Авіаційно-кліматичний опис аеродрому "Вінниця"

курсовая работа

ВСТУП

Виконання курсової роботи передбачає розвиток у курсантів навичок виконання самостійної роботи з елементами творчості, що включає до себе вивчення літературних джерел, роботу з вихідними матеріалами, оволодіння методами дослідження та експерименту при вирішенні різноманітних задач, повязаних з темою роботи.

Курсант повинен знати спеціальну літературу і прийоми систематизації літературних джерел, їх критичного розгляду та визначення головного напряму в сучасному стані вивчення теми. Також знати та використовувати методи теоретичних і експериментальних досліджень в метеорології, методи обробки, узагальнення експериментальних та багаторічних метеорологічних спостережень.

Курсант повинен вміти виконувати:

- бібліографічний пошук і вивчення літературних джерел;

- збирати для виконання дослідження матеріали;

- вибирати, розраховувати і аналізувати метеорологічні характеристики і параметри атмосфери, а також атмосферні процеси різних масштабів;

- вести узагальнення одержаних результатів, стисло і аргументовано викладати отриманий в результаті виконання дипломного проекту матеріал, складати рекомендації щодо практичного застосування цих результатів.

Курсова робота з метеорології виконується після вивчення основних тем і розділів цієї дисципліни і ставить перед курсантом наступні основні завдання:

- познайомитися з методикою обробки щоденних метеорологічних спостережень і отримання кліматичних даних, що використовуються для забезпечення цивільної авіації;

- навчитися правильно використовувати авіаційно-кліматичні описи аеродромів і оцінювати вплив фізичних характеристик атмосфери на зліт і посадку ПС;

- набути самостійних навиків і вмінь з аналізу і оцінки метеорологічних умов.

Метою даної курсової роботи є аналіз інформації, а саме температури повітря, атмосферного тиску, хмарності, вітру та небезпечних погодних явищ які впливають на польоти на аеродромі Вінниця.

Курсова робота складається з вступу, одного розділу і пяти підрозділів, висновків, списку використаних джерел.

У вступі формулюється основна мета і завдання курсової роботи.

Перший розділ містить авіаційно-кліматичну характеристику аеродрома Вінниця, а саме температури повітря, атмосферного тиску, хмарності, вітру та небезпечних погодних явищ які впливають на безпеку польотів.

Висновки містять результати проведеного аналізу.

1. Температура повітря

Одна з найважливіших характеристик погоди - це температура повітря. Температура повітря характеризує тепловий стан приземного шару атмосфери (тропосфери) і вимірюється в градусах Цельсія (° С), Кельвіна (К) або Фаренгейта (F). Вона визначає умови формування та характер погоди. Повітря в тропосфері нагрівається не безпосередньо Сонцем, а від нагрітої земної поверхні, тому температура повітря залежить від кута падіння сонячних променів на земну поверхню, прозорості атмосфери, хмарності, опадів, напрямку вітрів. Кут падіння променів залежить від широти місцевості та розміщення Землі відносно Сонця (сезону, часу доби). Таким чином, чим далі від земної поверхні, тим стає холодніше. Ось чому за бортом літака температура повітря дуже низька. На верхній межі тропосфери вона опускається до -56 ? С. Встановлено, що на кожен кілометр висоти температура повітря знижується в середньому на 6 ? С. Високо в горах земна поверхня отримує більше сонячного тепла, ніж у підніжжя. Однак з висотою тепло швидше випромінюється. Тому при підйомі в гори температура повітря в цілому знижується. Ось чому на вершинах високих гір лежать сніг і лід.

На метеорологічних станціях показники температури вимірюють цілодобово кожні 3 години. У прогнозі погоди для зручності зазвичай нам повідомляють мінімальну і максимальну температуру за добу.

