Άτλας-βιβλίο αναφοράς για παγοποίηση πλοίων στα νερά των δύο θαλασσών. Πάγωμα Συνθήκες πάγου αεροσκάφους

Σπίτι

Μέθοδος πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγοποίησης αεροσκάφους

Γενικές πληροφορίες Σύμφωνα με το σχέδιο δοκιμών για το 2009, το κρατικό ίδρυμα «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» διεξήγαγε επιχειρησιακές δοκιμές μιας μεθόδου πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών (AC) χρησιμοποιώντας τα μοντέλα PLAV και NCEP κατά την περίοδο από 1 Απριλίου έως 31 Δεκεμβρίου , 2009. Η μέθοδος είναιαναπόσπαστο μέρος

τεχνολογίες υπολογισμού χαρτών σημαντικού καιρού σε μεσαία επίπεδα (SWM) για την αεροπορία. Η τεχνολογία αναπτύχθηκε στο Τμήμα Μετεωρολογίας Αεροπορίας (ΟΑΜ) το 2008 στο πλαίσιο του ερευνητικού θέματος 1.4.1 για εφαρμογή στο Εργαστήριο Πρόβλεψης Περιοχής. Η μέθοδος είναι επίσης εφαρμόσιμη για την πρόβλεψη παγοποίησης σε χαμηλότερα επίπεδα της ατμόσφαιρας. Για το 2010 έχει προγραμματιστεί η ανάπτυξη τεχνολογίας για τον υπολογισμό του προγνωστικού χάρτη Σημαντικού Καιρού στα Χαμηλά Επίπεδα (SWL). Μπορεί να προκληθεί παγοποίηση αεροσκάφους εάν η απαραίτητη προϋπόθεση είναι η παρουσία υπερψυκτών σταγονιδίων σύννεφωντη σωστή ποσότητα . Αυτή η προϋπόθεση δεν είναι επαρκής. Η ευαισθησία των διαφορετικών τύπων αεροπλάνων και ελικοπτέρων στο πάγο ποικίλλει. Εξαρτάται τόσο από τα χαρακτηριστικά του νέφους όσο και από την ταχύτητα πτήσης και τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του αεροσκάφους. Ως εκ τούτου, μόνο «πιθανό» γλάσο προβλέπεται στις στρώσεις όπου εκτελείται.απαραίτητη προϋπόθεση

. Μια τέτοια πρόβλεψη θα πρέπει ιδανικά να αποτελείται από μια πρόβλεψη της παρουσίας νεφών, της περιεκτικότητάς τους σε νερό, της θερμοκρασίας, καθώς και της κατάστασης φάσης των στοιχείων σύννεφων. Επίπρώιμα στάδια

Ωστόσο, ακόμη και στη συνέχεια, μέχρι τώρα, ακόμη και τα καλύτερα παγκόσμιας κλάσης αριθμητικά μοντέλα δεν παρείχαν αξιόπιστη πρόβλεψη για την παρουσία νεφών, την περιεκτικότητα σε νερό και τη φάση τους. Ως εκ τούτου, η πρόβλεψη παγοποίησης στα παγκόσμια κέντρα (για την κατασκευή χαρτών OC· δεν μας απασχολεί εδώ η εξαιρετικά βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη και η σημερινή εκπομπή, η κατάσταση της οποίας χαρακτηρίζεται) εξακολουθεί να βασίζεται επί του παρόντος στην πρόβλεψη της θερμοκρασίας του αέρα και υγρασία, καθώς και, ει δυνατόν, τα απλούστερα χαρακτηριστικά σύννεφων (επίπεδη, συναγωγή). Η επιτυχία μιας τέτοιας πρόβλεψης, ωστόσο, αποδεικνύεται πρακτικά σημαντική, καθώς η ακρίβεια του προ-υπολογισμού της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα έχει αυξηθεί πολύ σε σύγκριση με την κατάσταση που αντιστοιχεί στον χρόνο γραφής.

Παρουσιάζονται οι κύριοι αλγόριθμοι σύγχρονες μεθόδουςπαγωνιά πρόγνωση. Για τον σκοπό της κατασκευής χαρτών SWM και SWL, επιλέξαμε αυτούς που ισχύουν για τις συνθήκες μας, δηλαδή με βάση μόνο τα προϊόντα εξόδου των αριθμητικών μοντέλων. Οι αλγόριθμοι για τον υπολογισμό του «δυναμικού παγώματος» που συνδυάζουν μοντέλο και πραγματικά δεδομένα στη λειτουργία τώρα μετάδοσης δεν ισχύουν σε αυτό το πλαίσιο.

Ανάπτυξη μεθόδου πρόβλεψης

Λήφθηκαν τα δείγματα δεδομένων για το πάγο αεροσκαφών που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της συγκριτικής επιτυχίας των αλγορίθμων που αναφέρονται, καθώς και των προηγουμένως γνωστών (συμπεριλαμβανομένου του γνωστού τύπου Godske):
1) δεδομένα από το σύστημα TAMDAR που είναι εγκατεστημένο σε αεροσκάφη που πετούν πάνω από τις Ηνωμένες Πολιτείες στα χαμηλότερα 20 χιλιάδες πόδια,
2) βάση δεδομένων των αεροσκαφών που ηχούν πάνω από το έδαφος της ΕΣΣΔ τη δεκαετία του '60. εικοστός αιώνας, δημιουργήθηκε το 2007 στον ΟΑΜ στα πλαίσια του θέματος 1.1.1.2.

Σε αντίθεση με το σύστημα AMDAR, το σύστημα TAMDAR περιλαμβάνει αισθητήρες πάγου και σημείου δρόσου. Τα δεδομένα TAMDAR συλλέχθηκαν για την περίοδο από τον Αύγουστο έως τον Οκτώβριο 2005, όλο το 2006 και τον Ιανουάριο του 2007 από τον ιστότοπο http:\\amdar.noaa.gov. Από τον Φεβρουάριο του 2007, η πρόσβαση στα δεδομένα έχει κλείσει σε όλους τους χρήστες εκτός από τους κυβερνητικούς οργανισμούς των ΗΠΑ. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από το προσωπικό του ΟΑΜ και παρουσιάστηκαν σε μια βάση δεδομένων κατάλληλη για επεξεργασία μέσω υπολογιστή επιλέγοντας χειροκίνητα τις ακόλουθες πληροφορίες από τον ιστότοπο που αναφέρεται παραπάνω: ώρα, γεωγραφικές συντεταγμένες, υψόμετρο GPS, θερμοκρασία και υγρασία αέρα, πίεση, άνεμος, πάγος και αναταράξεις.

Ας σταθούμε εν συντομία στα χαρακτηριστικά του συστήματος TAMDAR, συμβατό με διεθνές σύστημα AMDAR και επιχειρησιακά σε αεροσκάφη πολιτική αεροπορίαΗΠΑ από τον Δεκέμβριο του 2004. Το σύστημα έχει αναπτυχθεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις του WMO, καθώς και των NASA και NOAA USA. Οι μετρήσεις των αισθητήρων γίνονται σε καθορισμένα διαστήματα πίεσης (10 hPa) σε λειτουργίες ανάβασης και καθόδου και σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα (1 λεπτό) σε λειτουργία οριζόντιας πτήσης. Το σύστημα περιλαμβάνει έναν αισθητήρα πολλαπλών λειτουργιών τοποθετημένο στο μπροστινό άκρο της πτέρυγας του αεροσκάφους και έναν μικροεπεξεργαστή που επεξεργάζεται τα σήματα και τα μεταδίδει σε ένα σημείο επεξεργασίας και διανομής δεδομένων που βρίσκεται στο έδαφος (σύστημα AirDat). Αναπόσπαστο μέρος είναι και το δορυφορικό σύστημα GPS, το οποίο λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο και παρέχει χωρική αναφορά δεδομένων.

Έχοντας κατά νου την περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων TAMDAR μαζί με τα δεδομένα ΟΑ και αριθμητικών προβλέψεων, περιοριστήκαμε στην καταγραφή δεδομένων μόνο κοντά σε ± 1 ώρα από τις 00 και 12 UTC. Η συστοιχία δεδομένων που συλλέγεται με αυτόν τον τρόπο περιλαμβάνει 718.417 μεμονωμένες αναγνώσεις (490 ημερομηνίες), συμπεριλαμβανομένων 18.633 αναγνώσεων με παρουσία γλάσου. Σχεδόν όλα αναφέρονται στην περίοδο 12 UTC. Τα δεδομένα ομαδοποιήθηκαν σύμφωνα με τετράγωνα ενός πλέγματος γεωγραφικού μήκους διαστάσεων 1,25x1,25 μοιρών και κατά ύψος κοντά σε τυπικές ισοβαρικές επιφάνειες 925, 850, 700 και 500 hPa. Οι γειτονιές θεωρήθηκαν στρώματα 300 - 3000, 3000 - 7000, 7000 - 14000 και 14000 - 21000 στ., αντίστοιχα. Το δείγμα περιέχει 86185, 168565, 231393, 232274 δείγματα (θήκες) κοντά στα 500, 700, 850 και 925 hPa, αντίστοιχα.

Για την ανάλυση των δεδομένων παγοποίησης TAMDAR, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα χαρακτηριστικά. Ο αισθητήρας πάγου ανιχνεύει την παρουσία πάγου σε ένα στρώμα τουλάχιστον 0,5 mm. Από τη στιγμή που εμφανίζεται ο πάγος έως ότου εξαφανιστεί τελείως (δηλαδή κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου παγοποίησης), οι αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας δεν λειτουργούν. Η δυναμική των ιζημάτων (ρυθμός ανάπτυξης) δεν αντικατοπτρίζεται σε αυτά τα δεδομένα. Έτσι, όχι μόνο δεν υπάρχουν δεδομένα για την ένταση του παγώματος, αλλά δεν υπάρχουν και δεδομένα για τη θερμοκρασία και την υγρασία κατά την περίοδο παγοποίησης, γεγονός που προκαθορίζει την ανάγκη ανάλυσης δεδομένων TAMDAR σε συνδυασμό με ανεξάρτητα δεδομένα για αυτές τις ποσότητες. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα ΟΑ από τη βάση δεδομένων του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» σχετικά με τη θερμοκρασία του αέρα και σχετική υγρασία. Το δείγμα που περιλαμβάνει δεδομένα πρόβλεψης TAMDAR (πάγος) και δεδομένα πρόβλεψης ΟΑ (θερμοκρασία και σχετική υγρασία) θα αναφέρεται σε αυτήν την αναφορά ως δείγμα TAMDAR-OA.

