Flygmeteorologi 4 Grovplanering Luftmassor Luftmassors ursprung

Grovplanering
Flygmeteorologi 4
Niclas Börlin, [email protected]
•
•
•
•
Atmosfären, flygvädertjänst, METAR
Lufttryck, höjdmätarinställningar, vind
Dimma, stabilitet, inversion, moln
Fronter, luftmassor, åska, isbildning,
turbulens
• (TAF, METAR)
Umeå flygklubb
Luftmassor
Luftmassors ursprung
• Många väderfenomen uppstår när olika
luftmassor rör sig i förhållande till varandra
• Man brukar klassificera luftmassorna
– efter temp relativt mark
• Varmmassa – varmare än marken
• Kallmassa – kallare än marken
• Latitud
– Arktikluft – polarkalotten under vintern
– Polarluft – mellan 40-60 latitud
– Tropikluft – subtropiska högtrycken+sommartid över
stora kontinenter
– Ekvatorialluft – mellan de subtropiska högtrycken och
ekvatorn
• Fuktinnehåll
– dels efter deras ursprung
– Maritim – fuktig, bildats över hav
– Kontinental – torr, bildats över land
M
ar ari
kt tim
ik
lu
ft
tal
Kontinen
ft
arktiklu
Maritim
polarlu
ft
Kontinental
polarluft
ritim
Ma ikluft
trop
Ko
tro ntin
pik en
luf tal
t
Varmluftsmassor
• En varmmassa är varmare än underlaget
• Avkyls underifrån och stabiliseras
• Markinversion eller turbulensinversion
bildas beroende på vindstyrka
• Dålig sikt, låga moln bildas efterhand
• Ovanför inversionen klart bättre sikt
• Vindskjuvning – vinden under inversionen
oftast svag, över starkare och annan
riktning
Typväder i maritim varmmassa
• Dålig sikt under inversionen
• ST/SC-moln, duggregn, dimma eller fuktdis
• Vintertid, minusgrader under markinversionen,
underkylt duggregn, kornsnö, stor
isbildningsrisk!
• Ibland ymnigt snöfall från SC
• Nederbörd från SC kulminerar mitt på dagen,
tvättar ur molnen innan de återbildas på e.m.
Typväder i maritim varmmassa
• Lugn och stabil markvind
• Ovanför inversionen, lite moln, bra flygväder
• Alltid inskränkningar på VFR-trafik, ibland även
IFR-trafik (dimma, låga moln, isbildning)
Typväder i kontinental varmmassa
Konvektion i varmmassa
• Dålig sikt under inversionen, stoft, damm,
torrdis
• I övrigt bra flygväder
• På sommaren kan instrålningen producera
konvektion som skapar CU/CB
• Är konvektionen stark (tar sig igenom
inversionen) och varmmassan labilt
skiktad på höjd kan kraftiga
värmeåskväder bildas på e.m.
Kalluftsmassor
Kalluftsmassor
• En kallmassa är kallare än underlaget
• Uppvärms underifrån och labiliseras, konvektion
• Kontinental torr kalluft ger inga moln, men kan
ha kraftig konvektion, s.k. torrtermik
• Annars vanligt med CU/CB med regnskurar,
snöbyar, hagelbyar och/eller åska beroende på
temp och fukt
• Byiga markvindar
• Molnen mest utvecklade under eftermiddagen,
sjunker ihop på kvällen
• SC bildade av hopsjunkna CU/CB kan vara
mycket turbulenta
• Under natten, markinversion, vindskjuvning,
strålningsdimma
Typväder i kallmassa
•
•
•
•
•
Konvektiva moln CU/CB
Regnskurar, snöbyar, hagel ev. åska
God sikt utanför nederbörd
Byig markvind
Turbulens i låg nivå, mekanisk till c:a
2000ft, termisk till molntopparna
• Kontinental torr kallmassa ger bara lätt CU
:)
Modifiering av luftmassa
• Kontinental luft som passerar över varmare hav ger
uppvärmning underifrån, blir fuktig och börjar likna
maritim
–
–
–
–
–
Ex NO/O/SO vindar över Östersjön vintertid, fukttillskott
Labilisering på låg nivå
Lågt stratocumulustäcke (högtryck)
Snöbyar i konvergenszon längs östersjökusten (annars)
”Snökanon” i mälardalen vid östlig vind vintertid
• Passage över kallt hav ger avkylning underifrån,
fuktigare,
– Inversion
– ST/SC
– Advektionsdimma
Varmfront
•
•
•
•
Svag lutning på fronten c:a 1/200
Låg hastighet (10-30KT)
Passerar c:a 1 dygn efter första Ci
Molnsekvens Ci-Cs-As-Ns(-St/Sc)
Je
ts
tre
am
• Gränsen mellan en varmmassa som tränger undan en
kallmassa kallas varmfront
• Den varma luften hävs långsamt över den kalla
• Stratiforma moln uppstår pga hävning och normalt stabilt
skiktad luftmassa
• Nederbörd framför fronten faller ner i kalluften
Varmfront
FL300
FL200
FL100
0
Varmfront
• Torr varmluft ger bara As/Ac och Ci/Cs-moln.
