28 listopada 2011

Briefing meteorologiczny - najważniejsze czynniki pogodowe

Nikt raczej się nie spodziewa, że pilot będzie meteorologiem. Rekomendowane przez ICAO prawie 30 godzin wykładów z meteorologii w trakcie kursu na licencję PPL, nawet jeśli jest realizowane w trakcie szkolenia prowadzonego przez wykwalifikowanego wykładowcę, może co najwyżej dać kandydatowi na pilota podstawowe umiejętności związane z oceną i interpretowaniem danych i informacji meteorologicznych. Współczesna osłona meteorologiczna lotnictwa sprowadza konsultacje na linii pilot-meteorolog do minimum.

W zasadzie wszystkie podręczniki meteorologii dla pilotów opisują atmosferę jako mieszaninę gazów składającą się z 21% tlenu, 70% azotu itd. Na pytanie o skład atmosfery można też trafić podczas egzaminów w LKE. Tymczasem jest to wiedza, którą po pierwsze powinniśmy wynieść z gimnazjum, a po drugie jest mało przydatna do latania. Tak naprawdę atmosfera składa się z chmur, opadów, turbulencji, wiatru, konwekcji, oblodzenia itd. Czyli wszystkich tych elementów, które albo pomagają albo utrudniają wykonywanie lotu.

Dla pilota, z całego zestawu parametrów opisujących atmosferę, powinno być istotnych kilka elementów. Jednymi z ważniejszych, o ile można w ogóle mówić o jakiejkolwiek gradacji, są temperatura, wilgotność oraz wiatr. Wszystkie pozostałe są w pewien sposób wtórne.

Jest wiele elementów, o których pilot powinien wiedzieć wszystko albo prawie wszystko. Zaliczyć do nich można zestaw parametrów: temperatura i temperatura punktu rosy. Temperatura punktu rosy jest temperaturą, przy której zachodzi kondensacja pary wodnej. Jeżeli temperatura powietrza wynosi 12 stopni Celsjusza, a temperatura punktu rosy 10 – wystarczy, aby zaszła zmiana którejkolwiek z nich tylko o dwa stopnie, by woda zwarta w powietrzu i występująca tam w postaci gazowej przeszła w stan ciekły i pojawiła sie np. mgła. Stąd przyczyna umieszczania informacji o temperaturze punktu rosy w komunikatach METAR.

Warto śledzić wartość temperatury punktu rosy, a szczególnie jej relacje i tendencje w stosunku do temperatury. Istnieje wiele kombinacji powodujących, że wartości temperatur stają się jednakowe. To jak się będą te relacje zmieniały zależy od wielu czynników. Jednym z nich jest pora dnia. Jeżeli zbliża się noc, należy oczekiwać obniżenia temperatury. Spadek będzie tym większy, im mniejsze jest zachmurzenie. W przypadku, gdy jest dostępna duża ilość wody - czy to po opadzie, który powoduje wzrost temperatury punktu rosy, czy z lokalnych zbiorników wodnych - to spadek temperatury do wartości temperatury punktu rosy może doprowadzić do powstania mgły.

Czasem jednak mgła nie powstanie pomimo tego, że wartości temperatur są jednakowe. Przyczyną takiej przykrej dla meteorologów niespodzianki jest fakt, że do powstania mgły wymagane jest odrobinę turbulencji. W tym przypadku mieszanie jest niezbędne, aby nadać mgle "głębokości". Brak mieszania spowoduje że na lotnisku zamiast mgły będziemy mieli piękną rosę.

Jeżeli mamy piękny poranek, należy oczekiwać, że temperatura będzie rosła, temperatura punku rosy nie, a ich drogi się rozejdą i nic nie powinno nas zaskoczyć.

Jeżeli już mgła sie pojawiła, wzrost temperatury powodowany operowaniem słońca, w miarę upływu czasu, będzie powodował jej znikanie. Jesienią i zimą potrwa to dłużej, latem i wiosną znacznie krócej. Występowanie zachmurzenia może taki proces spowolnić lub nawet zatrzymać.

Z wysokością temperatura zwykle maleje, jeśli nie to mamy do czynienia z izotermią lub inwersją – warstwami hamującymi, które mogą wpłynąć na powstawanie i czas zalegania mgły, zachmurzenia.