Το δείγμα δεδομένων ηχογράφησης αεροσκαφών (SZ) στην επικράτεια της ΕΣΣΔ περιελάμβανε όλες τις μετρήσεις που περιείχαν πληροφορίες σχετικά με την παρουσία ή την απουσία παγοποίησης, καθώς και τη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, ανεξάρτητα από την παρουσία νεφών. Δεδομένου ότι δεν διαθέτουμε δεδομένα εκ νέου ανάλυσης για την περίοδο 1961-1965, δεν υπήρχε λόγος να περιοριστούμε στην περιοχή των 00 και 12 UTC ή στην περιοχή των τυπικών ισοβαρών επιφανειών. Τα δεδομένα ηχογράφησης του αεροσκάφους χρησιμοποιήθηκαν έτσι απευθείας ως επιτόπιες μετρήσεις. Το δείγμα δεδομένων SZ περιελάμβανε περισσότερα από 53 χιλιάδες δείγματα.

Ως προγνωστικοί παράγοντες από τα αριθμητικά δεδομένα πρόβλεψης, χρησιμοποιήθηκαν τα πεδία πρόβλεψης του γεωδυναμικού, της θερμοκρασίας αέρα (T) και της σχετικής υγρασίας (RH) με χρόνο παράδοσης 24 ωρών από παγκόσμια μοντέλα: ημι-Lagrangian (στα σημεία πλέγματος 1,25x1,25° ) και το μοντέλο NCEP (σε σημεία πλέγματος 1x1° ) για τις περιόδους συλλογής πληροφοριών και σύγκρισης μοντέλων τον Απρίλιο, Ιούλιο και Οκτώβριο 2008 (από 1η έως 10η του μήνα).

Αποτελέσματα μεθοδολογικής και επιστημονικής σημασίας

1 . Η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα (σχετική υγρασία ή θερμοκρασία σημείου δρόσου) είναι σημαντικοί παράγοντες πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκάφους, υπό την προϋπόθεση ότι αυτοί οι προγνωστικοί δείκτες μετρώνται in situ (Εικ. 1). Όλοι οι δοκιμασμένοι αλγόριθμοι, συμπεριλαμβανομένου του τύπου Godske, σε ένα δείγμα δεδομένων ηχογράφησης αεροσκαφών έδειξαν αρκετά πρακτικά σημαντική επιτυχία στον διαχωρισμό των περιπτώσεων παρουσίας και απουσίας παγοποίησης. Ωστόσο, στην περίπτωση των δεδομένων παγοποίησης TAMDAR που συμπληρώνονται από αντικειμενική ανάλυση θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας, η επιτυχία διαχωρισμού μειώνεται, ιδιαίτερα στα επίπεδα 500 και 700 hPa (Εικ. 2-5), λόγω του γεγονότος ότι οι προγνωστικές τιμές είναι κατά μέσο όρο στο διάστημα (μέσα στα τετράγωνα πλέγματα 1,25x1,25°) και μπορεί να απέχει κάθετα και χρονικά από τη στιγμή της παρατήρησης κατά 1 km και 1 ώρα, αντίστοιχα. Επιπλέον, η ακρίβεια της αντικειμενικής ανάλυσης της σχετικής υγρασίας μειώνεται σημαντικά με το υψόμετρο.

2 . Παρόλο που ο πάγος του αεροσκάφους μπορεί να παρατηρηθεί σε μεγάλο εύρος αρνητικών θερμοκρασιών, η πιθανότητα του είναι μέγιστη σε σχετικά στενά εύρη θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας (-5...-10°C και > 85%, αντίστοιχα). Εκτός αυτών των διαστημάτων, η πιθανότητα παγοποίησης μειώνεται γρήγορα. Ταυτόχρονα, η εξάρτηση από τη σχετική υγρασία φαίνεται να είναι ισχυρότερη: συγκεκριμένα, σε RH > 70%, παρατηρήθηκε το 90,6% όλων των περιπτώσεων παγοποίησης. Αυτά τα συμπεράσματα βασίζονται σε δείγμα δεδομένων βυθομέτρησης αεροσκαφών. βρίσκουν πλήρη ποιοτική επιβεβαίωση χρησιμοποιώντας δεδομένα TAMDAR-OA. Το γεγονός της καλής συμφωνίας μεταξύ των αποτελεσμάτων της ανάλυσης δύο δειγμάτων δεδομένων που ελήφθησαν με διαφορετικές μεθόδους σε πολύ διαφορετικές γεωγραφικές συνθήκες και σε διαφορετικές περιόδουςχρόνος, δείχνει την αντιπροσωπευτικότητα και των δύο δειγμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για τον χαρακτηρισμό φυσικές συνθήκεςκερασάκι αεροσκαφών.

3 . Με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών διαφόρων αλγορίθμων για τον υπολογισμό των ζωνών παγοποίησης και λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα δεδομένα σχετικά με την εξάρτηση της έντασης παγοποίησης από τη θερμοκρασία του αέρα, ο πιο αξιόπιστος αλγόριθμος, ο οποίος έχει αποδειχθεί καλά στο παρελθόν στη διεθνή πρακτική (ο αλγόριθμος που αναπτύχθηκε στο NCEP ), επιλέχθηκε και προτάθηκε για πρακτική χρήση. Αυτός ο αλγόριθμος αποδείχθηκε ο πιο επιτυχημένος (οι τιμές του κριτηρίου ποιότητας Pearcy-Obukhov ήταν 0,54 στο δείγμα δεδομένων ηχογράφησης του αεροσκάφους και 0,42 στο δείγμα δεδομένων TAMDAR-OA). Σύμφωνα με αυτόν τον αλγόριθμο, η πρόβλεψη ζωνών πιθανού παγώματος αεροσκαφών είναι μια διάγνωση αυτών των ζωνών με βάση τα προβλεπόμενα πεδία θερμοκρασίας, T°C και σχετικής υγρασίας, RH%, σε ισοβαρικές επιφάνειες 500, 700, 850, 925 (900) hPa στους κόμβους του πλέγματος μοντέλου .

Κόμβοι πλέγματος που ανήκουν στη ζώνη πιθανού παγώματος αεροσκάφους θεωρούνται κόμβοι στους οποίους πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:

Οι ανισότητες (1) λήφθηκαν στο NCEP στο πλαίσιο του RAP (Research Application Program) σε ένα μεγάλο δείγμα δεδομένων μέτρησης χρησιμοποιώντας αισθητήρες αεροσκαφών για πάγο, θερμοκρασία και υγρασία αέρα και χρησιμοποιούνται στην πράξη για τον υπολογισμό προγνωστικών χαρτών ειδικών φαινομένων για αεροπορία. Έχει αποδειχθεί ότι η συχνότητα παγοποίησης αεροσκαφών σε ζώνες όπου ικανοποιούνται οι ανισότητες (1) είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από ό,τι εκτός αυτών των ζωνών.

Ιδιαιτερότητες επιχειρησιακής δοκιμής της μεθόδου

Το πρόγραμμα επιχειρησιακών δοκιμών για τη μέθοδο πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκάφους χρησιμοποιώντας το (1) έχει ορισμένα χαρακτηριστικά που το διακρίνουν από τα τυπικά προγράμματα δοκιμών για νέες και βελτιωμένες μεθόδους πρόβλεψης. Πρώτα απ 'όλα, ο αλγόριθμος δεν είναι μια πρωτότυπη ανάπτυξη του Υδρομετεωρολογικού Κέντρου της Ρωσίας. Είναι επαρκώς ελεγμένο και αξιολογημένο σε διαφορετικά δείγματα δεδομένων, βλ.

Περαιτέρω, η επιτυχία του διαχωρισμού των περιπτώσεων παρουσίας και απουσίας παγοποίησης αεροσκάφους δεν μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο επιχειρησιακών δοκιμών σε αυτήν την περίπτωση, λόγω της αδυναμίας λήψης επιχειρησιακών δεδομένων σχετικά με το πάγο του αεροσκάφους. Οι μεμονωμένες, παράτυπες πιλοτικές αναφορές που λαμβάνονται από το MC ATC δεν μπορούν να αποτελέσουν αντιπροσωπευτικό δείγμα δεδομένων στο άμεσο μέλλον. Δεν υπάρχουν αντικειμενικά δεδομένα TAMDAR στη ρωσική επικράτεια. Είναι επίσης αδύνατη η απόκτηση τέτοιων δεδομένων στην επικράτεια των Ηνωμένων Πολιτειών, καθώς στον ιστότοπο από τον οποίο λάβαμε τα δεδομένα που αποτέλεσαν το δείγμα TAMDAR-OA, οι πληροφορίες σχετικά με το γλάσο είναι πλέον κλειστές για όλους τους χρήστες εκτός κυβερνητικούς οργανισμούςΗΠΑ.

Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη ότι ο καθοριστικός κανόνας (1) ελήφθη σε ένα μεγάλο αρχείο δεδομένων και εφαρμόστηκε στην πρακτική του NCEP, και η επιτυχία του έχει επιβεβαιωθεί επανειλημμένα σε ανεξάρτητα δεδομένα (συμπεριλαμβανομένου του θέματος 1.4.1 για το SZ και το TAMDAR -Δείγματα ΟΑ), είναι δυνατόν να πιστεύουμε ότι, από διαγνωστικούς όρους, η στατιστική σχέση μεταξύ της πιθανότητας παγοποίησης και της εκπλήρωσης των προϋποθέσεων (1) είναι αρκετά στενή και αξιόπιστη για πρακτική χρήση.

Το ερώτημα πόσο σωστά αναπαράγονται στην αριθμητική πρόβλεψη οι ζώνες όπου πληρούνται οι προϋποθέσεις (1), που προσδιορίζονται σύμφωνα με δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης, παραμένει ασαφές.

Με άλλα λόγια, το αντικείμενο της δοκιμής θα πρέπει να είναι μια αριθμητική πρόβλεψη των ζωνών στις οποίες πληρούνται οι προϋποθέσεις (1). Δηλαδή, εάν από διαγνωστικούς όρους ο κανόνας απόφασης (1) είναι αποτελεσματικός, τότε είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί η επιτυχία της πρόβλεψης αυτού του κανόνα με αριθμητικά μοντέλα.

