1. Skład i budowa atmosfery

Atmosfera ziemska to gazowa otoczka ziemi. Składa się z około: 78 % azotu, 21 % tlenu, 1 % argonu i innych gazów w niewielkiej ilość. W atmosferze ziemskiej znajduje się również para wodna.

• Troposfera - nad równikiem do 16 – 18 km, a nad biegunami 8 – 10 km . W troposferze znajduje się około 0,8 całej masy atmosfery oraz prawie cała para wodna. Warstwę tę charakteryzuje silny rozwój turbulencji i konwekcji, w niej też formują się chmury, kształtują się masy powietrza, tworzą się fronty atmosferyczne i rozwijają się wyże i niże.

• Stratosfera - od troposfery oddzielona jest tropopauzą . Stratosfera sięga od tropopauzy do wysokości 50 –55 km . Zawartość pary wodnej w stratosferze jest niewielka, powstają w niej chmury perłowe - zbudowane są one z drobnych kryształków lodu i drobnych przechłodzonych kropel wody.

• Mezosfera – sięga do 80-85km, cechuje ją spadek temp. wraz z wysokością, w górnej granicy temp ok. -90^oC

• Mezopauza – oddziela mezosferę od termosfery

• Termosfera – od 80-85 do 500-800km, wzrost temp wraz z wysokością nawet do 1400^oC

• Egzosfera – powyżej 800km, nie określono górnej granicy. Jak wykazały badania jeszcze na wysokości 20000km są atomy wodoru

1. Pionowe i poziome zmiany temperatury

Przekazywanie ciepła w dolnych warstwach atmosfery odbywa się drogą bezpośredniego przekazywania ciepła od powierzchni ziemi do zalegających nad nią cząsteczek powietrza.

W przenoszeniu ciepła na znaczne wysokości główną rolę odgrywają ruchy turbulencyjne i ruchy konwekcyjne.

• Ruchy turbulencyjne – cząsteczki powietrza poruszają się chaotycznie po bardzo złożonych torach

• Ruchy konwekcyjne - uporządkowane ruchy pionowe powietrza wywołane jego nierównomiernym nagrzaniem się od podłoża. Dzięki tym ruchom nagrzane cząsteczki powietrza, jako lżejsze unoszą się do góry, a na ich miejsce napływają cząsteczki chłodniejsze

1. Pionowe i poziome zmiany ciśnienia

Ciśnienie maleje wraz z wysokością

1. Wielkości fizyczne określające wilgotność powietrza

• wilgotność bezwzględna, tj. ciśnienie pary wodnej przy danej temperaturze powietrza (podane w jednostkach ciśnienia) lub ilość pary na jednostkę objętości powietrza (w g/m3);

• wilgotność względna, tj. stosunek ciśnienia pary wodnej zawartej w powietrzu przy danej temperaturze do tego ciśnienia, które wywierałaby ilość pary wodnej nasycająca powietrze przy tej samej temperaturze, albo stosunek wilgotności bezwzględnej do maksymalnej wilgotności możliwej do osiągnięcia w danej temperaturze; wyrażana jest w procentach

• temperatura punktu rosy – temperatura, przy której powietrze osiąga stan nasycenia parą wodną

1. Atmosfera wzorcowa

Oznacza pionowy, umowny rozkład ciśnienia, temp., gęstości, lepkości pow., prędk. dźwięku. Jest to wzorzec międzynarodowy do porównywania wyników badań statków pow., ich wyposażenia itp.

• Temp. 15 st.C

• Ciśnienie 1013,25hPA

• Gęstość pow. 1,226kg/m³

• Lepkość 1,461*10^-5 m²/s

• Pionowy gradient temp. 0,65^oC/100m

• Prędk. dźw. 340,2m/s

• Na wys. 11000m temperatura = -56,5^oC

1. Regulacja wysokościomierza

• Rzeczywista wysokość lotu – mierzona od terenu, nad którym przelatuje samolot

• Wysokość względna – wys. nad lotniskiem, ustawienie na wysokościomierzu rzeczywistego ciśnienia atmosf na poziomie lotniska (QFE)

• Wysokość bezwzględna – nad poziomem morza (QNH)

• Wysokość przyrządowa (Indicated Altitude) – wysokość bieżąca wskazywana przez wysokościomierz barometryczny w stosunku do ciśnienia, które zostało ustawione na przyrządzie.

