойчивость основного потока, стратифицированного по ветру и температуре, неустойчивость внутренних волн в устойчивом потоке и неустойчивость критического уровня.
Успешность прогноза также обусловлена тем, что повторяемость ТЯН во многом зависит от региона. Рассчитывают индексы турбулентности ясного неба и за рубежом, в частности в Великобритании, США и Канаде.
За последние 50 лет произошло пять авиакатастроф, причиной которых стала турбулентность ясного неба. Так, в 1966 году самолет, летевший из Токио в Гонконг, разрушился в воздухе при полном отсутствии облачности. В результате погибли все находившиеся на борту пассажиры. Как показало расследование, причиной аварии стала аномально сильная турбулентность вблизи склонов Фудзи, которая превышала допустимые нагрузки на конструкцию. В том же году похожая авиакатастрофа произошла в США, в штате Небраска: самолет обходил мощную грозу, попал в турбулентность и также разрушился в воздухе.
Спустя два года, в декабре 1968 года, авиалайнер, заходивший на посадку в аэропорт Илиамна (Аляска), внезапно развалился. Пилоты, летавшие неподалеку от места крушения, рассказали, что столкнулись с сильной турбулентностью. Это противоречило официальному прогнозу погоды, поэтому к расследованию привлекли независимого эксперта, который сделал вывод, что из-за оттока арктических воздушных масс в регионе образовалась воздушная волна, в которой и образовалась зона турбулентности.
Одна из крупнейших аварий произошла в 2001 году в Нью-Йорке. Когда авиалайнер вылетал из аэропорта, он попал в воздушное течение, которое создал другой самолет. Оставшееся от авиалайнера воздушное течение в виде вихрей, срывающихся с законцовок крыла летящего самолета (в авиации это явление называют спутным следом или спутной струей), послужило причиной турбулентности. Вызванная перегрузка привела к тому, что вертикальный хвостовой стабилизатор оторвался, и самолет рухнул на жилой район.
Число прецедентов попадания в турбулентность ясного неба по разным источникам колеблется от 750 до 1500 случаев в год. К счастью, большая их часть не наносит никакого вреда пассажирам и экипажу, однако задержки рейсов и перебои из-за турбулентности наносят вред авиакомпаниям. Так, только в Соединенных Штатах ущерб составил больше 500 млн долларов в год.
Что будет дальше?
Один из наиболее насущных вопросов состоит в том, увеличится ли число попаданий авиалайнеров в зону турбулентности ясного неба. Доктор Пол Уильямс из Университета Рединга в Великобритании утверждает, что повышение уровня углекислого газа в атмосфере и глобальное изменение климата могут привести к усилению турбулентности ясного неба в три раза. По мнению исследователей, построивших компьютерную модель климатических изменений, это произойдет из-за дестабилизации воздушных потоков в области над Атлантическим океаном, где ежедневно совершаются до трех тысяч рейсов. Соответственно, это может поспособствовать увеличению времени в пути и росту цен на билеты.
Тем не менее с этим исследованием согласны не все климатологи. Ирина Горлач прокомментировала: «Между изменениями климата и турбулентностью весьма далекая связь, так как турбулентность в первую очередь связана с распределением потоков. Химический состав, конечно, может влиять, но весьма опосредованно».
СОДЕРЖАНИЕ
Обнаружение
Хотя высоты около тропопаузы обычно безоблачные, тонкие перистые облака могут образовываться там, где есть резкие изменения скорости воздуха, например, связанные со струйными потоками. Линии перистых облаков, перпендикулярные струйному потоку, указывают на возможную CAT, особенно если концы перистых ветвей рассредоточены, и в этом случае направление распространения может указывать на то, сильнее ли CAT слева или справа от струйной струи.
Факторы, увеличивающие вероятность CAT
Обнаружить и предсказать CAT сложно. На типичных высотах, где это происходит, интенсивность и местоположение невозможно точно определить. Однако, поскольку эта турбулентность влияет на летательные аппараты дальнего действия, которые летают вблизи тропопаузы, CAT интенсивно изучается. Несколько факторов влияют на вероятность CAT. Часто присутствует более одного фактора. 64% несветовых турбулентностей (не только CAT) наблюдаются на расстоянии менее 150 морских миль (280 км) от центра реактивного течения.
Струйный поток
Сам по себе струйный поток редко может быть причиной CAT, хотя есть горизонтальный сдвиг ветра на его краях и внутри него, вызванный разными относительными скоростями потока воздуха и окружающего воздуха.
Волны Россби, вызванные этим сдвигом струйного потока и силой Кориолиса, заставляют его извиваться.
Температурный градиент
Градиент температуры является изменение температуры на расстоянии в некотором заданном направлении. Там, где изменяется температура газа, меняется и его плотность, и там, где изменяется плотность, может появиться CAT.
Вертикальный
От земли вверх через тропосферу температура уменьшается с высотой; от тропопаузы вверх через стратосферу температура увеличивается с высотой. Такие вариации являются примерами температурных градиентов.
