Stránce letecká meteorologie seznamuje čtenáře se základy oboru meteorologie, specializujícího se na sledování povětrnostní situace pro letectví. V letecké dopravě je vysoce důležitá znát velmi podrobně stav atmosféry a její předpokládaný vývoj. A to ve všech důležitých výškách, ve kterých se odehrává letový provoz a mohou se tam vyskytovat pro něj nepříznivé meteorologické jevy. Tímto se zabývá pod obor, tzv. odvětví letecká meteorologie. Na této stránky jsou objasněny základy z oboru letecké meteorologie. Co vše ovlivňuje leteckou dopravu? Jaké informace o počasí jsou pro letectví důležité a podle jakých pravidel se sestavují specializované letecké předpovědi počasí? Jak vznikají kondenzační pruhy za letadly contrails? Proč tyto nemají nic společného s chemickým práškováním z letadel zvaném tzv. chemtrails? Odpovědi na tyto a další podobné otázky nabízí tato stránka.
Informace na této stránce doplňují ty na dalších stránkách našeho webu. Proto je zde počítáno se základní znalostí tématiky vztahující se k meteorologii probrané na dalších stránkách. O jakou tématiku jde především je uvedeno na této stránce dále.
Témata stránky: Obor letecká meteorologie, vyjadřování výšky v letectví, meteorologické prvky s vlivem na letectví, jevy snižující dohlednost, termická konvekce ve vztahu k letectví, meteorologické zprávy, letecké předpovědi a výstrahy, organizace v letectví, základní pojmy.
Anglické názvy: Aeronautical meteorology (letecká meteorologie), aviation (letectví), civil aviation (civilní letectví), height/level (výška), thermal covection (termická konvekce), meteorological report (meteorologická zpráva), air weather forecast (letecká předpověď počasí), visibility (dohlednost), meteorological warnings (meteorologické výstrahy).
ZÁKLADY OBORU LETECKÁ METEOROLOGIE
Letecká meteorologie je odvětvím aplikované meteorologie, která studuje meteorologické prvky a jevy z hlediska jejich vlivu na leteckou dopravu, techniku a zabezpečení tohoto provozu. Obor využívá znalostí v praxi a to v podobě poznatků z mnoha oborů. Souvisejícími jsou z tohoto pohledu fyzika oblaků a srážek, synoptická meteorologie, klimatologie, statika, dynamika atmosféry a termodynamika atmosféry či numerické modely.
Vliv povětrnostní situace na letecký provoz je značná, zejména při extrémních stavech atmosféry. Vysoká odbornost tohoto oboru je tedy nutná. Tento obor tedy významně přispívá ke zvýšení bezpečnosti, plynulosti a hospodárnosti letecké dopravy.
Letecká meteorologie: Související tématika
S oborem letecká meteorologie úžeji souvisí zejména následující problematika:
- Atmosféra (základní informace, základy dynamiky a termodynamiky)
- Teplo a teplota vzduchu
- Vlhkost vzduchu
- Tlak vzduchu a proudění v atmosféře
- Hustota vzduchu (zde budou objasněny specifické záležitosti)
- Adiabatický děj
- Vertikální teplotní gradient
- Oblaky (základy o vzniku, chování, zániku a klasifikaci)
- Atmosférické srážky
- Atmosférické fronty a vzduchové hmoty
- Turbulence
- Vlnové proudění
- Termická konvekce
O všech uvedených tématech najdete informace na našem webu po vyhledání patřičných stránek. Další informace mohou také obsahovat vydané odborné články. Avšak základ je vždy dán na stránkách webu. Dále na této stránce jsou uvedeny speciální informace z uvedených témat, které mají vztah k oboru letecká meteorologie. Dále jsou uvedeny ty, týkající se výhradně tohoto oboru.
Vyjadřování výšky v oboru letecká meteorologie
Základem je správné vyjádření výšky v oboru letecká meteorologie. Pro různé druh výšek jsou používány v anglické terminologii různé názvy. V českém jazyce je označujeme stejně a to výška s dodatkem o jaký druh výšky jde. V letecké terminologii se ale používají anglické názvy, často v podobě z nich vytvořených zkratek.
V letectví se setkáme zejména s těmito označeními pro výšku:
- Height
- Altitude
- Density altitude
- Transition altitude
- Pressure altitude
- Flight level
- Transion level
- Elevation
Stručný popis druhů
Height je výška nad terénem a to vzdálenost mezi letadlem a povrchem kolmo nad letadlem. výšku nad letištěm ukazuje výškoměr, který je nastaven na tlak QFE (tlak na stanici).
Altitude je nadmořská výška za situace, kdy atmosféra odpovídá mezinárodní standardní atmosféře (nikoli reálné). Tuto ukazuje výškoměr, který je nastavený na tlak QNH. Většinou této reálná atmosféra neodpovídá a jde tedy o přibližnou nadmořskou výšku.
