1. Основные понятия и определения

      СНЕЖНЫЕ ЗАРЯДЫ (ЗАРЯДЫ СНЕГА), согласно широко известному классическому Метеорологическому словарю  1974г. издания [ 1 ] – это: «…название кратковременных, интенсивных ливневых осадков в виде снега (или снежной крупы) из кучево-дождевых облаков, часто со снежными шквалами».  

       И в Метеословаре — глоссарии POGODA.BY [ 2 ]: «Снежные «заряды» – весьма интенсивные снегопады, сопровождающиеся резким усилением ветра при их прохождении. Снежные «заряды» иногда следуют друг за другом через небольшие промежутки времени. Они обычно наблюдаются в тылу циклонов и на вторичных холодных фронтах. Опасность снежных «зарядов» в том, что видимость резко уменьшается практически до нуля при их прохождении»  

       Кроме того, это интенсивное и опасное для авиации явление погоды описано и в современном Электронном учебном пособии «Авиация и Погода» [ 3 ] как: «очаги выпадения твёрдых ливневых осадков в холодное время года (ливневой снег, снег «хлопьями», снежная крупа, ливневой мокрый снег и снег с дождём), которые  выглядят как «снежные заряды» – быстро движущиеся зоны весьма интенсивного снегопада, буквально «обвала» снега при резком уменьшении видимости, часто сопровождающиеся снежными шквалами (snow storm) у поверхности Земли».

       Снежный заряд - это мощное, яркое и кратковременное (обычно длительностью лишь несколько минут) явление погоды, которое по возникающим метеоусловиям весьма опасно не только для полётов легкомоторной авиации и вертолётов на малых высотах, но и для всех типов ВС (воздушных судов) в нижнем слое атмосферы при выполнении взлёта и первоначального набора высоты, а также при заходе на посадку. Это явление, как увидим далее, иногда даже становится причиной АП (авиационного происшествия). Важно, что при сохранении в регионе условий для формирования снежных зарядов, в том же самом месте их прохождение может повторяться!

      Для повышения безопасности полётов ВС необходимо проанализировать причины возникновения снежных зарядов и метеорологических условий в них, показать примеры соответствующих АП, а также выработать рекомендации летно-диспетчерскому составу и службе  метеорологического обеспечения полётов для того, чтобы по возможности избегать АП в условиях прохождения снежных зарядов.        

2. Внешний  вид  очагов  снежных  зарядов

         Поскольку наиболее опасные снежные заряды, о которых идёт речь, встречаются не столь часто, то для понимания проблемы важно, чтобы у всех авиаторов были правильные (в т.ч. и визуальные) представления об этом мощном явлении природы. Поэтому вначале статьи для просмотра предлагается видео-пример типичного прохождения такого снежного заряда у поверхности Земли.

Рис. 1  Приближение зоны снежного заряда. Первые кадры из видео, см:   http://rutube.ru/video/728d027f45b8ae5356c962f70f40d6dd/

         Интересующимся читателям для просмотра предлагаются также некоторые видео-эпизоды прохождения снежных зарядов у Земли:

http://www.youtube.com/watch?v=SHSdcicJk-I

http://www.youtube.com/watch?v=ABTrWw3P9Sg

http://www.youtube.com/watch?v=j3QQookfUuQ

http://www.youtube.com/watch?v=b-EiPzAfrvs

http://www.youtube.com/watch?v=14mr9Z1P_bs

http://www.youtube.com/watch?v=BjAT0hEguYg   

и др. (см. в поисковиках Интернета).

3. Процесс формирования очагов снежных зарядов

      С точки зрения метеорологической ситуации, типичные условия для возникновения зимних ливневых очагов являются аналогичными тем, которые происходят при формировании мощных очагов ливней и гроз в летнее время - после произошедшего холодного вторжения и соответственно, возникновения условий для динамической конвекции. При этом быстро формируются кучево-дождевые облака, которые и дают очаги ливневых осадков летом в виде интенсивного дождя (часто с грозами), а в холодное время года – в виде очагов ливневого снега. Обычно такие условия при адвекции холода наблюдаются в тылу циклонов – как за холодным фронтом, так и в зонах вторичных холодных фронтов (в т.ч. и вблизи от них).

       Рассмотрим схему типичной вертикальной структуры очага снежного заряда в стадии максимального развития, формирующегося под кучево-дождевым облаком в условиях адвекции холода зимой.