Οι δοκιμές του συγγραφέα στο πλαίσιο του θέματος 1.4.1 έδειξαν ότι το μοντέλο PLAV προβλέπει αρκετά επιτυχώς περιοχές πιθανού παγώματος αεροσκάφους, που προσδιορίζονται μέσω των συνθηκών (1), αλλά είναι κατώτερο από αυτή την άποψη από το μοντέλο NCEP. Δεδομένου ότι επί του παρόντος τα επιχειρησιακά δεδομένα του μοντέλου NCEP λαμβάνονται από το Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας αρκετά νωρίς, μπορεί να υποτεθεί ότι, με την επιφύλαξη σημαντικού πλεονεκτήματος στην ακρίβεια της πρόβλεψης, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν αυτά τα δεδομένα για τον υπολογισμό των χαρτών OC . Ως εκ τούτου, κρίθηκε σκόπιμο να αξιολογηθεί η επιτυχία των ζωνών πρόβλεψης όπου πληρούνται οι προϋποθέσεις (1) χρησιμοποιώντας τόσο το μοντέλο PLAV όσο και το μοντέλο NCEP. Κατ' αρχήν, το φασματικό μοντέλο T169L31 θα πρέπει επίσης να συμπεριληφθεί στο πρόγραμμα. Ωστόσο, σοβαρές ελλείψεις στην πρόβλεψη του πεδίου υγρασίας δεν μας επιτρέπουν ακόμη να θεωρήσουμε αυτό το μοντέλο πολλά υποσχόμενο για την πρόβλεψη παγοποίησης.

Μεθοδολογία για την αξιολόγηση των προβλέψεων

Τα πεδία των αποτελεσμάτων υπολογισμού σε καθεμία από τις τέσσερις καθορισμένες ισοβαρικές επιφάνειες καταγράφηκαν στη βάση δεδομένων σε διχοτομικές μεταβλητές: 0 σημαίνει αδυναμία εκπλήρωσης των προϋποθέσεων (1), 1 σημαίνει εκπλήρωση. Παράλληλα, υπολογίστηκαν παρόμοια πεδία με βάση δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης. Για να εκτιμηθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, είναι απαραίτητο να συγκριθούν τα αποτελέσματα του υπολογισμού (1) στους κόμβους του πλέγματος σύμφωνα με τα πεδία πρόβλεψης και σύμφωνα με τα πεδία αντικειμενικής ανάλυσης σε κάθε ισοβαρική επιφάνεια.

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών των σχέσεων (1) με βάση τα δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν ως πραγματικά δεδομένα σε περιοχές πιθανού παγώματος αεροσκάφους. Σε σχέση με το μοντέλο PLAV, αυτά είναι τα αποτελέσματα των υπολογισμών (1) σε κόμβους πλέγματος με βήμα 1,25 μοιρών, σε σχέση με το μοντέλο NCEP - σε σημεία πλέγματος με βήμα 1 μοίρας. Και στις δύο περιπτώσεις, ο υπολογισμός γίνεται σε ισοβαρικές επιφάνειες 500, 700, 850, 925 hPa.

Οι προβλέψεις αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνικές εκτίμησης για διχοτομικές μεταβλητές. Οι αξιολογήσεις πραγματοποιήθηκαν και αναλύθηκαν στο Εργαστήριο Δοκιμών και Αξιολόγησης Μεθόδων Πρόβλεψης του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας».

Για να προσδιοριστεί η επιτυχία των προβλέψεων περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών, υπολογίστηκαν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: η ακρίβεια των προβλέψεων για την παρουσία ενός φαινομένου, η απουσία φαινομένου, η συνολική ακρίβεια, η προειδοποίηση για την παρουσία και την απουσία ενός φαινομένου , το κριτήριο ποιότητας Piercy-Obukhov και το κριτήριο αξιοπιστίας Heidke-Bagrova. Πραγματοποιήθηκαν εκτιμήσεις για κάθε ισοβαρική επιφάνεια (500, 700, 850, 925 hPa) και χωριστά για προβλέψεις που ξεκινούν στις 00 και 12 UTC.

Αποτελέσματα επιχειρησιακών δοκιμών

Τα αποτελέσματα των δοκιμών παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 για τρεις περιοχές πρόβλεψης: για το βόρειο ημισφαίριο, για την επικράτεια της Ρωσίας και της ευρωπαϊκή επικράτεια(ETR) με προβλεπόμενο χρόνο παράδοσης 24 ωρών.

Ο πίνακας δείχνει ότι η συχνότητα παγοποίησης σύμφωνα με την αντικειμενική ανάλυση και των δύο μοντέλων είναι κοντινή και είναι μέγιστη στην επιφάνεια των 700 hPa, ελάχιστη στην επιφάνεια των 400 hPa. Κατά τον υπολογισμό για ένα ημισφαίριο, η επιφάνεια των 500 hPa βρίσκεται στη δεύτερη θέση όσον αφορά τη συχνότητα παγοποίησης, ακολουθούμενη από τα 700 hPa, γεγονός που εξηγείται προφανώς από τη μεγάλη συμβολή της βαθιάς μεταφοράς στις τροπικές περιοχές. Κατά τον υπολογισμό για τη Ρωσία και το EPR, η δεύτερη θέση όσον αφορά τη συχνότητα παγοποίησης είναι η επιφάνεια των 850 hPa και στην επιφάνεια των 500 hPa η συχνότητα παγοποίησης είναι ήδη η μισή. Όλα τα χαρακτηριστικά της ακρίβειας της πρόβλεψης αποδείχθηκαν υψηλά. Αν και τα ποσοστά επιτυχίας του μοντέλου PLAV είναι κάπως κατώτερα από το μοντέλο NCEP, εξακολουθούν να είναι αρκετά πρακτικά. Σε επίπεδα όπου η συχνότητα παγοποίησης είναι υψηλή και που αποτελεί τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τα αεροσκάφη, τα ποσοστά επιτυχίας θα πρέπει να θεωρούνται πολύ υψηλά. Μειώνονται αισθητά στην επιφάνεια των 400 hPa, ειδικά στην περίπτωση του μοντέλου PLAV, παραμένοντας σημαντικά (το κριτήριο Piercey για το βόρειο ημισφαίριο μειώνεται στο 0,493, για τη Ρωσία - στο 0,563). Για το ETR, τα αποτελέσματα των δοκιμών σε επίπεδο 400 hPa δεν παρουσιάζονται λόγω του γεγονότος ότι υπήρξαν εξαιρετικά λίγες περιπτώσεις παγοποίησης σε αυτό το επίπεδο (37 σημεία πλέγματος του μοντέλου NCEP για ολόκληρη την περίοδο) και το αποτέλεσμα της αξιολόγησης της επιτυχίας της πρόβλεψης είναι στατιστικά ασήμαντη. Σε άλλα ατμοσφαιρικά επίπεδα, τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν για το EPR και τη Ρωσία είναι πολύ κοντά.

συμπεράσματα

Έτσι, οι επιχειρησιακές δοκιμές έδειξαν ότι η αναπτυγμένη μέθοδος για την πρόβλεψη περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών, εφαρμόζοντας τον αλγόριθμο NCEP, παρέχει μια αρκετά υψηλή επιτυχία πρόβλεψης, συμπεριλαμβανομένων των δεδομένων εξόδου του παγκόσμιου μοντέλου PLAV, το οποίο είναι σήμερα το κύριο μοντέλο πρόβλεψης. Με απόφαση της Κεντρικής Μεθοδολογικής Επιτροπής Υδρομετεωρολογικών και Ηλιογεωφυσικών Προβλέψεων του Roshydromet της 1ης Δεκεμβρίου 2009, η μέθοδος προτάθηκε για εφαρμογή στην επιχειρησιακή πρακτική του Εργαστηρίου Ζωνικών Προβλέψεων του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» για την κατασκευή χαρτών ειδικών φαινομένων για την αεροπορία.

Αναφορές

1. Τεχνικοί Κανονισμοί. Τόμος 2. WMO-No 49, 2004. Μετεωρολογικές υπηρεσίες για διεθνή αεροναυτιλία
2. Έκθεση έρευνας: 1.1.1.2: Ανάπτυξη σχεδίου τεχνολογίας για την προετοιμασία προγνωστικού χάρτη ειδικών καιρικών φαινομένων για αεροπορικές πτήσεις σε χαμηλότερα επίπεδα (τελικό). Κράτος Αρ. Εγγραφή 01.2.007 06153, M., 2007, 112 p.
3. Έκθεση έρευνας: 1.1.1.7: Βελτίωση των μεθόδων και τεχνολογιών προβλέψεων για το αεροδρόμιο και τις αεροπορικές διαδρομές (τελικό). Κράτος Αρ. εγγραφή 01.02.007 06153, M., 2007, 97 p.
4. Baranov A.M., Mazurin N.I., Solonin S.V., Yankovsky I.A., 1966: Αεροπορική μετεωρολογία. L., Gidrometeoizdat, 281 p.
5. Zverev F.S., 1977: Synoptic meteorology. L., Gidrometeoizdat, 711 p.
6. Otkin J. A., Greenwald T. J., 2008: Comparisons of WRF model-simulationed and MODIS-derived cloud data. Δευτ. Weather Rev., v. 136, Αρ. 6, σελ. 1957-1970.
7. Menzel W. P., Frei R. A., Zhang H., et al., 2008: MODIS global cloud-top πίεση και εκτίμηση ποσότητας: περιγραφή αλγορίθμου και αποτελέσματα. Καιρός και Πρόγνωση, ισ. 2, σελ. 1175 – 1198.
8. Οδηγός πρόβλεψης μετεωρολογικών συνθηκών για την αεροπορία (επιμ. Abramovich K.G., Vasiliev A.A.), 1985, L., Gidrometeoizdat, 301 p.
9. Bernstein B.C., McDonough F., Politovich M.K., Brown B.G., Ratvasky T.P., Miller D.R., Wolff C.A., Cunning G., 2005: Current icing potencial: περιγραφή αλγορίθμου και σύγκριση με παρατηρήσεις αεροσκαφών. J. Appl. Μετεωρολ., v. 44, σελ. 969-986.
10. Le Bot C., 2004: SIGMA: System of icing geographic identification in meteorology for aviation. 11ο Συνέ. σχετικά με την αεροπορία, το φάσμα και την αεροδιαστημική, Hyannis, Mass., 4-8 Oct 2004, Amer. Meteorol. Soc. (Βοστώνη).
11. Minnis P., Smith W.L., Young D.F., Nguyen L., Rapp A.D., Heck P.W., Sun-Mack S., Trepte Q., Chen Y., 2001: A near σε πραγματικό χρόνομέθοδος εξαγωγής ιδιοτήτων σύννεφων και ακτινοβολίας από δορυφόρους για μελέτες καιρού και κλίματος. Proc. AMS 11th Conf. Satellite Meteorology and Oceanography, Madison, WI, 15-18 Oct, pp. 477-480.
12. Thompson G., Bruintjes R.T., Brown B.G., Hage F., 1997: Intercomparison of in-flight icing algorithms. Μέρος 1: Πρόγραμμα πρόβλεψης και αξιολόγησης παγοποίησης WISP94 σε πραγματικό χρόνο. Καιρός και Πρόγνωση, v. 12, σελ. 848-889.
13. Ivanova A. R., 2009: Εμπειρία στην επαλήθευση αριθμητικών προβλέψεων υγρασίας και αξιολόγηση της καταλληλότητάς τους για την πρόβλεψη ζωνών παγοποίησης αεροσκαφών. Μετεωρολογία και Υδρολογία, 2009, Αρ. 6, σελ. 33 - 46.
14. Shakina N.P., Skriptunova E.N., Ivanova A.R., Gorlach I.A., 2009: Αξιολόγηση των μηχανισμών δημιουργίας κάθετων κινήσεων σε παγκόσμια μοντέλα και τα αρχικά τους πεδία σε σχέση με αριθμητική πρόβλεψη βροχοπτώσεων. Μετεωρολογία και Υδρολογία, 2009, Αρ. 7, σελ. 14 - 32.

