Дальность видимости, её измерение и влияние на авиацию

В повседневной жизни мы привыкли, что воздух, которым мы дышим является прозрачным. Однако, в нём постоянно присутствуют различные примеси, в том или ином количестве. По этой причине, горизонтальная и вертикальная дальность видимости в атмосфере постоянно меняется.

Видимость – одна из важнейших в метеорологии и авиации характеристик, зрительное восприятие объектов, зависящее от яркостных и цветовых различий между предметами и фоном. Нормальным значением видимости в метеорологии условно считается 10 км. В реальности при хорошей погоде в зависимости от влажности и запыленности воздушной массы видимость колеблется от 10 до 100 и более километров. В сухом и чистом воздухе арктического происхождения дальность видимости может достигать 150 - 200 километров. Видимость ухудшают такие явления как дымка, туман, мгла, атмосферные осадки, метель, пыльная буря, пожары и т.д.

Основные понятия.

Если в средние широты Европы поступают воздушные массы с юга, тропического происхождения, то в их пределе, как правило, видимость заметно снижается за счёт наличия огромного количества твёрдых мелких частичек (аэрозолей), поднятых ветрами в пустынных районах Северной Африки и Аравийского полуострова. Кроме того, обильное влагосодержание воздуха также приводит у снижению его прозрачности, даже без образования тумана.

В целом, прозрачность атмосферы играет значимую роль для любой отрасли транспортной инфраструктуры, начиная от железной дороги и заканчивая космическими миссиями. Но наибольшее внимание к данному метеорологическому параметру приковано у работников авиации, как гражданской, так и военной. И это понятно, ведь от дальности видимости в воздухе и на земле напрямую зависит безопасность полётов.

Самые опасные аэропорты мира, находящиеся в гористой местности, характеризуются частой повторяемостью условий, способствующих ухудшению видимости для взлета и посадки. Это, например, аэропорт Тенцинга и Хиллари в Непале, где полеты возможны только днем и только в условиях хорошей видимости. Или аэропорт Тенерифе-Северный, где в 1977 году произошла крупнейшая за историю авиации авиакатастрофа (тогда аэропорт назывался Лос-Родеос), в густом тумане на взлетно-посадочной полосе столкнулись 2 «Боинга», погибло 583 человека. Из-за местных географических условий видимость в подобных аэропортах может падать с нескольких километров до нескольких десятков метров за считанные минуты. Самолет, уже заходя на посадку, в случае резкого ухудшения видимости может быть вынужденным уйти на запасной аэродром.

В метеорологической практике важна не только видимость у земли, но и видимость полетная – предельное расстояние, на котором с борта самолета виден объект на окружающем его фоне. Еще одна разновидность видимости – видимость посадочная. Она зависит от многих факторов: от высоты и структуры подоблачной дымки, прозрачности атмосферы на конечном участке глиссады (траектории) снижения, от характеристик взлетно-посадочной полосы. Связь между посадочной и метеорологической дальностью видимости достаточно сложна: в условиях низкой облачности при метеорологической видимости на аэродроме в 10 километров посадочная видимость может быть равна всего километру.

Специалисты метеорологи измеряют и прогнозируют только метеорологическую дальность видимости. Остальные виды видимости могут быть рассчитаны на ее основе. При этом наибольшее значение для взлета и посадки на аэродроме, а также для планирования полетов играют такие разновидности метеорологической видимости как преобладающая и минимальные видимости, которые сообщаются в авиационных сводках и специализированных прогнозах погоды.

Преобладающая видимость – это наибольшее значение видимости, наблюдаемой в пределах по крайней мере половины линии горизонта либо в пределах по крайней мере половины поверхности аэродрома. Если видимость в различных направлениях резко отличается, в сводках погоды также указывается минимальная видимость и ее направление относительно аэродрома.

Измерения дальности видимости.

Наблюдения за видимостью могут производиться визуально и с помощью приборов (инструментально). Визуально они производятся только на маленьких аэродромах и некоторых метеостанциях, где отсутствуют приборы для измерений.

Видимость определяется по определённым, заранее выбранным ориентирам, расстояние до которых известно. Это может быть отдаленная труба, лес на горизонте или недалеко стоящий столб. Визуальные наблюдения сильно зависят от субъективной оценки человеком. При этом зрение у наблюдателей должно быть равно 1,0 на оба глаза, и ежегодно наблюдатель обязан проверять зрение у окулиста.

На крупных аэродромах видимость измеряется только инструментально при помощи трансмиссометра или измерителя прямого рассеяния. В последние годы наибольшее распространение получили лазерные измерители, работа которых основана на степени рассеяния лазерного луча, проходящего сквозь слой воздуха.

В современном подходе измерения видимости в развитых странах участвует искусственный интеллект. В проекте «Удаленный Наблюдатель» (IMS4 Remote Observer) он автоматически распознает изображения с систем видеокамер двух типов: AeroVis и AeroCloud, сочетающих различные возможности. Система AeroVis объединяет изображения, полученные с нескольких камер в панорамный круговой обзор 360°, позволяя автоматически определять преобладающую видимость. Система AeroCloud дополняет картину куполообразными изображениями неба с помощью комбинации изображений визуальной и инфракрасной камер. Уникальность данного подхода состоит в том, что изображения с видеокамер может анализировать не только человек, но и искусственный интеллект с помощью «компьютерного зрения».

«Удаленный Наблюдатель» является отличной альтернативой для сезонных аэропортов, которые ранее были вынуждены нанимать работников лишь на несколько месяцев в году, а на крупных аэродромах снижает вероятность человеческих ошибок. Это ещё один пример того, как нейронные сети помогают специалистам в различных отраслях народного хозяйства и науки.

Подготовил Игорь Кибальчич, кандидат географических наук, синоптик.