Fronten ger ev. fallstrimmor (virga)
• Om kuperad terräng, Cb på lovartsidan om berg
(Norge vid västvind!)
• Om labil skiktning, insprängda Cb (SIGMET)
• Bakom fronten, höga moln försvinner,
varmluftsmoln St/Sc kvar, varmluftsväder
• Nederbördsbälte 100-200NM brett
– blir frontdimma (FG), duggregn (DZ) vid frontpassage
(höst, vår)
– snöfall (SN), snöblandat regn (RASN), underkylt regn
(FZRA) (vinter)
250
500 nm
Varmfront
• Svåra/omöjliga VFR-förhållanden
– Utbredda molnsystem horisontellt/vertikalt
– Underkyld nederbörd
– Cb, turbulens
– Isbildning i/under Cb, Ns
– Låga stratus
– Frontdimma
• Svag varmfront kan ge vindskjuvning på
låg höjd pga inversion, även om inga moln
Kallfront
• Gränsen mellan en kallmassa som tränger
undan en varmmassa kallas kallfront
• Den kalla luften lyfter upp den varma
• Konvektiva moln uppstår pga snabb hävning av
fuktig varmluft
• Mest nederbörd nära, strax bakom fronten
Kallfront
• Passiv front
Kallfront
• Klart, blåsigt, byigt bakom fronten
• Torr kalluft ger ingen nederbörd, bara
vindvridning, siktförbättring
• Varierande flygväder kring kallfront
• Aktiv kallfront, vänd eller landa och vänta
ut!
• Aktiv front
– Låg lutning 1/150
– Låg hastighet 10-20KT
– Brett nederbördsområde
100-150NM på bägge sidor
fronten, mest intensivt nära
fronten
– Kraftig lutning 1/50
– Hög hastighet (>30KT)
– Smalt intensivt
nederbördsområde ≈ 50NM
– Linjer med kraftiga Cb
– Skurar/byar, åska, hagel
m.m.
Ocklusionsfront
• Ett lågtryck hör ofta ihop med en varm- och en kallfront
• Kallfronten hinner till slut ikapp varmfronten och bildar en
ocklusionsfront
•
Beroende på vilken kallmassa som är kallast kan två ocklusionsfronter
bildas
– Varmfrontsocklusion
– Kallfrontsocklusion
•
•
Bägge har moln, nederbörd i ocklusionsbältet
Stor risk för insprängda Cb!
Varmfrontsocklusion
Kallfrontsocklusion
Ett lågtrycks utveckling
• Bredden på varmluftskilen
är ett mått på lågtryckets
ålder
• Liten varmluftskil och lång
ocklusionsfront =>
lågtrycket fylls igen
• Ofta kan flera
lågtryck/frontpar följas åt –
”varannandagsväder”
Tråglinje
• En utbuktning av ett lågtryck kallas tråg
• Längs tråglinjen bildas konvergens –
vinden bakom blåser kraftigare än vinden
framför tråget
• Konvergensen producerar
konvektiva moln om tillräckligt fuktigt o labilt
Vindvridning vid frontpassage
• Framför fronterna
– vinden vrider mot lägre gradtal
tills nästan parallell med
fronten
– vinden ökar, framför kallfront
blir den byig
• Efter frontpassage
– vinden vrider mot högre
gradtal, mer efter kallfront
– bakom varmfront, vinden ökar
efterhand
– bakom kallfront, vinden avtar
efterhand
Åska
• Hör alltid ihop med ett kraftigt Cbmoln och kraftiga uppvindar
• Åskformation kräver
– Labil luft – konvektion
– Höga molntoppar, åtminstone
-20C
Åska
• Hör alltid ihop med ett kraftigt Cbmoln och kraftiga uppvindar
• Åskformation kräver
– Labil luft – konvektion
– Höga molntoppar, åtminstone
-20C
– Extra kraftig konvektion från
• tvingad hävning
• konvergens
• varm och fuktig luft –
kondensationsenergi
Åska
• Två huvudtyper
– Luftmasseåska - ”värmeåskväder”
– Frontåska
Åska – blixtar
• Konvektionen orsakar
laddningsseparation mellan
molnbas och molntopp
• Blixtar mellan molnets
– bas och topp (>50%)
– bas och mark
– topp och mark
• Kan komma i klar luft ur
städet utanför ett Cb!
Luftmasseåska
• Konvektion orsakas av termik, konvergens
• Kortlivad, 1h
• Relativt svag, men alltid turbulens, isbildning,
vindskjuvning
• Spridda synliga celler, går ofta att flyga runt!
• Orografisk åska kan bildas lovart om berg – Norge!
Cb – tre faser
Frontåska
• Frontåska
• ”Vinteråska”
– Kallfront, konvergens
orsakar kraftig
konvektion
– Cb-moln på linje,
insprängda i
frontmolnen
– Cb-molnen följer fronten
– Kraftig turbulens, ev.
hagel, vindskjuvning!