Η ένταση του παγώματος επηρεάζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:

Θερμοκρασία αέρα . Το πιο σοβαρό πάγο εμφανίζεται στο εύρος θερμοκρασιών από 0° έως -10°C, η πιθανότητα μέτριου παγώματος εμφανίζεται σε θερμοκρασίες αέρα από -10°C έως -20°C και ασθενής παγοποίηση εμφανίζεται κάτω από -20°C.

Μικροδομή σύννεφου- φυσική δομή του νέφους. Σε αυτή τη βάση, τα σύννεφα χωρίζονται ως εξής:

– σταγόνα-υγρό, θερμοκρασία έως -12°.

– ανάμεικτα, από -12° έως -40°;

– κρυσταλλικό, κάτω από -40°.

Η μεγαλύτερη πιθανότητα παγοποίησης είναι στα σύννεφα σταγονιδίων-υγρού. Αυτά τα σύννεφα περιλαμβάνουν σύννεφα χαμηλής υπο-αναστροφής και στρωματοσωρευτικά σύννεφα. Χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, καθώς η βροχόπτωση από αυτά, κατά κανόνα, δεν πέφτει ή είναι ασθενής.

Στα μικτά σύννεφα, το πάγο εξαρτάται από την αναλογία των σταγονιδίων προς τους κρυστάλλους. Όπου υπάρχουν περισσότερα σταγονίδια, η πιθανότητα παγοποίησης αυξάνεται. Στα σύννεφα nimbostratus, το πάγο εμφανίζεται όταν πετάμε πάνω από τη μηδενική ισόθερμη και είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο στο εύρος θερμοκρασίας από 0° έως –10°C, όπου τα σύννεφα αποτελούνται μόνο από υπερψυγμένες σταγόνες.

Στα κρυστάλλινα σύννεφα συνήθως απουσιάζει το πάγο. Αυτά είναι κυρίως σύννεφα ανώτερου επιπέδου - cirrus, cirrocumulus, cirrostratus.

Περιεκτικότητα σε νερό στα σύννεφα . Η περιεκτικότητα σε νερό ενός σύννεφου είναι η ποσότητα νερού σε γραμμάρια που περιέχεται σε 1 m³ σύννεφου. Όσο περισσότερο νερό στα σύννεφα, τόσο πιο έντονο το γλάσο. Το πιο σοβαρό πάγωμα παρατηρείται στα σύννεφα cumulonimbus και nimbostratus με περιεκτικότητα σε νερό μεγαλύτερη από 1 g/m³.

Παρουσία και είδος βροχόπτωσης. Στα σύννεφα από τα οποία πέφτει η βροχόπτωση, η ένταση του πάγου μειώνεται, καθώς μειώνεται η περιεκτικότητά τους σε νερό. Ο πιο έντονος και έντονος πάγος παρατηρείται όταν πετάμε κάτω από νέφη nimbostratus και altostratus στη ζώνη της πτώσης της υπερψυχρής βροχής. Αυτό είναι χαρακτηριστικό για τις μεταβατικές εποχές, όταν οι θερμοκρασίες του αέρα κοντά στο έδαφος κυμαίνονται από 0°C έως -3°C (-5°C). Το πιο βαρύ γλάσο παρατηρείται σε παγωμένη βροχή. Σε υγρό χιόνι, το πάγωμα είναι αδύναμο και μέτριο σε ξηρό χιόνι δεν υπάρχει γλάσο.

Μεγέθη υπερψυγμένων σταγόνων. Όσο μεγαλύτερες είναι οι σταγόνες, τόσο πιο ευθύγραμμη θα είναι η τροχιά της κίνησής τους, αφού έχουν μεγάλη αδρανειακή δύναμη, επομένως, τόσο περισσότερες σταγόνες θα καθιζάνουν και θα παγώνουν στην προεξέχουσα επιφάνεια του πτερυγίου ανά μονάδα χρόνου. Μικρές σταγόνες με μικρή μάζα παρασύρονται από τη ροή του αέρα και, μαζί με αυτό, λυγίζουν γύρω από το προφίλ του φτερού.

Ο βαθμός παγοποίησης εξαρτάται από χρόνος παραμονής αεροσκάφους στη ζώνη του πάγου. Επί ατμοσφαιρικά μέτωπαΤο πάγο είναι επικίνδυνο λόγω της μεγάλης διάρκειας πτήσης στη ζώνη του, καθώς τα σύννεφα και οι βροχοπτώσεις που σχετίζονται με το μέτωπο, κατά κανόνα, καταλαμβάνουν πολύ μεγάλες περιοχές.

Προφίλ πτέρυγας αεροσκάφους. Όσο πιο λεπτό είναι το προφίλ φτερού, τόσο πιο έντονο το γλάσο. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ένα λεπτότερο προφίλ φτερού προκαλεί τον διαχωρισμό της επερχόμενης αντίθετης ροής σε πιο κοντινή απόσταση από το φτερό παρά με ένα παχύτερο προφίλ. Μια τέτοια θέση (μετακίνηση του τόπου) διαχωρισμού ροής κάνει τις γραμμές του ρέματος που ρέουν γύρω από την πτέρυγα πιο απότομες, οι αδρανειακές δυνάμεις των σταγόνων είναι μεγαλύτερες, με αποτέλεσμα σχεδόν όλες οι σταγόνες, μεγάλες και μικρές, να εγκαθίστανται στη λεπτή άκρη του πτέρυγα. Αυτό εξηγεί επίσης το γεγονός ότι ο πάγος εμφανίζεται πιο γρήγορα σε μέρη όπως ράφια, δέκτης ταχύτητας, κεραίες κ.λπ.

Επίδραση της ταχύτηταςστην ένταση του γλάσου με δύο τρόπους. Αφενός, η ταχύτητα πτήσης του αεροσκάφους αυξάνει την ένταση του παγοποίησης, αφού με την αύξηση της ταχύτητας ανά μονάδα χρόνου, περισσότερες πτώσεις θα συγκρούονται με το αεροσκάφος (έως 300 km/h). Από την άλλη, η ταχύτητα αποτρέπει το πάγο, γιατί όσο αυξάνεται, συμβαίνει κινητική θέρμανση του αεροσκάφους (πάνω από 300 km/h). Η θέρμανση ωθεί την έναρξη του παγώματος προς τα πάνω, προς χαμηλότερες θερμοκρασίες. Έξω από τα σύννεφα αυτή η θέρμανση είναι μεγαλύτερη, στα σύννεφα είναι μικρότερη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στα σύννεφα, τα σταγονίδια εξατμίζονται μερικώς όταν συγκρούονται με την επιφάνεια ενός αεροσκάφους, μειώνοντας έτσι ελαφρώς τη θερμοκρασία που προκαλείται από την κινητική θέρμανση.

Ανάλογα με τη θερμοκρασία του αέρα, το μέγεθος των υπερψυγμένων σταγονιδίων, η ταχύτητα και ο τρόπος πτήσης, τα αεροσκάφη διακρίνονται τους παρακάτω τύπουςγλάσο: πάγος, ριμ, παγετός.

Σχηματίζεται πάγος σε σύννεφα ή βροχόπτωση σε θερμοκρασίες μεταξύ 0° και -10°C. Μεγαλώνει γρήγορα (2-5 mm/min), καθυστερεί σταθερά και αυξάνει πολύ το βάρος του αεροσκάφους. Με εμφάνισηΟ πάγος μπορεί να είναι διαφανής, ματ, τραχύς ή λευκός, χονδροειδής.

Διαφανής πάγος(λείο) σχηματίζεται σε θερμοκρασίες από 0° έως - 5°C. Σε σύννεφα ή βροχόπτωση που αποτελείται μόνο από μεγάλες υπερψυγμένες σταγόνες. Οι σταγόνες που χτυπούν την επιφάνεια του αεροσκάφους εξαπλώνονται κατά μήκος του προφίλ του πτερυγίου, σχηματίζοντας ένα συνεχές φιλμ νερού, το οποίο, κατά την κατάψυξη, μετατρέπεται σε στρώμα καθαρός πάγος. Αυτό είναι το πιο έντονο γλάσο. Ωστόσο, εάν το πάχος του πάγου είναι λεπτό, όταν ο χρόνος πτήσης σε μια δεδομένη ζώνη παγοποίησης είναι σύντομος, αυτός ο τύπος παγοποίησης δεν είναι επικίνδυνος. Όταν πετάτε σε μια περιοχή με υπερψυχρή βροχή, όπου ο σχηματισμός πάγου συμβαίνει πολύ γρήγορα, ο διαφανής πάγος αποκτά μια όψη σαν αυλάκωση με ανώμαλη επιφάνεια και παραμορφώνει πολύ το προφίλ του φτερού, διαταράσσοντας την αεροδυναμική του. Αυτό το γλάσο γίνεται πολύ επικίνδυνο.

