ZAŁĄCZNIK 22 Lotnicza Pogoda w pytaniach i odpowiedziach.

Transkrypt

1 BURZE I ZWIĄZANE Z NIMI ZAGROŻENIA Wprowadzenie. Z burzami związane są najbardziej niebezpieczne warunki pogodowe dla lotnictwa. Większości burz towarzyszą: silny wiatr, intensywne oblodzenie i turbulencja, częste wyładowania atmosferyczne, silny deszcz i niebezpieczne uskoki wiatru. Jeśli tego byłoby mało, to możemy jeszcze do worka burzowego dorzucić takie zjawiska jak opady gradu, mikropodmuchy czy też tornada. Burze posiadają ogromną moc, która dla zjawisk tego typu o umiarkowanej sile jest porównywalna z eksplozją jądrową o mocy 400 kiloton. W rozdziale tym, omówione są niebezpieczeństwa związane z burzami, o których istnieniu każdy pilot musi być świadomy, zanim zdecyduje się na lot choćby tylko w ich pobliżu lub co gorsza, niespodziewanie znajdzie się w ich zasięgu. Jeśli poznasz wszystkie możliwe warunki pogodowe, które związane są z burzami, to łatwiej będziesz mógł zrozumieć, co się dzieje zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz kokpitu Omijaj burze. Jeśli burza jest prognozowana lub jeśli już zdążyła się uformować, to najlepszą radą dla wszystkich pilotów jest nie wlatywać w nią, a nawet nie zbliżać się do niej. Niestety, przy średniej ilości burz występujących na całym świecie i przekraczającej liczbę dziennie, trudno jest całkowicie wyeliminować ryzyko jej napotkania w czasie lotu. Jeśli nie latasz tylko dla przyjemności, ale wykonujesz zawód pilota, to pewnie niejednokrotnie będziesz zmuszony zmierzyć się w powietrzu z tym zjawiskiem. Wiedza o burzach w połączeniu ze sprawdzonymi procedurami wykonywania lotu w takich warunkach, pomoże Ci w zminimalizowaniu niebezpieczeństw związanych z tym zjawiskiem Informacje o burzach. Najlepszym źródłem informacji o burzach przed lotem jest oczywiście dyżurny meteorolog, który przygotowuje dla Ciebie komunikat pogodowy. W czasie lotu, informację o występujących burzach na trasie Twojego przelotu możesz (ale nie musisz) otrzymać od kontrolera lotów. Jeśli Twój statek powietrzny jest wyposażony w radar pokładowy, to może on być użyty do ominięcia burzy, ale nie do określenia jej intensywności. Dlatego, najlepszym sposobem na zminimalizowanie ryzyka napotkania burz jest uzyskanie jak najdokładniejszej informacji od dyżurnego meteorologa, który dysponuje najbardziej aktualnymi danymi z radarów meteorologicznych oraz z systemu detekcji wyładowań atmosferycznych Formowanie burz. Burze mogą powstawać w każdych warunkach, które są do tego sprzyjające. Oznacza to, że mogą one rozwijać się o każdej porze roku i niezależnie od szerokości geograficznej, jeśli oczywiście w atmosferze obecne będą wszystkie składniki niezbędne do uformowania się tego zjawiska. W niektórych regionach około-zwrotnikowych burze pojawiają się przez cały rok, w szerokościach umiarkowanych najczęściej występują wiosną, latem i jesienią. Burze mogą występować nawet w regionach arktycznych w czasie lata Czynniki konieczne do rozwoju burz. Podstawowymi elementami niezbędnymi do tworzenia się burz są: para wodna, niestabilne powietrze i dowolny mechanizm powodujący wznoszenie powietrza Para wodna. Wznoszące się ciepłe powietrze nie zawsze powoduje aktywność burzową. Powietrze może wznosić się do poziomu, gdzie nastąpi kondensacja pary wodnej i utworzą się chmury. Mogą one jednak nie wybudować się znacząco, chyba że powietrze dotrze do poziomu, na którym będzie mogło się wznosić swobodnie ( jest to tzw. poziom swobodnej konwekcji). Zdarza się to wtedy, kiedy kondensujące powietrze wytwarza lokalnie, w swoim pobliżu partię powietrza, która jest cieplejsza od otoczenia. Kiedy cieplejsze powietrze wznosi się samodzielnie, oznacza to, że stało się niestabilne. Im większa jest wilgotność powietrza tym łatwiej osiąga ono poziom swobodnej konwekcji Niestabilne powietrze. Kiedy utworzona zostaje chmura, ciepło uwolnione w czasie zamiany pary wodnej w kropelki wody (kondensacja), ogrzewa powietrze w jej najbliższym otoczeniu. W ten sposób, w pobliżu chmury tworzy się środowisko niestabilnego powietrza. Jeśli to powietrze jest znacząco cieplejsze od powietrza je otaczającego, to szybko się wznosi i powoduje formowanie się wypiętrzonej chmury kłębiastej. Szybkość 1

2 pionowego rozwoju chmury kłębiastej często wskazuje na potencjalną intensywność przyszłej burzy. Kiedy chmura kłębiasta rozwija się bardzo gwałtownie, to może wskazywać, że burza będzie bardzo silna. Jako że cieplejsze powietrze wznosi się to następuje jego ochładzanie, ale i tak jest ono wolniejsze niż ochładzanie powietrza go otaczającego. W końcu partia cieplejszego, wznoszącego się powietrza osiąga na pewnej wysokości tą samą temperaturę jak otoczenie. W momencie osiągnięcia tego poziomu następuje zatrzymanie wznoszenia się powietrza Mechanizmy powodujące wznoszenie się powietrza. Aby powietrze mogło się przemieścić z niższych poziomów na większe wysokości, gdzie jako cieplejsze od otoczenia będzie już mogło samodzielnie się wznosić, potrzebny jest jakiś mechanizm, który zapoczątkuje ten proces. Normalnie takimi mechanizmami są: górzysty teren, fronty atmosferyczne, ogrzewanie od dołu lub konwergencja (zbieżność w jednym miejscu prądów powietrznych napływających z różnych kierunków, co wymusza ruch powietrza w górę w miejscu ich spotkania). Jak tylko taki mechanizm wymusi wznoszenie powietrza, to natychmiast zacznie się proces formowania wypiętrzonych chmur kłębiastych, które przechodząc przez różne fazy ostatecznie mogą przybrać formę chmur burzowych (Rys. 14-1). Rysunek Mechanizmy wynoszenia powietrza powodujące rozwój chmury burzowej Cykl życia komórki burzowej. Cykl życia komórki burzowej przechodzi przez trzy fazy: fazę cumulusa (wzrostu), fazę dojrzałą i fazę zaniku (Rys.14-2). Wszystkie burze przechodzą przez te etapy, z tym że, czas przejścia poszczególnych burz przez cały cykl jest różny i może wahać się od pół godziny do nawet kilku godzin. Ponadto, burze mogą zawierać w sobie grupę komórek, które przeważnie znajdują się w różnych fazach cyklu swojego życia. Jeśli tak się dzieje, to wygląda to jak ciągła, długotrwająca pojedyncza burza. 2

