1. Общие сведения о метеорологических измерениях и наблюдениях
Состояние атмосферы и протекающие в ней процессы оказывают большое, в некоторых случаях определяющее, значение во всех областях деятельности и повседневной жизни человека. В связи с этим систематическое изучение состояния атмосферы и атмосферных процессов является одной из важнейших народно- хозяйственных задач.
Основным методом исследования, применяемым в метеоро- логии, является наблюдение. Выбор метода обусловлен самим существом науки, требующей изучения атмосферных явлений в естественной обстановке.
Метеорологические наблюдения это измерения числовых значений метеорологических величин (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, видимость, ветер и т.д.), а также качественная оценка атмосферных явлений (например, форм облаков и осадков).
Имея дело с атмосферными явлениями большого масштаба нельзя ограничиться случайными наблюдениями в единичных пунктах. Нужна такая организация наблюдений, которая позволила бы непрерывно следить за состоянием атмосферы на всем земном шаре у поверхности земли и на разных высотах. Достигается это путем создания большого числа пунктов для регулярных наблюдений по единой программе с помощью однотипных приборов. Поэтому в каждой стране существует сеть метеорологических станций, число которых в целом составляет несколько тысяч. Наблюдения на метеорологических станциях проводятся восемь раз в сутки, через каждые три часа, начиная с 00 часов международного скоордини- рованного времени (UTC universal coordinated time).
Результаты наблюдений метеорологических станций в целях их сравнимости должны обладать достаточной степенью точности и однородностью. Это достигается путем использования однотипных, проверенных, одинаково на всех пунктах установленных приборов, проведением наблюдений по единой методике в строго определенные сроки и однородной обработкой результатов наблюдений. Проведение в жизнь всех перечисленных условий обеспечивается наличием инструкций и наставлений, а также регулярной инспекцией станций и постов.
Метеорологические станции имеют метеорологическую площадку и служебное помещение вблизи площадки (не далее 300 м).
Метеорологическая площадка служит для установки приборов и оборудования, необходимых при производстве метеорологичес- ких наблюдений в приземном слое атмосферы (за исключением барометров, барографов и регистрирующих частей автоматических приборов).
Метеорологическая площадка выбирается на участке, характерном (типичном) для окружающей местности и не отличающимся от окружающей территории какими-либо особенностями теплообмена и влагообмена подстилающей поверхности с атмосферой.
Характерность метеорологической площадки обеспечивается тем, что она располагается на преобладающих формах рельефа, наблюдающихся в данном районе, и удалена от источников влаги (море, озеро, река, водохранилище) на расстояние не менее 100 м от уреза воды при максимальном уровне в водоеме.
От невысоких отдельных препятствий (одноэтажных построек, отдельных деревьев и т.п.) метеорологическая площадка должна быть удалена на расстояние не меньше 10-кратной высоты этих препятствий, а от значительных по протяженности препятствий (лесов, больших групп построек, городских улиц и т.п.) не меньше 20-кратной высоты этих препятствий.
Метеорологическая площадка должна иметь форму квадрата (со стороной 26 м), стороны которого ориентированы в направлении север юг и восток − запад.
На станциях с неполной программой наблюдений (без наблюдений за температурой почвы на глубинах под естественным покровом) разрешается уменьшение площадки до размеров 20×16 м.
План размещения оборудования и приборов на стандартной метеорологической площадке представлен на рис. 1.1.
Мачты с анеморумбометрами, а также гололедный станок устанавливаются в северной части площадки; психрометрическая будка и будка для самописцев, а также осадкомер и плювиограф размещаются в середине площадки; южная часть площадки отводится для наблюдений за температурой почвы.
1 геодезический репер станции;
2
,
3
датчики анерумбометров (анерумбографов);
4 гололедный станок;
5 психрометрическая будка;
6 психрометрическая будка запасная;
7 психрометрическая будка для самописцев;
8 осадкомер;
9 плювиограф;
10 запасной столб для осадкомера;
11, 12 снегомерные рейки;
13 оголенный участок для установки приборов, измеряющих температуру почвы.
