Czy wiecie, że… turbulencje i uskoki wiatru

Na przełomie 2014 i 2015 roku cieszyliśmy się typowo zimowym krajobrazem. Ujemne temperatury i towarzyszące im opady śniegu przypomniały obraz tej pory roku w naszej szerokości geograficznej. Sytuacja zmieniła się jednak dość dynamicznie pod koniec drugiego tygodnia stycznia 2015 roku, gdy znaleźliśmy się pod wpływem rozległego i głębokiego niżu wędrującego do nas z rejonu Islandii. Przyniósł on ze sobą krótkotrwały, ale gwałtowny wzrost temperatury powietrza, w niektórych częściach kraju nawet do wartości dwucyfrowych, obfite opady deszczu i deszczu ze śniegiem, silny i porywisty wiatr osiągający do 100 km/h, a nawet burze.

W ubiegłym roku sporo miejsca poświęciłem zagrożeniom dla lotnictwa powodowanych oblodzeniem (więcej tutaj). Grupę najbardziej niebezpiecznych zjawisk i elementów meteorologicznych w lotnictwie uzupełniają turbulencje i uskoki wiatru. Według danych ICAO jedną z przyczyn blisko 40% wypadków lotniczych jest pogoda, co chyba nie jest dużym zaskoczeniem biorąc pod uwagę fakt, że cała awiacja jest od niej w znacznej mierze uzależniona. I o ile w dobie tak szerokiego zaawansowania technologicznego lotnictwa nie jest problemem „zaprogramowanie” parametrów lotu, o tyle ich utrzymanie w czasie jego trwania w konfrontacji ze zjawiskami przyrody może stwarzać już pewne trudności.

Nieuporządkowany, burzliwy przepływ powietrza o zmiennej prędkości i kierunku poruszania się jego poszczególnych cząstek nosi nazwę turbulencji. Może ona mieć pochodzenie termiczne (prądy konwekcyjne), mechaniczne (tarcie przepływającego powietrza o nierówności podłoża, np. przez łańcuchy górskie), burzowe (wewnątrz i w sąsiedztwie chmur Cumulonimbus) oraz jako szczególny rodzaj – turbulencja nieba bezchmurnego, występująca w średniej i górnej troposferze. Najogólniej mówiąc turbulencje powstają wtedy, gdy spotykają się dwie masy powietrzne o różnych temperaturach lub ciśnieniach.

Ze względu na intensywność turbulencję dzieli się na lekką, umiarkowaną i intensywną, przy czym w komunikatach meteorologicznych znajdziemy ostrzeżenie o jej odpowiednio drugim i trzecim stopniu intensywności, jako powodującą odczuwalne zmiany wysokości lotu, trudności z kontrolą nad samolotem oraz przeciążenia powyżej 1G. Samoloty komunikacyjne wyposażone są w radar pogodowy zlokalizowany w jego przedniej części. Nie dostarcza on tak precyzyjnych danych jak jego naziemna odmiana, ale jest bardzo przydatny w locie, chociażby do omijania obszarów w których występują turbulencje, dlatego gdy zaświeci się sygnalizacja „zapiąć pasy” i usłyszycie zapowiedź pilota, że będzie trzęsło to nie odwlekajcie tej czynności – pilot prawdopodobnie nie mówi tego na wyrost.

Mówiąc o turbulencjach nie należy też zapominać o jeszcze jednej ich kategorii, mającej znaczenie przy ustalaniu separacji między samolotami, czyli turbulencji w śladzie aerodynamicznym, dla której minima separacji oparte są na poświadczonej, maksymalnej masie do startu (MTOW), klasyfikującej statki powietrzne na ciężkie (MTOW ≥ 136 t), średnie (MTOW: 7 – 136 t) i lekkie (MTOW ≤ 7 t). I tak np. minimalna separacja czasowa między dwoma przylatującymi statkami powietrznymi powinna wynosić: 2 minuty – średni za ciężkim a/c oraz 3 minuty – lekki za średnim lub ciężkim a/c. Tego typu turbulencje generuje strumień gorących gazów wylotowych wytwarzanych za silnikiem oraz zjawisko wirów brzegowych (więcej tutaj).

Turbulencje, podobnie zresztą jak oblodzenie i uskoki wiatru, są zjawiskami, których obserwacja z ziemi jest niemożliwa lub znacznie utrudniona, dlatego też w większości przypadków jedynym dostępnym dowodem ich występowania są obserwacje ze statków powietrznych. Jeżeli zatem w trakcie lotu pojawiają się warunki meteorologiczne, które w ocenie pilota dowódcy mogą mieć wpływ na bezpieczeństwo lotów innych statków powietrznych to ma on obowiązek powiadomić o tym fakcie ATC tak szybko, jak to jest możliwe.

W sobotę 10 stycznia 2015 roku, w godzinach wieczornych został wydany SIGMET informujący o silnych turbulencjach w północno – zachodniej i centralnej części FIR Warszawa ze strefą oddziaływania przemieszczającą się na wschód.

475
WSPL31 EPWA 101848
EPWW SIGMET 4 VALID 101900/102300 EPWA-
EPWW WARSAW FIR SEV TURB FCST NW OF LINE N5400 E02330 – N4930 E01850 SFC/FL100 MOV E NC=

Obraz intensywności tego zjawiska odwzorowany w postaci mapy potencjału turbulencyjnego w przekroju od poziomu terenu do wysokości 3 km AGL nie pozostawiał najmniejszych wątpliwości, że nie był to dobry dzień na podróżowanie samolotem i jeżeli ktoś czuł lęk przed lataniem to na pewnego tego wieczoru się go nie wyzbył.

Niestety nie były to jedyne „atrakcje”, z jakimi przyszło się zmierzyć tego dnia. W komunikatach METAR z godziny 21:30 LT dla lotnisk w Gdańsku i Warszawie odnotowano występowanie uskoków wiatru:

METAR EPGD 102030Z 28028G47KT 9999 FEW007 BKN028 04/M00 Q0987 WS R29 =
METAR EPWA 102030Z 30020G34KT 260V320 9999 FEW015CB SCT030 08/03 Q0992 RESHRA WS R29 NOSIG=

Czym jest uskok wiatru i dlaczego stwarza takie zagrożenie dla lotnictwa? Jest to nagła zmiana kierunku i prędkości wiatru spowodowana cyrkulacją prądów powietrza pod chmurą Cumulonimbus, powodująca nagłą utratę lub wzrost siły nośnej, a tym samym wytrącenie samolotu ze stanu równowagi aerodynamicznej. Jego szczególną odmianą jest mikroszkwał (z ang. downburst), który formuje się w wyższych warstwach chmury CB, a po osiągnięciu ziemi rozchodzi się w różnych kierunkach. Zjawisko to trwa 3 – 5 minut i w warstwach przyziemnych prąd powietrza osiąga prędkość nawet do 50 m/s.

Z tego też względu najbardziej narażone na jego wpływ są statki powietrzne znajdujące się w fazie lądowania i startu. W trakcie podejścia do lądowania samolot zniża i z czasem otrzymuje silny, czołowy prąd powietrza, który powoduje zmniejszenie opadania samolotu. Aby utrzymać samolot na ścieżce pilot redukuje prędkość, ale po chwili dostaje się w strefę prądów zstępujących wiejących od tyłu samolotu, co powoduje gwałtowny spadek siły nośnej i może skończyć się przeciągnięciem samolotu. Na wyższym pułapie pilot ma czas na reakcję i odzyskanie siły nośnej poprzez zwiększenie prędkości, ale w fazie lądowania samolot znajduje się na wysokości max kilkudziesięciu metrów nad ziemią. Podobnie sytuacja wygląda przy starcie, kiedy to silny tailwind powoduje opadanie samolotu pomimo prawidłowej konfiguracji samolotu do startu. Na poniższym filmie możecie zobaczyć jak to wygląda w praktyce.

[youtube youtubeurl=”MfGVkaDVu34″ ][/youtube]

Szkolenia doskonalące technikę pilotażu i pozwalające przedłużyć typing, czyli uprawnienia na konkretny typ samolotu, to stały element pracy pilota liniowego. Ich celem jest utrwalanie prawidłowych nawyków i zachowań w czasie lotu oraz powtarzanie procedur. Szkolenia na symulatorze służą przećwiczeniu różnych scenariuszy, z jakimi może spotkać się załoga w czasie prawdziwego lotu, w tym tych związanych z trudnymi warunkami atmosferycznymi.

Nawyk, który zdecydowanie polecam w sobie wyrobić wszystkim podróżującym to odbywanie całego lotu w zapiętych pasach bezpieczeństwa. Pozwoli to na ograniczenie ryzyka nabawienia się nieprzyjemnych kontuzji i urazów w sytuacji niespodziewanych turbulencji lub uskoku wiatru.

Tekst: Michał Stanek, JRP Katowice Airport