Сонячні промені протягом доби нагрівають Землю нерівномірно. Очевидно, що опівдні, коли Сонце стоїть високо над горизонтом, земна поверхня нагрівається сильніше. Однак високі температури повітря спостерігаються не в 12, а в 14-15 годин. Це пояснюється тим, що на передачу тепла від земної поверхні повітрю потрібен час. Після полудня, незважаючи на те, що Сонце вже опускається до горизонту, повітря продовжує одержувати тепло ще протягом двох годин від нагрітої поверхні. Потім поверхня поступово охолоджується і відповідно знижується температура повітря. Найнижчі температури - перед сходом Сонця. Правда, в окремі дні такий добовий хід температур може мати значні відступи.

Різницю між найнижчою та найвищою температурами називають амплітудою коливань температур. Розрізняють добову, місячну і річну амплітуду. Річні амплітуди коливань температур збільшуються від екватора до полюсів.

Для дослідження температури повітря були використані дані спостережень за 2010 р. і побудована таблиця 1. Були зняті показники температури кожного місяця в різні години (3,9,15 і 21 год.). Вирахувана температура середня в кожному місяці і за рік. Також середня максимальна та середня мінімальна температури в кожному місяці та за рік. І абсолютна максимальна та мінімальна температури за рік і в кожному місяці з датами.

Таблиця 1 - Температура повітря

Місяць

Терміни

спостережень

Серед.

Серед.

Абс

Дата

max t

Абс.

Дата

min t

03

09

15

21

1

-10,1

1,4

-6

-11,6

-8,5

1,4

-11,6

3

9

-27

24

2

-8,5

-9,4

-4,4

0

-3,5

0

-9,4

3

24

-14

7

3

-0,1

-8,3

-1,6

11

1,8

11

-8,3

16

30

-14

8

4

9,5

12,5

11,1

11,1

10,5

12,5

9,5

21

30

1

23

5

19,3

17,2

19,4

16,6

17,2

19,4

16,6

24

12

9

8

6

18,6

23,7

17,8

20,6

20,7

23,7

17,8

31

12

17

1

7

20,6

21,7

26,4

25,5

23,8

26,4

20,6

33

22

12

3

8

27,4

22,4

29

19

23,8

29

19

34

15

9

30

9

13,4

12,4

20

12

14,5

20

12

25

15

5

23

10

7,7

6,8

4,6

5,9

6,1

7,7

4,6

12

31

-3

14

11

8,1

14,4

8,5

5,7

8

14,4

5,7

20

10

-8

30

12

-1,5

5,8

-9,7

-0,7

-4,7

-0,7

-9,7

8

9

-14

20

рік

8,7

10

9,5

9,5

9,1

13,7

5,5

19,1

-2,2

Згідно таблиці 1 було побудовано графік 1 в якому було вказані значення річного ходу середньомісячної температури, середньої максимальної та мінімальної, абсолютного максимуму і мінімуму температури за місяць.

Протягом року земна поверхня нагрівається нерівномірно. Тому змінюється і температура повітря. Річний хід температури визначають середні місячні температури повітря. За ними можна встановити, який місяць був найтеплішим і який - найхолоднішим. Спостереження за температурою повітря протягом року показують, що в Україні, як і в усіх країнах Північної півкулі, найвища середня місячна температура буває в липні, а найнижча - в січні.

На основі таблиці 1 та графіку ходу середньомісячної, середньої максимальної і мінімальної температури, абсолютного мінімуму і абсолютного максимуму можна зробити висновок, що в періоді, що аналізується найтеплішим місяцем в році був серпень (середній максимум 27,8 0С), а найхолоднішим - січень (середній мінімум -10,30С).

Абсолютний максимум температури спостерігається 13 серпня і становить 340С, а абсолютний мінімум - 4 січня -27 0С. За перший квартал середня температура становить -3,8 0С, за другий 14,70С, за третій 19,80С і за четвертий квартал 2,80С. Середня температура за рік становить 8,30С.

Періодична добова амплітуда температури повітря -- різниця середніх температур найтеплішої (середні значення) і найхолоднішої години доби за певний місяць. Річна амплітуда температури становить 61 С, а добова амплітуда за 4 місяці 36,5 С. Річна амплітуда залежить від географічних та топографічних умов. Фактори що впливають на амплітуду: це водоймища великих розмірів, водосховище чи море і рельєф країни, температура земної поверхні, вологість та опади.

