Увеличения турбулентности при ясном небе

Письма о геофизических исследованиях

Марк С. Проссер (Mark C. Prosser), Пол Д. Уильямс (Paul D. Williams), Грэм Дж. Марлтон (Graeme J. Marlton), Р. Джайлз Харрисон (R. Giles Harrison), Университет Рединга, Великобритания, напечатали "Доказательства значительного увеличения турбулентности при ясном небе за последние четыре десятилетия" в журнале "Письма о геофизических исследованиях" (Geophysical Research Letters), 50(11), 08 июня 2023.

По оценкам, только в США турбулентность ежегодно обходится авиационной отрасли примерно в $200 млн. Эти затраты возникают из-за усталости, повреждений планера и потери производительности. Кроме того, пассажиры и экипаж получают травмы. Болтанка самолета возникает в четко определенных местах, например, над горными хребтами или вблизи конвективных штормов, и ее в значительной степени можно избежать. Однако турбулентность при ясном небе (Clear-air turbulence, CAT) трудно наблюдать за опережением курса самолета с использованием методов дистанционного зондирования.

Примеры. 2019 год, рейс компании Air Canada, Ванкувер - Сидней, Boeing 777, 35 пассажиров получили травмы, 9 - тяжелые. Трясло так, что людей подбрасывало до потолка. 2017, Аэрофлот, Москва - Бангкок, Boeing 777, пострадали 27 человек, 2 - переломы ног, 1 - ребер. Пассажиров выбросило в проход. 1966, British Overseas Airways Corporation, Токио - Гонконг, Boeing 707, внезапно разрушился в воздухе. Погибли все 124 человека - 113 пассажиров и 11 экипаж.
разрушительное поведение пассажиров

смертность сидений в салоне

Авиационным метеорологам сложно прогнозировать CAT, отчасти потому, что текущие модели численного прогнозирования погоды имеют размеры сетки, которые во много раз больше, чем воздушные водовороты, воздействующие на самолеты. Тряска ясного неба опасна для воздушных судов и, по прогнозам, будет усиливаться в ответ на изменение климата в будущем. Частота средней или высокой степени (MOG) существенно увеличилась зимой в Северной Атлантике. MOG CAT определяется Федеральным авиационным управлением как точка, в которой незакрепленные объекты начинают двигаться и людям становится трудно передвигаться внутри салона.

Атмосферный повторный анализ глобального климата ECMWF Reanalysis v5 (ERA5) включает период с января 1940 года по настоящее время. ERA5 производится Службой изменения климата Copernicus (C3S) и предоставляет почасовые оценки атмосферных, наземных и океанических климатических переменных. Данные покрывают Землю на сетке 30 км и атмосферу с использованием 137 уровней от поверхности до высоты 80 км.

Данные ERA5, содержащие информацию о зональной и меридиональной скорости ветра, температуре по сухому термометру и геопотенциальной высоте, извлечены на уровне давления 197 гПа (примерно соответствует эшелону полета 39 000 футов, 11 км) с горизонтальным разрешением 0,25 градуса с трехчасовыми интервалами с 1 января 1979 по 31 декабря 2020. Для расчета CAT-диагностики, требующей вертикальных производных, также извлечены поля на уровнях 188 и 206 гПа. Затем из извлеченных полей повторного анализа каждые три часа рассчитывалась 21 диагностика турбулентности.

Вычислялось количество превышений порога каждой диагностики по заданной координате для каждого месяца, сезона и года. Для каждого года рассчитывалось среднее поле превышения путем взятия среднего из 21 поля превышения для каждой диагностики. Для расчета временных трендов в каждой точке сетки применялась линейная регрессия с использованием среднегодовых значений превышения за период 1979–2020 для 5 уровней болтанки - легкой, умеренной, средней, сильной, высокой.

Обнаружены явные свидетельства значительного увеличения тряски в средних широтах на крейсерских высотах полета самолета. Вероятность MOG CAT в средних широтах Северного полушария примерно вдвое превышает соответствующую вероятность в Южном полушарии. Например, в средней точке над Северной Атлантикой общая годовая продолжительность САТ от легкой до умеренной увеличилась на 17 % с 466,5 часов в 1979 г. до 546,8 часов в 2020 г., причем относительные изменения от средней до сильной еще более значительны ( увеличение на 37% с 70,0 до 96,1 часов), от сильной до высокой увеличение на 55% с 17,7 до 27,4 часов. Подобные увеличения также обнаруживаются над континентальной частью США.

Регионы над западными бассейнами океана являются горячими точками для диагностированной CAT. Отчасти это связано с тем, что струйные течения имеют тенденцию быть самыми быстрыми над океаном из-за низкой шероховатости поверхности по сравнению с сушей. Отчасти это также связано с большим зональным температурным контрастом между океаном и континентом на западной границе, особенно зимой, из-за их различной удельной теплоемкости. Эти горизонтальные градиенты температуры способствуют вертикальному сдвигу ветра, который производит CAT. Исследование представляет собой лучшее доказательство того, что турбулентность при ясном небе увеличилась за последние четыре десятилетия.

11.06.2023

Комментарий:

Шнобелевская премия 2018 медицина

Ученые из Мичиганского Университета напечатали статью - Проверка функциональной модели пиелокалиевой почки для оценки прохода почечного канала при езде в роликовй кабине - из нее следует, что катание на американских горках выводит из почек камни
подробнее

Шнобелевская премия 2008 когнитология

Образец грибка положили перед входом в лабиринт. Через некоторое время гриб начал посылать свои ростки на поиски еды. Ростки раздваивались на каждом перекрестке. Если даже ростки попадали в тупик лабиринта то они разворачивались и начинали новый поиск еды
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист