Лидарные наблюдения строения и эволюции скоплений аэрозоля в проектe DELICAT

Заблаговременное обнаружение областей турбулентности ясного неба (ТЯН) – важная задача авиационной безопасности. ТЯН возникает на высотах больше 5 км при ясной погоде или при наличии облаков верхнего яруса и не обнаруживается ни визуально, ни метеорадарами. Задача прогнозирования ТЯН при помощи моделей циркуляции атмосферы в настоящее время не решена. Запас времени после ее обнаружения должен быть достаточным для того, чтобы пассажиры успели пристегнуться, то есть не более 2 минут. Известен инцидент с самолетом Аэрофлота, выполнявшим рейс в Бангкок в 2017 году и попавшим в зону ТЯН, в результате чего серьезно пострадали 27 пассажиров. Число происшествий, связанных с попаданием самолетов в области атмосферной турбулентности, увеличивается примерно в 3 раза быстрее числа полетов, что указывает на важно задачи обнаружения ТЯН. Проект DELICAT – DEmonstration of LIdar based Clear Air Turbulence detection (Feneyrou et al. 2009) выполнялся с 2009 по 2013 год и был нацелен на решение задачи заблаговременного обнаружения областей ТЯН впереди по курсу самолета. Для решения задачи было предложено установить на борту самолета ультрафиолетовый лидар, регистрировать интенсивность обратного рассеяния лазерного излучения на достаточно большом расстоянии впереди по курсу и определять наличие области турбулентности по возмущениям интенсивности. В результате выполнения проекта был разработан и собран прибор, летные испытания которого проводились летом 2013. В результате был получен уникальный экспериментальный материал, представляющий собой измерения рассеянного назад лазерного излучения на двух поляризациях. Сотрудники Лаборатории турбулентности и распространения волн Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН участвовали в выполнении данного проекта на всех стадиях, от постановки задачи до анализа данных измерений проекта (Отчет D5300 2014, Gurvich, Kulikov 2017). В ходе реализации проекта DELICAT получены интересные данные об атмосферном аэрозоле на высотах от 7.5 до 12 км. Нами сделан обзор данных измерений в выделенных зонах и их окрестностях. Скопления аэрозоля и, возможно, области турбулентности присутствуют в 14 из 27 зон, из них в 2-х случаях скопления слабые, в 3-х довольно мощные, в остальных – промежуточные варианты. Данные позволяют оценивать характерные размеры скоплений аэрозоля (несколько километров) и прослеживать их временную эволюцию (времена жизни 20-30 секунд). Вне зон, в областях набора высоты и снижения можно получить оценки вертикальных размеров скоплений, в некоторых случаях они достигают 800 м. Мы предполагаем продолжить изучение этого материала. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 18-36-00368.