Для сохранения поверхности метеорологической площадки в естественном состоянии на ней прокладываются специальные дорожки, которые должны обеспечивать подход к психрометри- ческим будкам и будке для самописцев, а также к почвенным термометрам с северной стороны. Ширина дорожек должна быть не менее 0,4 м. Рекомендуется покрывать дорожки утрамбованным песком или мелким щебнем. Асфальтные и бетонные покрытия дорожек запрещаются.
Площадка ограждается металлической сеткой, натянутой на столбы высотой 1,2…1,5 м. Калитка для прохода на метеорологи- ческую площадку устанавливается с северной стороны ограды. Травяной покров на площадке допускается высотой не более 20 см, скошенная трава убирается сразу (не разрешается просушка на месте). В зимнее время не следует нарушать естественное состояние снежного покрова. Сугробы с площадки убирают, оставляя средний для данной местности слой снега.
Метеорологические наблюдения, необходимые для обеспече- ния авиации, проводятся аэродромными метеорологическими органами (АМО), к которым относят: авиационные метеорологи- ческие центры (АМЦ), авиационные метеорологические станции гражданские с синоптической частью (АМСГ I, II и III разрядов) и без синоптической части (АМСГ IV разряда) и оперативные группы (ОГ) гидрометеорологической службы Украины. АМО обеспечивают проведение регулярных, специальных и других наблюдений за состоянием погоды на аэродроме.
Наблюдения должны проводиться на пунктах, располо- женных и оборудованных таким образом, чтобы обеспечить представление данных, характерных для участков летного поля, где требуется проводить наблюдения. При этом с места визуальных наблюдений за видимостью и явлениями погоды должен обеспечиваться достаточный обзор летного поля и наблюдатели должны предоставлять данные, которые являются репрезентатив- ными для района, где проводятся наблюдения. Под репрезентатив- ными подразумеваются наблюдения, в максимальной степени свободные от местных влияний и характеризующие состояние атмосферы в большом районе; наблюдения, показательные для общего синоптического положения.
АМО проводят наблюдения за: приземным ветром; видимостью и дальностью видимости на всех взлетно-посадочных полосах, предназначенных для использования в периоды пониженной видимости; погодой в срок наблюдения; облачностью и вертикальной видимостью; температурой; атмосферным давлением; опасными метеорологическими условиями, особенно в зонах захода на посадку и набора высоты. Состав и размещение метеорологических приборов и оборудования должны соответст- вовать требованиям нормативных документов. Требования к точности измерений или наблюдений, желательной и достигаемой в настоящее время, представлены в таблице 1.1.
Регулярные наблюдения проводятся: в период полетов – через 30 мин. (в сроки 00 и 30 мин. каждого часа), при отсутствии полетов – через 1 час (в 00 мин. каждого часа). По согласованию с полномочными метеорологическими органами, полномочными органами ОВД и эксплуатантами наблюдения могут проводиться через 1 час независимо от наличия или отсутствия полетов.
В аэропортах с некруглосуточной работой наблюдения начинаются за 2 часа до начала полетов и проводятся в течение всего периода полетов, включая время, когда аэродром является запасным.
Сообщения о результатах регулярных наблюдений выпус- каются в виде местных регулярных сводок MET REPORT открытым текстом, принятыми сокращениями, для распростра- нения на аэродроме составления, а также в кодовой форме МЕТАR для распространения на аэродроме составления и за его пределы. На аэродромах с автоматизированными системами метеороло- гических наблюдений сводки MET REPORT составляются на английском языке с использованием сокращений, принятых ICAO.
Специальные наблюдения проводятся в дополнение к регулярным при ухудшении или улучшении условий погоды на аэродроме, когда одна или несколько метеорологических величин изменяются в соответствии с критериями, установленными инструкцией по метеорологическому обеспечению полетов на данном аэродроме, с учетом рабочих посадочных минимумов аэродрома.
