Буркхард Мартенс Thermikbuch
Температурният градиент показва как температурата се променя с височината. Колкото по-бързо температурата намалява с увеличаване на надморската височина, толкова по-нестабилен е въздухът. Нестабилността на въздуха е много важна за образуването на топлинни потоци и влияе върху тяхната скорост на изкачване и височина. Ето защо е важно да знаете как ще изглежда температурната диаграма или емаграмата в този ден. Ако температурата намалява бавно или дори леко се покачва с увеличаване на надморската височина, това показва стабилността на атмосферата и образуването на потоци е по-малко вероятно, колкото по-стабилен е въздухът. От диаграмата на температурния градиент пилотът може да получи много информация за времето и потенциала за образуване на термики. Ако знае как температурата намалява с увеличаване на надморската височина, той може да определи относителната влажност близо до земята, точката на оросяване и максималната температура през деня. По този начин той ще може да предвиди следните метеорологични данни: височината на основата на облаците, температурата на спускане на дъжда, температурата, която трябва да бъде на земята, за да могат дъждовете да образуват купести облаци, вероятността от гръмотевична буря или очакваното развитие на облаците и очакваното качество на дъждовете. Всичко изглежда доста сложно. Но с помощта на нагледни примери всичко ще ви стане ясно. Данните за времето се получават с помощта на радиосонда.
Радио сонда
Фиг.9.1Радиосонда, открита в Изартал. Чувствителните сензори отдолу предават получените данни по радиото.
С помощта на радиосонда в метеорологията се измерват параметрите на атмосферата на голяма надморска височина. Радиосондата измерва температурата, налягането и влажността на въздуха, докато балонът повдига сондата нагоре. Получените данни периодично се предават по радиото към станция на земята. Използвайки насочено радио, можете да определите местоположението на радиосондата и по този начинначин за определяне на посоката на вятъра.
Съвременните радиозонди използват за това GPS сензор. Всеки може да види диаграмата на радиосондата в Интернет. Оригиналният температурен градиент е изобразен на фиг. 9.18. Осреднените данни се прехвърлят върху милиметрова хартия. Това е показано схематично на фиг. 9.2. Изстрелването на сондата се извършва посред нощ. За да се предвиди времето, е необходимо да се разгледат данните, получени от сонда, пусната възможно най-близо до желаното място за полет. За Баварските Алпи можете да видите данни от Инсбрук, Щутгарт или Мюнхен. При южен вятър данните от Инсбрук са най-добри, защото въздухът от Инсбрук се движи към подножието на Алпите. Със северна посока данните от Мюнхен вероятно ще паснат.
Фиг.9.2От температурния градиент (червена крива) и кривата на точката на оросяване (зелена крива) може да се получи много информация за времето. Ако линиите са разположени на значително разстояние една от друга, тогава въздухът е много сух. Ако линиите са в контакт, тогава относителната влажност е 100%, т.е. радиосондата се издигна през облаците. Колкото повече температурната крива е наклонена наляво, толкова по-нестабилен е въздухът. Ако кривата е наклонена надясно, тогава температурата се повишава и на това място има инверсионен слой.
Спадът на сухоадиабатната температура на издигащия се въздух е около 1,0°C/100m. Мокро адиабатно охлаждане на въздуха се получава в облака с около 0,6°C/100 метра.
Влажното охлаждане на възходящия въздух е по-малко, тъй като енергията се освобождава по време на кондензацията, когато се образува облакът. Влажният адиабатен разпад също е променлив и може да се увеличи с понижаване на температурата. Случва сезащото студеният въздух абсорбира по-малко влага, така че ефектът от енергията, освободена по време на кондензацията, ще бъде незначителен. При много студен въздух влажните адиабатни параметри са близки до сухите адиабатни параметри.
За да се предвиди какви ще бъдат потоците, трябва да се използват следните ориентировъчни стойности. Тази информация може да бъде получена например от прогноза за времето за планери.