• Wysokość ciśnieniowa (Pressure Altitude) – wysokość wskazywana przez wysokościomierz, gdy został on ustawiony na standardowe cisnienie na średnim poziomie morza przyjęte jako: Hg

• Wysokość poprawiona (Calibrated Altitude) – wysokość przyrządowa, poprawiona o wartość błędu przyrządowego i poprawki aerodynamicznej.

• Wysokość gęstościowa (Density Altitude) – jest teoretyczną gęstością atmosfery wzorcowej na wysokości lotu, czyli że w atmosferze wzorcowej wysokość gęstościowa jest równa ciśnieniowej.

1. Nastawienie wysokościomierza na QNH i QFE

• Wysokość względna – wys. nad lotniskiem, ustawienie na wysokościomierzu rzeczywistego ciśnienia atmosf na poziomie lotniska (QFE)

• Wysokość bezwzględna – nad poziomem morza (QNH)

1. Wpływ elementów meteorologicznych na lot ST. Pow.

• Niskie ciśnienie i niska temperatura powodują wzrost wskazań wysokościomierza barometrycznego

• Wiatr

• Oblodzenie powoduje: wzrost masy samolotu, spadek współczynnika siły nośnej; wzrost współczynnika oporu aerodynamicznego; spadek krytycznego kąta natarcia; przemieszczenie środka masy oblodzonego samolotu do przodu

• Turbulencja: silne rzucanie i katastrofalne przeciążenia s. p., utrata sterowności; bardzo intensywne oblodzenie w strefie temperatur ujemnych, Mechaniczne uszkodzenia opadami gradu, Wyładowania elektryczne – oślepienie i porażenie załogi; zakłócenia w odbiorze radiowym; duża elektryzacja samolotu, możliwość pożaru na pokładzie, impulsowe promieniowanie elektromagnetyczne

• Mgły

• Chmury – ograniczona widzialność szczególnie w Cb i Cu oraz Ns, Sc, St

1. Prognozy pogody: identyfikacja rodzaju prognozy; wskaźnik położenia; czas ukazania się prognozy; identyfikacja zagubionej prognozy, jeśli ma to zastosowanie; data i okres ważności prognozy; identyfikacja skasowanej prognozy, jeśli ma to zastosowanie; wiatr; widzialność; zjawisko pogody; zachmurzenie; oczekiwane istotne zmiany jednego lub więcej z ww. elementów

2. Materiał synoptyczny zeszyt

Zachmurzenie ogólne, Rodzaj chmur niskich, Wielkość zachmurzenia przez chmury najniższe, Podstawa chmur niskich, Chmury średnie, Chmury wysokie, Widzialność, Aktywne zjawiska pogody, Pogoda ubiegła, Kierunek i prędkość wiatru, Ciśnienie atmosferyczne, Zmiana ciśnienia, Tendencja ciśnienia, Temperatura powietrza, Temperatura punktu rosy

1. Odczytywanie informacji meteorologicznych z materiału synoptycznego zeszyt

2. Powstawanie i występowanie poziomych ruchów powietrza

Jeśli pojawi się różnica ciśnień masy powietrza zaczną się poruszać od ciśnienia wyższego do niższego. Taki ruch powietrza nazywamy wiatrem. Przyczyną powstawania wiatru jest więc różnica ciśnień wywołana różnicą temperatur. Prędkość wiatru zwiększa się w miarę wzrostu gradientu ciśnienia (gradient ciśnienia to różnica ciśnienia przypadającą na jednostkę odległości)

1. Powstawanie i występowanie pionowych ruchów powietrza

Powstają tym łatwiej im większy jest pionowy rzeczywisty gradient temperatury pow. Prądy wstępujące łatwiej tworzą się w wilgotnym i ciepłym powietrzu; wyróżniamy:

• Uporządkowane – w rozbudowanych układach barycznych: niże, wyże

• Nieuporządkowane – ruchy turbulencyjne

• Częściowo uporządkowane – w rozwiniętych chmurach Cu i Cb, w frontach atmosferycznych, ruchy falowe i orograficzne

1. Wpływ poziomych i pionowych ruchów powietrza na elementy lotu

• Poziome – wiatr ….. znoszenie, branie poprawki na wiatr itp.