По горизонтали
Может возникнуть горизонтальный градиент температуры и, следовательно, колебания плотности воздуха при изменении скорости воздуха. Пример: скорость струи не постоянна по длине; кроме того, температура и, следовательно, плотность воздуха будут варьироваться между воздухом внутри струи и воздухом снаружи.
Сдвиг ветра
Вертикальный
Вертикальный сдвиг ветра над струйным потоком (т. Е. В стратосфере) более резкий, когда он движется вверх, потому что скорость ветра в стратосфере уменьшается с высотой. Это причина того, что CAT может генерироваться выше тропопаузы, несмотря на то, что стратосфера в остальном является областью, которая является вертикально стабильной. С другой стороны, вертикальный сдвиг ветра, движущийся вниз в стратосфере, более умеренный (т. Е. Потому, что нисходящий сдвиг ветра в стратосфере эффективно движется вопреки способу изменения скорости ветра в стратосфере), и CAT никогда не возникает в стратосфере. Аналогичные соображения применимы к тропосфере, но наоборот.
По горизонтали
Когда сильный ветер отклоняется, изменение направления ветра подразумевает изменение скорости ветра. Поток ветра может менять свое направление из-за перепада давления. CAT появляется чаще, когда ветер окружает область низкого давления, особенно с резкими впадинами, которые меняют направление ветра более чем на 100 °. Сообщалось о крайних CAT без каких-либо других факторов, кроме этого.
Горные волны
Горные волны образуются при выполнении четырех требований. Когда эти факторы совпадают со струйными течениями, КАТ может возникнуть:
Сдвиг ветра гравитационной волны
Воздействие на самолет
В контексте авиаперелетов CAT иногда в просторечии называют «воздушными карманами».
Стандартные радары самолетов не могут обнаружить CAT, поскольку CAT не связан с облаками, которые показывают непредсказуемое движение воздуха. Авиакомпании и пилоты должны знать о факторах, которые вызывают или указывают на то, что CAT снижает вероятность встречи с турбулентностью.
Самолет в горизонтальном полете полагается на постоянную плотность воздуха для сохранения устойчивости. Там, где плотность воздуха значительно отличается, например, из-за температурного градиента, особенно в тропопаузе, может возникнуть CAT.
Если воздушное судно меняет свое положение по горизонтали изнутри реактивного потока за пределы реактивного потока, или наоборот, может наблюдаться горизонтальный градиент температуры. Поскольку реактивные потоки изгибаются, такое изменение положения не обязательно должно быть результатом изменения курса самолета.
Поскольку высота тропопаузы непостоянна, самолет, летящий на постоянной высоте, пересечет ее и столкнется с любой связанной CAT.
1 мая 2017 года самолет Boeing 777, рейс SU270 из Москвы в Таиланд, вылетел в условиях турбулентности при безоблачном небе. Самолет внезапно потерял высоту, и 27 пассажиров, которые не пристегнулись, получили серьезные травмы. Пилоты смогли стабилизировать самолет и продолжить полет. Все пассажиры, которым требовалась медицинская помощь, были доставлены в больницу Бангкока по прибытии.
Правила пилота
Когда пилот сталкивается с CAT, следует соблюдать ряд правил:
Случаи
Турбулентность в следе
Российские ученые научились предсказывать турбулентность при ясном небе
МОСКВА, 2 мая — РИА Новости. Турбулентность при ясном небе – самая неприятная разновидность вихревых заносов, которые неожиданно возникают в безоблачном пространстве с отличной видимостью. Самолет попадает между воздушными потоками, которые очень сильно различаются по направлению и скорости движения, температуре и плотности. Именно с этим видом турбулентности столкнулся авиарейс SU-270 Москва – Бангкок авиакомпании «Аэрофлот», в результате чего пострадали 27 человек: 24 россиянина и трое подданных Таиланда. Они получили травмы различной степени тяжести.
Дело в том, что турбулентность при ясном небе невозможно выявить заранее, бортовое оборудование не может уловить приближение опасной зоны. Большинство травм, которые получают пассажиры и члены экипажа, связаны, главным образом, с тем, что у пилотов просто нет времени предупредить о надвигающейся «болтанке» и необходимости пристегнуться.
Принцип работы установки пояснил профессор Научно-образовательного центра НЕВОД НИЯУ МИФИ Игорь Яшин: «Годоскоп фиксирует изменения каждого мюона, и мы получаем картинку атмосферы, подобную рентгеновской. Сегодня у нас работает стационарный годоскоп УРАГАН, а также разработан мобильный вариант детектора».
Характеристики прибора позволяют перевозить его для проведения наблюдений в любую точку планеты, для его питания достаточно небольшого электрогенератора или бытовой розетки.
«Установка разрабатывалась специально для анализа вариаций потока мюонов, в том числе, для отслеживания атмосферных процессов, и у нас большие надежды на то, что исследования турбулентности ясного неба будут востребованы. Основной вопрос для нас – это калибровка прибора на реальных событиях, — поясняет Игорь Яшин. — Мы можем отследить любые процессы в атмосфере, где есть масштабные изменения градиента плотности. В инциденте над Таиландом сообщают о 700 метровой «воздушной яме»: это означает, что в этой зоне была очень большая разреженность воздуха, и при помощи годоскопа мы бы ее обязательно увидели. Используя мюонную диагностику, мы можем в режиме реального времени наблюдать за атмосферой, исследовать и прогнозировать развитие мощных атмосферных явлений на высотах вплоть до 15 километров. Необходимо только создать сеть однотипных приборов.»