3 Rysunek Cykl życia burzy Faza cumulusa (początkowa) - czas trwania min. Wszystkie burze rozpoczynają swój żywot od fazy cumulusa. Cechą charakterystyczną dla tej fazy (Rys. 14-2A) są silne prądy wstępujące, które mogą rozciągać się prawie od powierzchni ziemi do kilkuset metrów powyżej widzialnej górnej granicy chmury. Przy końcu tego etapu rozwoju burzy, najsilniejsze prądy wstępujące pojawiają się na wyższych wysokościach, a ich prędkość może przekraczać nawet 1000 m/minutę (3000 ft/min). Kiedy tworzy się chmura, para wodna zamienia się w ciekłe i/lub zmrożone cząsteczki, z której zbudowana jest chmura. Następuje więc proces kondensacji i/lub sublimacji pary wodnej, podczas którego wydzielane jest ciepło ukryte w parze wodnej. Ciepło to wzmaga i podtrzymuje rozwój chmury kłębiastej Podczas tego pierwszego etapu, wodne cząsteczki chmury są bardzo małe, ale wraz z rozwojem chmury, rosną do wielkości kropli deszczu. W wyższych partiach chmury występuje śnieg i cząsteczki lodu, chociaż w silnych prądach wstępujących krople deszczu nie zamarzają i wędrują wysoko ponad poziom zamarzania (0 C) i mogą docierać na duże wysokości, nawet do 12 km. Ponieważ silne pionowe prądy wznoszące utrzymują w powietrzu krople wody i kryształki lodu, to w tej fazie rozwoju chmury burzowej zwykle nie występują opady atmosferyczne Faza dojrzała- czas trwania min.. Chmura cumulus przekształca się w wypiętrzoną chmurę cumulus (TCU towering cumulus), aż w końcu formuje się cumulonimbus. Faza ta charakteryzuje się występowaniem zarówno prądów wstępujących jak i zstępujących. Kiedy pionowe prądy wznoszące nie są już w stanie dłużej utrzymać kropel wody i kryształków lodu wewnątrz chmury, powstają prądy opadające i z chmury zaczyna wypadać opad atmosferyczny (deszcz, grad lub śnieg). Do tego czasu, komórka burzowa rozrosła się już do wysokości przynajmniej 7 8 km, przekroczyła poziom zamarzania i wytworzyła błyskawice. Empiryczne badania wykazały, że wyładowania atmosferyczne powstają, kiedy chmura burzowa rozrośnie się w pionie powyżej izotermy -20 C Prądy zstępujące. Kiedy zaczyna padać deszcz, jego parowanie ochładza otaczające powietrze i partia ochłodzonego powietrza zaczyna opadać. Zimne i gęste powietrze opadając przyśpiesza i tworzy w końcu silny prąd zstępujący, którego prędkość może osiągnąć 800 m/min (Rys. 14-2B). Prąd ten rozprzestrzenia się na zewnątrz w pobliżu ziemi, powodując gwałtowny spadek temperatury oraz silny porywisty wiatr przy powierzchni ziemi. 3

4 Przednia linia tego wiatru nazywana jest często szkwałem, który często poprzedza burzę o kilka kilometrów. Charakterystycznymi cechami szkwału burzowego są : silny i porywisty wiatr, gwałtowny spadek temperatury, uskok wiatru na małej wysokości oraz silna turbulencja. W początkowym okresie fazy dojrzałej, prądy wstępujące w dalszym ciągu zwiększają swoja prędkość, która może przekroczyć 1400 m/min (4500 ft/min). Oba strumienie tj. zstępujący i wstępujący występują w chmurze obok siebie, co powoduje utworzenie się bardzo silnego uskoku wiatru oraz bardzo intensywnej turbulencji. W fazie dojrzałej burza osiąga swoją maksymalną intensywność, a to oznacza, że w tej fazie możemy spodziewać się najgorszych warunków pogodowych Faza zaniku. Podczas fazy dojrzałej prądy zstępujące zwiększają swoją prędkość, podczas gdy wstępujące zwalniają. W końcu, ochłodzone przez burzę powietrze w chmurze, zaczyna pędzić w dół w całej jej objętości (Rys.14-2C). Ochłodzone, stabilne powietrze wypiera powietrze ciepłe i wilgotne, co powoduje, że burza zostaje odcięta od dostaw energii niezbędnej do jej rozwoju, a która była właśnie dostarczana przez ciepłe i wilgotne powietrze. Z braku prądów wstępujących, niezbędnych do powstawania kondensacji pary wodnej, podczas której wydzielane jest energia cieplna, burza zaczyna słabnąć, aż w końcu całkowicie ustaje jej aktywność. Jeśli wcześniej, tzn. w fazie dojrzałej występowały intensywne zjawiska, to w fazie zaniku będą one także zanikały. Należy jednak dodać, że w początkowym okresie fazy zaniku burzy notuje się właśnie takie zjawiska jak tornada, najsilniejszy wiatr przyziemny oraz opady gradu o największych rozmiarach. Silny wiatr górny może uformować wierzchołek chmury CB w kształt podobny do kowadła (Rys.14-3). Rysunek Chmura CB z bardzo dobrze rozwiniętym kowadłem Tropopauza. Wysokość tropopauzy jest ważną informacją, jeśli analizujemy potencjalną intensywność burzy. Jej wysokość zmienia się w zależności od szerokości geograficznej ( wyższa nad równikiem i niższa na większych szerokościach geograficznych) i w zależności od pory roku ( jest wyższa latem, a niższa zimą). Tropopauza jest barierą, która przeciwdziała wymianie powietrza pomiędzy troposferą i stratosferą Penetracja tropopauzy przez burzę. Tropopauza, działając jak przykrywka, wstrzymuje burzę przed dalszym jej rozwojem pionowym. To jest właśnie powód, dlaczego meteorolodzy i piloci zwracają szczególną uwagę na wysokość tropopauzy. Bardzo silne burze mogą przekraczać jej dolną granicę, ponieważ bardzo szybkie prądy wstępujące mają wystarczająco dużo energii kinetycznej, aby ją częściowo spenetrować, zanim nie zostaną ochłodzone i spowolnione. Jeszcze raz trzeba podkreślić, że jeśli meteorolog poinformuje Cię, że chmury burzowe mogą się rozwijać do granicy tropopauzy, to będzie oznaczać, że napotkane ewentualne burze w czasie lotu będą ekstremalnie silne. I jeszcze jedna uwaga. Wysokość bezwzględna tropopauzy nie ma tu znaczenia. W okresie letnim 4

