Ашық ауадағы турбуленттілік - Clear-air turbulence

Ашық ауадағы турбуленттілік (CAT) болып табылады турбулентті қозғалысы ауа массалары бұлт сияқты көрнекі белгілер болмаған кезде және әртүрлі жылдамдықпен қозғалатын ауа денелері түйіскенде пайда болады.[1]

CAT-қа ең сезімтал атмосфералық аймақ - жоғары тропосфера биіктікте шамамен 7000–12000 метр (23,000–39,000 фут) сәйкес келеді тропопауза. Мұнда CAT көбінесе өңірлерде кездеседі ағындық ағындар. Төмен биіктікте бұл таулы аймақтардың маңында да болуы мүмкін. Жіңішке бұлтты бұлттар сонымен қатар CAT жоғары ықтималдығын көрсете алады.

CAT әуе саяхатшыларының жайлылығы үшін, кейде қауіпсіздігі үшін қауіпті болуы мүмкін.

Ағымдағы CAT климаттың өзгеруіне байланысты күшейіп, жиілейді деп күтілуде,[2] трансатлантикалық қыс мезгілінде CAT 59% -ға (жеңіл), 94% (орташа) және CO9 екі еселенген кезде 149% (ауыр) жоғарылайды.[3]

Анықтау

Әдетте ашық ауадағы турбуленттілікті қарапайым көзбен анықтау мүмкін емес және әдеттегідей анықтау өте қиын радиолокация,[4] нәтижесінде әуе кемесінің ұшқыштары оны анықтауы және болдырмауы қиын. Алайда, оны турбуленттілікті оптикалық әдістермен өлшеуге болатын құралдармен қашықтықтан анықтауға болады, мысалы сцинтилометрлер, Доплерлер ЛИДАР, немесе N-саңылаулы интерферометрлер.[5]

Тропопаузаға жақын биіктіктер бұлтсыз, жұқа болса да цирус бұлты ауа жылдамдығының күрт өзгеруі болған жерде пайда болуы мүмкін, мысалы реактивті ағындармен байланысты. Цирустың ағынға перпендикуляр сызықтары мүмкін CAT-ны көрсетеді, әсіресе егер цирустың ұштары дисперстелген болса, бұл жағдайда дисперсия бағыты CAT реактивті ағынның сол жағында немесе оң жағында күшті екенін көрсете алады.

CAT ықтималдығын арттыратын факторлар

CAT анықтау және болжау қиын. Ол пайда болатын типтік биіктікте қарқындылық пен орналасуды дәл анықтау мүмкін емес. Алайда, бұл турбуленттілік тропопауза маңында ұшатын алыс қашықтықтағы ұшақтарға әсер ететіндіктен, CAT қарқынды зерттелген. CAT ықтималдығына бірнеше факторлар әсер етеді. Көбінесе бірнеше факторлар қатысады. Жеңіл емес турбуленттіліктің 64% -ы (тек CAT ғана емес) реактивті ағынның өзегінен 150 мильден (280 км) қашықтықта байқалады.[6]

Jet ағыны

A реактивті ағын тек CAT-тің себебі сирек болады, бірақ оның ағыны мен қоршаған ауаның әр түрлі салыстырмалы ауа жылдамдығынан туындаған көлденең жел ығысуы бар.

Rossby толқындар бұл реактивті ағынның ығысуы және Кориолис күші оны бұзуға әкеледі.

Температура градиенті

A температура градиенті - белгілі бір бағытта температураның арақашықтықта өзгеруі. Газдың температурасы өзгерген жерде оның тығыздығы да өзгереді және тығыздық өзгеретін жерде CAT пайда болуы мүмкін.

Тігінен

Жерден жоғары қарай тропосфера арқылы температура биіктікке қарай төмендейді; тропопаузадан бастап стратосфера арқылы температура биіктікке қарай жоғарылайды. Мұндай ауытқулар температура градиенттерінің мысалдары болып табылады.