Ματ τραχύς πάγοςσχηματίζεται σε σύννεφα ή κατακρήμνιση που αποτελείται από ένα μείγμα νιφάδων χιονιού, μικρών και μεγάλων υπερψυγμένων σταγόνων, κυρίως σε θερμοκρασίες από -5°C έως -10°C. Όταν μεγάλες σταγόνες συγκρούονται με την επιφάνεια ενός αεροσκάφους, εξαπλώνονται και παγώνουν, ενώ μικρές σταγόνες παγώνουν χωρίς να εξαπλώνονται. Κρύσταλλοι και νιφάδες χιονιού παγώνουν σε μια μεμβράνη νερού, σχηματίζοντας ματ, τραχύ πάγο. Αναπτύσσεται άνισα, κυρίως στα προεξέχοντα μέρη του αεροσκάφους κατά μήκος των μπροστινών άκρων, παραμορφώνοντας έντονα το βελτιωμένο σχήμα του αεροσκάφους. Αυτό είναι το πιο επικίνδυνο βλέμμαγλάσο.

Λευκός κοκκώδης πάγοςσχηματίζεται σε σύννεφα που αποτελούνται από μικρές ομοιογενείς σταγόνες νερού σε θερμοκρασίες κάτω των –10°C. Όταν μικρές σταγόνες συγκρούονται με την επιφάνεια ενός αεροσκάφους, παγώνουν γρήγορα, διατηρώντας το σφαιρικό τους σχήμα. Ως αποτέλεσμα, ο πάγος γίνεται ετερογενής και γίνεται λευκός. Εάν πετάτε για μεγάλο χρονικό διάστημα και η πυκνότητα του πάγου αυξάνεται, μπορεί να γίνει επικίνδυνο.

παγωνιά- χοντρή κρυσταλλική πλάκα λευκό, που συμβαίνει όταν υπάρχουν μικρά υπερψυγμένα σταγονίδια και κρύσταλλοι πάγου στα σύννεφα σε θερμοκρασίες κάτω των -10°C. Αναπτύσσεται γρήγορα, ομοιόμορφα, δεν συγκρατείται σταθερά, αποτινάσσεται από κραδασμούς και μερικές φορές παρασύρεται από την επερχόμενη ροή αέρα. Είναι επικίνδυνο μόνο αν παραμείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα σε συνθήκες ευνοϊκές για την εναπόθεση παγετού.

Παγωνιά- λεπτόκρυσταλλο λευκό επίχρισμα. Σχηματίζεται έξω από τα σύννεφα, λόγω της εξάχνωσης των υδρατμών στην επιφάνεια του ήλιου. Παρατηρείται κατά την απότομη κάθοδο, όταν ένα ψυχρό αεροσκάφος εισέρχεται σε ζεστό αέρα ή κατά την απογείωση, όταν το αεροσκάφος διασχίζει ένα στρώμα αναστροφής. Εξαφανίζεται μόλις η θερμοκρασία του ήλιου και του εξωτερικού αέρα εξισωθούν. Δεν είναι επικίνδυνο κατά την πτήση, αλλά μπορεί να προκαλέσει περαιτέρω σοβαρό παγετό εάν ένα αεροσκάφος καλυμμένο με παγετό εισέλθει σε υπερψυγμένα σύννεφα ή βροχόπτωση.

Με βάση το σχήμα του εναποθέματος πάγου και τη θέση του στην επιφάνεια των φτερών, διακρίνεται το γλάσο προφίλ, ο αυλακωτός πάγος και η σφηνοειδής συσσώρευση πάγου (Εικ. 65).

Εικ.65. Μορφές εναποθέσεων πάγου στην επιφάνεια των φτερών

α) προφίλ· β, γ) σε σχήμα αυλάκωσης. δ) σφηνοειδής

Πάγος είναι η εναπόθεση πάγου στα βελτιωμένα μέρη των αεροπλάνων και των ελικοπτέρων, καθώς και σε εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγήςκαι εξωτερικά μέρη ειδικού εξοπλισμού όταν πετάτε σε σύννεφα, ομίχλη ή χιονόνερο. Ο πάγος συμβαίνει όταν υπάρχουν υπερψυγμένα σταγονίδια στον αέρα στο ύψος πτήσης και η επιφάνεια του αεροσκάφους έχει αρνητική θερμοκρασία.

Οι ακόλουθες διαδικασίες μπορεί να οδηγήσουν σε παγοποίηση του αεροσκάφους: - άμεση καθίζηση πάγου, χιονιού ή χαλαζιού στην επιφάνεια του αεροσκάφους. - πάγωμα σύννεφων ή σταγόνες βροχής κατά την επαφή με την επιφάνεια του αεροσκάφους. - εξάχνωση υδρατμών στην επιφάνεια του αεροσκάφους. Για να προβλέψετε το γλάσο στην πράξη, πολλά αρκετά απλά και αποτελεσματικούς τρόπους. Τα κυριότερα είναι τα εξής:

Μέθοδος συνοπτικής πρόβλεψης. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στα υλικά που έχει στη διάθεσή του ο μετεωρολόγος για τον προσδιορισμό των στρωμάτων στα οποία παρατηρείται νεφελότητα και αρνητικές θερμοκρασίες αέρα.

Τα στρώματα με πιθανό γλάσο καθορίζονται από το αερολογικό διάγραμμα και η διαδικασία επεξεργασίας του διαγράμματος είναι αρκετά γνωστή σε εσάς, αγαπητέ αναγνώστη. Επιπρόσθετα, μπορούμε να πούμε και πάλι ότι το πιο επικίνδυνο παγοποίηση παρατηρείται στο στρώμα όπου η θερμοκρασία του αέρα κυμαίνεται από 0 έως -20°C και για την εμφάνιση σοβαρού ή μέτριου παγώματος, το πιο επικίνδυνο είναι μια διαφορά θερμοκρασίας από 0 έως - 12°C. Αυτή η μέθοδος είναι αρκετά απλή, δεν απαιτεί σημαντικό χρόνο για την εκτέλεση υπολογισμών και δίνει καλά αποτελέσματα. Δεν είναι σκόπιμο να δοθούν άλλες εξηγήσεις σχετικά με τη χρήση του. Μέθοδος Godske.

Αυτός ο Τσέχος φυσικός πρότεινε να προσδιοριστεί η τιμή του Tn.l χρησιμοποιώντας δεδομένα ήχου. - θερμοκρασία κορεσμού σε πάγο σύμφωνα με τον τύπο: Tn.l. = -8D = -8(T - Td), (2) όπου: D είναι το έλλειμμα θερμοκρασίας σημείου δρόσου σε οποιοδήποτε επίπεδο. Εάν αποδειχθεί ότι η θερμοκρασία κορεσμού πάνω από τον πάγο είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος, τότε θα πρέπει να αναμένεται παγοποίηση σε αυτό το επίπεδο. Η πρόβλεψη παγοποίησης με τη χρήση αυτής της μεθόδου δίνεται επίσης χρησιμοποιώντας ένα αερολογικό διάγραμμα. Εάν, σύμφωνα με ηχητικά δεδομένα, αποδειχθεί ότι η καμπύλη Godske σε κάποιο στρώμα βρίσκεται στα δεξιά της καμπύλης διαστρωμάτωσης, τότε το πάγο θα πρέπει να προβλεφθεί σε αυτό το στρώμα. Ο Godske συνιστά τη χρήση της μεθόδου πρόβλεψης πάγου του αεροσκάφους μόνο μέχρι υψόμετρο 2000 m.

Ως πρόσθετες πληροφορίεςΚατά την πρόβλεψη παγοποίησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη καθιερωμένη σχέση. Εάν στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως -12°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο από 2°C, στο εύρος θερμοκρασίας από -8 έως -15°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο από 3°C και σε θερμοκρασίες χαμηλότερες - 16°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο 4°C, τότε με πιθανότητα άνω του 80% δεν θα παρατηρηθεί παγοποίηση υπό τέτοιες συνθήκες. Και, φυσικά, σημαντική βοήθεια για τον μετεωρολόγο κατά την πρόβλεψη παγοποίησης (και όχι μόνο) είναι οι πληροφορίες που μεταδίδονται στο έδαφος από ιπτάμενα πληρώματα ή από πληρώματα που απογειώνονται και προσγειώνονται.

σε παγάκια πλοίων στα νερά των θαλασσών της Άπω Ανατολής

Βλαδιβοστόκ - 2011

Πρόλογος

ΣΕ ψυχρή περίοδοΤο 2017, ο πάγος αναγνωρίστηκε ως το πιο επικίνδυνο φυσικό φαινόμενο για τα πλοία στις θάλασσες. Καθημερινά δεκάδες και εκατοντάδες πλοία υποφέρουν από παγωνιά. Το πάγο το κάνει δύσκολο και διαταράσσει παραγωγικές δραστηριότητες, οδηγεί σε τραυματισμούς ναυτικών και συχνά σε καταστροφικές συνέπειες.

Το φαινόμενο της παγοποίησης των πλοίων ταξινομείται ως επικίνδυνο και ιδιαίτερα επικίνδυνο (ΕΗ) ή σε φυσικά υδρομετεωρολογικά φαινόμενα (ΝΗ). Οι κατάλληλες οδηγίες συμπεριφοράς σε περίπτωση παγοποίησης έχουν αναπτυχθεί για τους ναυτικούς και τα κύρια μέσα για την καταπολέμηση της παγοποίησης είναι: ελιγμός πλοίου που μειώνει την ανάπτυξη του πάγου. τσιπ πάγου από το πλήρωμα? έξοδο από τη ζώνη παγοποίησης. Όταν σχεδιάζετε εργασίες στη θάλασσα, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τις συνθήκες και τους παράγοντες που συμβάλλουν στην παγοποίηση, όπως: τεχνικοί (τύπος σκάφους, ξάρτια, φόρτωση, επίστρωση κ.λπ.) υποκειμενική (ελιγμός σκάφους) και υδρομετεωρολογική. Η συνολική επίδραση όλων αυτών των παραγόντων δεν μας επιτρέπει να θεωρήσουμε αυτό το φαινόμενο ως φυσικό και να το χαρακτηρίσουμε μόνο από την υδρομετεωρολογική πλευρά. Επομένως, όλα τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του γλάσου ως φυσικό φαινόμενο, έχουν συστατικό, πιθανολογικό χαρακτήρα.

Ο άτλαντας αποτελείται από τρία μέρη που χαρακτηρίζουν τις συνθήκες παγοποίησης στο Bering, το Okhotsk και Ιαπωνικές θάλασσες. Κάθε μέρος αποτελείται από μια Εισαγωγή και δύο ενότητες.