5 burza w rejonie np. Bliskiego Wschodu, sięgająca wysokości tropopauzy (około 15 km), będzie tak samo ekstremalna jak burza osiągająca wysokość tropopauzy w Europie (około 10km). Ogólnie mówiąc, im większa jest zdolność burzy do penetracji tropopauzy tym większa jest jej intensywność Typy burz Burze frontowe. Burze mogą się pojawić na każdym typie frontu atmosferycznego, a więc na chłodnym, ciepłym, stacjonarnym oraz na froncie okluzji. Powierzchnia frontowa jest jednym z mechanizmów powodujących wynoszenie powietrza w górę. Ciepłe, wilgotne i niestabilne powietrze wynoszone przez powierzchnię frontową powoduje powstawanie burz frontowych. Jeśli mamy do czynienia z szybkim frontem chłodnym, to burze mogą występować wiele kilometrów przed nim, na poprzedzającej go linii szkwału Burze na froncie ciepłym. Frontowi ciepłemu zwykle towarzyszy zachmurzenie warstwowe, ponieważ nachylenie powierzchni tego typu frontu jest stosunkowo niewielkie. Taki typ zachmurzenia może całkowicie ukryć wbudowaną w nie chmurę burzową, chyba, że lecisz powyżej górnej granicy zachmurzenia warstwowego. Jeśli jednak lot odbywa się niżej tzn. w chmurach, to nie sposób dostrzec burzy wystarczająco wcześnie, aby ją ominąć z bezpiecznej odległości. Jedną z istotnych wskazówek mówiących, że gdzieś w pobliżu jest burza mogą być głośne trzaski/zakłócenia słyszane w słuchawkach. Burze występujące na frontach ciepłych zaliczają się do najsłabszych, ze wszystkich burz frontowych, ponieważ powierzchnia frontowa wymuszająca wznoszenie się powietrza ma łagodne nachylenie (Rys.14-4). Rysunek Burze na froncie ciepłym Burze na froncie chłodnym. Burze na frontach chłodnych są najsilniejsze ze wszystkich rodzajów burz za wyjątkiem burz na liniach szkwału. Powierzchnia frontu chłodnego wbija się klinem pod powietrze ciepłe, wymuszając jego szybkie wznoszenie, aż do momentu, w którym będzie ono mogło wznosić się samodzielnie, czyli do poziomu swobodnej konwekcji. Burze na froncie chłodnym często formują ciągłą linię i są łatwo rozpoznawalne, a ich występowanie najczęściej związane jest prawie bezpośrednio, z przechodzeniem linii frontu chłodnego (Rys. 14-5). 5

6 Rysunek Burze na froncie chłodnym Burze na froncie stacjonarnym. Raczej rzadko, ale jednak czasami burze mogą pojawić się na froncie stacjonarnym. Jeżeli tak się zdarzy, to są to przeważnie odosobnione ogniska burzowe. Jeżeli pojawią się nad jakimś obszarem, to mogą nad nim występować przez kilka dni, dając obfite opady, które spadając dzień po dniu na ten sam obszar mogą powodować lokalne podtopienia lub powodzie. Ponieważ front stacjonarny jeśli w ogóle się przesuwa, to robi to bardzo wolno, więc słabe warunki atmosferyczne w jego strefie mogą trwać przez wiele godzin lub nawet kilka dni Burze na froncie okluzji. Burze w strefie tego frontu są szczególnie niebezpieczne dla wykonywania lotów, ponieważ niemal zawsze wbudowują się w system zachmurzenia warstwowego, co powoduje, że chmury burzowe są niewidoczne. Burze tworzą się przeważnie wzdłuż mieszających się ze sobą dwu powierzchni frontowych, kiedy front zachodzący na drugi, wypycha niestabilne powietrze w górę. Kiedy zmuszone do wznoszenia powietrze osiągnie wreszcie poziom swobodnej konwekcji i może wznosić się dalej już o własnych siłach, wtedy zaczyna się pierwsza faza cyklu życia burzy. Burze na frontach okluzji mogą być tak samo silne jak ich kuzynki z frontów chłodnych Burze na linii szkwału. Linia szkwału jest niefrontową wąską strefą intensywnych, a często bardzo gwałtownych i niszczycielskich zjawisk burzowych. Linie te, zwykle rozwijają w odległości od 80 do 500 km, przed bardzo szybko poruszającym się frontem chłodnym, przy czym przed frontem chłodnym musi zalegać wilgotne i niestabilne powietrze (Rys.14-6). Dla przypomnienia, istnienie frontu chłodnego nie jest warunkiem koniecznym do utworzenia się linii szkwału. Są one zwykle na tyle długie oraz na tyle głębokie, że ominięcie ich w czasie lotu prawie nie wchodzi w rachubę. Zanim zdecydujesz się przelecieć przez nią przypomnij sobie czego dowiedziałeś się o nich w Rozdziale 9. W strefie tych linii napotkasz silną lub ekstremalnie silną turbulencję, bardzo silne uskoki wiatru, częste wyładowania atmosferyczne zakrapiane gradem, a jak będziesz miał zezowate szczęście, to może spotkasz tornado. Linie szkwału przemieszczają się bardzo szybko, a ich prędkość może dochodzić nawet do km/godz. 6

