Введение к работе
--^'Диссертация посвящена исследованию проблемы метеорологическо-'о обеспечения авиации на уровнях планирования и выполнения поле-:ов и поиску путей его улучшения. Это улучшение возможно в первую ічередь за счет более глубокого изучения явлений, физических зако-юмерностей, обуславливающих их формирование, а также оптимального юпользования имеющейся метеорологической информации. Рассматривался метеорологические условия на высотах полетов над территорией дзахстана, и по трассе Москва - Алма-Ата, проанализированы гропо-іауза и ее связь с уровнем максимального ветра, условия формирования болтанки, развития конвективной облачности и гроз в системах іезомасшгабшх образований.
Актуальность проблемы изучения метеоусловий полетов авиации : прогноза опасных для нее явлений определяется:
практическими потребностями народного хозяйства в перевозке рузов и пассажиров с минимальными затратами в особенности над тер-игорией интенсивного освоения при недостаточно развитой инфрасгру-.гуре других видов транспорта;
необходимостью обеспечения безопасности полетов;
недостаточной изученностью условий формирования экстремальнее характеристик атмосферы над регионом и условий образования га-их опасных явлений как болтанка, грозы и шквалы.
Целью работы было комплексное исследование на примере Казах-тана и авиатрассы Москва - Алма-Ата условий и характеристик аг-осферы, оказывающих наибольшее влияние на выполнение полетов, а менно:
изучение пространственно-временной изменчивости мегеороло-ических полей на высотах полетов;
выявление особенностей формирования экстремальных метеоус-овий, в т.ч. тропопаузы с экстремальными характеристиками;
анализ и теоретическое обоснование профиля тропопаузы с эк-тремальными характеристиками над высотным циклоном с квазнверти-альной осью;
разработка и теоретическое обоснование метода вычисления [стенсивности турбулентности в атмосфере по координатным данным адиозонда; разработка моюпики анализа и выявление особенностей эспределения повторяемости конвективной облачности в районе пэро-оргов па основе информации метеорологических радиолокаторов (Г.ІГЛ);
разработка методики и изучение с ее помощью просгрансгвен-э-времонной структуры мезомасштябішх образований лснеИного и
ячейкового типа, в т.ч. мезоыасштабных конвективных комплексов(МКК Практическая ценность работы заключается в получении пздекннх режимных данных о метеорологических условиях полетов над территорией Казахстана и вдоль авиатрассы Москва - Алма-Ата, что позволяв успешно их- использовать при планировании полетов с определенной экономической выгодой. Рекомендации к прогнозу экстремальных метеорологических условий и экстремальных характеристик тропопаузы позволяют их использовать при опергивном обеспечении полетов. В то же время некоторые впервые разработанные подхода к анализу и представлению информации, например, учет форм макроциркуляции по А.Л_.Кацу, применимы для любого региона.
Разработанный метод получения величин интенсивности-турбулентности по коорданатным данным радиозонда позволил накопить обширнь сведения о турбулентности и болтанке в атмосфере и лучше изучить ее природу над всей территорией Казахстана, особенно над юго-востоком, на основе чего разработать методы прогноза болтанки для верхней и нижней тропосферы на трассе Джамбул - Алма-Ата - Семипалатинск, которые используются оперативно.
Результаты исследований мезомасштэбных образований линейного и ячейкового типа, а также МКК в виде рекомендаций к прогнозу также используются оперативно, особенно для уточнения положения атмосферных фронтов.
Основные положения исследований по метеоусловиям полетов, анализу тропопаузы и максимального ветра, интенсивности турбулентности и болтанки, результаты и метода исследования мезомасштабных образований используются при чтении студентам-метеорологам университета курсов аэрологии, радиометеорологии. Результаты исследований включались также в программы курсов повышения квалификации при Казгидромеге.
Результаты, содержащиеся в работе, могут быть использованы в дальнейших исследованиях физики атмосферы и авиационной метеорологии, особенно при разработке методов сверхкраткосрочного прогнозирования, а такхе при изучении вопросов обмена субстанцией через тропопаузу, оценке состояния природной среды и др. Научная новизна работы определяется тем, что впервые - выполнено комплексное исследование пространственно-временного распределения метеорологических условий на высотах полета, предложен метод более корректного их учета через форму макроциркуляции, восстановление метеоусловий при необходимости на основе физико-стагистических связей по вертикали;
- изучено пространственно-временное распределение харакгерис-
лк-тропопаузы, ее связь с уровнем максимального ветра, условия
'Ормировшия экстремальных характеристик.