Density altitude je hustotní výška = výška, kde se nachází ve standardní atmosféře hustota vzduchu. Tato výška je údajem pro výpočet výkonnostních charakteristik vzletu či přistání. Odvíjí se od tlaku a teploty.
Transition altitude je výška převodní v případě, kdy letadlo dosahuje při vzestupu stanovené převodní výšky. Pilot přenastaví výškoměr z hodnoty QNH na standardní tlak 1013hPa. Nad touto výškou musejí mít všechna letadla nastaven výškoměr na tuto hladinu.
Pressure altitude je tlaková výška a to výška určité tlakové hladiny ve standardní atmosféře. Tuto hladinu ukazuje výškoměr při nastavení na 1013hPa a odpovídá výšce flight level (viz dále). Hodnoty této výšky jsou vyjadřovány spojitě a jsou libovolné.
Flight level je letová hladina a jde o přesně danou hladinu oproti výše uvedenému druhu pressure altitude. Jde výšku nad hladinou 1013hPa za předpokladu standardní atmosféry. Je to pevně stanovený výškový rozestup hladin. Například hladina 310 je výškou 310000ft.
Transition level je převodní hladina a to letová hladina, ve které pilot při klesání přenastaví výškoměr z hodnoty standardního tlaku 1013hPa na hodnotu tlaku QNH. Hladina musí ležet nad převodní výškou (viz transition level). pokud je QNH 1013hPa, tak je tato výška shodná jako převodní. Převodní vrstvou je prostor mezi výškami transition altitude a transition level.
Elevation je výška terénu, budov a dalších překážek nad mořskou hladinou.
Hustotní výška
Ve standardní mezinárodní atmosféře (ISA) je přiřazena každé tlakové hladině teplota a hustota. Pokud se reálná atmosféra teplotou nebo tlakem či oběma prvky odlišuje od standardní, hladina podle ISA se posouvá do jiné výšky. Do místa měření se posune též jiná hustotní hladina. Hustotní výškou označíme tu výšku, které odpovídá nová hustota v místě měření. Hustotní výška je výškou, které odpovídá hustota vzduchu podle standardní atmosféry (dále). Odchylka teploty o každý 1°C posunuje hustotní výšku o 120ft. V případě vyšší teploty než ve standardní atmosféře je hustotní výška posunuta nahoru, je tedy vyšší než nadmořská výška dané oblasti.
Podmínky standardní atmosféry
Mezinárodní standardní atmosféra označená zkratkou ISA – z anglického International Standard Atmosphere. Jde o vzorový stav atmosféry, nejde o reálnou atmosféru. V této jsou dány vzorové průměrné parametry, které by v atmosféře byly dosaženy v atmosféře ve vyrovnané podobě bez dynamiky – tzv. klidový stav. Ten v reálné atmosféře ovšem nikdy nastat nemůže. Tento se totiž vyznačuje neměnnými prvky v prostoru i čase. Tuto atmosféru specifikovala organizace ICAO (viz dále) v roce 1952. Skutečná atmosféra se od standardní téměř vždy odchyluje. podle standardní atmosféry se mimo jiné kalibrují přístroje, letové vlastnosti či normování podmínek na letištích. Tzv. ISA se v oboru letecká meteorologie používá velmi často.
Podle standardní atmosféry je u hladiny moře teplota vzduchu 15°C, hustota vzduchu 1.225kg/m3 a tlak vzduchu 1013hPa.
Vyjadřování tlaku v letectví
Zde je nutné znát základy o tlaku vzduchu. V následujícím výkladu se budeme též opírat velmi často o podmínky tzv. ISA (standardní atmosféry). Pojem je objasněn a podmínky definovány výše. V letecké terminologii oboru letecká meteorologie se tlak a druhy jeho vyjádření uvádění velmi často v Q-kódu. Existují tedy tyto druhy vyjadřování tlaku:
- Kód QFF
- Kód QNH
- Kód QFE
Tlak kódu QFF
Je tlak přepočtený na hladinu moře. Staniční tlak se přepočítává na hladinu moře pomocí barometrické rovnice (dále). Do rovnice jsou dosazeny hodnoty staničního tlaku, nadmořské výšce stanice či daného místa a průměrná teplota vrstvy vzduchu mezi hladinou moře a výškou stanice. Ta se zjišťuje spočtením z hodnot staniční teploty vzduchu a z očekávaného vertikálního gradientu 0.065°C/m – odhad teploty vzduchu pod stanicí, tj. na hladině moře. Tento tlak se tedy označuje kódem QFF. Je o tlak přepočtený na základě skutečně změřené teploty.