7 Rysunek Linia szkwału-schemat. Rysunek 14-6a. Linia szkwału- zdjęcie z powietrza Burze wewnątrzmasowe. Burze tego typu nie są związane z żadnym frontem atmosferycznym i tworzą się w środowisku ciepłego, wilgotnego i niestabilnego powietrza. Generalnie występują one jako oddzielne ogniska burzowe bez jakiegokolwiek uporządkowanego schematu. Burze te otrzymują wystarczający impuls do formowania się przez takie czynniki jak: nagrzewanie powietrza od podłoża, konwergencji (zbieżności) wiatrów na niskich poziomach (Rys.14-7A,B) lub tylko wiatru, który zmusza powietrze do wznoszenia wzdłuż zboczy górskich (burza orograficzna). Nad lądem burze wewnątrzmasowe występują w godzinach popołudniowych kiedy czynniki sprzyjające ich powstawaniu osiągają swoje maksimum. W rejonach przybrzeżnych, burze występują najczęściej w nocy i nad ranem, kiedy cieplejsza woda ogrzewa napływające nad nią chłodne powietrze znad lądu (Rys.14-7C) 7

8 Rysunek Burze wewnątrzmasowe Burze orograficzne. Tworzą się po nawietrznych stronach zboczy górskich, kiedy wiatr wiejący w ich stronę zmusza ciepłe, wilgotne i niestabilne powietrze do przesuwania się w górę po górskich zboczach. Ogniska burzowe są zwykle porozrzucane po indywidualnych szczytach górskich, ale od czasu do czasu zdarza się, że powstaje ciągła linia burz na całym łańcuchu górskim. Burze te zwykle zasłaniają całkowicie szczyty i przyległe niższe tereny (Rys 14-8). Rysunek Burza orograficzna Zagrożenia związane z burzami. Burzom wszelkiego typu przeważnie towarzyszą takie nieprzyjazne dla lotnictwa zjawiska pogodowe jak: turbulencja, oblodzenie, silne opady, wyładowania, uskoki wiatru oraz silny i porywisty wiatr przyziemny. Najsilniejsze burze mogą powodować opad gradu, niszczycielski wiatr, a w skrajnych przypadkach także tornada Turbulencja. Niebezpieczna turbulencja występuje we wszystkich burzach, a w bardzo silnych burzach może powodować uszkodzenia w konstrukcji statku powietrznego, a także obrażenia pasażerów lub członków załogi. Najsilniejsza turbulencja występuje na granicy pomiędzy prądami wstępującymi i zstępującymi. Na zewnątrz 8

9 chmury burzowej, turbulencję można napotkać do kilkuset metrów powyżej jej wierzchołka i do km obok niej jeśli burza jest bardzo silna. Bardzo silna turbulencja występuje też na samym wierzchołku w kształcie kowadła (Rys.14-9) Pamiętaj, że chmura burzowa jest tylko widzialnym dowodem na istnienie systemu turbulencji, który może rozciągać się daleko poza nią. Zasięg pionowy i poziomy turbulencji zależy oczywiście od intensywności burzy. Rysunek Typowa lokalizacja turbulencji związanej z chmurą burzową Strefa uskoku wiatru/mikrofront. Ta bardzo turbulentna strefa, tworzy się pomiędzy prądami zstępującymi zimnego powietrza, a otaczającym je powietrzem pod przednią częścią chmury. Kiedy ta strefa osiągnie powierzchnię ziemi i rozprzestrzeni się horyzontalnie na boki przed chmurą burzową, to mamy do czynienia z tzw. mikrofrontem chłodnym (Rys.14-10). Pojawia się on często przy ziemi w odległości 30 km (czasami dalej) od burzy, która jest w fazie dojrzałej. Burze z wieloma prądami opadającymi mogą produkować drugi lub nawet trzeci mikrofront w strefie pomiędzy pierwszym a podstawą chmury. Średnio rzecz ujmując, horyzontalna zmiana kierunku wiatru w poprzek na mikrofroncie może wynosić nawet 40%, a prędkość wiatru w warstwie od powierzchni ziemi do wysokości 500 m może zwiększyć się nawet o 50%. Dlatego też, pomiary wiatru przyziemnego mogą znacznie różnić się od tego, jaki występuje nawet nieznacznie wyżej Chmura rotorowa. Często zdarza się, że na przedniej linii przy dolnej podstawie chmury burzowej tworzy się chmura rotorowa, która wskazuje że występują tam silne zawirowania, które związane są właśnie z mikrofrontem (Rys.14-10). Chmury rotorowe pojawiają się najczęściej przy burzach na froncie chłodnym lub na liniach szkwałów burzowych i wskazują na ekstremalnie silną turbulencję występująca w tej strefie. Pierwsze porywy wiatru związane ze zbliżająca się burzą powodują gwałtowne i drastyczne zmiany wiatru przyziemnego. 9

10 Rysunek Chmura burzowa pierwsze niebezpieczne porywy wiatru Oblodzenie. Kiedy temperatura powietrza jest poniżej zera, należy oczekiwać oblodzenia. Generalnie, oblodzenie jest związane z temperaturami od 0 C do -20 C jednak najsilniejsze występuje pomiędzy 0 i -10 C (patrz Rozdział 12- Oblodzenie). Ponieważ w burzy najsilniejsze oblodzenie występuje w warstwie, gdzie pojawia się najsilniejszy opad deszczu oraz turbulencja, to na tych wysokościach skupiają się najgroźniejsze dla statku powietrznego zjawiska Grad. Grad to większe lub mniejsze kuliste kawałki lodu, a czasami grupek lodu złożonych z elementów o różnym kształcie. Rodzicami gradu są bardzo szybkie prądy pionowe zarówno wstępujące (ojciec?) jak i zstępujące (matka?). Jednak najbardziej płodnymi w zakresie produkcji gradu są tworzące się w burzy tzw. superkomórki. Ich nadzwyczaj szybki ruch w górę pozwala na błyskawiczne (nawet w ciągu kilku minut) przyrastanie lodu i tworzenie się prawdziwie dużych lodowych kamieni. Gradziny mogą mieć różne kształty, od kulistych przez stożkowe do całkiem nieregularnych (Rys.14-11). Rysunek Rodzaje gradzin. 10