• Pionowe

• Uskok wiatru – wytrącenie statku pow. z założonego toru lotu (np. ścieżka zniżania, wznoszenia); wytrącenie st. pow. z ustalonej równowagi aerodynamicznej (gwałtowna zmiana prędkości, kąta natarcia)

1. Stany równowagi powietrza

• Chwiejna – podczas pionowego przemieszczania się danej objętości powietrza powstają siły starające się podtrzymać i przyśpieszać ten ruch

• Stała - podczas pionowego przemieszczania się danej objętości powietrza powstają siły starające się zahamować ten ruch i skierować tą porcję powietrza do jej punktu wyjścia

• Obojętna - podczas pionowego przemieszczania się danej objętości powietrza nie działają na nią żadne siły. Występuje w powietrzu o jednakowej temperaturze

1. Inwersje temperatury i warstwy hamujące

Inwersja temp. – ze wzrostem wysokości temperatura powietrza wzrasta.

• Inwersja radiacyjna ( z wypromieniowania ) powstaje głównie podczas bezwietrznej i bezchmurnej pogody w okresie nocy. W czasie takiej pogody podłoże traci ciepło przez wypromieniowanie i ochładza się. Od podłoża ochładza się zalegające nad nim powietrze, tak, że temperatura na pewnej wysokości jest wyższa niż przy powierzchni ziemi.

• Inwersja adwekcyjna ( napływowa ) powstaje podczas napływu ciepłych mas powietrza nad chłodne podłoże. Dolne warstwy powietrza ochładzają się od zimnego podłoża, co sprzyja powstawaniu inwersji. Takie inwersje mogą się utrzymywać znacznie dłużej niż inwersje radiacyjne – nawet kilka dni.

Wśród inwersji górnych wyodrębnia się: inwersje osiadania, inwersje turbulencyjne oraz inwersje frontowe.

• Inwersja osiadania powstaje w wyniku osiadania mas powietrza w wyżach. Powietrze opadając ulega sprężaniu i adiabatycznemu ogrzaniu. Powietrze, które osiada nie dociera do samego podłoża, lecz na pewnej wysokości zaczyna rozpływać się na boki. Poziom zalegania takiej inwersji nie jest jednakowy w całym obszarze wyżu – najniżej schodzi ona w środku wyżu, najwyżej zalega na skrajach tego ośrodka.

• Inwersja turbulencyjna powstaje wówczas, gdy w pewnej warstwie powietrza występuje silne mieszanie turbulencujne, które może być wywołane nierównościami terenu , bądź też przez czynniki dynamiczne, na przykład wiatr. Grubość tych inwersji nie jest duża, wynosi zwykle kilkadziesiąt metrów.

• Inwersja frontowa powstaje wówczas gdy powietrze ciepłe zalega nad powietrzem chłodniejszym podczas przechodzenia frontu ciepłego. Masy są oddzielone od siebie warstwą przejściową tzw. powierzchnią frontową.

1. Ocena wielkości zachmurzenia z ziemi i powietrza

2. Rodzaje i gatunki chmur decydujące o warunkach lotu

• Altocumulus Ac: Ac castellanus(cas), Ac floccus(flo)

• Altostratus As

• Nimbostratus Ns

• Stratocumulus Sc: Sc castellanus(cas), Sc stratiformis(str), Sc lenticularis(len)

• Stratus St, St nebulosus(neb), St fractus(fra)

• Cumulus Cu: Cu fractus(fra), Cu humilis(hum), Cu mediocris(med), Cu congestus(con)

• Cumulonimbus Cb: Cb calvus(cal), Cb capillatus(cap)

1. Powstawanie chmur kłębiastych, falowych, warstwowych

• Chmury pochodzenia falowego powstają na grzbietach fal, gdy dochodzi do zafalowania powietrza. Występuje to na powierzchni rozdziału dwóch różniących się między sobą gęstością i prędkością przemieszczania warstw powietrza. Grubość chmur falowych jest niewielka.

• Chmury kłębiaste - przy chwiejnych gradientach temperatury (kiedy gradient rzeczywisty jest większy niż wilgotnoadiabatyczny) powstają chmury kłębiaste. Powietrze nierównomiernie nagrzewa się od podłoża, lokalnie jest bardziej ogrzane i w tych miejscach występuje konwekcja, czyli unoszenie się mas powietrza. Chmury kłębiaste są rozbudowane pionowo, mają niedużą powierzchnię podstawy.

• Chmury warstwowe - powstają przy równowadze stałej (gradient rzeczywisty temperatury jest mniejszy niż wilgotnoadiabatyczny). Występuje wślizg powietrza np. na powierzchniach frontów atmosferycznych, co powoduje powstawanie chmur warstwowych, które nie są zbyt rozbudowane pionowo, ale za to mają dużą rozciągłość w poziomie.