Рис. 2  Общая схема вертикального разреза очага снежного заряда в стадии максимального развития (А, В, С – точки АП, см. п. 4 статьи)

        Схема показывает, что выпадающие из кучево-дождевого облака интенсивные ливневые осадки «увлекают» за собой воздух, в результате чего возникает мощный нисходящий поток воздуха, который подходя к поверхности Земли «растекается» в стороны от очага, создавая шквалистое усиление ветра у Земли (в основном - в направлении движения очага, как на схеме). Аналогичное явление «вовлечения» воздушного потока вниз выпадающими жидкими осадками отмечается и в тёплое время года, создавая «фронт порывистости» (зону шквала), возникающего как пульсирующий процесс впереди движущегося грозового очага - см. литературу по сдвигам ветра [ 4 ].

        Таким образом, в зоне прохождения интенсивного очага снежного заряда можно ожидать в нижних слоях атмосферы следующие опасные для авиации явления погоды, чреватые АП: мощные нисходящие потоки воздуха, шквалистые усиления ветра у Земли и участки резкого ухудшения видимости в снежных осадках. Рассмотрим по отдельности эти явления погоды при снежных зарядах (см. пп. 3.1, 3.2, 3.3).     

3.1  Мощные нисходящие потоки воздуха в очаге снежного заряда

      Как уже указывалось, в пограничном слое атмосферы может наблюдаться процесс формирования участков сильных нисходящих потоков воздуха, вызванных выпадением интенсивных осадков  [ 4 ]. Этот процесс вызван вовлечением воздуха выпадающими осадками, если эти осадки имеют большой размер элементов, имеющих повышенную скорость падения, а также наблюдается большая интенсивность этих осадков («плотность» летящих элементов осадков). Кроме того, важно в этой ситуации то, что наблюдается эффект «обмена» масс воздуха по вертикали – т.е. возникновения участков компенсационных потоков воздуха, направленных сверху вниз, в связи с наличием участков восходящих токов при конвекции (рис.3), при котором участки выпадающих осадков играют роль «пускового механизма» этого мощного вертикального обмена.      

Рис. 3   (это - копия Рис. 3-8 из [ 4 ]). Формирование нисходящего потока воздуха на стадии созревания b), увлекаемого ливневыми осадками (в красной рамке).   

         Мощность возникающего нисходящего потока воздуха за счёт вовлечения выпадающими интенсивными ливневыми осадками прямо зависит от размеров выпадающих частиц (элементов) осадков. Крупные частицы осадков (Ø ≥5 мм) обычно выпадают со скоростями ≥10 м/с и поэтому наибольшую скорость падения развивают крупные мокрые хлопья снега, поскольку они могут иметь и размеры > 5 мм, а они в отличие от сухого снега, имеют значительно меньшую «парусность».  Аналогичный эффект возникает и летом в очаге интенсивного выпадения града, также вызывающего мощный нисходящий поток воздуха.   

        Поэтому в очаге «мокрого» снежного заряда (хлопьями) резко усиливается «захват» воздуха выпадающими осадками, приводящий к увеличению скорости нисходящего потока воздуха в осадках, который может в этих случаях не только достигать, но даже и превышать «летние» их значения при сильных ливнях. При этом «сильными», как известно, считаются скорости вертикального потока от 4 до 6 м/с, а «очень сильными» – более 6 мс  [ 4 ].

      Крупные мокрые хлопья снега обычно возникают при слабо положительных значениях температуры воздуха и поэтому очевидно, что именно такой фон температуры и будет способствовать возникновению сильных и даже очень сильных нисходящих потоков воздуха в снежном заряде.     

         На основании изложенного вполне очевидно, что в зоне снежного заряда в стадии его максимального развития (в особенности при мокром снеге и положительной температуре воздуха) могут встречаться как сильные, так и очень сильные вертикальные потоки воздуха, представляющие чрезвычайную опасность для полётов любых типов ВС.

3.2   Шквалистые усиления ветра у Земли вблизи очага снежного заряда.

         Нисходящие потоки масс воздуха, о которых говорилось в п.3.1 статьи, приближаясь к поверхности Земли, по законам газовой динамики начинают в пограничном  слое атмосферы (до высот сотен метров) резко «оттекать» по горизонтали в стороны от очага, создавая шквалистое усиление ветра (рис.2).      

        Поэтому вблизи ливневых очагов у Земли и возникают «фронты порывистости» (или «порывов») – зоны шквала, распространяющиеся от очага, но «несимметричные» по горизонтали относительно расположения очага, поскольку они движутся обычно в ту же самую сторону, куда идёт и сам очаг по горизонтали (рис.4).

Рис.4   Структура фронта порывистости (порывов), распространяющегося от ливневого очага в пограничном слое атмосферы в направлении движения очага    

          Такой «ветровой» шквалистый фронт порывистости появляется обычно внезапно, движется с довольно большой скоростью, проходит через конкретный участок всего лишь за несколько секунд и отличается резкими шквалистыми усилениями ветра (15 м/с, иногда и более) и существенным увеличением турбулентности. Фронт порывистости «откатывается» от границы очага как пульсирующий во времени процесс (то появляясь, то исчезая) и при этом шквал у Земли, вызванный этим фронтом, может достичь удаления до нескольких километров от очага (летом при сильных грозах – более 10 км).     

           Очевидно, что такой шквал у Земли, вызванный прохождением фронта порывистости вблизи очага, представляет большую опасность для всех видов ВС, находящихся в полёте в пограничном слое атмосферы, что может стать причиной АП. Пример прохождения такого фронта порывистости в условиях полярного мезоциклона и при наличии снежного покрова приводится в анализе АП вертолёта на Шпицбергене [  5  ].

              При этом в условиях холодного времени года возникает интенсивное «заполнение» воздушного пространства летящими снежинками в снежном шквале, что и приводит к резкому уменьшению видимости в этих условиях (см. далее - п. 3.3 статьи).  

3.3   Резкое уменьшение видимости в снежном заряде и при снежном шквале у Земли

       Опасность снежных зарядов состоит также в том, что видимость в снеге в них обычно резко уменьшается, иногда  практически до полной потери визуальной ориентации при их прохождении.  Размеры снежных зарядов варьируются от сотен метров до километра и более.

        При усилениях ветра у Земли на границах снежного заряда, в особенности рядом с очагом – в зоне фронта порывистости у Земли, возникает быстро движущийся «снежный шквал», когда в воздухе у Земли может находиться, кроме выпадающего сверху интенсивного снега, ещё и снег, поднятый ветром с поверхности (рис. 5).

Рис. 5  Снежный шквал у Земли в окрестностях снежного заряда

           Поэтому условия снежного шквала у Земли – это часто ситуация полной потери пространственной ориентации и видимости лишь до нескольких метров, что является чрезвычайно опасным для всех видов транспорта (как наземного, так и воздушного), и в этих условиях высока вероятность происшествий. Наземный транспорт в снежном шквале может остановиться и «переждать» такие чрезвычайные условия (что часто и происходит), но ВС вынуждено продолжать движение, а в ситуациях полной потери визуальной ориентации это становится чрезвычайно опасным!

        Важно знать, что при снежном шквале вблизи очага снежного заряда движущаяся зона потери визуальной ориентации при прохождении снежного шквала у Земли довольно ограничена в пространстве и составляет обычно лишь 100…200 м (редко больше), а за пределами зоны снежного шквала видимость обычно улучшается.   

       Между снежными зарядами видимость становится лучше, и поэтому в стороне от снежного заряда – часто даже на расстоянии сотен метров от него и далее, если нет поблизости приближающегося снежного шквала,  зона снежного заряда бывает даже видна в виде некоторого движущегося «снежного столба». Это очень важно для оперативного визуального обнаружения этих зон и их успешного «обхода» - для обеспечения безопасности полётов и оповещения экипажей ВС! Кроме того, зоны снежных зарядов хорошо обнаруживаются и отслеживаются современными метеорологическими радиолокаторами [6], что и должно использоваться для метеорологического обеспечения полётов по району аэродрома в этих условиях.      

4.  Виды авиационных происшествий при снежных зарядах

       Очевидно, что ВС, попадающие в полёте в условия снежного заряда, испытывают значительные трудности для сохранения безопасности полёта, что иногда и приводит к соответствующим АП. Рассмотрим далее три таких подобранных для статьи типичных АП – это случаи в т.т. А, В, С (они отмечены на рис.2)  на типовой схеме очага снежного заряда в стадии максимального развития.

       А) 19 февраля 1977г вблизи п. Тапа ЭстССР самолёт АН-24Т при заходе на посадку на военный аэродром, находясь на глиссаде, после прохода ДПРМ (дальний приводной радиомаркер), уже находясь на высоте около 100 м над ВПП (взлётно-посадочная полоса), попал в мощный снежный заряд в условиях полной потери видимости. Самолёт при этом внезапно и резко потерял высоту, в результате чего задел высокую дымовую трубу и упал, все 21 чел. находившиеся на борту ВС, погибли.

       Это АП явно произошло при попадании ВС в сам нисходящий поток в снежном заряде на некоторой высоте над поверхностью Земли.