11 Gradziny są często wyrzucane z tunelu prądów wstępujących prosto do tunelu prądów zstępujących, gdzie rozpoczynają swoją podróż w dół chmury z prędkością, która powoduje, że stają się naprawdę niebezpiecznymi pociskami typu powietrze-ziemia. Kiedy burze są naprawdę silne, to wielkość gradzin może być porównywalna do piłeczki pingpongowej, a czasami nawet większa. Generalna zasada jest taka, że im silniejsza burza tym bardziej prawdopodobne jest wystąpienie opadu gradu. Grad można napotkać nawet do wysokości km w kompletnie czystym powietrzu i może on być przenoszony z wiatrem nawet do 30 km od rdzenia chmury burzowej Największą gradzinę jaką zaobserwowano (gdzie? oczywiście w USA) ważyła 0,8 kg i miała 47 cm obwodu i 20 cm średnicy (wniosek nie latać w USA). Poważnie mówiąc, wyobraź sobie uszkodzenia Twojego samolotu, jakie mogą powstać w czasie lotu w opadzie gradu, którego gradziny osiągają wielkość tylko piłeczki pingpongowej. Gdyby jednak wyobraźnia nie wystarczyła do oceny zagrożenia dla Twojego statku powietrznego, a związanego z gradem, to proszę spojrzeć na rysunek 14-12, na którym widać dokonania gradu o mniejszej wielkości. Rysunek Uszkodzenia samolotu spowodowane przez grad Wyładowania atmosferyczne i wyładowania elektrostatyczne. Wyładowania atmosferyczne (błyskawice) pojawiają się na wszystkich poziomach burzy. Większość błyskawic nigdy nie dociera do powierzchni ziemi, występując głównie pomiędzy chmurami lub w ich wnętrzu (Rys.14-13). Błyskawice pojawiają się także w czystym powietrzu ponad wierzchołkami chmur burzowych oraz po ich bokach i pod nimi. Ten przysłowiowy grom z jasnego nieba (Rys.14-13) może razić statek powietrzny lecący wiele kilometrów od burzy. 11

12 Rysunek Odmiany błyskawic Wyładowania elektrostatyczne są bardzo podobne do atmosferycznych, z tą różnicą, że są wywoływane przez sam statek powietrzny. Ładunki elektryczne budują się na powierzchni statku powietrznego, kiedy leci on w chmurach lub opadach atmosferycznych, lub nawet, kiedy napotyka cząsteczki kurzu, zamglenia lub lodu. Pole elektryczne na powierzchni samolotu może wchodzić w interakcję z naelektryzowanymi obszarami atmosfery, co powoduje powstawanie wyładowań elektrostatycznych. Nie muszą się one pojawiać tylko w przypadku bezpośrednio występującej burzy. Zdarzały się uszkodzenia samolotu spowodowane przez takie zjawisko w chmurach cirrus, które znajdowały się po nawietrznej stronie zanikłej już burzy albo w chmurach cumulus, istniejących na dalekich peryferiach burzy, a nawet w chmurach warstwowych i słabych opadach deszczu. Wyładowania elektrostatyczne zwykle powodują raczej drobne fizyczne uszkodzenia, ale mogą wpływać na prawidłowe działanie instalacji elektrycznej statku powietrznego Wyładowania atmosferyczne są jedną z przyczyn wypadków i poważnych zdarzeń lotniczych, które związane są z pogodą. Spotkania z nimi są zawsze niebezpieczne, co nie oznacza, że zawsze kończą się tragicznie. Zetknięcie z nimi w powietrzu może zdarzyć się na każdej wysokości i w każdej temperaturze i ma to wpływ na bezpieczeństwo statku powietrznego niezależnie od jego typu. Samolot może być rażony przez błyskawicę zarówno w naładowanych elektrycznością chmurach burzowych, jak i nieaktywnych elektrycznie chmurach (nie burzowych) Błyskawice warunki występowania. Badania nad tym zjawiskiem wykazały, że największe ryzyko uderzenia samolotu przez błyskawicę występuje, jeśli przelatuje on przez najwyższe warstwy chmury burzowej ( km ) przy temperaturach mniejszych niż -40 C. Co ciekawe, większość zanotowanych, zarówno przez lotnictwo wojskowe jak i komercyjne takich zdarzeń, miało miejsce na mniejszych wysokościach, w chmurach nie 12

13 burzowych albo w obszarach poza aktywnym zasięgiem burz. Prawdopodobnie jest to spowodowane tym, że samolot swoją obecnością w danej strefie sam powoduje zainicjowanie wyładowań atmosferycznych, które normalnie bez jego obecności nie wystąpiłyby. We wszystkich tych przypadkach samoloty wykonywały lot w następujących warunkach: w przedziale o temperaturze od 8 C do 0 C; w warstwie do 1500 m od izotermy 0 C; w chmurach; w słabych opadach; podczas słabej lub śladowej turbulencji Rażenie piorunem wpływ na statek powietrzny. Kontakt statku powietrznego z błyskawicami może powodować różnorodne skutki. Zazwyczaj uszkodzenia strukturalne są niewielkie, chociaż czasami mogą zdarzyć się poważniejsze (Rys ). Możliwe są także uszkodzenia instalacji elektrycznej, awioniki, instrumentów i radarów pokładowych. Jeśli Twój samolot wejdzie w bezpośredni kontakt z błyskawicą, to pierwszą czynnością powinno być sprawdzenie poprawności działania wszystkich instrumentów pokładowych. Rysunek Przykład poważnego uszkodzenia strukturalnego samolotu w wyniku rażenia piorunem Rażenie piorunem wpływ na załogę. Załogi lotnicze nie są w jakiś szczególny sposób chronione (oprócz tego, że są wewnątrz statku powietrznego) od ubocznych efektów rażenia samolotu piorunem. Oślepienie wywołane rozbłyskiem uderzającej błyskawicy może trwać nawet do 30 sek., a fala uderzeniowa z tym związana może spowodować czasowe ogłuszenie człowieka, który nie miał na uszach słuchawek. Zdarzały się także przypadki porażenia prądem lub niewielkie poparzenia Tornada. Tornado (trąba powietrzna) jest bardzo silnym wirem powietrza, który zstępuje z chmury cumulonimbus i dociera do powierzchni ziemi (Rys A). Wygląda jak lejkowata chmura lub rurka doczepiona do podstawy chmury burzowej. Jeśli wir nie dotrze do powierzchni ziemi to mamy wtedy do czynienia tylko z tzw. chmurą kominową (funnel cloud Rys.14-15B), a jeśli dotrze do powierzchni wody to nazywany jest trąbą wodną (Rys C). Wir tornada ma zwykle szerokość od kilkudziesięciu do kilkuset metrów, a największe zmierzone wielkości dochodziły nawet do 2,5 km. We wnętrzu prędkość ruchu wirowego może osiągać nawet do 500 km/h, podczas gdy szybkość jego ruchu postępowego przeważnie wynosi km/h. 13