1. Piętra wysokości występowania chmur

• Niskie - 0-2km

• Średnie – 2-7km

• Wysokie – 5-13km

1. Struktura dolnej i górnej granicy chmur niskich

• Granica dolna to chmury nimbostratus składające się z kropel deszczu, kryształków i płatków śniegu lub mieszaniny ciekłych i stałych cząsteczek

• Górna granica to chmury stratus składające się z małych kropelek wody a przy niskich temperaturach z cząsteczek lodu

1. Meteorologiczne warunki lotów i kryteria ich określania

Przy starcie i lądowaniu:

• Widzialność pozioma i skośna

• Wysokość podstawy chmur

• Stopień pokrycia nieba chmurami niskimi

• Wektor wiatru przyziemnego

• Niebezpieczne zjawiska pogody

Podczas lotu:

• Widzialność pozioma, skośna i pionowa

• Wysokość podstawy i górnej granicy poszczególnych warstw chmur

• Stopień pokrycia nieba chmurami poniżej poziomu lotu

• Wektor wiatru na poziomie lotu

• Niebezpieczne zjawiska pogody

1. Meteorologiczne warunki lotów w poszczególnych chmurach

• Cirrus - Chmury cienkie, prześwitujące, wysokość od 7 do 13km. Brak istotnego wpływu na lot

• Cirrocumulus - Chmury cienkie, prześwitujące, występują nieco niej od Ci. Brak istotnego wpływu na lot

• Cirrostratus - Słaba turbulencja rzadko obserwowana w dolnej podstawie

• Altocumulus - Występują w przedziale wysokości od 2,5 – 7 km, grubość zwykle nie przekracza 500m, w przypadku Ac castellanus dochodzi do 1,5 km. Widzialność w chmurach przeciętnie od 20 do 1000 m. Z Ac floccus możliwy opady virga

• Altostratus - Dolna podstawa w granicach 2000-3000m, górna dochodzi nawet do 7 km. Widzialność w chmurach od 20 do 1000m, możliwe opady deszczu, śniegu lub śniegu ziarnistego.

• Nimbostratus - Dolna podstawa przeciętnie w granicach 400-600m, podczas opadów obniża sie nawet do poniżej 100m, górna granica przeciętnie przebiega na wysokości 6 km. Widzialność w chmurze 10-20 m, w górnej części chmury dochodzi do 100 m, chmury Ns dają opad deszczu, śniegu ziaren lodowych. W chłodnej porze roku w Ns w pomiędzy izoterma -5 a +5 ºC występują kropelki wody przechłodzonej dającej opad marznący na powierzchni.

• Stratocumulus - Podstawy przeciętnie na wysokości 400 –600m, górna granica do 2000m, widzialność w chmurze od 10 do 80 m, zależna od gęstości chmury. Mogą dawać słabe opady deszczu lub śniegu.

• Stratus - Podstawa dolna przeciętnie w zakresie 30-200 m., górna granica dochodzi do 1200m, widzialność w chmurze 10-30m, najmniejsza przy górnej granicy. Mogą dawać opady marznące.

• Cumulus - Średnio podstawa dolna zawiera się pomiędzy 600 a 1000m, górna granica sięga przy Cu congestus do 7500 m, widzialność w chmurze 0-10 m,

• Cumulonimbus - Podstawa dolna przeciętnie w zakresie 300-600m, górna granica chmur dochodzi do 14000 m, widzialność w chmurach 0-10 m. Niebezpieczeństwo lotu wynika ze zjawisk: turbulencja, oblodzenie 100%, opad atmosferyczny (praktycznie Każdy rodzaj opadu oprócz mżawki) opady opuszczają chmurę przy prądach zstępujących o prędkościach do 30 m/s, porywy wiatru o prędkości powyżej 20 m/s, porywy wiatru mogą występować w promieniu 20-30km wokół chmury, uskok wiatru na różnych poziomach w chmurze, Traba powietrzna.