Всё, что вы хотели знать о турбулентности: рассказывает пилот
Алина Архипова
Очень многие пассажиры пугаются, когда самолёт в воздухе начинает трясти, то есть когда по тем или иным причинам появляется «болтанка» или турбулентность, если по-научному.
Турбулентность — это естественное явление в авиации, точно также, как качка в море, как тряска автомобиля на неровной или ухабистой дороге.
Если в море вы можете видеть волны, на дорогах — заплатки или ямы, то в небе часто этого ничего не видно, но на самом деле оно тоже совсем не однородно.
Что происходит в небе?
В воздухе постоянно происходит много различных процессов — движутся разные воздушные потоки и струйные течения, скорость которых иногда может достигать до 300 км/час, а то и больше. Образуются зоны разного атмосферного давления. Одни воздушные массы сменяются другими, возникают метеорологические фронты — от холодного, тёплого до смешанного.
Каждый день в атмосфере изменяется температура и давление. Обычно с ростом высоты и то, и другое должно уменьшаться, но бывает и наоборот. Сила и направление ветра тоже постоянно варьируются. Иногда можно видеть, как облака на разных высотах движутся в противоположные стороны.
Всё это в целом делает атмосферу либо стабильной, либо нестабильной, создавая условия для появления разных погодных явлений, в том числе и турбулентности.
Иногда пилоты заведомо могут знать о возможной турбулентности на своём маршруте из метеорологических карт и сводок погоды, которые они проверяют перед каждым полётом. А если в полёте появилась турбулентность там, где в картах она не была отмечена, то пилоты сообщают об этом диспетчеру, и он в свою очередь предупреждает потом другие борты, входящие в данный сектор.
Причины «болтанки»
1) Красивые пушистые облака, кучевые (cumulus) и особенно кучевые-дождевые (cumulunimbus CB) являются турбулентными за счёт восходящих и нисходящих потоков, образующихся в них. Во время гроз воздух переполнен грозовыми облаками CB.
Но не все облака турбулентны. В отличие от пушистых красивых облаков, внутри и рядом с которыми может «болтать», низкие слоистые сплошные облака обычно спокойные.
2) Но тряска не всегда рождается из-за одних только облаков. Есть ещё турбулентность ясного неба (clear air turbulence — CAT), когда в воздухе нет ни единого облачка, солнечно и красиво, а атмосфера нестабильная, и самолёт неожиданно начинает трясти.
3) Также турбулентность часто возникает в горной местности, и чем ближе к горам, тем сильнее.
4) Ещё есть термические потоки (восходящие потоки) в тёплое время года, образующиеся от нагрева поверхности земли. Поэтому тёплой весной и летом даже при хорошей ясной погоде самолёт на посадке может прилично «болтать» именно из-за них, особенно при пролёте разной поверхности (так как она по-разному прогревается). Например, когда лесистая местность сменяется полем или долиной, или при пролёте береговой линии с моря на сушу.
5) Есть искусственная турбулентность – это если самолёт попадёт случайно в спутную струю впереди летящего или взлетающего самолёта. Это достаточно опасно. Именно поэтому диспетчеры должны обеспечить, а лётчики соблюдать определённую дистанцию — интервал между бортами самолётов как при взлётах/посадках, так и на других этапах полёта.
Хотя случайности всё равно иногда бывают, например, по причине ветра, когда тот задерживает спутную струю пролетающего самолёта или сносит её прямо на идущий самолёт следом. В таких случаях самолёт может сильно мотнуть из стороны в сторону вплоть до самопроизвольного отключения автоматики, и среагировать надо очень быстро.
У меня было так несколько раз, ощущения не из приятных. Но чтобы пилоты были подготовлены к таким неожиданностям и знали, как действовать, подобные ситуации прорабатываются обязательно на тренажёрах.
6) А ещё, например, наш Boeing может трясти, когда мы летим с выпущенными спойлерами (интерцепторами), если срочно надо снизиться или быстро погасить скорость. Спойлеры — это пластины на верхней поверхности крыла, поднимающиеся вертикально вверх при выпуске.
То есть в полёте очень много естественных причин тряски самолёта.
Насколько опасна турбулентность?
В авиации турбулентность делят по интенсивности на три категории:
Но сразу скажу, что мы делаем всё, чтобы самолёт никогда не оказывался в зоне с сильной турбулентностью. Просто так сильная турбулентность сама по себе не бывает. В большинстве случаев она появляется в зоне действия гроз и большого скопления грозовых облаков. А это возможно предвидеть, изучив метеокарты и отследив по радару. Пилоты всегда обходят подобные зоны, если возможно. А если невозможно, то уходят на запасные аэродромы. Причём есть ограничения, на каком удалении безопасно обходить опасные сектора, как сбоку, так и по высоте.