14 Rysunek Tornado, chmura kominowa i trąba wodna. Obserwowane jako dodatek do głównej chmury tornado lub ich grupa, może pojawiać się do km od strefy, gdzie występują wyładowania atmosferyczne i opady (Rys ). Trąba powietrzna przeważnie zlokalizowana jest na południowej lub południowo-zachodniej flance chmury. Czas życia tornada może wahać się od kilku minut do nawet kilku godzin. Rysunek Budowa chmury burzowej z tornadem Charakterystyczne cechy ostrzegawcze chmury. Jeśli pod kowadłem chmury burzowej lub pod jej dolną częścią pojawią się charakterystyczne wypukłości, wyglądające jak wymiona (zjawisko zwane mamma- Rys A), to oznacza, że nadchodząca burza będzie wyjątkowo silna. Dodatkową wskazówką mówiącą o sile burzy są chmury rotorowe, które wyglądają jak gotująca się ciemna masa chmurowa w kształcie wału umiejscowionym w dolnej przedniej części chmury burzowej(rys.14-17b). W strefie tych chmur występuje silna turbulencja i są one sygnałem, że przed chmurą burzową występuje linia silnego porywistego wiatru. 14

15 Rysunek Zjawisko mamma(a) i wał chmur rotorowych (B) Wpływ burzy na wysokościomierz. Ciśnienie zwykle spada gwałtownie wraz ze zbliżaniem się burzy. W momencie przejścia mikrofrontu chłodnego i rozpoczęcia opadów następuje ostry wzrost ciśnienia, a po przejściu burzy wraca ono do normy. Ten cały cykl zmian ciśnienia może dokonać się w przeciągu 15 minut. Jeżeli wysokościomierz nie jest korygowany, to błędy jego wskazań mogą wynosić nawet kilkaset metrów Działanie pilota. Jeżeli warunki nie pozwalają Ci na ominięcie burzy, to masz tylko dwa wyjścia: zawrócić na najbliższe lotnisko z dobrymi warunkami pogodowymi i przeczekanie na nim burzy lub przebicie się przez nią. Do tego drugiego rozwiązania możesz się uciec wyłącznie wtedy, gdy Twoja misja jest na tyle ważna, że nie masz wyjścia i musisz podjąć ryzyko, aby ją wykonać. Zanim jednak podejmiesz decyzję zawsze spytaj się samego siebie czy przelot przez burzę warty jest ryzyka utraty statku powietrznego, a może nawet Twojego życia. Ostrzeżenie: Poniżej zamieszczone opisy ewentualnego napotkania burzy w czasie lotu, nie są w żadnym wypadku rekomendacją przelatywania przez nie, pod nimi czy nawet tylko w ich pobliżu. Informacje te są podane na wypadek tego, gdyby misja lotnicza była na tyle ważna (np. zadanie bojowe pilota wojskowego), że wystawianie na niebezpieczeństwo załogi i pasażerów samolotu służy wyższym celom, np. sprawie obronności kraju lub jak się czasami może się zdarzyć, że wlecisz w burzę, która jest ukryta/wbudowana w inne chmury Lot w pobliżu burzy. Sposób, który wybierzesz na ominięcie burzy zależy od wielu czynników, które musisz wziąć pod uwagę. Dlatego, kiedy zbliżasz się do ogniska burzowego spokojnie oceń sytuację, aby decyzja, którą podejmiesz co do przyszłej akcji, była decyzją najlepszą i nie będziesz zmuszony do jej korygowania w momencie, gdy już będziesz wykonywał zaplanowany manewr. Uważne przestudiowanie poniżej zamieszczonych paragrafów powinno pomóc Ci w podjęciu optymalnej decyzji, jeśli w przyszłości znajdziesz się w powietrzu w towarzystwie burzy Analiza sytuacji. Oceniając zaistniałą sytuację musisz wziąć pod uwagę takie elementy, jak : specyfikę terenu nad którym lecisz; podstawę i górną granicę chmury burzowej; ilość burz aktualnie występujących w obszarze Twojego lotu oraz ich lokalizację względem siebie; wielkość i intensywność tych burz; kierunki i prędkości ich przemieszczania; lokalizację Twojego punktu docelowego oraz położenie ewentualnych lotnisk zapasowych; typ Twojego statku powietrznego (jego pułap praktyczny i zasięg). 15