1. Rodzaje i charakter opadów atmosferycznych

• deszcz – stanowiący opad cząsteczek wody o średnicy powyżej 0,5 mm;

• mżawka - stanowiący opad cząsteczek wody o średnicy poniżej 0,5 mm;

• śnieg – opad kryształków lodu o rozgałęzionej budowie często gwiaździstej;

• krupa śnieżna – opad nieprzezroczystych kryształków lodu często o budowie stokowej dochodzących do 2,5 mm średnicy;

• śnieg ziarnisty – opad małych i nieprzezroczystych ziaren lodowych o średnicy mniejszej od 1 mm;

• pył diamentowy – opad nierozgałęzionych kryształków lodowych w kształcie igiełek lub płytek tak małych, e często są niewidoczne, opad ten pojawiać sie może także przy bezchmurnym niebie, inaczej zwany także słupkami lodowymi;

• grad – opad bryłek lodu najczęściej kulistych o średnicy przeciętnie od 5 do 50 mm, czasem większych;

• krupa lodowa - opad przezroczystych kryształków lodu;

• ziarna lodowe – opad przezroczystych i prześwięcających ziaren lodowych często o kształcie kulistym o średnicy poniżej 5 mm

1. Rodzaje widzialności:

• Meteorologiczna – maksymalna odległość, z której obserwator rozróżnia czarny przedmiot widziany pod kątem 20^o

• Z powietrza:

• Pionowa – graniczna odległość, z której z pokładu samolotu widać realny obiekt na ziemi

• Skośna – odległość wzdłuż linii wzroku, z jakiej określony obiekt lub źródło światła w jednoznaczny sposób wyróżnia się od horyzontu

• Pozioma – odległość, z której widoczne są przedmioty w powietrzu

1. Czynniki meteorologiczne zmniejszające widzialność:

Burza piaskowa, burza pyłowa, dym, zmętnienie, zamglenie, mgła, mżawka, deszcz, śnieg, zamieć śnieżna

1. Fizyczne warunki powstawania oblodzenia:

• Bezpośrednie osiadanie kryształków lodu lub śniegu

• Zamarzanie kropelek deszczu, przy zetknięciu się ich z powierzchnią st. pow.

• Sublimacja pary wodnej na powierzchni sfdamolotu

1. Uskok wiatru

uskok wiatru (ang. wind shear) definiowany jest jako nagła zmiana kierunku i prędkości wiatru, może doprowadzić do nagłych przyrostów i spadków siły nośnej na skrzydłach samolotu, najgroźniejszy jest w momencie startu, lądowania lub lotu na małych wysokościach. Występuje najczęściej: w obrębie chmur Cb, aktywnych niżów i frontów atmosferycznych (szczególnie chłodnego II rodzaju), bliskości prądów strumieniowych

1. Powstawanie mgieł

• Mgły z wypromieniowania tworzą się podczas bezchmurnej i bezwietrznej pogody w wyniku nocnego ochłodzenia się powietrza od podłoża. Najbardziej sprzyjające warunki do powstania tych mgieł istnieją w obszarach wyżowych. Mgła tworzy się początkowo przy powierzchni ziemi, a następnie rozbudowuje w górę, osiągając przy silnym wychłodzeniu grubości do kilkudziesięciu m, jednak najczęściej jest to kilka m.

• Mgły napływowe tworzą się gdy ciepłe i wilgotne masy powietrza napływają nad chłodniejsze podłoże. Masy te ochładzają się od podłoża i po osiągnięciu temperatury punktu rosy zaczyna się w nich proces kondensacji pary wodnej

• Mgły z wyparowania tworzą się wówczas gdy wychłodzone powietrze napływa nad cieplejszą powierzchnię wody. W takim przypadku obserwuje się silne parowanie zbiornika wodnego i nasycenie parą wodną otaczającego powietrza. Dochodzi do kondensacji pary wodnej i powstawania kłębów mgły.

1. Warunki lotu w niskich chmurach warstwowych

• Nimbostratus - Dolna podstawa przeciętnie w granicach 400-600m, podczas opadów obniża sie nawet do poniżej 100m, górna granica przeciętnie przebiega na wysokości 6 km. Widzialność w chmurze 10-20 m, w górnej części chmury dochodzi do 100 m, chmury Ns dają opad deszczu, śniegu ziaren lodowych. W chłodnej porze roku w Ns w pomiędzy izoterma -5 a +5 ºC występują kropelki wody przechłodzonej dającej opad marznący na powierzchni.

• Stratocumulus - Podstawy przeciętnie na wysokości 400 –600m, górna granica do 2000m, widzialność w chmurze od 10 do 80 m, zależna od gęstości chmury. Mogą dawać słabe opady deszczu lub śniegu.

• Stratus - Podstawa dolna przeciętnie w zakresie 30-200 m., górna granica dochodzi do 1200m, widzialność w chmurze 10-30m, najmniejsza przy górnej granicy. Mogą dawać opady marznące.