Сила на вятъра в долината:
Промяната в температурата между 1000 и 2000 метра вече е много лесна за изчисляване. При спад от 1000 метра температурната разлика е 7°C (температурна разлика между 25° и 18°), т.е. градиентът на температурата ще бъде -0,7 (минус, защото температурата пада). От таблицата получаваме следните данни:
Таблица 9.3Невероятно добър ден: нестабилен въздух отдолу, инверсия отгоре. Допълнителни разяснения в следващия параграф.
Данните в таблица 9.3 са достатъчни, за да дадат представа за потоците през деня. Този пример илюстрира гореспоменатия добър полет през страната. На ниска надморска височина, до 3000 метра, има силно понижение на температурата в атмосферата с промяна на надморската височина. С увеличаване на надморската височина температурата пада много бързо, което означава, че топлинният поток постоянно има значителна разлика с околната температура и постепенно увеличава скоростта на изкачване все повече и повече. Но по-важното е, че има малък температурен градиент между 3000 и 5000 метра. Това показва наличието на силна инверсия във височина, която ограничава по-нататъшното развитие на купестите облаци. Вероятността за гръмотевична буря е много малка! Ако температурата на 5000 метра не е плюс 2°C, а например минус 8°C, тогава температурният градиент ще бъде -0,9. От това може да се заключи, че тованадморска височина, няма инверсионен слой и е вероятно да се образува гръмотевична буря следобед.
По тези нормативни показатели пилотът може да направи следните изводи:
- Повишаване на температурата с височина се получава при наличие на инверсия, при което не се образуват течения.
- Температурният градиент от 0 (изотермия) до -0,2 градуса/100 m е много лош за полети през страната.
- Температурният градиент от -0,2 до -0,4 градуса/100m ни позволява да заключим, че има много слаби течения и инверсия. На надморска височина тази разлика е желателна, но близо до земята създава лоши условия за образуване на потоци.
- Температурен градиент между -0,4 и -0,5 градуса/100 m показва слаби течения. Времето е добро за научаване на летене по теченията, турбуленцията във въздуха не е силна. Условията са твърде слаби за дълги маршрути. При такъв наклон отнема много време, преди нагретият въздушен мехур да се откъсне от земята. Веднага щом потокът се спусне, той бавно се издига и засмуква много топъл въздух от околната атмосфера. Тези потоци са много лесни за центриране, те са спокойни, но се образуват на значителни интервали.
Би било добре, ако температурният градиент в близост до земята е от -0,6, тогава потоците ще се образуват доста често и ще бъдат достатъчно силни. Ако температурният градиент се повиши до -0,8 до -0,9, това също е много добре. В този случай потоците плавно се издигат нагоре. Сега градиентът в основата на облаците трябва бавно да намалее до около -0,4, за да спре постепенно нарастването на потока и да намали турбуленцията в края на потока. Покриващата потъваща инверсия предотвратява образуването на гръмотевични бури, а сухият въздух на тази надморска височина предотвратява разширяването на облаците.
Фиг.9.5Широки потоци се издигат нагоре. Разрастването на облака отгоре обаче е ограничено. Температурният градиент показва, че има инверсия на 2000 и 3000 метра. Температурната промяна там е -0,3°C на 100 метра надморска височина.
Фиг.9.6Потокът за начинаещи пилоти. Широка, не много силна и не повдигната твърде високо. Температурният градиент на ниска надморска височина е -0,55 и има инверсия на 3000 метра.
Пример 1:Santis (2500m) температура 12°C Jungfraujoch (3573m) температура 4°C Следователно градиентът на температурата е -0,75
Пилотите на планери могат да кажат от опит, че добри условия за полети в пресечена местност се създават, когато температурната разлика между Santis и Jungfraujoch е между 6° и 9° C. В този случай температурният градиент ще бъде от -0,58 до -0,84.
Пример 2:Hohenpeissenberg (977m) температура 16°C Zugspitze (2960m)Температура 2°C Температурният градиент е -0,71
От опита на пилотите на планери може да се каже, че се формират добри условия за полети през страната, ако температурната разлика между Hohenpeissenberg и Zugspitze е от 12 ° до 15 ° C. В този случай градиентът ще бъде от -0,61 до -0,75.