Көлденең

Көлденең температураның градиенті пайда болуы мүмкін, демек ауа тығыздығы ауаның жылдамдығы өзгеретін вариациялар. Мысал: реактивті ағынның жылдамдығы оның ұзындығы бойынша тұрақты емес; қосымша ауа температурасы және демек, тығыздық ағын ағынындағы ауа мен сырттағы ауа арасында өзгереді.

Ауа турбуленттілігі

Жел қайшы

Жел қайшы - бұл көршілес екі ауа массасының салыстырмалы жылдамдығындағы айырмашылық. Шамадан тыс жел ығысуы құйынды тудырады, ал егер жел ығысуы жеткілікті дәрежеде болса, ауа хаотикалық түрде қозғалады. Осы мақалада түсіндірілгендей, тропосферада температура төмендейді және биіктікке қарай желдің жылдамдығы артады, ал керісінше стратосферада болады. Бұл айырмашылықтар ауа тығыздығының, демек тұтқырлықтың өзгеруіне әкеледі. Ауаның тұтқырлығы осылайша алдын-ала анықталмайтын инерцияны да, үдеуді де ұсынады.

Тігінен

Реактивті ағынның үстіндегі тік жел ығысуы (яғни, стратосферада) жоғары қозғалған кезде айқынырақ болады, өйткені жел жылдамдығы стратосферадағы биіктікке қарай төмендейді. Стратосфера, әйтпесе тігінен тұрақты аймақ болғанына қарамастан, CAT тропопаузаның үстінде түзілуі мүмкін. Екінші жағынан, стратосферада төмен қарай қозғалатын желдің қайшылығы біршама қалыпты (яғни стратосферадағы желдің ығысуы стратосфера ішінде желдің жылдамдығы өзгеретін тәсілге қарсы тиімді қозғалады) және CAT ешқашан стратосферада түзілмейді. Осындай ойлар тропосфераға қатысты, бірақ керісінше.

Көлденең

Күшті жел ауытқып тұрғанда, желдің бағытын өзгерту желдің жылдамдығының өзгеруін білдіреді. Жел ағыны қысымның айырмашылығымен өз бағытын өзгерте алады. CAT жел төмен қысымды аймақты қоршап тұрған кезде жиі пайда болады, әсіресе жел бағытын 100 ° -дан артық өзгертетін өткір науалармен. Extreme CAT туралы бұдан басқа факторлар жоқ деп хабарлады.

Тау толқындары

Таудың үстіндегі жел ағыны тербелістер жасайды (A), (B) және т.б.

Төрт талап орындалған кезде тау толқындары пайда болады. Бұл факторлар реактивті ағындармен сәйкес келген кезде CAT пайда болуы мүмкін:

Ауырлық күші толқынының жел ығысуы

Тропопауза - бұл ауаның екі түрлі түрін бөліп тұратын қабат. Оның астында ауа салқындап, биіктікке қарай жел жылдамдайды. Оның үстінде ауа жылынып, биіктікке қарай желдің жылдамдығы төмендейді. Бұл температура мен жылдамдықтың өзгеруі деп аталатын тропопауза биіктігінде тербеліс тудыруы мүмкін гравитациялық толқындар.

Әуе кемелеріне әсері

Әуе рейсі аясында CAT кейде ауызекі тілде «әуе қалталары» деп аталады.

Стандартты ұшақ радарлары CAT-ны анықтай алмайды, өйткені CAT ауаның болжанбайтын қозғалысын көрсететін бұлттармен байланысты емес. Авиакомпаниялар мен ұшқыштар турбуленттіліктің кездесу ықтималдығын азайту үшін CAT тудыратын немесе көрсететін факторларды білуі керек.

Деңгейлік ұшудағы ұшақтар тұрақтылықты сақтау үшін тұрақты ауа тығыздығына сүйенеді. Ауа тығыздығы айтарлықтай ерекшеленетін жерлерде, мысалы, температура градиентіне байланысты, әсіресе тропопаузада CAT пайда болуы мүмкін[дәйексөз қажет ].