Таблица 1.1. Точность измерений или наблюдений, желательная с точки зрения эксплуатации и достигаемая в настоящее время
Элемент |
Точность, желательная с точки зрения эксплуатации |
Точность, достигаемая в настоящее время |
Средняя величина приземного ветра: |
|
|
направление |
± 10° |
± 5° |
Скорость, км/ч (узлы): |
|
|
до 19 (10) |
± 2 км/ч (1 узел) |
|
свыше 19 (10) |
± 10% |
|
до 37 (20) |
|
± 2 км/ч (1 узел) |
свыше 37 (20) |
|
± 5% |
Отклонения от средней величины приземного ветра
|
± 4 км/ч (2 узла) с учетом продольных и боковых составляющих |
см. выше |
Видимость, м: |
|
|
до 500 |
|
± 50 м |
500…2000 |
|
± 10% |
до 600 |
± 50 м |
|
600…1500 |
± 10% |
|
свыше 1500 |
± 20% |
|
свыше 2000…10000 |
|
± 20% |
Дальность видимости на ВПП, м: |
|
|
до 150 |
|
± 25 м |
150…500 |
|
± 50 м |
до 400 |
± 10 м |
|
400…800 |
± 25 м |
|
свыше 800 |
± 10% |
|
500…2000 |
|
± 10% |
Количество облаков |
± 1 октант |
± 1 октант в дневных условиях |
Высота облаков, м (футы): |
|
|
до 100 (330) |
± 10 м (33 фута) |
|
свыше 100 (330) |
± 10% |
- |
до 1000 (3300) |
|
± 10 м (33 фута) |
1000 (3300)…3000 (10000) |
|
± 30 м (100 футов) |
Температура воздуха и температура точки росы |
± 1°С |
± 0,2°С |
Величина давления (QNH, QFE) |
± 0,5 гПа |
± 0,2 гПа |
Сообщения о результатах специальных наблюдений выпус- каются в виде местных специальных сводок SPECIAL открытым текстом, принятыми сокращениями, для распространения на аэродроме составления, а также в кодовой форме SPECI для распространения на аэродроме составления и за его пределы. На аэродромах с автоматизированными системами метеорологических наблюдений сводки SPECIAL составляются на английском языке с использованием сокращений, принятых ICAO.
Специальные сводки об ухудшении погоды распространя- ются немедленно после наблюдений, по запросу диспетчера ОВД – не позднее 2минут, об улучшении погоды – при условии сохранения улучшения в течение 10 минут.
На аэродромах с взлетно-посадочными полосами (ВПП), оборудованными для захода на посадку и посадку по приборам по II и III категориям ICAO, устанавливаются автоматизированные системы метеорологических наблюдений, обработки результатов измерений, распространения метеорологической информации по каналам связи и отображения ее в реальном масштабе времени на погодных дисплеях.
На аэродроме Борисполь метеорологические наблюдения за ветром, видимостью в авиационных целях, видимостью на ВПП, высотой облаков, температурой воздуха и бетона, влажностью воздуха, атмосферным давлением и количеством осадков проводятся дистанционно с помощью автоматизированной системы MIDAS финской фирмы VAISALA. Наблюдения за атмосферными явлениями, количеством и формой облаков осуществляются наблюдателем визуально. Предусмотрен ручной ввод этих данных в автоматизированную систему. Схема расположения метеорологи- ческих датчиков на ВПП-1 и ВПП-2 аэродрома Борисполь представлена на рис. 1.2. Наблюдения за погодой в полном объеме проводятся круглосуточно, результаты наблюдений включаются в сводки погоды в соответствии с требованиями инструкции по метеорологическому обеспечению полетов на аэродроме.
Параметры ветра
измеряются
датчиками направления и скорости ветра
(
− рис.1.2),
установленными у обоих торцов
ВПП-1
и ВПП-2.
В сводку METAR включаются параметры истинного ветра с рабочего курса посадки основной рабочей ВПП, осредненные за 10 минут.