Η Εισαγωγή παρέχει χαρακτηριστικά των συνθηκών παγοποίησης και επεξηγήσεις του υλικού του πίνακα.

Η πρώτη ενότητα περιέχει υλικό πίνακα που χαρακτηρίζει τα αρχικά δεδομένα, τα χαρακτηριστικά των παραμέτρων παγοποίησης του πλοίου, την αλληλεξάρτηση των παραμέτρων παγοποίησης σε υδρομετεωρολογικά στοιχεία και καιρικές συνθήκεςγια μια συγκεκριμένη θάλασσα.

Η δεύτερη ενότητα περιέχει χάρτες παγοποίησης πλοίων σύμφωνα με τρεις διαβαθμίσεις έντασης: αργό πάγο, γρήγορο και πολύ γρήγορο - υπολογισμένο σύμφωνα με τις διαβαθμίσεις της θερμοκρασίας και του ανέμου.

Ο άτλαντας προορίζεται για καπετάνιους και πλοηγούς διαφόρων τμημάτων, υπαλλήλους ερευνητικών και σχεδιαστικών οργανισμών και φορείς της Υδρομετεωρολογικής Υπηρεσίας.

Ο άτλαντας αναπτύχθηκε στο Κρατικό Ίδρυμα «DVNIGMI» Art. επιστημονικός συν-συγγραφέας, Ph.D., A.G. Petrov and Jr. επιστημονικός συναδέλφους E. I. Stasyuk.

Τα υλικά που παρουσιάζονται στον Άτλαντα βασίζονται σε μεγάλες ποσότητεςδεδομένα πηγής. Η εργασία χρησιμοποίησε περισσότερες από 2 εκατομμύρια παρατηρήσεις πλοίων υδρομετεωρολογικών στοιχείων που πραγματοποιήθηκαν στα ύδατα των θαλασσών της Άπω Ανατολής, εκ των οποίων καταγράφηκε παγοποίηση πλοίων σε περισσότερες από 35 χιλιάδες περιπτώσεις. Η χρονική περίοδος καλύπτει την περίοδο από το 1961 έως το 2005. Το διαθέσιμο υλικό παρατήρησης είναι μια ετερογενής συστοιχία πληροφοριών, η οποία συχνά στερείται ορισμένων υδρομετεωρολογικών παραμέτρων και, κυρίως, παραμέτρων που χαρακτηρίζουν την παγοποίηση των πλοίων. Ως αποτέλεσμα, στους πίνακες που παρουσιάζονται στον Άτλαντα υπάρχει ασυμφωνία μεταξύ των σχετικών αριθμών παραμέτρων παγοποίησης. Υπό αυτές τις συνθήκες, διενεργήθηκε κριτικός έλεγχος των διαθέσιμων πληροφοριών για τον εντοπισμό περιπτώσεων παγοποίησης πλοίων, με βάση πρώτα απ' όλα τη συνεκτίμηση της πιθανότητας παγοποίησης σύμφωνα με τους φυσικούς νόμους.

Για πρώτη φορά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μιας κοινής ανάλυσης παραμέτρων παγοποίησης απευθείας καταγεγραμμένων περιπτώσεων παγοποίησης και υδρομετεωρολογικών παρατηρήσεων που χαρακτηρίζουν το καθεστώς θερμοκρασίας και ανέμου. Σημειώνεται ότι παγοποίηση πλοίων, σύμφωνα με άμεσα παρατηρούμενα κρούσματα παγοποίησης, καταγράφεται στις περισσότερες από τις υπό εξέταση υδάτινες περιοχές από τον Οκτώβριο έως τον Ιούνιο. Οι πιο ευνοϊκές συνθήκες για την εμφάνιση όλων των τύπων παγοποίησης συμβαίνουν κατά την περίοδο έντονου σχηματισμού πάγου: από τον Ιανουάριο έως τον Μάρτιο. Για τον προσδιορισμό των συνοπτικών συνθηκών, εξετάστηκαν περισσότερες από 2 χιλιάδες συνοπτικές διεργασίες σε υδάτινες περιοχές Θάλασσες της Άπω Ανατολής.

Τα δεδομένα παγοποίησης χρησιμοποιούνται για κατά προσέγγιση υπολογισμούς του γλάσου σε πλοία με εκτόπισμα έως και 500 τόνους Με πιθανότητα 80%, το σχέδιο πιτσιλίσματος σε τέτοια πλοία είναι το ίδιο με το πιτσίλισμα σε πλοία με μεγάλο εκτόπισμα. είναι δυνατή η ερμηνεία των παρουσιαζόμενων υλικών για πλοία με μεγάλο εκτόπισμα. Ο πάγος αποτελεί τον μεγαλύτερο κίνδυνο για σκάφη με περιορισμένη ικανότητα ελιγμών (για παράδειγμα, όταν ρυμουλκείται άλλο σκάφος), καθώς και όταν το σκάφος κινείται υπό γωνία 15-30º ως προς το κύμα, γεγονός που προκαλεί καλύτερες συνθήκεςνα τον καταβροχθίσει θαλασσινό νερό. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, ακόμη και με ελαφρές αρνητικές θερμοκρασίες αέρα και χαμηλές ταχύτητες ανέμου, είναι δυνατός ο ισχυρός πάγος, που επιδεινώνεται από την ανομοιόμορφη κατανομή του πάγου στην επιφάνεια του σκάφους, που μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφικές συνέπειες. Με αργό πάγο, ο ρυθμός εναπόθεσης πάγου στο κατάστρωμα και στις υπερκατασκευές ενός πλοίου με εκτόπισμα 300-500 τόνων μπορεί να φτάσει τον 1,5 t/h, με ταχεία παγοποίηση - 1,5-4 t/h, με πολύ γρήγορο πάγο - περισσότερο από 4 t/h.

Ο υπολογισμός της έντασης του πιθανού παγώματος (για χαρτογράφηση) πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τις συστάσεις που αναπτύχθηκαν στο " κατευθυντήριες γραμμέςγια την πρόληψη της απειλής παγοποίησης των πλοίων» και χρησιμοποιείται στις προγνωστικές μονάδες της Roshydromet, με βάση τα ακόλουθα υδρομετεωρολογικά συγκροτήματα:

Αργό γλάσο

• θερμοκρασία αέρα από -1 έως -3 ºС, οποιαδήποτε ταχύτητα ανέμου, πιτσίλισμα ή ένα από τα φαινόμενα - κατακρήμνιση, ομίχλη, αχνιστή θάλασσα?
• θερμοκρασία αέρα -4 ºС και κάτω, ταχύτητα ανέμου έως 9 m/s, πιτσίλισμα ή ένα από τα φαινόμενα - βροχόπτωση, ομίχλη, θαλάσσιος ατμός.

Γρήγορο γλάσο

• θερμοκρασία αέρα από -4 ºС έως -8 ºС και ταχύτητα ανέμου από 10 έως 15 m/s.

Πολύ γρήγορο γλάσο

• θερμοκρασία αέρα -4 ºС και κάτω, ταχύτητα ανέμου 16 m/s ή περισσότερο.
• θερμοκρασία αέρα -9 ºС και κάτω, ταχύτητα ανέμου 10 – 15 m/s.

Το υλικό αναφοράς που χαρακτηρίζει τις παραμέτρους παγοποίησης και τα συνοδευτικά υδρομετεωρολογικά στοιχεία παρουσιάζεται στην πρώτη ενότητα με τη μορφή πινάκων, σχημάτων και γραφημάτων.

Στη δεύτερη ενότητα παρουσιάζονται χάρτες παγοποίησης πλοίων ανά μήνα. Ακολουθούν χάρτες της πιθανότητας πιθανού παγώματος σύμφωνα με τρεις διαβαθμίσεις της έντασης: αργό, γρήγορο, πολύ γρήγορο, υπολογισμένο με βάση τη θερμοκρασία και τα συμπλέγματα ανέμου ανά μήνα.

Οι χάρτες κατασκευάστηκαν με βάση τα αποτελέσματα του υπολογισμού της συχνότητας των αντίστοιχων συμπλεγμάτων θερμοκρασίας και ανέμου. Για το σκοπό αυτό, όλες οι διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία του αέρα και την ταχύτητα του ανέμου στη θάλασσα σύμφωνα με τις παρατηρήσεις των πλοίων ομαδοποιήθηκαν σε τετράγωνα 1º ανά μήνα. Η επαναληψιμότητα των χαρακτηριστικών παγοποίησης υπολογίστηκε για κάθε τετράγωνο. Λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη ετερογένεια των λαμβανόμενων τιμών συχνότητας, οι χάρτες εμφανίζουν περιγράμματα συχνότητας άνω του 5%, με τη διακεκομμένη γραμμή να σηματοδοτεί το ακραίο όριο πιθανής παγοποίησης. Οι χάρτες κατασκευάζονται ξεχωριστά για κάθε τύπο έντασης παγοποίησης (αργή, γρήγορη, πολύ γρήγορη). Οι ζώνες όπου υπάρχει πάγος σε διαφορετικούς τύπους χειμώνων σημειώνονται επίσης εδώ: ήπιες, μέτριες και σοβαρές. Εκτός από αυτές τις πληροφορίες, οι χάρτες επισημαίνουν ζώνες στις οποίες υπάρχει έλλειψη αρχικών δεδομένων, τόσο ως προς τη συνολική τους ποσότητα όσο και ως προς την επάρκεια της κλιματικής γενίκευσής τους για κάθε ένα από τα τετράγωνα. Ελάχιστη ποσότηταΤα αρχικά δεδομένα επιλέχθηκαν με βάση τον υπολογισμό του πρώτου τεταρτημορίου κατά τη στατιστική επεξεργασία ολόκληρου του πίνακα δεδομένων για το μήνα. Κατά μέσο όρο, αποδείχθηκε ότι ήταν ίσο με 10 παρατηρήσεις για όλους τους μήνες. Ο ελάχιστος αριθμός δεδομένων για τη γενίκευση του κλίματος έγινε αποδεκτός - τρία (σύμφωνα με μεθοδολογικές συστάσεις). Οι ζώνες επισημαίνονται με σκίαση.

