Самолеты смогут выявлять зоны турбулентности даже в ясном небе

Российские ученые предложили новый метод, позволяющий на расстоянии оценить интенсивность турбулентности в атмосфере. Этот метод основан на использовании ветрового лидара — прибора, который можно будет размещать на борту самолета. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ). Об исследовании сообщается в журнале Optics Express.

Турбулентность, вызывающая неоднородность состава и плотности воздушных масс, играет важную роль в безопасности полетов. Вибрации, возникающие при прохождении самолета через такие неоднородные области воздушного пространства, могут иметь катастрофические последствия. Когда на пути самолета встречаются облака, в которых, как правило, присутствует турбулентность, пилоты заранее готовятся к ней. Однако куда опаснее турбулентность ясного неба: ее никак нельзя «увидеть» издалека. Новый метод, разработанный и испытанный российскими учеными из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева (ИОА) СО РАН, позволит в перспективе предупреждать такие опасные ситуации.

Ученые работали с допплеровским ветровым лидаром. Этот прибор определяет скорость движущегося объекта по сдвигу частоты рассеянного лазерного излучения. Однако лидар способен оценивать не только скорость ветра, но и интенсивность хаотического перемешивания аэрозольных частиц в воздухе. Именно турбулентность вызывает это перемешивание, и лидар может оценить, насколько велика ее мощность.

Эксперименты по применению лидара для выявления турбулентности проводились на западном побережье Байкала, на территории научного стационара Института солнечно-земной физики СО РАН на окраине поселка Листвянка. Рельеф местности в этом регионе, гористое побережье крупного водоема, формирует уникальные особенности атмосферы. В жаркий период здесь практически всегда реализуются условия, аналогичные тем, что возникают на высотах полета самолета, при которых возможно образование зон повышенной турбулентности вне облаков (турбулентности ясного неба).

В статье представлены результаты, иллюстрирующие способность лидара выявлять ключевые параметры турбулентных ветровых полей: кинетическую турбулентную энергию и скорость ее рассеивания. Ученые показали, что в области струйных течений, сильных и узких потоков воздуха с почти горизонтальной осью, интенсивность турбулентности уменьшается, в том числе и во время прохождения внутренних атмосферных волн, и, наоборот, возрастает при их разрушении.

«Мы доказали: если поместить лидар на борт самолета, то, послав по ходу полета лазерный луч и приняв рассеянный, можно будет заблаговременно диагностировать зону турбулентности ясного неба», — заключает Виктор Банах.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.