TEMA 10 TURBULENCIA

1. TEMA 10TURBULENCIA METEOROLOGÍA AERONÁUTICA (Parte I) Carlos Rincón Melero O.E.P. 2.010

2. TEMA 10.- TURBULENCIA DEFINICIÓN: - Cambios bruscos en las componentes horizontal y vertical del viento → Remolinos y movimiento caótico: partículas que pasan sucesivamente por un mismo punto, siguen trayectorias diferentes. - Aeronáutica: perturbaciones lo suficientemente significativos como para afectar a la seguridad o simplemente a la comodidad del vuelo. - Se produce tanto en nube como en aire claro. 2

3. TEMA 10.- TURBULENCIA EFECTOS DE LA TURBULENCIA SOBRE LA AERONAVE: - Considerada como el factor meteorológico más peligroso. * Boeing 747: 1700 horas turbulencia moderada y 20 horas fuerte al año. * Puede ocasionar un fallo estructural. - Los efectos de la turbulencia dependen del diseño, masa y velocidad de la aeronave. Escala empírica de Darmstadt: * Turbulencia 0: oscilaciones muy ligeras de vez en cuando. * Turbulencia 1: golpes laterales frecuentes; ligero balanceo. * Turbulencia 2: el avión se separa de su línea de vuelo. Los pasajeros pierden, a veces, por un instante, el contacto con su asiento. * Turbulencia 3: el avión se separa con frecuencia y bruscamente de la línea de vuelo. Los pasajeros pierden el contacto con su asiento y sólo se mantienen gracias a los cinturones.

4. TEMA 10.- TURBULENCIA Factores que influyen en el efecto de la turbulencia: - Tamaño del remolino y de la aeronave: * Turbulencia más significativa: remolinos con tamaño del orden de la envergadura del avión. * Si el diámetro de los remolinos es grande: ascendencias y descendencias. * Si el diámetro de los remolinos es pequeño: baches y meneos; incomodidad del vuelo. - Velocidad de la aeronave: * Más velocidad → mayor número de remolinos por unidad de tiempo → mayor esfuerzo en la estructura. * Casas constructoras recomiendan reducir la velocidad entre un 10% - 15%. - Peso y características de la aeronave: * Un avión ligero se ve más afectado por la turbulencia que uno pesado.

5. TEMA 10.- TURBULENCIA INTENSIDAD Y MEDIDA DE LA TURBULENCIA: - OACI utiliza el índice de disipación de torbellino: EDR (Eddy Dissipation Rate). * Medida independiente de la aeronave. * De acuerdo al anexo 3, la turbulencia se considera: a) fuerte, si el valor máximo de la raíz cúbica del EDR es mayor que 0,7; b) moderada, si es mayor que 0,4 y menor o igual que 0,7; c) ligera, si es mayor que 0,1 y menor o igual que 0,4; y d) nula (NIL) si es menor o igual que 0,1

6. TEMA 10.- TURBULENCIA - Intensidad de acuerdo al factor de carga “n”: relación entre L (sustentación del avión) y W (peso del avión): n = L/W. * Turbulencia ligera: 0,8 < n < 1,2. Corrientes verticales inferiores a 350 ft/min (1.75 m/s). * Turbulencia moderada: 0,5 < n < 1,5. Corrientes verticales, de 350 a 600 ft/min (1.75 a 3 m/s). * Turbulencia fuerte: 0,0 < n < 2,0. Corrientes verticales superiores a 600 ft/min (3 m/s). - De manera aproximada las turbulencias ligera, moderada y fuerte corresponden respectivamente a los valores 1, 2 y 3 de la escala Darmstadt. - Alrededor de un 10% del tiempo de vuelo sobre el Atlántico Norte transcurre con turbulencia ligera; un 1%, moderada; y un 0,01%, fuerte.

7. TEMA 10.- TURBULENCIA TURBULENCIA JUNTO AL SUELO: - Turbulencia mecánica: * Rozamiento del aire con la superficie. 1.000 metros de espesor (capa turbulenta). * Obstáculos. * Zonas montañosas.

8. TEMA 10.- TURBULENCIA - Turbulencia térmica: * Inestabilidad atmosférica: corrientes ascendentes y descendentes. Calentamiento de las capas bajas de la troposfera. Enfriamiento de las capas superiores. * Máxima turbulencia: inicio de la fase de madurez y en el tercio central del CB. * Ascendencias pueden alcanzar los 35 m/s y las descendencias los 15 m/s.