16 Ogólne zasady. Jeśli spodziewasz się, że będziesz musiał przelatywać nad burzą, to wznieś się na wysokość równą w przybliżeniu górnej granicy spodziewanej burzy jeszcze przed zbliżeniem się do niej. Dzięki temu, będziesz jeszcze w czasie zbliżania się miał czas na w miarę dokładne oszacowanie jej ułożenia, zanim wybierzesz najodpowiedniejszy kurs dalszego lotu. Ogólną zasadą jest zasada przelatywania nad chmurą burzową z przewyższeniem wynoszącym wielokrotność 300 m (1000 ft) na każde 5 m/s prędkości wiatru występującego w rejonie wierzchołka chmury. Czyli jeśli prędkość wiatru na wysokości górnej granicy chmury wynosi 20 m/s to przewyższenie powinno wynosić co najmniej 1200 m (4000 ft) bo [20/5=4 i 4x300m = 1200m]. Oczywiście musisz pamiętać, że ta reguła zwiększa twoje bezpieczeństwo, ale nie eliminuje całkowicie zagrożenia, ponieważ rozwój pionowy chmur burzowych jest bardzo szybki i obrana przez Ciebie wysokość może nie zapewnić Ci całkowicie czystego przelotu nad nią Wysokość potrzebna do lotu około szczytów chmur burzowych lub pomiędzy burzami zmienia się wraz z porą roku i szerokością geograficzną regionu, w którym je napotykasz. Na większych szerokościach ( 60 N) 7 8 km (około 25000ft) powinno wystarczyć. Pamiętaj jednak, że jeśli burza osiąga taką wysokość w wyższych szerokościach, to może być tak samo gwałtowna jak burze sięgające 15 km (50000 ft) nad równikiem Jeżeli niechcący wlecisz w burzę, to nie zawracaj, bo gdy to zrobisz będziesz musiał lecieć ponownie w niebezpiecznej strefie. Dlatego kontynuuj lot na oryginalnym kursie. Użyj swojego radaru pokładowego do określenia najsłabszych obszarów burzy. Uważaj - silne opady mogą pochłaniać fale radaru, co może zafałszować obraz na ekranie, a Ciebie upewnić, że najgorsze masz za sobą, chociaż właśnie będziesz leciał w kierunku strefy największej aktywności burzy Wskazówki: utrzymuj prędkość lotu zgodną z instrukcją eksploatacji SP w warunkach turbulencji; jeżeli błyskawice powodują chwilowe oślepianie, ustaw swoje światła w kabinie na pełną moc; utrzymuj swój wzrok na instrumentach i rozważ obniżenie swojego fotela; jeśli na szybie, skrzydłach lub w pobliżu silników pojawią się ognie św. Elma, zmniejsz prędkość, a zjawisko to powinno zniknąć Omijanie burz zalecana metoda: Pojedyncze burze wewnątrzmasowe i orograficzne (te spowodowane przez wznoszenie powietrza na zboczach górskich) są zazwyczaj zjawiskiem lokalnym i można je dość bezpiecznie omijać. Można to robić na małych, średnich i dużych wysokościach, w zależności od aktualnych warunków pogodowych panujących w ich otoczeniu. W każdym przypadku należy określić kierunek przesuwania się burzy lub linii burz. Jeśli będziesz leciał między burzami to przyjmij kierunek ze skrętem w prawo. Dla pojedynczych ognisk burzowych powinieneś lecieć zgodnie z kierunkiem rotacji burzy. Ponieważ na półkuli północnej, większość burz obraca się przeciwnie do wskazówek zegara, to jeśli lecisz w kierunku wschodnim to kieruj się na południową stronę burzy, a jeśli lecisz na zachód, to kieruj się na jej północną stronę. Pamiętaj, że burze na półkuli północnej generalnie przesuwają się z południowego zachodu na północny wschód. Dlatego, jeśli lecisz w kierunku północnej strony burzy, uwzględnij dodatkową odległość lotu od niej, która zrekompensuje drogę jaką ona pokona w czasie jej omijania Na średnich wysokościach, utrzymuj w zasięgu wzroku zarówno niebieskie niebo jak i miejsca prześwitu przez chmury światła słonecznego. To może zmusić Cię do zmiany kursu od czasu do czasu, aby ominąć centrum burzy, ale uważaj, żeby nie stracić orientacji. Jeśli omijasz burzę na średnich wysokościach, dobrze jest wznieść się nieco powyżej ewentualnych chmur średnich, dzięki czemu będziesz mógł widzieć dokładnie główną chmurę. 16

17 Kiedy mimo wszystko wejdziesz w strefę burzy i jeśli zamknie się nad tobą przestrzeń, przez którą widziałeś niebo i będziesz musiał przejść na lot według instrumentów, to nie zmieniaj kursu. Utrzymaj dotychczasowy kierunek lotu i przebijaj się przez burzę, pomimo napotkanej turbulencji, opadów deszczu lub gradu, ponieważ jeśli zmienisz kierunek, to możesz znaleźć się w takich samych warunkach ponownie Lot pod chmurą burzową. Kiedy teren jest płaski lub jesteś nad otwartym morzem, lot pod burzą wydaje się najłatwiejszym sposobem pokonania burzy. Nie rób jednak tego, ponieważ taki sposób jest jednym z najniebezpieczniejszych ze względu na to, że poniżej chmury burzowej występują gwałtowne prądy zstępujące, mikropodmuchy, uskok wiatru, oblodzenie i grad. Dobra znajomość dynamiki burz jest niezbędna, szczególnie jeśli napotkasz silne prądy wstępujące i zstępujące (Rys.14-3). Jednak jeśli zapas paliwa na kontynuowanie lotu masz mały albo jeśli praktyczny pułap Twojego SP jest niewystarczający do wzniesienia się ponad burzę, a do tego jedyne lotnisko jest po drugiej stronie burzy, to rzeczywiście jedynym wyjściem pozostaje lot pod burzą. Jeżeli jednak taka sytuacja spotka Cię w górzystym terenie, to nawet nie próbuj tego robić Lot nad górną granicą burzy. Jeśli wyposażenie na to pozwala, to przeleć nad burzą. Aby wybrać ten sposób, musisz być pewny swojego samolotu, pewny swojej wiedzy o burzy oraz pewny siebie. Pamiętaj, że minimalne przewyższenie powinno być wielokrotnością 300 m (1000 ft) na każde 5 m/s (10 knt) prędkości wiatru na wysokości wierzchołka burzy. Lot nad burzą jest zdecydowanie bezpieczniejszy od tego pod nią, ale nie zawsze pozwala na to praktyczny pułap danego typu SP. Ważne: Większość burz buduje się w pionie szybciej niż samolot jest w stanie się wznosić. Wznoszenie się w pobliżu chmury może być śmiertelnie niebezpieczne, zwłaszcza, że do momentu, kiedy nie zaczniesz się z nią ścigać, to tak naprawdę nie będziesz znał jej prędkości rozwoju pionowego. Dlatego, jeśli wcześniej, w czasie zbliżania się do burzy, nie osiągnąłeś wysokości jej górnej granicy, to lepiej nie wznoś się w jej pobliżu, bo oprócz tego, że możesz przegrać ten wyścig, to jeszcze stawiasz się w arcytrudnej sytuacji, ponieważ w jej pobliżu możesz spotkać wszystkie zagrożenia, o których była mowa wcześniej Lecąc ponad burzą, pamiętaj, że im większe będziesz miał przewyższenie tym słabszą napotkasz turbulencję. Kowadło chmury burzowej jest tworzone przez silny wiatr na jej szczycie. Wiatr jest na tyle silny, że może przenosić grad nawet do 30 km od chmury. Nie leć ani w kowadle, ani pod nim, a także po zawietrznej jego stronie, ponieważ są to ulubione miejsca odwiedzin gradu Lot przez burzę. Jeśli zdarzy się sytuacja, że nie masz wyjścia i musisz przelecieć przez burzę, to wtedy staraj się unikać jej centrum i obszarów gdzie występuje najsilniejsza turbulencja. Wybierz kurs, gdzie burza, według Twojej oceny jest najmniej turbulentna i gdzie będzie najmniejsze prawdopodobieństwo napotkania gradu. Zmniejsz prędkość samolotu do wartości zalecanej w czasie lotu podczas turbulencji (chyba, że już lecisz z taką prędkością w takim razie gratulacje) i nie zmieniaj kursu lotu Wejście w burzę. Wlatując w chmurę burzową, bądź przygotowany na silne pionowe (zstępujące i wstępujące) prądy powietrza. Pamiętaj, żeby lecieć na takiej wysokości, która zrekompensowałaby jej utratę na skutek silnych prądów zstępujących. Jeśli wlatujesz w burzę, to Twoja minimalna wysokość powinna wynosić m ( ft) powyżej najwyższej przeszkody terenowej w danym obszarze lotu. Jeśli nie pamiętasz zalecanej dla twojego SP wartości prędkości lotu w czasie turbulencji, to zastosuj się do ogólnej zasady, że w takich warunkach należy utrzymywać prędkość o 50% większą niż prędkość przeciągnięcia Twojego pojazdu Wewnątrz burzy. Jeśli lecisz już w burzy, pozwól, aby samolot podnosił się i opadał zgodnie z prądami pionowymi, a sam skoncentruj się na kontroli aktualnej wysokości lotu. Rób to za pomocą sztucznego horyzontu, ponieważ gwałtowne zmiany ciśnienia występujące w burzy skutkują nieregularnymi wskazaniami wysokościomierza i prędkościomierza, a wartości wskazywane przez nie są niewiarygodne. Jeśli używasz autopilota, 17