На графіку ходу добової температури за рік спостерігається поступове зростання температури з кожним місяцем.

Якщо порівняти данні з Вінниці з даними клімату всієї України, ми можемо виявити деякі відмінності. Середньорічна температура України коливається від +5,5 -- +7 °C на півночі до +11° -- +13 °C на півдні. З цих даних видно що середньорічна температура Вінниці в межах вищесказаних. Середня температура в січні, найхолоднішому місяці, становить від ?3 °C на південному заході (в Криму -- від ?1 °C до +4 °C) до ?8° C на північному сході України, що є вищими показниками в порівнянні з Вінницею (-9,1°C) Середня температура України в липні, найтеплішому місяці, коливається від +23° C на південному сході до +18 °C на північному заході. На відміну від України найтеплішим місяцем на території Вінницької області є серпень із середньою температурою +23°C.

Таблиця 2 - Середня температура повітря за добу

Місяці

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

-3,1

-2,4

1,5

7,9

18,8

20,9

23,4

27,1

14,7

7,4

8,4

-9,9

2

-5,5

-4,7

2,1

7,5

18,9

23,1

22,7

24,6

11,9

9,1

8,2

-8,8

3

-10,1

-8,8

-0,2

9,5

19,4

18,6

20,7

27,4

13,4

7,8

8,1

-1,6

4

-8,1

-8,4

-1,2

9,3

17,8

18

20,9

28,5

15,7

5,5

10

-0,5

5

-7,8

-7,7

-2,6

11,1

18,5

17,8

23,1

26,1

14,9

6,7

15,6

-7,3

6

-3,2

-10

-4,8

12,3

19,2

18,2

20,4

26,3

13,2

4,1

13,8

-4,1

7

0,7

-12,6

-5,9

12,2

17,5

20,4

20,8

29,2

13,8

2,1

9

1

8

-0,5

-10,1

-9,3

11,9

18,2

23,2

19,5

26,9

14,2

4,9

11,3

3,4

9

1,4

-9,4

-8,3

12,5

17,2

23,8

21,7

22,5

12,4

6,9

14,5

5,8

10

1

-8,1

-6,5

10,2

15,4

25,9

23

24,6

13,2

7,6

16,5

-2,7

11

0,3

-2,6

-7

9,2

17,9

27,1

22,3

25,4

14,9

7,9

12,4

-4,6

12

-3

-3,4

-3

9

19,2

27,1

22,6

27,9

14,5

5,9

11,6

-8,8

13

-5,5

-1,1

-1,6

10,4

18,8

26,3

23,1

29

16,4

5,5

11,2

-10

14

-5,7

-1,4

-1,3

11,4

16,3

24,6

25,1

28,9

18,4

5,1

14,8

-7,7

15

-6

-4,4

-1,7

11,1

19,4

17,8

27

29

20

4,7

8,5

-9,7

16

-10,7

-5,5

-3,7

7,5

16,1

17,8

27,9

28,5

19,7

5,9

11,9

-9,2

17

-7,2

-4,6

-2,9

7,6

14

17,4

28

26.6

19,7

7

9,5

-10,4

18

-11,8

-0,1

1,7

11,5

12,4

18,5

28,6

21,2

13,6

8

6,4

-8,2

19

-10,4

0,3

6,1

11,3

15,2

17,2

27,2

20,6

11,7

6,1

8,9

-8,6

20

-11,4

1,2

8,2

7,2

15,8

22,5

22,9

17,5

11

8,3

7,2

-8,6

21

-11,7

0

11,1

11,1

16,7

20,7

25,6

19

12

6

5,7

-0,8

22

-14,8

-1

7,8

7,1

17,6

20,1

27,9

21,2

13,6

5,8

3,1

0,5

23

-20,8

1,1

5,2

8,6

17.9

14,4

27,6

24,1

12,5

6,3

9,3

-1,9

24

-22,5

3,5

10

13,2

15,6

12,6

26,1

25,2

13,9

7,5

3,6

-1

25

-20,9

0,9

8

10,3

16,1

17,6

23,9

22,4

15,2

7,3

2,4

3,6

26

-17,5

1,3

8,4

9,4

14,6

19,5

25,3

19,3

17

8,7

0,1

-1,1

27

-16,8

-2,9

10

12,6

15

20,6

22,7

22,6

20,2

2,9

0,2

-3,9

28

-10,8

-1

4,2

11,7

17,8

22,5

22,4

21,9

15,2

1,9

1

-5,7

29

-10,3

8,5

12,9

17,9

23,1

18,6

15,9

13

3,3

1

-10,2

30

-8,2

11,7

17,5

20

24

23,6

16,3

10,2

7,3

-3,8

-8

31

-0,5

8,4

19,9

25,7

13,5

8

-5,3

Згідно показань таблиці 2 було побудовано графік добової зміни температури за рік за допомогою якого можна визначити дату стійкого переходу температури за позначку .