Ако температурната разлика е по-малка от дадените данни, потоците ще бъдат слаби. Ако температурната разлика е по-голяма, тогава въздухът ще бъде твърде нестабилен и поради прекомерно развитие или твърде широки облаци топлинната активност ще приключи много бързо.
От диаграмата на радиосондата пилотът може да определи не само качеството на потоците, но и данни за височината на основата на облаците и височината на самите облаци.
Фиг.9.7Графиката на дневния температурен градиент показва на пилота очакваната температура. При (сухоадиабатно) понижаване на температурата до -1°C, линията (синя) се измества към температурния градиент. На височината, където тези линии се пресичат, потоците спират. Сега възниква въпросът: Има ли облаци? В този пример те все още не са налични. Това може да се провери, като се види, че линията на точката на оросяване близо до земята се издига (зелената пунктирана линия > е влага, която се издига с потока. Ако синята линия пресича линията на температурата на околния въздух (червена) по-ниско, отколкото зелената пунктирана линия пресича линията на температурата на околната среда, няма да има облаци (син топлинен ден).
Фиг.9.9(същият пример като на Фиг. 9.7.) Надигащите се течения издигат влажния въздух от земята. Преди синята линия (температура на потока) да достигне кривата на температурния градиент (червена линия), тя достига зелената вертикална пунктирана линия (абсолютна влажност на земята), в която точка относителната влажност на потокадостига 100% и започват да се образуват облаци. Сега температурата в потока започва да пада с височина не толкова бързо, колкото преди. Облаците растат, докато влажно-адиабатният температурен спад достигне линията на температурния градиент. Това ще бъде горната граница на облака.
Фиг.9.10(сравнете с Фиг. 9.9) Случва се следното: кривата на температурния градиент не показва инверсия, а кривата на точката на оросяване минава близо до червената линия, което означава, че въздухът обикновено е влажен. Високата температура и влажност през деня и липсата на инверсия са условията за образуване на лятна гръмотевична буря. Температурната крива при възходящите потоци е близка до кривата на температурния градиент. След като достигне пунктирания път, можете да определите височината на основата на облака. Но с допълнителен влажно-адиабатичен градиент температурата в потоците пада по-малко от температурата на околната среда. Облаците продължават да растат и се заформя гръмотевична буря.
Фиг.9.11Фигурата показва потъваща инверсия, вижте Фиг.9.11. 3.53 стр. 88. Причинява добър или лош термичен ден. Ако е на достатъчно голяма надморска височина, теченията могат да се вдигнат високо и това задържа развитието на лятна гръмотевична буря. В зоната на потъваща инверсия (температурата се повишава), разстоянието между зелената линия на точката на оросяване и температурната крива ще се увеличи значително. Колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-сух е въздухът на дадена надморска височина. Така че, ако въздухът е по-топъл и по-сух в същото време, тогава това е потъваща инверсия.
През деня основата на облачността се повишава. Ако основата потъне, влажният въздух ще започне да се оттича и хубавото време няма да се задържи. Тогава, разбира се, ще вали. Колкото по-висока е основата на облака, толкова по-лесно е за пилота да търси течения и да летимаршрут. Височината на основата на облака може да се изчисли с помощта на опростената формула на Хенигш.
H област \u003d 125 x (t vz - t tr)
където: Noble - височина на основата на облаците; tair - температура на въздуха близо до земята; ttr - температура на точката на оросяване.
Температурата на въздуха в близост до земята е много лесна за измерване с термометър, температурата на кондензация е много лесно да се разбере, например, от прогнозата за времето за планери.
Друг начин за определяне на височината на основата на облака е да се получат данни за влажността на въздуха близо до земята, т.е. за влажността на въздуха, който ще се издига с потока и ще образува облаци. Очевидно колкото по-сух е въздухът, толкова по-висока е основата на облака. Следващата таблица показва ориентировъчни стойности. Влажността може да се измери със стандартен хигрометър.