В сводку MET REPORT включаются параметры магнитного ветра с курсов посадки обеих ВПП (4 значения), осредненные за 2 минуты. На аэродроме Борисполь магнитное склонение состав- ляет +5°, его значение вычитается из осредненных за 2 минуты неокругленных значений направления истинного приземного ветра.
На погодных дисплеях отображаются параметры магнитного ветра.
Видимость в
авиационных целях (VIS)
автоматически рассчитывается
по данным измерителей дальности видимости
(ДВ)
трансмиссометров, установленных вдоль
обеих ВПП (4 датчика на ВПП-1 и 3 датчика
на ВПП-2 −
− рис.1.2).
Значение VIS для METAR определяется как минимальное из семи осредненных за 10 минут значений.
В сводку MET REPORT при метеорологической видимости более 800м включается видимость с рабочих курсов посадки, осредненная за 1 минуту (2 значения).
В сводку MET REPORT при метеорологической видимости 800м и менее, хотя бы по одному из датчиков, включаются четыре значения видимости VIS для торцов обеих ВПП.
В метеорологических сводках видимость указывают:
при видимости менее 800 м значениями, кратными 50 м;
при видимости 800 м и более, но менее 5 км значениями, кратными 100 м;
при видимости 5 км и более, но менее 10 км значениями, кратными 1 км;
при видимости 10 км и более ее указывают как 10 км, за исключением тех случаев, когда метеорологические условия позволяют использовать термин CAVOK [Ceiling (cloud) and visibility o’key].
На погодных дисплеях отображается видимость VIS с рабочих курсов посадки.
Видимость на ВПП (RVR – runway visual range) вычисляется автоматически до значений 2000 м на основании данных MOR (meteorological optical range – метеорологической оптической дальности видимости, под которой понимают длину пути светового потока в атмосфере, на которой он ослабевает до 0,05 его первоначального значения), яркости фона и освещенности на ВПП.
В сводках METAR/SPECI указываются значения RVR в зонах приземления (2 значения, осредненных за 10 минут), рассчитанные по максимальным значениям силы света огней, которые используются при взлете и посадке в момент составления сводки.
В сводках METREPORT/SPECIAL указывается шесть значений RVR вдоль обеих полос (точка касания, середина и конец ВПП), осредненных за 1 минуту. Видимость RVR рассчитывается по реальной (фактической) освещенности ВПП.
В метеорологических сводках дальность видимости на ВПП указывается таким образом:
при дальности видимости на ВПП менее 400 м через 25 м;
при дальности видимости на ВПП от 400м до 800м (включительно) через 50 м;
при дальности видимости на ВПП более 800 м через 100 м.
На погодных дисплеях отображается видимость RVR, рассчитанная по фактической освещенности ВПП.
Явления погоды определяются визуально со смотровой площадки, кодируются по таблице международных метеорологи- ческих авиационных кодов, в автоматизированную систему вводятся вручную.
Количество и форма облаков определяется визуально со смотровой площадки. В автоматизированную систему количество облаков вводится сокращениями:
SKC (sky clear) |
− |
небо ясное; |
||
FEW (few) |
− |
несколько, немного облаков (1…2 октанта); |
||
SCT (scattered) |
− |
отдельная облачность (3…4 октанта); |
||
BKN (broken) |
− |
значительная облачность (5…7 октантов); |
||
OVC (overcast) |
− |
сплошная облачность (8 октантов); |
||
форма облаков указывается только: |
||||
CB (cumulonimbus) |
− |
кучево-дождевые облака; |
||
TCU (towering cumulus) |
− |
мощно-кучевые облака. |
||
Высота нижней
границы облаков
измеряется датчиками высоты облаков,
установленными в районе БПРМ обоих
курсов ВПП-1 и ВПП-2 (
− рис.1.2).
в
сводках METAR/SPECI
данные о высоте облаков вводятся с
рабочего курса посадки. При этом высота
облаков указывается в величинах, кратных
30м
до высоты 3000м
и кратных 300 м при высоте больше 3000 м.
вертикальная
видимость указывается только до 600м
в величинах, кратных 30 м.