Powietrze może schładzać się na kilka sposobów. Najprostszym jest odcięcie źródła ogrzewania czyli zachód słońca. Mamy wówczas do czynienia z wychładzaniem przez promieniowanie.

Kolejny sposób to napływ chłodnych mas powietrza powodujących spadek temperatury czyli tzw. adwekcja, która może również wpłynąć na zwiększenie lub zmniejszenie wilgotności, w zależności od charakterystyki mas powietrza. Innym procesem wychładzania jest proces adiabatyczny, opisywany prostym prawem fizyki odnoszącym się do wszystkich gazów, a mówiącym o tym, że kiedy gaz ulega rozprężeniu jego temperatura spada.

W atmosferze czynnikiem rozprężającym może być np. unoszenie do góry wymuszone przepływem mas powietrza przez góry, przemieszczanie się frontu chłodnego, kiedy ciepłe masy powietrza są wypychane do góry przez chłodne, termika - czyli ogrzewanie powietrza w dzień, kiedy ogrzane masy powietrza zaczynają unosić się do góry, co z kolei prowadzi do ich schładzania.

Analizując rozkład i zmiany temperatury i wilgotności należy to robić mając w tyle głowy świadomość jaką mamy porę roku. Latem generalnie rzeczy w atmosferze dzieją się niespiesznie, pogoda jest zasadniczo sprzyjająca lataniu lub próbuje taką być. Zimą warunki atmosferyczne są dużo mniej sprzyjające. Zaczynając od komfortu termicznego a kończąc na szybkich zmianach. Jednak najtrudniejszym okresem do analizy i prognozowania są wiosna i jesień. W tym czasie masy powietrza nie mogą się zdecydować czy są przejściowe czy jeszcze letnie lub zimowe. Temperatury są zwykle albo wyższe albo niższe od oczekiwanych. Występujące pogody często nie mają nic wspólnego z prognozowanymi.

Teren jest znaczącym, a może nawet najważniejszym z pozameteorologicznych, elementem wpływającym na pogodę. Teren, który się podnosi będzie elementem wymuszającym podnoszenie się, a tym samym schładzanie mas powietrza. Teren będzie niestety zwykle pogarszał złą pogodę.

Chłodny front przemieszczający się pod górę będzie się intensyfikował. Mgły w dolinach będą powstawały szybciej, bo doliny w naturalny sposób gromadzą masy chłodnego powietrza.

Z drugiej strony, przejście wilgotnej masy powietrza przez góry spowoduje ich wysuszenie i polepszenie warunków po stronie zawietrznej gdzie spływ w dół będzie powodował ogrzanie powietrza, rozproszenie chmur lub podniesienie ich podstawy.

Analizując teren gdzie planujemy wykonać lot należy również zwrócić uwagę na występowanie zbiorników wodnych będących potencjalnym źródłem wilgoci. Różnice temperatur wody i lądu będą powodem powstawania wiatrów lokalnych (bryzy).

Kolejnym ważnym czynnikiem, jaki należy starannie przeanalizować przed planowanym lotem jest wiatr. Wiatr odgrywa pierwszoplanową rolę w życiu pilota. Oddziałuje od momentu wyciagnięcia sprzętu latającego z hangaru/garażu/przyczepy aż do umieszczenia go tam z powrotem. Wiatr decyduje o starcie, locie i lądowaniu. Wpływa na osiągi statku powietrznego. Nie bez przyczyny jedynym przyrządem meteorologicznym, który jako minimum (patrz Załącznik 14 ICAO "Lotniska") musi być na lotnisku/lądowisku jest wskaźnik wiatru.

Wiatr decyduje również o pogodnie w skali makro. Kiedy na mapie obserwujemy blisko siebie położone izobary, oczekujemy w tym miejscu silnych wiatrów. Im dalej są one od siebie położone tym wiatr będzie słabszy. Wiatr układa się warstwami, na różnych poziomach jego kierunek może się różnić nawet do 180 stopni i więcej. Jego kierunek i prędkość na poziomie planowanego lotu decyduje o zużyciu paliwa. Jego kierunek i prędkość w warstwie przyziemnej do 1000 ft decydują o starcie i lądowaniu. Warstwa przyziemna (czyli ta do 1500 m) jest dużo bardziej niejednorodna pod względem kierunku i prędkości wiatru od warstw wyższych. Generalnie, im wyżej tym mniejszy wpływ terenu i bardziej jednolite pole wiatru.