Barometrická rovnice
pup = pdown x e-gΔz/RT
Tlak kódu QNH
Platí uvedené výše co se týče o přepočtu tlaku vzduchu na hladinu moře. S rozdílem, že se použije myšlená teplot u hladiny moře 15°C (místo aktuální staniční teploty). Dále se dosadí předpokládaný gradient teploty ve vertikále činící 0.065°C/m. Odvodí se teplota na stanici a spočítá se průměrná teplota vrstvy. Takto spočtený tlak označuje letecká terminologie jako QNH. Jde o tlak přepočtený na základě teploty podle standardní atmosféry.
Tlak kódu QFE
Je tlak na stanici, tedy na daném místě, nepřepočtený na hladinu moře. Z tohoto tlaku vycházíme při jeho přepočtení na hladinu moře na základě dvou metod, uvedených výše (QFF a QNH).
Barický stupeň a jeho výpočet
Barický stupeň je výškový rozsah, v němž se změní tlak o 1hPa.
Nejprve je nutné zavést a objasnit pojem barický stupeň. Následně uvedeno vztah pro jeho výpočet. Tento pojem je důležitý z pohledu sledování změny tlaku vzduchu s výškou. Hodnoty se udávají ve stopách (ft). Například při tlaku 500hPa je barický stupeň (tloušťka vrstvy 1hPa) 47ft, v hladině běžného tlaku standardní atmosféry 1013hPa je to 27ft. P5i výpočtu barického stupně se bere v potaz teplota a tlak.
Výpočet barického stupně
z = 96 x T/p
Výškový rozdíl mezi dvěma tlakovými hladinami vzdálenými 1hPa označuje z (barický stupeň). Za T dosadíme teplotu v Kelvinech a za p tlak v hPa. Příklad: Při teplotě vzduchu 20°C (což je asi 293K, zaokrouhleno) a tlaku vzduchu přibližně 1 032hPa nám vyjde barický stupeň 26.88ft. V praxi se sledují i další vrstvy, podstatně mocnější. Například vrstva mezi hladinami 1 000hPa a 500hPa (o tloušťce 500hPa).
Relativní topografie je tloušťkou u vrstvy vzduchu, vymezené dvěma tlakovými hladinami, která je závislá na teplotě této vrstvy. Barický stupeň lze pokládat za určitou formu této topografie. Teplota vzduchu se u slabé vrstvy jakou je barický stupeň zanedbává.
Přepočet tlaku QNH ⇒ QFF
Takto lze spočítat tlak přepočtený na hladinu moře za pomocí myšlené teploty hladiny moře 15°C (dle standardní atmosféry) a vertikálního gradientu teploty 0.0065°C/m = tlak QNH. A to podle tohoto jednoduchého vzroce.
Výpočet tlaku QNH
QNH = QFE + (ft/27)
Jednotka ft určuje nadmořskou výšku letiště ve stopách a kód QFE, jak je uvedeno již výše, značí tlak na stanici nepřepočtený na hladinu moře (absolutní staniční tlak). Příklad: Tlak vzduchu na stanici bude 990hPa, stanice leží v nadmořské výšce 300m (což je cca 984ft). Tlak QNH spočítáme následně: 990+ (984/27), takže QNH = 1 026hPa (zaokrouhleno).
Letové hladiny
Letová hladina se označuje FL (flight level), jak je již uvedeno ve výkladu výše. Tato odpovídá určité tlakové hladině, výšce a teplotě vzduchu. Rozlišují se například standardní letové hladiny: 020, 030, 050, 100, 140, 180, 200 a podobně. Tlak vzduchu se při zvyšování čísla FL snižuje, výška logicky zvyšuje a teplota též snižuje. Ve FL 020 je tlak 940hPa, jde o výšku 610m s teplotou vzduchu 11°C. V hladině 200 je tlak 470hPa, jde o výšku 6 100m o teplotě -25°C.
Měření tlaku vzduchu a vliv nadmořské výšky
Tlak vzduchu se měří na meteostanicích s dostatečně hustou sítí na našem území. Tlak vzduchu je měřen na pozemních stanicích, dále pomocí bójí či či lodí na mořích a oceánech. Jde o dostačující síť měřících prvků pro pokrytí tlakového pole území. Stanice se nacházejí v různých výškách, proto zde existuje závislost na tlaku na této výšce. Pro vyloučení vlivu nadmořské výšky je změřená hodnota tlaku převedena na hladinu moře, tedy na jednotnou úroveň. Přepočet se provádí podle barometrické rovnice, viz výše. V ní se bere v úvahu i teplota vzduchu. Tento tlak označujeme kódem QFF a to podle aktuální (reálné) změřené teploty.
Velmi důležité osu spojnice místy se shodným tlakem vzduchu – izobary. Ty určují tvar tohoto pole a využívají se pro analýzu počasí, důležitou v leteckém provozu. Izobary jsou kresleny po 5hPa, na některých mapách i s jinými rozestupy. Podle rozložení tlaku vzduchu (pole) lze identifikovat v různých oblastech jednotlivé tlakové útvary. více informací najdete na stránce Synoptické situace.