На основе экспериментальных данных и волновой теории предло-ена уточненная модель уровня тропопаузы в области высотного цик-она с квязивергикалъной осью .для умеренных широт;
на обширном материале выполнен анализ болтанки над юго-вос-оком Казахстана, установлены или уточнены физико-статистические вязи этого явления с состоянием атмосфери;
предложен и обоснован метод получения данных об интенсив-ости турбулентности в атмосфере на основе координатной информации адиоэондов, в результате впервые получены и проанализированы об-ирные данные о турбулентности вблизи характерных уровней в атмос-ере (уровни инверсии, тропопаузы, максимального ветра и др.), изу-ено ее распределение с высотой в различных воздушных массах и в оне атмосферных фронтов, проанализированы особенности ее распре-еления над Казахстаном в срединные месяцы сезонов и связь с форой барического поля;
предложен метод восстановления повторяемости конвективной блачносги по данным метеорологического радиолокатора, позізоляю-ий получить пространственные данные о ее распределении в районе эродромов. Изложены з качестве примера результаты такого анализа і ля района Алма-Аты;
предложен и аппробирован на примере Арала метод оценки лияния крупного водоема на облакообразование в зависимости от се-она года и времени суток;
установлены физико-статистические связи мекду характерис-иками радиоэха облаков и осадков и мезомасшгабными образованиями, огорые легли в основу метода анализа последних, позволяшго рослеживать зарождение, эволюцию и .диссипацию этих образований,
том числе мезомасштабных конвективных комплексов, и существенно глубигь наши знания в этой области.
На защиту выносятся следующие положения:
результаты комплексного анализа пространственно-временного аспределния метеорологических условий на высотах полета и харак-еристик тропопаузы;
метод анализа и представления метеоусловий вдоль авиатрас-u через форму ыакропроцосса;
- уточненная модель уровня гпопопаузы над высотным циклоном
квазивертикальной осью и в его окрестностях;
пространственно-временные характеристики болтанки над юго-востоком Казахстана;
метод расчета интенсивности турбулентности по координатной информации радиозондов;
пространственно-временные характеристики интенсивности турбулентности в срединные месяцы сезонов и их связь с другими метеорологическими величинами;
результаты анализа данных о распределении интенсивности турбулентности относительно-характерных уровней в атосфере;
распределение интенсивности турбулентности с высотой в рэз--личных--воз,цушных-массах-И-в-зоне-атмосферных-фронтов;-
метод восстановления повторяемости конвективной облачности по данным MPI и пространсгвенное представление гакой повторяемосп в районе аэродромов или в зоне наблюдения !,ТРЛ;
способ оценки, на примере Арала, влияния крупного водоема на облакообразукщие процессы и результаты;
установленные физико-статистические связи между характеристиками радиоэха облаков и осадков и мезомасштебными образованиями и на их основе метод анализа зарождения и эволюции таких образований;
обнаруженные особенности зарождения и эволюции шквалов, образования фронта орографической окклюзии в районе Южного Урала -Мугоджар. Условия зарождения и эволюции ячеек глубокой конвекции симметричного типа в этом же районе;
условия зарождения и особенности развития мезомасштабного конвективного комплекса в районе Балхашской впадины.
Апробация работы. Отдельными частями работа докладывалась на различных совещаниях и конференциях, в частности на Всесоюзном совещании по исследованию .динамических процессов в верхней атмосфере в 1982г в Обнинске, на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 1982г. в Москве, на Ш Всесоюзной конференции по аэрологии в 1985г. в Москве, на Всесоюзном'симпозиуме по исследованию взаимодействия мезо- и макромасшгабных процессов в атмосфере и применению статистических методов в метеорологии в 1981г. в Алма-Ате, на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 1989г. в Москве, на.II! Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии в 19ЭДг. Суздаля и др. Результаты исследований докладывались такие на Всесоюзных и региональных совещаниях специалистов - практиков по авиационной метеорологии, а также на заседаниях Ученых советов 1ШУ Госкомгидромета, на итоговых и научных
опферепциях КазНИГМИ и Казахского Госупарственного университета.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, глав, заключения и списка литературы. Общий объем.составляет ГЗ страниц, в т.ч. 300 текста, 32 таблицы, 82 рисунка. Список игоратурн включает 282 работы.
