AVIATION WEATHER- Wind shear

◉ Wind Shear 정의

▷Wind Shear란?

- Sudden, dramatic shift in wind speed and/or direction that occurs over a short distance at any altitude in a vertical or horizontal plane.

▷Horizontal wind shear / Vertical wind shear

- 수평 거리상에서 바람의 변화 / 수직 거리상에서 바람의 변화

▷Low-Level Wind Shear (LLWS)

- 2000` AGL 이하에서의 Wind shear

- 착륙 시 Head wind 감소 (Tail wind 증가) : 대기속도 감소, 양력 손실 (예상 착륙지점 전에 착륙)

- 착륙 시 Head wind 증가 (Tail wind 감소) : 활주로를 벗어나 예상 착륙지점 뒤에 착륙

- 이륙 시 Head wind 감소 (Tail wind 증가) : 상승각, 상승률 감소. 장애물 회피 중요

- 이륙 시 Head wind 증가 (Tail wind 감소) : 상승각, 상승률 증가

▷ Wind Shear 강도

- Severe categories of LLWS

Light wind speed <4 knots/100` (100 ft 당 4knot 미만)

Moderate 4.0 ≤ wind speed < 8.0

Strong 8.0 ≤ wind speed < 12

Severe 12 ≤ wind speed

 

◉ Wind shear causes

① wind shear with a low-level temperature inversion(전도)

② wind shear in a frontal zone

③ microburst (TS)

 

◉ Airmass wind shear (기단성 wind shear)

▷ 바람이 없거나 약한 맑은 날 밤 지면 근처 역전 형성 (cf. →복사역전. 복사안개 많이 낌)

▷ 역전층 위 바람은 상대적으로 강함

▷ 바람이 없는 곳과 바로 위 상대적으로 강한 바람이 부는 지역 형성

▷ 역전층 통과 이, 착륙 사이에 조우

▷ 저고도 역전층 위 2000`~4000` 사이에서 바람이 25knots 이상 시 shear 존재

 

◉ Microburst

- 최대 6000FPM의 downdraft 발생, 1,000ft AGL 이하 비행 중인 항공기에게 치명적

▷ Fujita의 정의

- Concentrated, severe downdraft that induces an outward burst of damaging wind and dangerous wind shear near the ground. ( → downburst)

- A downburst that horizontal dimensions of 2.2 NM or less (→ Microburst)

▷ Wet or Dry Microburst

- 강수량 0.25 mm 이상 : wet , 강수량 0.25 mm 이하 : dry

▷ Microburst 원인

- 강수하중 (4km 영역 내에 더 큰 강수입자 존재할 때)

- 증발냉각 (강수입자가 구름 속을 빠져 나올 때 증발이 일어나(구름 밖은 불포화이기 때문) → 잠열 흡수 → 공기 냉각 → 무게 증가 및 하강 )

▷ Microburst 특성

- 보통 1mile 반경으로 1천~3천ft AGL까지 downdraft 작용하여 2.5mile 반경까지 퍼짐.

- Downdraft가 처음 지면에 도달한 후부터 약 15분 정도 지속 후 소멸. (최고 강도 유지 : 2~4분)

- 지면 부근 수직 속도 45kt, 최고 downdraft는 6000FPM까지 가능.

- Wet downburst : 눈으로 식별되는 rain shaft

- Dry downburst : Virga (꼬리구름)

- 관측 (식별장비)

1) LLWAS ( Low Level Weather Alert System ) : 비행장 주변에 풍향 풍속계 설치

지상에 있으므로 2,000ft 이상 관측 힘들다

2) TDWR ( Terminal Doppler Weather Radar ) : 바람의 변화 알 수 있다.

3) LIDAR ( Light + Radar ) : Light 의 0.5 micro-meter 파장 사용

cf) Downburst (10 km 이내)

┏ Macroburst (4~10 km)

┗ Microburst (4km 이내)

 

◉ CAT (Clear Air Turbulence - 청천난류)

▷ CAT 특성

- thin layer[2,000ft이하], 수십 mile wide, 50mile 이상 long

- 가시적 대류활동에서 멀리 떨어진 자유대기에서 발생 (가시적 대류활동 : thunderstorm or 구름)

- 전형적으로 15,000`MSL 이상에서 발생

- 명칭은 맑은 하늘 고고도에서 난류에 조우한 조종사 경험으로부터 유도됨

- 구름 없는 조건에 제한되지는 않음 (75%는 구름 없이 발생되지만 나머지 25%는 구름 존재)

- 중 정도 이상 난류 조유 확률 : 6% , Jet 부근 : 10 %

 

▷ CAT은 대류권계면의 수천 feet 이내, 산악 위, 겨울철에 빈번히 발생

- 산악파 난류와 겹쳐 나타날 수도 있음

▷ CAT 원인 2가

▶ 고고도 안정층 CAT

- 15,000feet 이상에서 vertical wind shear 발생 지역 나타남

- Vertical wind shear 지역

- 안정층에서 공기덩이가 연직으로 움직이면, atmospheric gravity wave 발생

- vertical shear 강하면 wave crest(꼭대기)가 wave trough 따라잡아서 매우 불안정한 상황

- 흐름 격렬해지고 결과적으로 CAT 발생

▶ Jet 부근 CAT

- CAT의 약 2/3가 발생

- Jet core 주위에서 호의적

- 예리하게 구부러진 제트기류가 직선제트보다 더 큰 난류 생성

- Core에서 풍속이 110 knots 초과 시 더 많은 가능성 존재

 

▷ CAT 예보

- 미 규모 영역에서 관측자료 부족

- 항공기가 조우하지 않거나, 보고 없으면 CAT의 위치 측정 어려움

- 예보는 주로 PIREP 혹은 CAT 발생과 대규모 기상 패턴의 통계적 관계에 의함