Термики

Размеры и сила термических потоков.

Наиболее характерные размеры термика - это пузырь (скорее медуза) с диаметром примерно около 30м. Если посчитать его объем получим около 15000 м³.

На уровне моря его масса равна 20т. Для его образования необходим слой воздуха с квадратного поля со стороной 100 м и толщиной 1,5 м. Если увеличить термик в 2 раза по диаметру, то его объем увеличится в 8 раз, а масса возрастет до 150 т.

Сила термика определяется по скорости его подъема. Обычно это 1-4 м/с, в пустынях и горах 3-8 м/с. В грозу бывают до 20 м/с.

Термики имеют форму либо струй либо пузырей. Конвективные пузыри более часты для малооблачной погоды с умеренным или сильным ветром. Наиболее крупные пузыри образуются при слиянии нескольких мелких. Процесс объединения наиболее интенсивен в слое 200-500м над поверхностью. В верхней части струй происходит вихревая циркуляция воздуха, имеющая форму тора. Горизонтальное сечение струй имеет форму эллипса, вытянутого вдоль ветра. Скорости восходящего потока максимальны в центре горизонтального сечения (в 2,2раза больше скорости подъема самого пузыря). По краям термика имеется область с нисходящими потоками. В умеренных широтах уровень наибольших скоростей восходящих потоков в среднем расположен в слое 0,7-0,8 км. Вероятность больших скоростей падает с высотой. Высота распространения термических потоков почти всегда определяется величиной перегрева термиков.

Высота термиков.

Максимальная высота термиков зависит от нескольких факторов: высоты слоя инверсии, высоты образования облаков или высоты сухоадиабатического градиента. На рис 60 мы видим как в первом случае поток останавливается инверсионным слоем. Когда термик достигает его он турбулизируется и распадается. Некоторые потоки могут пробить инверсионный слой, если он слаб.

Во втором случае поток достигает уровня точки росы и образует кучевое облако. Идет сильное перемешивание с окружающим воздухом из-за выделяемой при конденсации энергии скрытого тепла. При этом перемешивании термик теряет форму и направленность. В третьем случае поток становится все слабее по мере перемешивания с окружающим воздухом. Это называют сухим термиком.

Рис 60

Термические потоки в ветер.

Ветер приводит к более частому отрыву потоков. Когда термик поднимается в ветреную погоду, он смещается по ветру, но имея огромную массу, он в силу инертности двигается медленней. Рис 61 а.

На срезе сильного ветра или в неустойчивый порывистый ветер на разных высотах термик может разрываться. Рис 61 б.

а) б)

рис 61

Модели термических потоков.

Модели термиков (независимо над пустыней или водой) будут иметь сотовую форму как на рис 62а. Если появляется ветер, то он наклоняет ячейку, а при ветре более 24 км/ч, ячейка ложится и образуется цилиндр с горизонтальной осью. Рис 62 б.

а) б)

рис 62

Улицы облаков.

Бывает несколько причин возникновения облачных улиц:

Постоянно рождающиеся термики над одним и тем же местом.

Облака вдоль горных хребтов (образуются термиками или конвергенцией)

Облака вдоль береговой линией (конвергенция из-за поворота ветра на суше)

Из-за цилиндрической циркуляции (рис 62 б)

Влияние ветра на облака.

Комбинация термической активности и ветра создают течение, направленное вверх на наветренной стороне и вниз на подветренной. Рис 63 а.

а) б)

Рис 63

На рис 60 б изображено постоянно живущее облако, подпитываемое из одного источника в ветер.

Когда в ветреную погоду поднимается термический поток, он оказывает на воздух влияние аналогичное горе. Перед термиком образуется восходящий динамический поток.

Гроза

Причина грозы.

Грозы развиваются из нормальных термических условий, когда воздух в достаточной степени нестабилен, насыщен влагой и существуют некоторые начальные условия. Первые два условия необходимы. К начальным условиям можно отнести прохождение фронта или наличие горы.

Благодаря влажности происходит накопление энергии скрытого тепла и выделение ее в облаке при конденсации. Эта энергия и есть движущая сила бурь и ураганов.

Цикл жизни грозы.

Жизнь грозы разделяют на три этапа:

Стадия развития

Стадия максимального развития

Стадия разрушения

1. Зарождение грозы - это супер развивающийся термический процесс, растущий обязательно по вертикали. Грозовое облако растет в размерах, достигает высоты, где начинается обледенение верхней части. Оно начинает работать как тепловой насос. Такое облако поддерживает свой рост до сформировавшейся грозовой тучи, если не прекращается подпитка влагой. На этой стадии гроза не влияет на местные ветра, но может угнетать термическую деятельность вокруг. Рис 64

2. Начинается она по достижению облаком наибольшей высоты после уровня замерзания. 10...15 минут после этого ледяные кристаллы растут до града. Один из признаков созревшей грозы - наковальня. Град начинает падать вниз, создавая мощные нисходящие потоки. Часты мощные нисходящие и восходящие порывы способные разрушить параплан. Рис 65

3. С продолжением нисходящих потоков холодные массы переносятся вниз. Этот охлаждающий эффект, а также выпадение осадков прекращают прогрев поверхности и гроза затухает. Рис 66

рис 64 рис 65 рис 66

Разновидности грозы.

Изолированные грозы - это грозы, которые развиваются в середине воздушной массы от конвективных потоков.

Вставные грозы - это грозы, которые находятся внутри большой площади облаков, обычно слоистых.

Грозовой фронт - при быстром холодном фронте.

Высотные грозы - гроза на высоте с точкой росы около 5000 м.

Опасности гроз.

Существуют несколько опасностей связанных с грозой.

Засасывание в облако. Поток воздуха часто до 160 км/ч может засосать в облако любой летательный аппарат. В облаке можно легко потерять ориентацию.

Набор высоты выше 5000 м может плохо закончится для организма. Можно столкнутся с кислородным голоданием и просто замерзнуть.

Турбулентность - все токи вверх и вниз в туче создают мощную турбулентность по типу турбулентности среза. Она может (и даже делает это) разрушить летательный аппарат.

Град, дождь и снег. Выпадение осадков начинается неожиданно потому, что процесс нарастания кристаллов льда над уровнем замерзания спонтанный и самоподдерживающийся. Дождь и снег вызывают обледенение. Крупный град может повредить ЛА или травмировать пилота.

Молнии - когда происходит разряд, происходит перенос электрической энергии в различные части грозы, это оказывает влияние на человека: от ощущения легкой боли до болевого шока.

Сильный ветер и нисходящие порывы. Вертикальные порывы вниз бывают на 50% сильнее. Скорость ветра может в несколько раз превышать скорость движения параплана. Подробнее рассмотрим это в следующем разделе.

Нисходящие потоки и фронт порывистости (шквал).

Когда начинают выпадать осадки, вместе с ними опускаются буквально сотни тонн воздуха. Когда этот объем воздуха достигает земли он распространяется в стороны. Передняя кромка этого холодного воздуха называется фронтом порывистости. Фронт порывистости похож на маленький холодный фронт. Вклиниваясь под теплый воздух он создает турбулентный восходящий поток, облака и турбулентность среза. Фронт может продвигаться вперед в пульсирующем режиме, задаваемом нисходящими потоками.

Рис 67

Дата добавления: 2015-07-08