Графік 2 - Графік добової зміни температури за рік.

Для дослідження середньої температури повітря за добу були використані дані спостережень за 2010 р. Були зняті показники середньої температури кожного місяця за день і внесені в таблицю.

Проаналізувавши дані графіку 2 ми бачимо, що дата стійкого переходу температури через 0 на весні 18-го березня, а дата стійкого переходу температури через 0 восени 30-го листопада. Згідно з таблицею початок без морозного періоду в днях відбувається 18-го березня, а кінець 29-го листопада. Тривалість без морозного періоду становить 257 дня.

Згідно з даними можемо зробити висновок що максимальна температура взимку становить 5,8°C 5 грудня, а мінімальна температура влітку 12,6°C що є середньодобовою температурою за 24 червня.

Високі та низькі температури мають великий вплив на льотно-технічні характеристики гелікоптерів. Зокрема, при низьких температурах повітря має більшу щільність, що покращує роботу двигуна, та приводить до збільшення підіймальної сили. Але є ймовірність обледеніння, що є небезпечнім фактором для виконання польоту, та впливає на безпеку польотів. Польоти при високих температурах характерні пониження потужності двигуна та зменшення підіймальної сили із-за низької щільності повітря,підвищення розходу палива, що не безпечно впливає на взліт чи посадку.

2. Атмосферний тиск

Атмосферний тиск визначається як сила, що діє на одиницю площі, викликана вагою стовпа повітря атмосфери над цією поверхнею. На діаграмі, розташованій нижче, тиск на точку "Х" збільшується зі збільшенням ваги повітря над нею, і навпаки, тиск на точку "Х" зменшується при зменшенні ваги повітря над нею. Розглянемо цей процес мовою молекул повітря. Якщо число молекул повітря над поверхнею збільшується, то, відповідно, більше число молекул викликає тиск на цю поверхню і, отже, тиск зростає. Аналогічно, зменшення числа молекул повітря над поверхнею викликає зменшення тиску. Атмосферний тиск визначається за допомогою приладу, що називається "барометром", от чому атмосферний тиск також називають барометричним. В авіаційних і телевізійних прогнозах погоди тиск дається в мм ртутного стовпа ("Hg), у той час як в метеорології використовують мілі бари (mb) як одиницю виміру тиску на картах погоди.

Діаграма №1-Діаграма атмосферного тиску.

Один кубічний метр повітря на рівні моря при температурі 0° С має масу приблизно 1 кг 290 г. Можливість існування маси повітря припускали ще стародавні вчені Аристотель і Лукрецій. Аристотель навіть зробив першу спробу підтвердити на досліді існування маси повітря. Для цього він зважив спочатку порожній козячий міхур, а потім, надувши його повітрям, зважив вдруге. Вчений не без підстав вважав, що в другому випадку міхур важитиме більше. Проте дослід не підтвердив цього припущення. При наповненні міхура повітрям збільшувалася виштовхувальна (архімедова) сила міхура якраз на значення сили тяжіння повітря в міхурі. Але Аристотелеві не був відомий закон Архімеда, і він не міг цього передбачити. Дослід Аристотеля міг дати позитивний результат лише тоді, коли б йому вдалося досить сильно стиснути повітря в міхурі (збільшити густину повітря), але для цього треба було мати нагнітальний насос, якого в Аристотеля бути не могло.

