Purjelennon Teoriakurssi 2014, osa 1 Veli-Matti Karppinen, VLK
Tavoitteena Ymmärtää ilmakehässä tapahtuvia, lentämiseen vaikuttavia ilmiöitä Saada kuva siitä, miten sääennusteet kuvaavat todellista säätä Tietää lähteet sääennusteille ja osata soveltaa niitä lentotoiminnan suunnitteluun Ymmärtää sään aiheuttamat riskit lentotoiminnalle
Kaasuseos, joka koostuu: Ilmakehä Typpeä n. 78% Happea n. 21% Jalokaasuja ja hiilidioksidia n. 1% Vesihöyryä n. 0 4% Lisäksi vaihteleva määrä pölyä ja epäpuhtauksia Koostumus säilyy samana n. 80 km korkeuteen saakka Lentotoiminta, kuten myös sääilmiöt, tapahtuvat troposfäärissä: napa-alueilla 0-8 km, päiväntasaajalla 0-15 km Standardi-ilmakehä referenssinä: Kuiva ja koostumukseltaan sama eri korkeuksissa Lämpötila keskimääräisen merenpinnan tasolla +15 astetta C Ilmanpaine keskimääräisen merenpinnan tasolla 1013,25 hpa Pystysuora lämpötilagradientti on -0,65 astetta C / 100 m
Ilman lämpötila maapallolla Lämpöä tuottaa auringon säteily, jota osuu enemmän päiväntasaajalle ja vähemmän napa-alueille Ilmakehä siirtää lämpöä tropiikista kohti napa-alueita, toisaalta kylmä ilma siirtyy napa-alueilta kohti päiväntasaajaa => n. 60 leveysasteen kohdalla nämä törmäävät ja syntyy ns. polaaririntama Polaaririntamalle pohjoisella pallon puoliskolla ovat tyypillisiä länsituulet ja niiden mukana liikkuvat säähäiriöt, ns. Syklonit eli matalapaineet
Lyhytaaltoista säteilyä => Auringon lämpösäteily ( 47% n. Vain osa pääsee perille ilmakehän läpi ( Lämmittää kiinteitä kohteita, jotka vuorostaan pystyvät hitaammin lämmittämään ympäröivää ilmaa Lämpötila yleensä laskee korkeuden kasvaessa Kosteus sitoo lämpöä, jolloin lämpötilan lasku riippuu kosteuden määrästä Normaaliolosuhteilla lasku ylöspäin mentäessä on 0,5 1 ( lämpötilagradientti astetta C / 100m (= Jos lämpötila pysyy vakiona = isoterminen kerros Jos lämpötila kasvaa korkeuden mukana = inversiokerros
Ilman tiheys, paine ja kosteus Ilman tiheys Ilman tiheys kasvaa lämpötilan laskiessa ja laskee lämpötilan noustessa Ilman tiheys laskee kosteuden kasvaessa Ilman tiheys laskee korkeuden kasvaessa Ilmanpaine ( hpa ) Maan pinnalle kohdistuvan ilmamassan aiheuttama paino / pinta-ala, Merenpinnan tasolla n. 1013 hpa, 1 hpa muutos vastaa n. 8 m korkeuseroa 5000 m korkeudessa n. 500 hpa, 1 hpa muutos vastaa n. 16 m korkeuseroa Ilman kosteus Kaasumaisena vesihöyrynä, kunnes tiivistyy lämpötilan laskiessa pisaroiksi Tiivistyminen luovuttaa lämpöä, haihtuminen sitoo lämpöä Tiivistymislämpötilaa kutsutaan kastepisteeksi ( kastepiste Pilvien alarajan korkeus metreinä = n. 125 m * (pintalämpötila
Ilmakehän tasapainotilat Ilmamassa on konservatiivinen = pyrkii säilyttämään ominaisuutensa Muutoksia tapahtuu sekoittumisen kautta rintamien rajapinnoissa, sateessa, tai nousevan ilman vaikutuksesta Stabiili tasapainotila onsitenjaympäristökuinnopeamminjäähtyy ilmakupla pakotettuylöspäin tiheämpää (raskaampaa) => kupla palaa takaisin lähtökorkeuteensa sitenonjaympäristökuinnopeamminlämpenee ilmakupla pakotettualaspäin kevyempää => palaa takaisin lähtötilaansa samanlainenon ilmakupla olevaliikkeessä: tasapainotilaindifferentti ympäristön kanssa ja pysähtyy Labiili tasapainotila: Ylöspäin kimmokkeen saanut kupla jäähtyy hitaammin kuin ympäristö ja on siten kevyempää => jatkaa nousuaan Hyvä purjelentäjälle, miksi? Kuitenkin, mikä menee ylös täytyy tulla alas, joten jostain löytyy vastaavasti laskevaa ilmaa...