Analiza rozkładu wiatru przy ziemi oraz z wysokością powinny być jedną z ważniejszych czynności podczas briefingu meteorologicznego.

Wiatr (jak to wiatr) zachowuje się różnie. Istnieją obszary, gdzie zbiegają się wiatry o różnych kierunkach, tzw. obszary konwergencji. Z natury rzeczy są one duże. Przykładami mogą być fronty i obszary niskiego ciśnienia. Dywergencja jest odwrotnością konwergencji. Przykładowe obszary dywergencji to obszary wysokiego ciśnienia.

Wiatr, podobnie jak wiele innych elementów pogody, podlega dobowym zmianom. Baloniarze latem korzystają ze słabych prędkości i ciszy tuż przed wschodem i zachodem słońca.

Pewien dysonans, ale i czujność, powinien wywoływać podczas planowania lotu fakt, że w meteorologii kierunkiem wiatru jest kierunek skąd wiatr wieje, natomiast w nawigacji lotniczej – gdzie się udaje. Wynika to z prostego faktu, że dla meteorologa ważne jest to co nadchodzi, a dla nawigatora to gdzie się przemieszcza.

Chmury są najczęściej i najłatwiej obserwowanym elementem pogody. W sposób naoczny robią to również profesjonaliści. Wynika to z faktu, że do tej pory nie wymyślono urządzenia które w operacyjnie zadawalający sposób zmierzyłoby wielkość i rozpoznało rodzaj zachmurzenia. Stosowane operacyjnie urządzenia pomiarowe mierzące podstawę chmur są bardzo drogie i mają duży minus. Mierzą podstawę wyłącznie w punkcie zainstalowania (a raczej wycelowania).

Chmury ze względu na budowę możemy podzielić na warstwowe i kłębiaste. Ze względu na występowanie, na chmury piętra niskiego, średniego i wysokiego. Do tego dochodzi pewna liczba kombinacji.

Chmury warstwowe to stabilność atmosfery, kłębiaste to chwiejność. Z kłębiastymi wiążemy intensywne opady, ale podstawy i widzialność generalnie sprzyjają wykonaniu startu/lądowania. Tylko w przypadku szczególnie intensywnych opadów ograniczających widzialność należy oczekiwać kłopotów. Słabe opady i mżawkę wiążemy z chmurami warstwowymi. Opady z chmur warstwowych wiążą się z niskimi podstawami. Jeżeli będą w dużej skali i wystarczająco długo, może to być nawet podstawa sięgająca około powierzchni ziemi – czyli mgła.

Chmury kłębiaste, poza ładnym wyglądem, wiążą się zwykle z ładną pogodą. Ich kształt nigdy identyczny może wiele mówić o innych zjawiskach takich jak turbulencja, pionowe ruchy powietrza, występowanie warstw hamujących.

W ten sposób, w kilku zdaniach dużą część procesów atmosferycznych w tym przemieszczanie frontu chłodnego, przejście mas powietrza przez góry, powstawanie mgieł, występowanie niskich podstaw chmur po deszczu udało się sprowadzić do schładzania. A może bardziej ogólnie do przemian fazowych wody. Bo przecież tak naprawdę to przemiany fazowe wody zachodzące w najniższej warstwie atmosfery, jej produkty oraz uwalniana podczas nich energia decydują o tym czy będziemy mieli warunki lotne czy nie.

Jest to oczywiście olbrzymie uproszczenie lub, jak mawiają politycy - figura retoryczna. Ale też dobry początek do wykonywania samodzielnych briefingów meteorologicznych, w trakcie których będziemy oceniali ogólną sytuację synoptyczną, będziemy starali się wkleić w tą sytuację występujące i przewidywane elementy związane z niebezpiecznymi dla naszego lotu zjawiskami pogody takimi jak:
  • turbulencja i uskok wiatru,
  • oblodzenie,
  • chmury Cb i burze,
  • intensywny deszcz,
  • śnieg,
  • niskie podstawy chmur i słaba widzialność,
  • szkwały/linie szkwałów,
  • wysoka temperatura i poziom lotniska.

I na koniec będziemy samodzielnie podejmować decyzję lecę/nie lecę.

Bogdan Bartosik

źródło : dlapilota.pl