В сводках METREPORT/SPECIAL при нижней границе облаков (вертикальной видимости) менее 150м вводятся данные о нижней границе облачности (вертикальной видимости) с рабочим курсом посадки обеих ВПП.
На дисплеях погоды отображается фактическая высота облаков (вертикальная видимость) работающих ВПП.
Температура
воздуха и точки росы
измеряется датчиком температуры и
влажности (
− рис.1.2).
В сводки включаются, округленные до
ближайшего целого числа градусов,
значения температуры и точки росы, при
этом перед отрицательными значениями
в сводках METAR/SPECI
ставится буквенное обозначение “М”,
в сводках METREPORT/SPECIAL
− “МS”.
Атмосферное давление измеряется датчиком давления ( − рис.1.2). По полученным результатам измерений проводится расчет давления QNH (давление на аэродроме, приведенное к среднему уровню моря по условиям стандартной атмосферы) в гПа и мм рт.ст. и давление QFE (давление на уровне рабочего старта ВПП) в гПа и мм рт.ст. с точностью до десятых долей.
В сводки METAR/SPECI включается значение QNH, а в сводки METREPORT/SPECIAL – QNH и QFE, округленные в меньшую сторону до ближайшего гектопаскаля.
На погодных дисплеях отображается давление QNH в гПа и мм рт.ст.
Явления погоды за последний час перед сроком наблюдения (предшествующая погода) вводятся в автоматизированную систему вручную, если имели место следующие явления погоды: замерзающие (переохлажденные) осадки, замерзающий (переохлажденный) туман, умеренные или сильные осадки (в том числе ливневые), низовая метель, песчаная или пыльная буря, гроза, смерч, шквал.
Сведения о турбулентности и обледенении в зоне захода на посадку или набора высоты по данным экипажей воздушных судов включаются на английском языке с использованием сокращений ICAO только в сводки METREPORT. В сводки METAR/SPECI такие сведения не включаются.
Информация о состоянии ВПП, полученная от диспетчера аэродромной службы, включается в сводки METAR/SPECI перед прогнозом на посадку. Если работают обе ВПП, то включаются две группы состояния ВПП.
ветер на высоте круга определяется по данным о ветре, получаемым с бортов воздушных судов. При отсутствии бортовой погоды указываются прогностические данные.
Наблюдения по
МРЛ (
− рис.1.2).
ведутся за пространств-
венным
распределением облачности, осадками и
обледенением в облаках и осадках в
радиусе 200км.
Наблюдения осуществляются круглосуточно
в заданном режиме:
ежечасные наблюдения проводятся при наличии кучево-дождевой облачности в радиусе 200 км;
получасовой (30минут) режим наблюдений используется при наличии опасных явлений в радиусе 200 км от МРЛ;
15-ти минутный штормовой режим наблюдений используется при наличии опасных явлений в радиусе 100км от МРЛ по указанию синоптика.
Вся регулярная и штормовая радиолокационная информация выдается на мониторы, установленные у синоптика-консультанта на брифинге, у синоптика-прогнозиста и на компьютер техника-метеоролога основного пункта наблюдений.
2. КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ИЗМЕРЕНИЮ
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Лабораторные работы проводятся в соответствии с программой курса авиационной метеорологии. Они предусматри- вают ознакомление курсантов с применяемыми на АМО метеороло- гическими приборами; методами и точностью измерения основных метеорологических величин; правилами эксплуатации приборов и методами обработки данных, получаемых с их помощью.
Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо изучить соответствующие метеорологические приборы, используя настоящие методические указания, рекомендуемую литературу, специальные описания приборов и инструкции к ним. Четко уяснить цель работы, ее сущность и порядок выполнения. Включение приборов и измерения проводить организованно, с разрешения преподавателя.
По каждой лабораторной работе составляется письменный отчет (в тетради), который должен содержать:
Краткое обоснование метода измерения.
Схемы приборов.
Результаты измерений.
Расчеты и их анализ.
Контрольные вопросы и ответы на них.