Luotauskäyrä eli temppi Stabiilin ilmamassan luotauskäyrä Inversiokerros Labiilin ilmamassan luotauskäyrä
Konvektiovirtaus eli termiikki Auringon säteily lämmittää epätasaisesti: pinnan väri, lämmönjohtavuus, kaltevuus,tuulen jäähdyttävä vaikutus, yms... Osa sätelyn tuottamasta lämmöstä heijastuu takaisin (lumilakeus), osa johtuu maahan (vesi varastoi lämmön) ja osa siirtyy konvektiona ilmaan Ilma välittömästi ympäristöään kuumemman kohdan yläpuolella lämpenee => muuttuu keveämmäksi ja saattaa ulkoisen häiriön (tuulen puuska, mekaaninen liike, tms.) auttamana lähteä nousemaan. Jos olosuhteet ovat hyvät ( lämpötilaero vähintäänkin säilyy), nousu jatkuu inversio/isotermiseen kerrokseen saakka Aluksi erillisiä kuplia, sitten jatkuva vuo (vertaa esimerkiksi vuotavaan vesihanaan) => TERMIIKKIÄ!!! Alhaalla kapeana putkena (n. 100 m) ylempänä levenee (300-400 m). Nousunopeus keskellä suurin, laidoilla heikompi ja termiikin ympärillä laskeva vyöhyke. Kallistuu tuulen mukana! Termiikki voi loppua mikäli ilmamassa muuttuu stabiiliksi: saapuva lämmin rintama tuo mukanaan varjostavat pilvet ja lämpimämpää ilmaa korkeammalle
Näkyvyyden käsitteet Näkyvyyteen vaikuttavat: ilman kosteus (= sumu, pilvet), pölyhiukkaset ja savu yms. Näkyvyyden määrittäminen: Meteorologinen näkyvyys (km) on näkyvyys tiettyyn suuntaan maasta käsin Lentonäkyvyys on näkyvyys lentosuuntaan Yöllä näkyvyys on näkyvyys johonkin valaistuun kohteeseen Viistonäkyvyys on etäisyys, jonka lentäjä näkee esimerkiksi laskussa Pystynäkyvyys on näkyvyys ylös(alas)päin Kiitotienäkyvyys on suurin etäisyys, jolta kiitotien valot nähdään kiitotien kynnykseltä Haittaavia ilmiöitä: ( pöly ) Auer ( Haze ) muodostuu ilmassa leijuvista hiukkasista Utu ( Mist ) muodostuu pienistä vesihiukkasista, mutta näkyvyys parempi kuin sumussa Sumu ( Fog ) on vesihöyryn kyllästämää ilmaa, pintasumu eli merisavu, savusumu Sade ( Rain) vetenä, lumena tai jonain siltä väliltä ( Sandstorm Hiekkamyrsky (
Pilvet, luokittelu Yläpilvet Cirrus,Ci: hento jalasmainen jääkiteistä muodostuva yläpilvi Cirrostratus, Cs: harsomainen tasainen yläpilvi, heikentää merkittävästi termiikkiä, voi tunnistaa haloilmiöstä: rengas auringon ympärillä Keskipilvet Alapilvet Altocumulus, Ac: valkoinen tai harmaa liuska tai pallero Altocumulus lenticularis eli mantelipilvi aaltoilmiön yhteydessä Altostratus, As: harmaa tai sinertävä verhopilvi Cumulus, Cu: kumpupilvi on ääriviivoiltaan selkeä torni- tai kupumallinen Cumulonimbus, Cb: tornimainen Cu:sta syntynyt korkea pilvi. Kypsänä alasimen muotoinen yläosa Stratocumulus, Sc: kumpukerrospilvi, harmaahko pilviläikkä tai lautta Nimbostratus, Ns: sadepilvi Stratus, St: matala sumupilvi
Pilvityypit
Pilvien synty Pilviä syntyy kun ilman suhteellinen kosteus ylittää 100% ja vesihöyry tiivistyy näkyväksi. Pilviä syntyy myös, kun kostea ilmamassa nousee esimerkiksi tuulen pakottaessa sen ylös vuoren rinnettä => sateet ja utu vuoristossa Cumulus pilvi syntyy, kun lämmin ja kostea ilma nousee termiikkinä ylöspäin ja lämpötila saavuttaa kastepisteen ( 100% ( kosteus suhteellinen Jos Cumulus pääsee kasvamaan ( kasvu ei rajoitu inversiokerrokseen ), se muuttuu Cumulonimbukseksi ja ( lämpöukkonen ) saattaa synnyttää ukkosta
Pilvihavainnot Tehdään lentosääasemilla automaattisesti ( lasermittaus ) tai manuaalisesti. Automaattinen ei välttämättä ole yhtä luotettava kuin ihmisen tekemä. Pilvisyys ilmoitetaan kahdeksasosina taivaankannesta: SKC, Sky is Clear, 0/8 = ei pilviä FEW, 1-2/8 = yksi tai muutamia pilviä SCT, Scattered, 3-4/8 = hajaantunutta pilvisyyttä alle puoli taivasta BKN, Broken, 5-7/8 = rikkoutunutta yli puoli taivasta pilviä OVC, Overcast, 8/8 = pilvikatto CAVOK = Ceiling And Visibility OK, pilven alaraja yli 5000 ft/ 1500 m ja näkyvyys yli 10 km