Згідно показань метеорологічних спостережень за 2010 рік будуємо таблицю 3, в якій вказується показники атмосферного тиску. В таблиці 3 вказані значення середнього, максимального та мінімально тиску за кожен місяць.

Таблиця 3 - Атмосферний тиск

Місяць

Терміни спостережень

Серед.

P

Max P

Min P

03

09

15

21

1

994,4

1012,5

1034,0

998,0

1009,7

1036,0

991,0

2

1003,6

1010,7

1009,0

1011,5

1008,7

1028,0

990,0

3

1007,4

1006,6

1023,9

1011,4

1012,3

1031,0

1001,0

4

1007,8

1018,2

1031,2

1015,5

1018,2

1033,0

1005,0

5

1013,2

1009,1

1009,1

1003,0

1008,6

1019,0

994,0

6

1004,2

1012,2

1005,0

1012,3

1008,4

1022,0

1003,0

7

1012,9

1009,7

1008,3

1017,8

1012,2

1020,0

1004,0

8

1015,3

1020,5

1012,3

1008,2

1014,1

1025,0

1000,0

9

1001,6

1019,7

1019,5

1010,0

1012,7

1027,0

997,0

10

1016,1

1014,9

1017,2

1022,5

1017,7

1034,0

1000,0

11

1021,3

1007,2

993,9

1007,0

1007,4

1023,0

987,0

12

1019,7

1008,7

1003,3

1016,7

1012,1

1022,0

995,0

рік

1011,8

1026,7

997,3

Згідно таблиці 3 було побудовано графік річного ходу середнього, максимально і мінімального тиску за кожен місяць.

Графік 3 - Річний хід середнього, максимального і мінімального тиску.

Висота аеродрому Вінниця над рівнем моря складає 287 метрів.

Аналіз даних таблиці 3 та графіку ходу середнього, мінімального і максимального тиску дозволяє зробити висновок, що в звітному 2009 р. В січні, лютому, листопад та грудні переважала циклонічна погода, тобто звязана з областями низького тиску. У місяцях де низький тиск були всі умови для розвитку небезпечних явищ погоди. Квітень, травень, літній період, а також вересень і жовтень характеризуються переваженням антициклонів, тобто підвищенням тиску. У місяцях де спостерігався високий тиск була найбільш ясна погода. Ми можемо спостерігати як змінюється тиск по місяцям.

Згідно з таблицею 3 річна амплітуда зміни атмосферного тиску склала 49 гПа. В листопаді спостерігався мінімальний показник тиску 987,0, максимальний спостерігався в січні 1036,0. Амплітуда зміни атмосферного тиску по сезонах незначна від 3 до 10 гПа. Найбільша мінливість спостерігалась в весняний сезон.

=

де Н - висота аеродрому над рівнем моря;

- середньорічний, максимальний або мінімальний тиск на рівні аеродрому;

- середньорічна температура повітря.

==1050,1 (гПа)

==1010,2 (гПа)

Погода в 2010 році переважала циклонічна, згідно таблиці середнє значення атмосферного тиску сягало 1011,8 гПа. Вітри в циклоні в північній півкулі дмуть проти годинникової стрілки, і в нижньому шарі відхиляються до центру, в південній півкулі -- за годинниковою стрілкою. Циклони постійно й природно зявляються через обертання Землі, завдяки силі Коріоліса. Проходження циклону повязане з утворенням потужної хмарності і випадінням опадів. В циклоні спостерігається погіршення погодних умов, зокрема поява хмарності, опади, зниження видимості. Зміна атмосферного тиску приводить до зміни показань приладів. Наприклад при польоті з зони підвищеного тиску в зону пониженого тиску на одній і тій висоті показники приладів будуть змінюватись. Також зміна атмосферного тиску може впливати на самопочуття членів екіпажу, що може негативно вплинути на безпеку польоті.

Делись добром ;)