Основними факторами, що обумовлюють розвиток турбулентності в нижньому шарі атмосфери є тертя повітряного потоку об поверхню землі, неоднорідність нагріву окремих ділянок земної поверхні сонячною радіацією, а також деформація повітряного потоку над різними перешкодами. Часто розвиток турбулентності відбувається при одночасній дії всіх або частини чинників, тому при прогнозі турбулентності в нижньому шарі необхідно враховувати синоптичну ситуацію, термодинамічні характеристики повітряної маси, стан підстильної поверхні, вигляд і кількість хмарності, пору року і доби, а також вплив рельєфу.
На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблений ряд способів, що дозволяють кількісно і якісно оцінити інтенсивність бовтанки літаків на малих висотах.
При значному вітрі в шарі тертя значення вертикальних поривів (w), що викликають бовтанку, залежить від швидкості вітру біля поверхні землі. Ця залежність для нижнього 500-метрового шару має вигляд:
w = k V, (5.4)
де V - швидкість біля поверхні землі, k – коефіцієнт, залежний від характеру підстильної поверхні.
Значення коефіцієнту k складає від 0,14 до 0,53 влітку та приблизно 0,4 - взимку.
Інтенсивність бовтанки оцінюють за формулою:
D n = 0,06 kV, (5.5)
де D n – приріст перевантаження літака в частинах g, 0,06 – коефіцієнт, що відповідає приросту перевантаження сучасних літаків при вертикальному пориві вітру 1 м×с-1.
При аналізі можливості розвитку термічної бовтанки треба врахувати наступні фактори:
1. Здатність підстильної поверхні віддзеркалювати. Над поверхнею з великою цієї здатністю формування терміків малоймовірно. Найбільшу здатність віддзеркалювати мають лід та сніг (до 65…85 %).
2. Однорідність рослинного покрову. При однорідному покрові розвиток терміків менше інтенсивний, ніж при чередуванні полів, лісів, чагарників та інших форм рослинності.
3. Однорідність рельєфу. Терміки над рівниною менше інтенсивні, ніж над складною місцевістю.
4. Вологість ґрунту. Після нічного дощу розвиток терміків буде слабким, тому що більша частина тепла витрачається на випаровування, внаслідок чого поверхня нагрівається поволі.
5. Швидкість вітру. Слабкий вітер (0…4 м×с-1) сприяє розвитку терміків.
6. Адвективні зміни температури. При адвекції холодного повітря посилюється розвиток терміків, при адвекції тепла – навпаки.
7. Штучні джерела нагріву. Над штучними джерелами тепла (трубами промислових підприємств, лісовими пожежами, вулканами і т.п.) відбувається інтенсивне утворення конвективних струменів.
Розвитку термічної турбулентності сприяють наступні синоптичні ситуації:
1. Тилова частина циклону.
2. Антициклональна кривизна ізобар або розмите баричне поле.
3. Відсутність поблизу фронтальних хмарних систем.
Прогноз термічної турбулентності по суті ідентичний прогнозу конвективної хмарності поза фронтальних розділів.
При відсутності будь-якого впливу фронтальних розділів або локальних посилень вітру, що можуть призвести до різкої зміни вертикального розподілу температури і вологості, інтенсивність термічної турбулентності оцінюється за максимальною різницею між температурою на кривій стану (Т ¢) і температурою на кривій стратифікації (Т) в шарі до рівня 400 гПа:
DТмакс = Т ¢ - Т. (5.6)
Інтенсивність турбулентності буде слабкою при DТмакс = 0…3 °С, помірною при DТмакс = 4…6 °С та сильною при DТмакс ³ 7 °С.
