Том 37, номер 05, статья № 6

Аннотация:

В свободной атмосфере в интервале высот 6–12 км наибольшую опасность для авиации представляет турбулентность ясного неба (ТЯН). Перемежаемость и случайная локализация ТЯН в спокойном окружающем воздушном потоке существенно ограничивают возможности ее прогнозирования. С учетом изменения климата и увеличения вероятности возникновения ТЯН создание систем дистанционного обнаружения турбулентных зон становится особенно актуальным. Приведены результаты зондирования турбулентности ультрафиолетовым лидаром УОР-5 с борта самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик». Летный эксперимент проводился в сентябре 2022 г. в рамках программы исследования Арктики. Лидар регистрировал зоны умеренной турбулентности в нижней части тропосферы, где вероятность турбулентности максимальная; также были зафиксированы единичные случаи ТЯН на высоте 9 км. Турбулентный лидар может использоваться на практике для дистанционного обнаружения турбулентных зон на высотах, где осуществляется большинство коммерческих авиарейсов. Также показана перспектива наземного применения турбулентного лидара для решения задач авиационной безопасности при полетах в нижней тропосфере. Представлены результаты зондирования лидаром УОР-5 в зимнее время, когда было зарегистрировано повышение интенсивности турбулентности в слое 0,4–1,6 км при прохождении холодного фронта.

Ключевые слова:

турбулентный лидар, увеличение обратного рассеяния, неустойчивость Кельвина–Гельмгольца, турбулентность ясного неба

Список литературы:

1. Руководство по прогнозированию метеорологических условий для авиации. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 302 с.
2. Винниченко Н.К., Пинус Н.З., Шметер С.М., Шур Г.Н. Турбулентность в свободной атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 288 с.
3. Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 308 с.
4. Шакина Н.П., Иванова А.Р. Прогнозирование метеорологических условий для авиации. М.: ТРИАДА ЛТД, 2016. 312 с.
5. Safety Report. International Civil Aviation Organization. Canada: Montreal, 2020. 64 p.
6. Японское агенство аэрокосмических исследований. URL: https://www.aero.jaxa.jp/eng/research/star/ safeavio (дата обращения: 12.02.2023).
7. Информационное агенство ОРЕАНДА. URL: https://www.oreanda.ru/en/transport/ Boeing_and_JAXA_to_Flight-test/article1173457/ (дата обращения: 12.02.2023).
8. Asahara T., Inokuchi H. Method for measuring airspeed by optical air data sensor. United States patent Nо.: US 8,434,358 B2. May 7, 2013.
9. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Ковалевский В.К., Плотников А.П., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н. Многолетняя изменчивость тропосферного аэрозоля над Западной Сибирью // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 6–7. С. 627–630.
10. Научно-исследовательские проекты Европейского Союза. URL: https://cordis.europa.eu/project/id/233801 (дата обращения: 12.02.2023).
11. Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюлл. изобретений. 1989. № 21.
12. Гурвич А.С. Лидарное зондирование турбулентности на основе усиления обратного рассеяния // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 655–665.
13. Разенков И.А. Турбулентный лидар. I. Конструкция // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 41–48; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: I – Desing // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 273–280.
14. Разенков И.А. Анализ технических решений при проектировании турбулентного лидара // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 9. С. 766–776. DOI: 10.15372/AOO20220910; Razenkov I.A. Engineering and technical solutions when designing a turbulent lidar // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N S1. P. S148–S158. DOI: 10.1134/S1024856023010141.
15. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно неоднородных средах // Успехи физ. наук. 1982. Т. 137, вып. 3. С. 501–527.
16. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. I. Уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 870–875; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
17. Voitsekhovich V.V., Orlov V.G., Guevas S., Avila R. Efficiency of off-axis astronomical adaptive systems: Comparison of theoretical and experimental data // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1998. V. 133. P. 427–430.
18. Разенков И.А. Зондирование волн Кельвина–Гельмгольца турбулентным лидаром // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 11. С. 910–920. DOI: 10.15372/AOO20231106; Razenkov I.A. Sounding of Kelvin–Helmholtz waves by a turbulent lidar: I–BSE-4 Lidar // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 1. P. 55–65.
19. Каллистратова М.А., Люлюкин В.С., Кузнецов Р.Д., Петенко И.В., Зайцева Д.В., Кузнецов Д.Д. Содарные исследования волн Кельвина–Гельмгольца в низкоуровневых струйных течениях // Динамика волновых и обменных процессов в атмосфере. М.: ГЕОС, 2017. 508 с. С. 212–259.
20. Приложение Ventusky компании InMeteo в Чехии. URL: https://www.ventusky.com/ (дата обращения: 12.02.2023).
21. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
22. Способ и лидарная система для оперативного обнаружения турбулентности в ясном небе с борта воздушного судна: Пат. 2798694. Россия, МКП, G01S 17/95. Разенков И.А., Белан Б.Д., Рынков К.А., Ивлев Г.А.; Федер. гос. бюд. учр. науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. № 2023106962; Заявл. 23.03.2023; Опубл. 23.06.2023. Бюл. № 18.