Егер әуе кемесі өз орнын реактивті ағынның ішінен реактивті ағынның көлденеңінен немесе керісінше өзгертсе, көлденең температураның градиенті байқалуы мүмкін. Реактивті ағындар меандр болғандықтан, позицияның мұндай өзгеруі әуе кемесінің бағытын өзгертуінің нәтижесі болмауы керек[дәйексөз қажет ].

Тропопаузаның биіктігі тұрақты емес болғандықтан, тұрақты биіктікте ұшатын ұшақ оны айналып өтіп, кез-келген байланысты CAT-пен кездеседі.[дәйексөз қажет ].

2017 жылғы 1 мамырда Мәскеуден Тайландқа бағыт алған SU270 рейсі бар Boeing 777 әуе турбуленттілігіне айналды. Әуе кемесі кенеттен құлап, ілінбеген 27 жолаушы ауыр жарақат алды. Ұшқыштар ұшақты тұрақтандырып, ұшуды жалғастыра алды. Медициналық көмекке мұқтаж барлық жолаушылар келген кезде Бангкок ауруханасына жеткізілді.[7]

1966 жылы 5 наурызда, BOAC 911-рейсі Токиодан Гонконгқа, Boeing 707 ұшағы CAT-та бұзылды, бортында барлық қолдары жоғалды (124). Сәтсіздік кезегі тік тұрақтандырғышты жұлып алудан басталды.

Ұшқыш ережелері

Ұшқыш CAT-ны сезінген кезде бірқатар ережелер қолданылуы керек:[8]

  • Ұшақ турбуленттілік үшін ұсынылған жылдамдықты ұстап тұруы керек.
  • CAT-тен қашу үшін реактивті ағынмен жүру кезінде әуе кемесі биіктігін және / немесе бағытын өзгертуі керек.
  • CAT ұшақтың бір жағынан келгенде, ұшқыш термометрді бақылап, ұшақтың реактивті ағынның үстінде немесе астында екенін анықтап, содан кейін тропопаузадан алыстап кетуі керек.
  • CAT өткір шұңқырмен байланысты болған кезде, ұшақ айналасында емес, төмен қысымды аймақ арқылы өтуі керек.
  • Ұшқыш а шығаруы мүмкін Пилоттық есеп (PIREP), аймаққа кіретін басқа әуе кемелерін ескерту үшін турбуленттіліктің орналасуын, биіктігін және ауырлығын хабарлау.

Істер

Әуе кемесі өте тез қозғалатындықтан, олар турбуленттіліктен кенеттен күтпеген үдеулерді немесе «соққыларды», соның ішінде CAT-ны сезінуі мүмкін - өйткені әуе кемесі әртүрлі жылдамдықта тігінен қозғалатын көрінбейтін ауа денелерін кесіп өтеді. Турбуленттілік жағдайларының басым көпшілігі зиянсыз болғанымен, сирек жағдайларда әуе кемесінің салонының экипажы мен жолаушылары қатты турбуленттілік кезінде әуе кемесі салонының ішіне лақтырылған кезде жарақат алады (және аз жағдайда өлтіріледі) United Airlines рейсі 826 1997 жылғы 28 желтоқсанда). BOAC 911-рейсі қатты бастан өткергеннен кейін 1966 жылы ұшу кезінде бұзылды толқын турбуленттілік төменде Фудзи тауы, Жапония.

Дүрбелеңді ояту

Бұл сурет а НАСА құйынды құйындардағы зерттеу ояну турбуленттілігін сапалы түрде көрсетеді.