18 to wyłącz tryb utrzymywania określonej prędkości i wysokości (jeśli przy włączonym autopilocie tryby te są aktywne, to reakcje autopilota mogą zwiększyć obciążenia strukturalne działające na samolot). Ostrzeżenie: Jeśli przelatujesz przez burzę, to napotkasz ekstremalne zagrożenia. Oznacza to, że oddajesz samolot, swoje życie oraz życie załogi i pasażerów na łaskę i niełaskę sił natury. Takie rozwiązanie musi być spowodowane tym, że nie miałeś alternatywnego sposobu na pokonanie burzy Zasady lotu w strefie, gdzie występują burze. Nie wlatuj w burzę ani nie próbuj jej omijać jeśli ogniska burzowe pokrywają 6/10 lub więcej obszaru. Nie wlatuj w kowadło chmury burzowej albo pod nie, ponieważ możesz tam napotkać grad. Jeśli wlecisz w burzę, to nie zawracaj. Manewr ten spowoduje tylko, że będziesz w strefie burzy jeszcze dłużej, a ponadto manewr ten zwiększy obciążenia działające na samolot i zwiększy ryzyko jego przeciągnięcia, a także może skutkować utratą przez Ciebie orientacji przestrzennej oraz /lub zbyt dużą utratą wysokości. Nie zbliżaj się do burzy na mniejszą odległość niż 30 km, jeśli została ona zidentyfikowana jako silna (daje na radarze silne echo). Przed wejściem w burzę skontroluj instrumenty pokładowe, włącz światła w kokpicie na pełną moc, włącz ogrzewanie rurki Pitota i dociśnij pasy bezpieczeństwa. Ustal prędkość samolotu do wartości zalecanej dla lotu w silnej turbulencji (pozwoli to na zmniejszenie ryzyka przekroczenia dozwolonych obciążeń). Wybierz kierunek lotu, który pozwoli na jak najkrótszy lot w burzy. Staraj się utrzymać stałą wysokość lotu, ale poddaj się działaniu prądów pionowych (jeśli będziesz reagował na ich działanie to zwiększysz obciążenia działające na samolot) Wlatuj w burzę poniżej poziomu zamarzania (poniżej izotermy 0 C) lub powyżej -15 C, aby uniknąć silnego oblodzenia Podsumowanie. Burze składają się z wielu komórek. Przesuwają się zgodnie z generalną aktualną cyrkulacją w troposferze, ale wytwarzają wokół siebie dodatkową stosunkowo małą, ale gwałtowną cyrkulację powietrza wokół siebie. Poszczególne komórki burzowe przechodzą przez trzy fazy rozwoju. Faza Cumulus - występują tylko prądy wstępujące. Faza dojrzała początek opadów, rozwój prądów zstępujących (jeśli są bardzo silne to przyjmują formę mikroburst/mikro-podmuchów, może pojawić się opad gradu, pojawiają się wyładowania (błyskawice), powstaje przyziemna strefa i silnego wiatru (mikrofront chłodny), może pojawić się tornado. Faza zaniku - występują tylko prądy zstępujące. Burze klasyfikowane są na podstawie przyczyn ich rozwoju. Burze frontowe burze na froncie chłodnym i towarzyszące im linie szkwałów są przeważnie najsilniejsze spośród wszystkich burz. Burze wewnątrzmasowe powstają w skutek: dziennego nagrzewania powierzchni gruntu, orograficznego wznoszenia powietrza lub nocnego ochładzania wilgotnej warstwy powietrza. Turbulencja może być bardzo silna, zarówno w chmurze burzowej jak i w jej najbliższym otoczeniu. Opad gradu pojawia się w większości burz, ale najczęściej ulega stopnieniu zanim osiągnie powierzchnię ziemi. 18

19 Deszcz może występować nawet na bardzo dużych wysokościach i może powodować uszkodzenia poszycia statku powietrznego, utratę mocy, a nawet zatrzymania pracy silnika. Oblodzenie może być bardzo silne do poziomu gdzie temperatura wynosi -25 C. Rażenie piorunem statku powietrznego może zostać spowodowane przez niego, nawet wtedy kiedy chmura CB nie jest widoczna ( grom z jasnego nieba ). Pojawiają się duże błędy wskazań wysokościomierza. Opady wytwarzają pole elektrostatyczne, które powoduje zakłócenia na wszystkich częstotliwościach radiowych (fale krótkie, średnie i długie) Z przyziemnym mikrofrontem chłodnym towarzyszącym burzy związane są: duża zmiana kierunku wiatru (co najmniej o 45 ), silny i porywisty wiatr oraz silna turbulencja. Jeśli ominięcie burzy nie jest możliwe, stosuj procedury opisujące przelatywanie przez burzę, aby zminimalizować ryzyko katastrofy. 19