      В)  20 января 2011г. вертолёт AS – 335NRA-04109 у озера Суходольское Приозёрского р-на Ленинградской обл. летел на малой высоте и в видимости Земли (по материалам дела). Общая метеоситуация при этом по данным метеослужбы была следующая: полёт этого вертолёта производился в циклонических условиях пасмурной погоды с ливневыми осадками и ухудшениями видимости в тылу вторичного холодного фронта …наблюдались осадки в виде снега с дождём, с наличием отдельных зон осадков ливневого характера. В этих условиях вертолёт во время полёта «обходил» очаги ливневых осадков (они были видны), но при попытке снижения внезапно попал в «край» снежного заряда, резко потерял высоту и упал на землю при усилении ветра у Земли в условиях снежного шквала. К счастью, никто не погиб, но вертолёт получил серьёзные повреждения. 

         Условия фактической погоды в месте АП (по протоколам допросов свидетелей и потерпевших): «… это произошло при наличии очагов осадков в виде снега с дождём… в смешанных осадках… что ухудшало горизонтальную видимость в зоне ливневых снежных осадков….»  Это АП очевидно произошло в т. В соответствии с рис.2, т.е.  в том месте, где вблизи вертикальной границы зоны снежного заряда уже сформировался  снежный шквал.         

    С)  6 апреля 2012г  вертолёт «Agusta» у оз. Янисъярви Сортавальского р-на Карелии при полёте на высоте до 50 м. в спокойных условиях и при видимости Земли, на удалении около 1 км от очага выпадения снега (очаг был виден экипажу) испытал болтанку в налетевшем у Земли снежном шквале и, вертолёт, резко потеряв высоту, ударился о Землю. К счастью, никто не погиб, вертолёт получил повреждения.

       Информация об этом АП была опубликована в Интернете:  

 http://www.newsru.com/russia/06apr2012/agusta.html

а также в

 http://www.fontanka.ru/2012/04/06/142/

    Анализ условий этого АП показал, что полёт происходил в ложбине циклона вблизи быстро приближающегося и интенсивного холодного фронта, и АП произошло практически в самой фронтальной зоне у Земли. Данные дневника погоды при прохождении этого фронта через зону аэродрома показывают, что при его прохождении у Земли отмечались мощные очаги кучево-дождевых облаков и выпадение ливневых осадков (зарядов мокрого снега), а также наблюдались усиления ветра у Земли до 16 м/с.

        Таким образом, очевидно, что данное АП произошло хотя и за пределами выпадения самого снежного заряда, в который вертолёт так и не попал, но он оказался на участке, в который внезапно и на большой скорости «ворвался» снежный шквал, вызванный находящимся в отдалении снежным зарядом. Поэтому и произошёл бросок вертолёта в турбулентной зоне фронта порывистости, когда налетел снежный шквал.  На Рис.2 – это т. С - внешняя зона границы снежного шквала, «откатывающегося» как фронт порывистости у Земли от очага снежного заряда. Следовательно, и это очень важно, что зона снежного заряда опасна для полётов не только внутри самой этой зоны, но и на расстоянии в километры от неё - за пределами выпадения самого снежного заряда у Земли, куда может «примчаться» фронт порывистости, сформированный ближайшим очагом снежного заряда и вызывающий снежный шквал!

5.  Общие выводы

      В зимнее время в зонах прохождения холодных атмосферных фронтов  различных типов у поверхности Земли и непосредственно после их прохождения, обычно возникают кучево-дождевые облака и формируются очаги выпадения твёрдых ливневых осадков в виде ливневого снега (в т.ч. снега «хлопьями»), снежной крупы, ливневого мокрого снега или снега с дождём. При выпадениях ливневого снега могут возникать резкие ухудшения видимости, вплоть до полной потери визуальной ориентации, в особенности в снежном шквале (при усилениях ветра) у поверхности Земли.  

     При значительной интенсивности процессов формирования ливневых осадков, т.е. при высокой «плотности» выпадения элементов в очаге, и при увеличенных размерах выпадающих твёрдых элементов (в особенности «мокрых») скорость их падения резко возрастает. По этой причине возникает мощный эффект «вовлечения» воздуха падающими осадками, в результате которого может возникнуть сильный нисходящий поток воздуха в очаге выпадения таких осадков.       

      Массы воздуха в нисходящем потоке, возникшем в очаге выпадения твёрдых ливневых осадков, приближаясь к поверхности Земли, начинают «растекаться» в стороны от очага, преимущественно в сторону движения очага, создавая зону снежного шквала, быстро распространяющуюся на несколько километров от границы очага - аналогично летнему фронту порывистости, возникающему у мощных летних грозовых очагов. В зоне такого кратковременного снежного шквала, кроме больших скоростей ветра, может наблюдаться сильная турбулентность.