– Ev. hagel utanför
molnet
Isbildning
– Frontpassage på
vintern
– Avkylning på höjd
nattetid
Isbildning
• Isbildning i moln
• I luften
– Moln, mest i molnöversidor
– Nederbörd
– Varm fuktig luft (landande kallt plan)
– Moln som bildats på hög höjd, låg temp => litet vatteninnehåll,
små droppar, obetydlig isbildning
– Moln bildade nära 0, stort vatteninnehåll, stora droppar, stor
isbildning!
– Cu/Cb stor vertikal vind => mycket stor isbildning!
• Isbildning i nederbörd
• På marken
– Plan ute över natten, temp strax över noll, dagg,
avdustning, avkylning vid startpådrag
– Plan ute över natten, temp under noll, frost
– Hangarvarmt flygplan
• snöfall
• snörök, virvlande snö under taxning
– Underkyld nederbörd
•
•
•
•
Svår isbildning
Ger också isbildning på marken!
Iskorn=underkylt regn högre upp
Kornsnö=underkylt duggregn högre upp
– Smält, halvsmält nederbörd på kallt plan
• Isbildning i varm fuktig luft
– Frost, is på kallt plan vid landning
Klassificering
• Lätt isbildning (light or feeble FBL). Förändring av
kurs eller flyghöjd bedöms ej nödvändig.
• Måttlig isbildning (moderate, MOD). Förändring av
kurs eller flyghöjd anses önskvärd.
• Svår isbildning (severe, SEV). Omedelbar
förändring av kurs och/eller flyghöjd anses vara
nödvändig.
• Rapport om svår isbildning leder oftast till en
SIGMET.
Isens inverkan
• Ökat motstånd
– Startsträcka, stigförmåga, max lyftkraft, bränsleåtgång, motorprestanda
• Minskad stallvinkel
– Ökad stallfart, längre landningssträcka, genomsjunk vid utflygning,
okänt stallbeteende
• Sämre flöde runt stjärt och kontrollytor
– Sämre trimförmåga
– Ev omöjligt trimma med klaff pga stabilisatorstall
– Sämre känslighet i kontrollsystemet
• Planflykt kan vara omöjligt!
• Räkna med minst dubbla start/landningssträckor!
• Sekundära effekter
– Is i förgasare, insprutningsmunstycket, luftintag, på propeller, pitotrör, is
på vindrutan, brutna antenner, fastfrusna bromsar
• Avisning i luften
–
–
–
–
–
Avisning
Varmluft i kanaler på ex. vingframkanter
Elektrisk uppvärmning (propeller)
Mekaniska gummiblåsor
Kemisk (weeping wing) glykol från hål i vingframkant
Förvärmd luft till
motorn (förgasaris)
• Avisning i luften
–
–
–
–
–
Avisning
Varmluft i kanaler på ex. vingframkanter
Elektrisk uppvärmning (propeller)
Mekaniska gummiblåsor
Kemisk (weeping wing) glykol från hål i vingframkant
Förvärmd luft till
motorn (förgasaris)
• På marken
– De-icing tar bort is. Varmt vatten
– Anti-icing förebygger is. Glykol.
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Bildas bakom flygplan pga
tryckskillnader över vingen
• Kraftigaste virvlar vid max
lyftkraftskoefficient, dvs
stallfart, start, landning
• Tyngre plan, kraftigare virvlar
• Turbulenskategorier
–
–
–
–
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Virveln sjunker med 350ft/min och expanderar
Light (PA28, C172)
Medium (B737, DC9)
Heavy (B747, A340)
Super (A380)
• Har orsakat flera totalhaverier
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Kan orsaka inducerad roll
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Kan orsaka inducerad roll
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• På marken driver
virveln med c:a
5KT åt sidan,
ökar i diameter
och fylls ut
• Vid svag sidvind,
c:a 3-5KT kan
ena virveln ligga
kvar länge över
banan!
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Tänk på risk för ändvirvlar speciellt vid start/landning efter
större plan.
• Landa längre in på banan än föregående plan, lyft tidigare!
Ändvirvlar (wake turbulence,
wingtip vortex)
• Tänk på risk för ändvirvlar speciellt vid start/landning efter
större plan.
• Landa längre in på banan än föregående plan, lyft tidigare!
Vindskjuvning/Wind shear
●
●
Horisontell och/eller vertikal vindvridning/förändring av vindstyrka
“Stabila” väderlägen
●
●
●
●
Varmfronter
Över/under inversioner
Vid sjöbris(/landbris)
(Nära jetströmmarna)
●
Transienta lägen
●
Orografiska lägen
●
Under CB vid nederbörd (downbursts)
– I fjällen – lä om bergskedjan
Vindskjuvning - faror
●
Sidvind/turbulens/orografisk
vindskjuvning
“Stabila” väderlägen
●
●
Start, stigning
upp i skikt med
minskad
motvind
Landning,
vindskjuvning
på final
https://www.youtube.com/watch?v=PLZCpoApOpg
https://www.youtube.com/watch?v=0mj9Dvz6idM
https://www.youtube.com/watch?v=bMUdXJPUwm8
https://www.youtube.com/watch?v=i2m6bOH8bJQ
Vindskjuvning - faror
●
CB – microbursts