Σύντομη περιγραφή παγοποίησης πλοίων στα νερά των θαλασσών της Άπω Ανατολής τον Ιανουάριο

(απόσπασμα της ανάλυσης των χαρακτηριστικών του καθεστώτος παγοποίησης των πλοίων ανά μήνα)

Τον Ιανουάριο, καταγράφηκαν περίπου 1.347 περιπτώσεις παγοποίησης στη Βερίγγειο Θάλασσα, εκ των οποίων 647 περιπτώσεις αργού παγοποίησης και 152 κρουσμάτων γρήγορου παγοποίησης πλοίων, που είναι περίπου το 28% όλων των περιπτώσεων αργού παγοποίησης και περίπου το 16% του γρήγορου. Πιθανός παγετός σε ολόκληρη τη θαλάσσια περιοχή, με την πιθανότητα αργού παγώματος λόγω των συνθηκών ανέμου-θερμοκρασίας να φτάνει το 60%, ομοιόμορφα αυξανόμενη από νότο προς βορρά προς τις ακτές της Ασίας και της Αμερικής. Η πιθανότητα ταχείας παγοποίησης είναι 5–10% σχεδόν σε ολόκληρη τη θαλάσσια περιοχή και η πολύ γρήγορη παγοποίηση φτάνει το 20–25%.

Περισσότερα από 4.300 κρούσματα παγοποίησης έχουν καταγραφεί στη Θάλασσα του Οχότσκ. Από αυτά, τα 1900 είναι αργά και τα 483 είναι γρήγορα παγάκια. Σύμφωνα με τα υπολογισμένα δεδομένα, ο πάγος μπορεί να παρατηρηθεί σε ολόκληρη τη θαλάσσια περιοχή, με την πιθανότητα αργού παγοποίησης να κυμαίνεται μεταξύ 40–60%, γρήγορου παγοποίησης 10–30% και πολύ γρήγορου παγοποίησης 10–15%.

Περισσότερα από 2.160 κρούσματα παγοποίησης έχουν καταγραφεί στη Θάλασσα της Ιαπωνίας. Από αυτά, περισσότερα από 1180 ήταν αργά και περίπου 100 περιπτώσεις γρήγορου παγώματος. Σύμφωνα με υπολογισμένα στοιχεία, η πιθανότητα παγοποίησης είναι υψηλή στο μεγαλύτερο μέρος της θαλάσσιας περιοχής. Έτσι, η πιθανότητα αργού παγώματος λόγω της θερμοκρασίας και των συνθηκών ανέμου αυξάνεται ομοιόμορφα από νότο προς βορρά από 5 έως 60% ή περισσότερο. Ο γρήγορος πάγος είναι χαρακτηριστικός για το κεντρικό τμήμα της θάλασσας με τιμές που κυμαίνονται από 5 έως 15% και μειώνονται προς την κορυφή του στενού Τατάρ στο 5%. Η πιθανότητα πολύ γρήγορου παγοποίησης αυξάνεται από τα νότια προς τα άνω σημεία του στενού Τατάρ από 5 σε 30%.

Παρόμοια σύντομη ανάλυση του παγοποίησης πλοίων παρουσιάζεται για όλες τις θάλασσες για όλους τους μήνες κατά τους οποίους είναι πιθανό να παγώσει το πλοίο.

Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό και τη συχνότητα των υδρομετεωρολογικών παρατηρήσεων, συμπεριλαμβανομένων των περιπτώσεων άμεσης καταγραφής παγοποίησης πλοίου, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση των αιτιών και της φύσης παγοποίησης του πλοίου. Τα σχήματα 1-3 δείχνουν παραδείγματα χαρτών της χωρικής θέσης καταγεγραμμένων περιπτώσεων παγοποίησης πλοίων στις θάλασσες της Άπω Ανατολής.

Το Σχήμα 4 παρουσιάζει ένα παράδειγμα γραφικών πληροφοριών, συγκεκριμένα, τα χαρακτηριστικά των καταγεγραμμένων περιπτώσεων παγοποίησης πλοίων από την αιτία και τη φύση του παγοποίησης.

Τα σχήματα 5-8 δείχνουν διαγράμματα της εξάρτησης του παγώματος ψεκασμού από υδρομετεωρολογικά στοιχεία: θερμοκρασία νερού και αέρα, ταχύτητα ανέμου και ύψος κύματος) και για τις τρεις θάλασσες.

Πίνακας 1 – Ποσότητα και συχνότητα (%) των δεδομένων υδρομετεωρολογικής παρατήρησης ανά μήνα, συμπεριλαμβανομένων των πληροφοριών για την άμεση νηολόγηση παγοποίησης πλοίων

1 - συνολικός αριθμός παρατηρήσεων καιρού πλοίου.

3 - συνολικός αριθμός καταχωρισμένων θηκών παγοποίησης.

5 - αριθμός περιπτώσεων καταχώρισης αργού παγώματος.

7 - αριθμός περιπτώσεων καταγραφής ταχείας παγοποίησης.

Εικόνα 1 - Συντεταγμένες περιπτώσεων όλων των τύπων γλάσου

Εικόνα 2 - Συντεταγμένες θηκών αργού παγώματος

Εικόνα 3 - Συντεταγμένες περιπτώσεων ταχείας παγοποίησης

Εικόνα 4 - Υποτροπή του γλάσου ανάλογα με τα αίτια και τη φύση

Εικόνα 5 - Επαναληψιμότητα του γλάσου με πιτσιλίσματα ανάλογα με τη θερμοκρασία του νερού

Εικόνα 6 - Επαναληψιμότητα του γλάσου με πιτσιλίσματα ανάλογα με την κατανομή του πάχους του πάγου

Σχήμα 7 - Επαναληψιμότητα του παγώματος εκτόξευσης ανάλογα με το ύψος του κύματος

Εικόνα 8 - Επαναληψιμότητα του γλάσου ψεκασμού ανάλογα με την κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα

Ένα παράδειγμα χαρτών πιθανότητας παγοποίησης που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας συμπλέγματα θερμοκρασίας και ανέμου (τμήμα από έναν άτλαντα χαρτών πιθανότητας παγοποίησης στη Βερίγγειο Θάλασσα τον Ιανουάριο)

Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας δεδομένων για τις συνθήκες θερμοκρασίας και ανέμου στα νερά των θαλασσών της Άπω Ανατολής, υπολογίστηκε η συχνότητα των χαρακτηριστικών παγοποίησης (αργή, γρήγορη, πολύ γρήγορη) σε τετράγωνα μιας μοίρας ανά μήνα.

Ο υπολογισμός έγινε με βάση τις σχέσεις μεταξύ της θερμοκρασίας του αέρα και της ταχύτητας του ανέμου και της φύσης του παγώματος του πλοίου που χρησιμοποιείται σε οργανισμούς πρόβλεψης.

Έτσι, το Σχήμα 9 δείχνει ένα παράδειγμα χαρτογραφικών πληροφοριών για τον υπολογισμό της πιθανότητας παγοποίησης πλοίων στη Βερίγγειο Θάλασσα με βάση τη θερμοκρασία και τις συνθήκες ανέμου τον Ιανουάριο. Στο σχήμα, οι σκοτεινές περιοχές δείχνουν τη θέση του καλύμματος πάγου τον Ιανουάριο στις διάφορα είδηχειμώνες: ήπιοι, μέτριοι και σοβαροί. Η κόκκινη σκίαση υποδεικνύει περιοχές όπου δεν υπάρχουν επαρκή δεδομένα για στατιστικά αξιόπιστους υπολογισμούς της πιθανότητας παγοποίησης.

Εικόνα 9 - Παράδειγμα χαρτογραφικών πληροφοριών για τον υπολογισμό της πιθανότητας παγοποίησης πλοίων στη Βερίγγειο Θάλασσα με βάση τη θερμοκρασία και τις συνθήκες ανέμου τον Ιανουάριο

Τοποθετείται στις άκρες των στεγών, σε υδρορροές και υδρορροές, σε μέρη όπου μπορεί να συσσωρευτεί χιόνι και πάγος. Όταν το καλώδιο θέρμανσης είναι σε λειτουργία, το λιωμένο νερό ρέει ελεύθερα μέσω όλων των στοιχείων του συστήματος αποχέτευσης προς το έδαφος. Κατάψυξη και καταστροφή των στοιχείων της οροφής, της πρόσοψης του κτιρίου και του ίδιου του συστήματος αποχέτευσης δεν συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση.

Για σωστή λειτουργίατα συστήματα χρειάζονται:

• Προσδιορίστε τις πιο προβληματικές περιοχές στην οροφή και στο σύστημα αποχέτευσης.
• Κάντε τον σωστό υπολογισμό της ισχύος του συστήματος θέρμανσης.
• Χρησιμοποιήστε ένα ειδικό καλώδιο θέρμανσης της απαιτούμενης ισχύος και μήκους (για εξωτερική εγκατάσταση, ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία).
• Επιλέξτε στοιχεία στερέωσης ανάλογα με το υλικό και το σχεδιασμό της οροφής και του συστήματος αποχέτευσης.
• Επιλέξτε τον απαραίτητο εξοπλισμό ελέγχου θέρμανσης.

Εγκατάσταση αντιπαγοποιητικών συστημάτων σε ταράτσες.

Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης χωρητικότητας ενός συστήματος τήξης χιονιού και πάγου οροφής, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τον τύπο, τη δομή της οροφής και τις τοπικές καιρικές συνθήκες.

Συμβατικά, οι στέγες μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους:

1. «Ψυχρή στέγη». Η οροφή είναι καλά μονωμένη και χαμηλό επίπεδοαπώλεια θερμότητας μέσω της επιφάνειάς του. Σε μια τέτοια στέγη, ο πάγος σχηματίζεται συνήθως μόνο όταν το χιόνι λιώνει στον ήλιο και η ελάχιστη θερμοκρασία τήξης δεν είναι χαμηλότερη από -5 ° C. Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης ισχύος του συστήματος αντιπαγοποίησης για τέτοιες στέγες, η ελάχιστη ισχύς του καλωδίου θέρμανσης θα είναι επαρκής (250 - 350 W/m² για την οροφή και 30-40 W/m για τις υδρορροές).

2. «Ζεστή στέγη». Κακή μόνωση στέγης. Σε τέτοιες στέγες το χιόνι λιώνει όταν υπάρχει αρκετό χαμηλές θερμοκρασίεςαέρα, τότε το νερό ρέει προς τα κάτω στην ψυχρή άκρη και στις υδρορροές, όπου παγώνει. Ελάχιστη θερμοκρασίατήξη - όχι χαμηλότερη από -10 °C. Οι περισσότερες στέγες διοικητικών κτιρίων με σοφίτα ανήκουν σε αυτόν τον τύπο. Κατά τον υπολογισμό ενός συστήματος αντιπαγοποίησης για «θερμές στέγες», η ισχύς του καλωδίου θέρμανσης στην άκρη της οροφής και στις υδρορροές θα πρέπει να αυξηθεί. Αυτό θα διασφαλίσει ότι το σύστημα λειτουργεί αποτελεσματικά ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες (Εικ. 1).