      Таким образом, снежные заряды опасны для полётов ВС как резкой потерей видимости в осадках, так и сильными нисходящими потоками в самом снежном заряде, а также снежным шквалом вблизи очага у поверхности Земли, что чревато соответствующими АП в зоне снежного заряда.  

6. Практические  рекомендации

          В связи с чрезвычайной опасностью снежных зарядов для работы авиации, для того, чтобы избегать вызванных ими АП, необходимо строго выполнять ряд рекомендаций как для лётно-дипетчерского состава, так и для оперативных работников Гидрометеорологического обеспечения авиации. Эти рекомендации получены на основании анализа АП и материалов, связанных со снежными зарядами в нижних слоях атмосферы по району аэродрома и их выполнение уменьшает вероятность возникновение АП в зоне снежных зарядов.

             Работникам Гидрометслужбы, обеспечивающим работу аэродрома, в условиях погоды, способствующих возникновению снежных зарядов по району аэродрома, следует обязательно вносить в формулировку прогноза по аэродрому сведения о возможности появления снежных зарядов по району аэродрома и вероятных сроках этого явления. Кроме того, необходимо в соответствующие периоды времени, на которые прогнозируется возникновение снежных зарядов,  следует включать эту информацию в консультации экипажам ВС.

        На период прогнозируемого возникновения снежных зарядов в районе аэродрома дежурному синоптику для выявления фактического появления снежных зарядов необходимо следить за имеющейся у него информацией метеорологических локаторов, а также регулярно запрашивать диспетчерскую службу (по визуальным данным КДП - контрольно-диспетчерского пункта, аэродромных служб и сведениям с бортов ВС) о фактическом появлении очагов снежных зарядов в районе аэродрома. 

       При поступлении информации о фактическом возникновении снежных зарядов в районе аэродрома незамедлительно подготовить соответствующее штормовое оповещение и представить его в диспетчерскую службу аэродрома и внести эту информацию в радиовещательные оповещения о погоде для экипажей ВС, находящихся в районе аэродрома.

          Лётно-диспетчерской службе аэродрома на период прогнозируемого синоптиками появления снежных зарядов по району аэродрома следует следить за появлением снежных зарядов по данным локаторов, визуальным наблюдениям КДП, сведениям аэродромных служб и экипажей ВС.

         При фактическом появлении снежных зарядов в районе аэродрома следует сообщить об этом синоптику и при наличии соответствующих данных начать оперативное обеспечение экипажей ВС сведениями о расположении снежных зарядов на глиссаде снижения и на траектории набора высоты после отрыва при выполнении взлёта. Необходимо рекомендовать экипажам ВС по возможности избегать попадания ВС в зону снежного заряда, а также снежного шквала у Земли в окрестностях снежного заряда.

          Экипажам ВС при полёте на малой высоте и получении оповещения диспетчера о вероятности или наличии снежных зарядов следует внимательно следить для их визуального обнаружения в полёте. 

           При обнаружении очагов снежных зарядов в полёте в нижних слоях атмосферы необходимо по возможности «обходить» их и избегать попадания в них, придерживаясь правила: НЕ ВХОДИТЬ, НЕ ПРИБЛИЖАТЬСЯ, УХОДИТЬ.

          Об обнаружении очагов снежных зарядов следует незамедлительно сообщить диспетчеру. При этом, по возможности, следует дать оценку  расположения очагов снежных зарядов и снежных шквалов, их интенсивности, размерах  и направлении смещения.

          В этой ситуации вполне допустимым является отказ от взлёта и/или посадки по причине обнаружения очага интенсивного снежного заряда или снежного шквала, обнаруженных по курсу впереди ВС.

         .         

                                                        Литература

1. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь.    Гидрометеотздат, 1974. 

2. Метеословарь — глоссарий метеорологических терминов POGODA.BY http://www.pogoda.by/glossary/?nd=16

3. Глазунов В.Г. Авиация и Погода. Электронное учебное пособие. 2012.http://www.aex.ru/news/2012/12/21/101136/

4.  Руководство по сдвигу ветра на малых высотах. Doc.9817 AN/449  ICAO Международная организация гражданской авиации, 2005. http://aviadocs.net/icaodocs/Docs/9817_cons_ru.pdf

5.   Глазунов В.Г. Метеорологическая экспертиза катастрофы Ми-8МТ на вертодроме Баренцбург (Шпицберген) 30�32008 г. http://www.aex.ru/docs/4/2012/12/18/1697/

6. Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс МЕТЕОР-МЕТЕОЯЧЕЙКА. ЗАО «Институт радарной метеорологии» (ИРАМ). http://www.iram.ru/iram/p11_meteor_ru.php