Дүрбелеңді ояту бұл ауадағы турбуленттіліктің тағы бір түрі, бірақ бұл жағдайда себептер жоғарыда көрсетілгендерден мүлдем өзгеше. Ояна турбуленттілігі жағдайында үлкен ұшақтың қанаттарымен айналатын құйынды жұп ұшақ өткеннен кейін айтарлықтай уақыт, кейде бір минуттан асады. Бұл орын алған кезде қанаттардың ұштарының оянуынан туындаған ұзаққа созылған турбуленттілік жерге қонуды күткен кішігірім ұшақты жерге немесе ауаға аударып жіберуі мүмкін. Бұл құбылыс сонымен қатар үлкен ұшақтармен апаттарға әкелуі мүмкін. Delta Air Lines рейсі 9570 кезінде құлады Үлкен Оңтүстік-Батыс халықаралық әуежайы 1972 жылы артқа қонған кезде DC-10. Бұл апат «ауыр» әуе кемелерінен бөлу уақыты бойынша минималды жаңа ережелерге әкелді.[9] American Airlines рейсі 587 ұшып шыққаннан кейін көп ұзамай құлады Джон Кеннеди атындағы халықаралық әуежай 2001 жылы а-дан турбуленттілікті ояту үшін ұшқыштың шамадан тыс реакциясы салдарынан Boeing 747.[10] Қазір көптеген ұшақтар жасалған ұштық құрылғылар екеуін де жақсарту апару-сүйреу қатынасы және отын үнемдеуі - мұндай құрылғылар беріктігін айтарлықтай төмендетуі мүмкін құйын құйыны. Алайда, мұндай өзгерістер пайдалану жағынан маңызды емес (яғни басқа әуе кемесімен жүру қауіпсіз болатын қашықтықты немесе уақытты өзгертпеңіз).[11]

Сондай-ақ қараңыз

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ Stull, B. R., 1988 Шекаралық қабат метеорологиясына кіріспе, Kluwert Academic Publishers 666 бет.
  2. ^ Уильямс, П.Д. және Джоши, М.М. (2013). «Климаттың өзгеруіне байланысты қысқы трансатлантикалық авиациялық турбуленттілікті күшейту», Табиғи климаттың өзгеруі, 3 (7), 644-688 бб. дои:10.1038 / nclimate1866.
  3. ^ Williams, P. D. (2017). «Климаттың өзгеруіне жауап ретінде ашық, орташа және ауыр ауадағы турбуленттіліктің жоғарылауы». Атмосфера ғылымдарының жетістіктері, 34 (5), 576-586 бб. дои:10.1007 / s00376-017-6268-2.
  4. ^ Джон Дж.Хикс, Исадор Кац, Клод Р.Лэндри және Кеннет Р.Харди, «Ашық аспан астындағы турбуленттілік: радиолокация мен авиацияның бір уақытта бақылаулары» Ғылым ғылымдары 18 тамыз 1967 ж. 157. жоқ. 3790, 808–809 бб
  5. ^ Ф.Д. Дуарте, TS Taylor, A. B. Clark және W. E. Davenport, N-саңылаулы интерферометр: кеңейтілген конфигурация, J. Опт. 12, 015705 (2010).
  6. ^ Түптеу, A. A. «300 мб контурлық сызбалары бар таза ауадағы турбуленттілік қауымдастығы». Метеорологиялық журнал 94 (1965): 11–19.
  7. ^ Росс, Алис (1 мамыр 2017). «Аэрофлоттың Бангкокке ұшуындағы қатты турбулент 27 адамды жарақаттады». қамқоршы. Алынған 30 маусым 2018.
  8. ^ Ленкфорд, Терри Т. (2001). Пилоттық қатені бақылау: ауа райы. Нью-Йорк: МакГрав-Хилл. 49-53 бет. ISBN  978-0-07-137328-9.
  9. ^ https://www.ntsb.gov/investigations/AccidentReports/Reports/AAR7303.pdf
  10. ^ https://www.ntsb.gov/investigations/AccidentReports/Reports/AAR0404.pdf
  11. ^ https://www.faa.gov/documentLibrary/media/Advisory_Circular/AC_90-23G.pdf

Сыртқы сілтемелер