3. «Ζεστή στέγη». Μια στέγη με κακή θερμομόνωση, στην οποία η σοφίτα χρησιμοποιείται συχνά για τεχνικούς σκοπούς ή ως χώρος διαβίωσης. Το χιόνι λιώνει σε τέτοιες στέγες ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες αέρα (κάτω από -10 °C). Για «θερμές στέγες», εκτός από τη χρήση καλωδίου θέρμανσης υψηλής ισχύος, συνιστάται η χρήση μετεωρολογικού σταθμού ή θερμοστάτη για μείωση του ενεργειακού κόστους.

Εάν το καλώδιο είναι τοποθετημένο σε στέγη με μαλακό κάλυμμα (για παράδειγμα, τσόχα οροφής), η μέγιστη ισχύς του καλωδίου θέρμανσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20 W/m.

Τοποθέτηση συστήματος αντιπαγοποίησης σε υδρορροές και στόμια.

Κατά τον υπολογισμό του συστήματος κατά του πάγου, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη:

1. Διάμετρος αγωγού αποχέτευσης και υδρορροής. Όταν η διάμετρος του κατακόρυφου σωλήνα αποστράγγισης είναι μικρότερη από 10 cm, συνιστάται η τοποθέτηση μιας γραμμής καλωδίου θέρμανσης.
2. Το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η αποχέτευση. (Βλέπε πίνακα).

Στις περισσότερες περιπτώσεις, το καλώδιο θέρμανσης τοποθετείται σε δύο γραμμές: σε υδρορροές με ειδικές πλάκες, σε υδρορροές με κοτσίδα (ένα καλώδιο με ειδικούς συνδετήρες που ασφαλίζουν το καλώδιο). Οι συνδετήρες παρέχουν αξιόπιστη στερέωση και δεν επιτρέπουν τη διασταύρωση των γραμμών καλωδίων θέρμανσης.

Εάν υπάρχει πιθανότητα να φράξουν υδρορροές ή αποχετεύσεις με φύλλα, βελόνες κ.λπ. Συνιστάται η χρήση αυτορυθμιζόμενου καλωδίου θέρμανσης. Δεδομένου ότι ένα συμβατικό καλώδιο θέρμανσης με αντίσταση σε μέρη όπου είναι φραγμένο μπορεί να υπερθερμανθεί και τελικά να αποτύχει.

Οι κάθετοι σωλήνες αποχέτευσης είναι πιο επιρρεπείς στην κατάψυξη χειμερινή ώρα. Σε σωλήνες μεγάλου μήκους (15 m ή περισσότερο), λόγω της μεταφοράς αέρα, το κάτω μέρος του σωλήνα μπορεί να υπερψυχθεί. Για την αποφυγή παγώματος, τοποθετούνται πρόσθετες γραμμές καλωδίων θέρμανσης (η ισχύς αυξάνεται) στο κάτω μέρος του σωλήνα σε μήκος 0,5 - 1 m (Εικ. 2).

Είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί ο σχηματισμός παγετώνων και πάγου στην άκρη της οροφής και να αποφευχθεί το πάγωμα του συστήματος αποχέτευσης.Το μήκος της ακμής της οροφής είναι 10 m. Η θερμομόνωση δεν εξαλείφει πλήρως την απώλεια θερμότητας (ζεστή στέγη). Το μήκος της υδρορροής είναι 10 m, οι δύο αποχετεύσεις έχουν μήκος 6 m Η υδρορροή και η αποχέτευση είναι από πλαστικό, η διάμετρος των αποχετεύσεων είναι 10 cm, το πλάτος της υδρορροής είναι 20 cm.

Διάλυμα:

Σε αυτή την περίπτωση, η βέλτιστη επιλογή είναι αυτή με ξεχωριστή θέρμανση της άκρης της οροφής (Εικ. 3) και του συστήματος αποχέτευσης.

Εικ.3

Υπολογισμός συστήματος θέρμανσης για στέγη:

1. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, προσδιορίζουμε την ισχύ που απαιτείται για τη θέρμανση της άκρης μιας "θερμής στέγης" ανά 1 τετραγωνικό μέτρο – 300 – 400 W.
2. Εμείς ορίζουμε πλήρης περιοχήθέρμανση ( μικρό): (η θέρμανση πρέπει να πραγματοποιείται σε όλο το μήκος της οροφής (10 m), ανάλογα με την κλίση της οροφής, προσδιορίζουμε το πλάτος της περιοχής θέρμανσης, στην περίπτωσή μας - 50 cm). μικρό = 10m × 0,5m = 5 m²
3. Επιλέγουμε ένα καλώδιο θέρμανσης του οποίου η ισχύς και το μήκος θα πληρούν τις απαιτήσεις που καθορίζονται παραπάνω. Η ελάχιστη ισχύς καλωδίου θα είναι:

5 m² × 300 W = 1500 W

Επιλογή 1. Καλώδιο θέρμανσης Nexans TXLP/1, 28W/m, 1800W, 64,2m.

Σε αυτήν την περίπτωση, η ισχύς (W) ανά 1 m² θα είναι:

όπου Wtot. – συνολική ισχύς του καλωδίου θέρμανσης, S – αριθμός θερμαινόμενων τετραγωνικών μέτρων.

(αυτή η τιμή ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του πίνακα)

Το βήμα τοποθέτησης καλωδίου (Ν) θα είναι:

Οπουμικρό– χώρο θέρμανσης,μεγάλο– μήκος καλωδίου.

(Για ευκολία εγκατάστασης, μπορείτε να τοποθετήσετε το καλώδιο θέρμανσης σε βήματα των 8 cm και να εγκαταστήσετε το μικρό υπόλοιπο του καλωδίου στην ελεύθερη περιοχή της οροφής.)

Επιλογή 2: Καλώδιο θέρμανσης Hemstedt DAS 55 (1650 W, 55 m). Χρησιμοποιώντας τους τύπους που αναφέρονται παραπάνω, προσδιορίζουμε τις Απαραίτητες παραμέτρους.

(Ισχύς ανά 1 m² = 330 W, βήμα τοποθέτησης = 9 cm)

Επιλογή 3: Καλώδιο θέρμανσης Exxon Elite 2-23, 1630 W, 70 m

(Ισχύς ανά 1 m² = 326 W, βήμα τοποθέτησης = 7 cm)

Σημείωμα Επιπλέον, είναι δυνατή η χρήση αυτορυθμιζόμενων καλωδίων και καλωδίων με αντίσταση αποκοπής.

Υπολογισμός του συστήματος θέρμανσης για υδρορροές:

1. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, προσδιορίζουμε την απαιτούμενη ισχύ για την αποστράγγιση:

W= 40 – 50 W/m

1. Καθορίζουμε το απαιτούμενο μήκος του καλωδίου θέρμανσης με βάση τις συνθήκες που αναφέρονται παραπάνω.

Δεδομένου ότι η διάμετρος της αποχέτευσης είναι 10 cm, το καλώδιο θέρμανσης πρέπει να εγκατασταθεί σε έναν πυρήνα μεγάλο V. = 6 + 6 = 12 m

Για υδρορροή πλάτους 20 εκ. επιλέγουμε το καλώδιο ώστε να τοποθετηθεί σε δύο πυρήνες.

μεγάλοκαι. = 10 × 2 = 20 m.

Επιλογή 1: Αυτορυθμιζόμενο καλώδιο θέρμανσης.

Για κάθε αποχέτευση χρησιμοποιούμε 6 μέτρα καλώδιο ισχύος 40 W/m, και στην υδρορροή 20 m καλώδιο ισχύος 20 W/m, στερεωμένο με πλάκες στερέωσης κάθε 40 cm.

Επιλογή 2: Καλώδιο θέρμανσης Hemstedt Das 20 (για εγκατάσταση σε υδρορροή σε δύο πυρήνες) και 6 m αυτορυθμιζόμενο καλώδιο 40 W/m (για εγκατάσταση σε κάθε αποχέτευση.)

Εργο: Είναι απαραίτητο να αποφευχθεί το πάγωμα του λιωμένου νερού στην αποχέτευση.(Το μήκος της αποχέτευσης είναι 15 m, το υλικό είναι μέταλλο, η διάμετρος είναι 20 cm, το νερό αποστραγγίζεται από την "κρύα στέγη")

Εκτός από τη θέρμανση του κατακόρυφου σωλήνα, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η θέρμανση της οριζόντιας αποστράγγισης(Εικ. 4), στο οποίο το λιώσιμο και το νερό της βροχής ρέει από την αποχέτευση και από την τοποθεσία με πλακόστρωτες πλάκες, στο οποίο βρίσκεται. Το μήκος της αποχέτευσης είναι 6,5 m, πλάτος 15 cm.

Διάλυμα:

1. Με βάση τις παραμέτρους που καθορίζονται στη συνθήκη, χρησιμοποιώντας τον πίνακα προσδιορίζουμε την απαιτούμενη ισχύ ανά 1 m.p. W = 30 – 40 W/m.
2. Προσδιορίστε το μήκος του καλωδίου θέρμανσης. (Για τη διάμετρο του συστήματος αποστράγγισης και αποχέτευσης που καθορίζεται στην κατάσταση, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε το καλώδιο θέρμανσης σε 2 γραμμές) L = (15 + 6,5) ×2 = 43 μέτρα.
3. Επιλέξτε ένα καλώδιο θέρμανσης κατάλληλου μήκους και ισχύος.

Επιλογή 1: Nexans TXLP/1 1280 W, 45,7 m. Το καλώδιο τοποθετείται σε δύο γραμμές χρησιμοποιώντας μια πλεξίδα και συνδέεται με βολικό μέρος(Στον θερμοστάτη ή στον μετεωρολογικό σταθμό). Το υπόλοιπο καλώδιο (2,7 μέτρα) μπορεί να τοποθετηθεί στο λαιμό αποστράγγισης ή το τμήμα θέρμανσης μπορεί να επεκταθεί στο τέλος του συστήματος αποχέτευσης.

Επιλογή 2: Exxon-Elite 23, 995 W, 43,6 m.

Επιλογή 3: Nexans Defrost Snow TXLP/2R 1270W, 45,4 m.

Επιλογή 4: Αυτορυθμιζόμενα ή κομμένα καλώδια θέρμανσης με αντίσταση.