9. TEMA 10.- TURBULENCIA - Turbulencia de estela: * Generada por los aviones en vuelo. * Cuanto más grande y pesado es el avión y mayor velocidad: vórtices más grandes y turbulencias más fuertes. * Se forman debido a la diferencia de presión dinámica por encima y por debajo de las alas. * Un viento cruzado puede barrer la turbulencia en poco tiempo, pero puede llevarla sobre otra pista * Un viento ligero, permite la permanencia de la turbulencia. * No es puramente meteorológica. * El control aéreo espacia las operaciones de aeronaves, entre otras razones, para evitarlo.

10. TEMA 10.- TURBULENCIA NUBES Y TURBULENCIA: - Nubes altas: generalmente sin turbulencia (raramente cirrocumulos). - Altocúmulos: Sin turbulencia significativa. * Altocúmulos castellatus reflejan una mayor inestabilidad. * Altocúmulos lenticulares: ondas de montaña. - Altostratos: * Delgados: sin turbulencia significativa. * Espesos: ligera, ocasionalmente moderada. - Nimbostratos: Turbulencia débil o moderada. * Niveles bajos y zonas de montaña puede ser fuerte.

11. TEMA 10.- TURBULENCIA - Estratos: Sin turbulencia. - Estratocúmulos: Por debajo, turbulencia por térmica. - Cúmulos: * Humilis: turbulencia ligera producida por térmica. * Congestus: Turbulencia moderada o fuerte. Los aviones evitan entrar en ellos. - Cumulonimbos: Turbulencia fuerte. Los aviones evitan entrar en ellos.

12. TEMA 10.- TURBULENCIA TURBULENCIA EN AIRE CLARO: - CAT (Clear Air Turbulence): Se produce en ausencia de nubes. * A veces, cirros asociados - Cizalladura del viento: * Vertical: nudos (K) por cada 1.000 pies (300 metros) > 2K: posibilidad de CAT. > 4K: alta probabilidad. Moderada o fuerte. > 6K: Fuerte o extrema. * Horizontal: Variación del viento por cada 60 millas náuticas (111 Km) > 20 kt/60 millas. Empieza posibilidad. > 45 kt/60 millas. Probabilidad prácticamente del 100%. * Cizalladura vertical, más importante y representativa que la horizontal

13. TEMA 10.- TURBULENCIA - Características generales: * Probabilidad de CAT de cualquier intensidad: 15%. Moderada: 6%. Fuerte: 1%. * Máximo de ocurrencia: invierno. Gradiente velocidad del viento, y horizontal de temperatura, son máximos. * Se alarga en la dirección del viento. * Espesor: 2.000 pies (600 metros). Extensión horizontal: de 10 a 80 km. Longitud: puede alcanzar los 100 km. * Duración: entre minutos y horas. * En dos situaciones similares, una desarrolla CAT y otra no. 

14. *Zonas de CAT: Izquierda del chorro: hasta 4.000 pies por encima de la tropopausa y 7.000 pies por debajo. Derecha del chorro debajo de la tropopausa; a más de 1.000 pies por debajo. Derecha del chorro debajo de la tropopausa. ZONAS FORMACIÓN CAT: - Corriente en chorro. * 64% de las turbulencias moderadas o fuertes, en las proximidades del chorro. TEMA 10.- TURBULENCIA

15. TEMA 10.- TURBULENCIA * Mirando corriente abajo la cizalladura horizontal es mayor a la izquierda que a la derecha → A la izquierda la turbulencia es más intensa.

16. TEMA 10.- TURBULENCIA * Caso especial: el chorro polar se mueve muy marcadamente hacia el sur acercándose a menos de 300 millas del chorro subtropical → máximo CAT en la zona de interacción de los dos chorros. * Turbulencias asociadas al chorro, más probables e intensas en terrenos montañosos.

17. TEMA 10.- TURBULENCIA - Curvatura de la corriente: * Cambio de dirección → variación de velocidad del viento → cizalladura que puede dar lugar a turbulencia. * En los surcos, CAT moderada, que puede ser fuerte. * Zonas con bajas cerradas CAT en solo el 5%.

18. TEMA 10.- TURBULENCIA - Ondas de gravedad-cizalladura: * Se originan cuando un impulso perturba la atmósfera → la gravedad genera olas a partir de estas alteraciones si hay diferencia de densidad entre dos masas de aire superpuestas. * Se pueden presentar en cualquier parte de la atmósfera: tropopausa se dan los factores idóneos.