Для прогнозу атмосферної турбулентності, яка викликає бовтанку літаків, використовують синоптичні, синоптико-статистичні і розрахункові методи.
Суть синоптичних методів прогнозу атмосферної турбулентності, яка викликає бовтанку літаків, полягає в комплексному аналізі приземних карт погоди та карт баричної топографії різних рівнів. Такий аналіз дозволяє визначити характер хмарності, наявність фронтів та їх активність. За допомогою висотних карт визначається форма баричного поля, напрямок і швидкість вітру на висоті польоту, знак адвекції температури та дивергенції течії.
Синоптико-статистичний метод прогнозу бовтанки літаків в імовірній формі був запропонований М.І. Давидовим. Для кожної синоптичної ситуації визначена імовірність виникнення бовтанки будь-якої інтенсивності (група І), а також помірної та сильної бовтанки (група II). Різні сполучення простих ознак дозволили одержати комплексні ознаки, за допомогою яких можна визначити імовірність бовтанки в даному баричному полі на висоті польоту.
Визначення зони ТЯН здійснюють на основі аналізу наступних синоптичних матеріалів:
а) прогностичних карт баричної топографії і карт струминних течій;
б) фактичних і прогностичних карт для визначення приземного положення фронтів, баричних центрів і районів циклогенезу;
в) карт тропопаузи і вертикальних зсувів вітру;
г) аерологічних діаграм з нанесеними даними радіозондування;
д) супутникових знімків, що використовуються для визначення положення фронтів, струминних течій, гірських хвиль та інших синоптичних об'єктів над районами з рідкісною мережею спостережень.
З імовірністю 80…90 % слід прогнозувати зони помірної та сильної турбулентності ясного неба (рис. 5.1) при наявності наступних синоптичних ситуацій на прогностичних картах баричної топографії АТ-400, АТ-300 гПа та картах струминної течії:
Рис. 5.1 – Синоптичні критерії прогнозу ТЯН, що враховують конфігурацію ізогіпс і СТ:
1 – зона ТЯН; 2 – вісь СТ; 3 – ізогіпси;
4 – ізотахи; 5 – вісь гірського хребта.
а) в передній частині баричної улоговини, дельті ВФЗ (рис. 5.1 а), в області відносно слабкого вітру ближче до антициклонічної кривизни ізогіпси при їх розходженні. В цій зоні часто мають місце значні вертикальні зсуви вітру;
б) на вісі баричної улоговини при наявності СТ (рис. 5.1 б). Зона ТЯН розташовується поблизу (на відстані до 300 км) вісі улоговини з циклонічного боку СТ. Необхідною умовою при цьому є також наявність адвекції холоду та значних горизонтальних градієнтах температури (> 2,5 °С/100 км) на рівні 300 гПа; швидке переміщення улоговини (> 50 км×год-1); сильні горизонтальні зсуви вітру (> 10 м×с-1 на 100 км) в області найбільшого згущення ізотерм;
в) в тилу улоговини (рис. 5.1 в) при наявності СТ та адвекції холоду в зоні послаблення швидкості вітру за потоком;
г) на вісі баричного гребеня (рис. 5.1 г) при наявності СТ, сильних вертикальних зсувів вітру (> 1,5 м×с-1 на 100 км), значної швидкості вітру
(> 70 км×год-1), різкого посилення антициклонічної кривизни СТ;
д) в сідловині при наявності ізольованого центру низького тиску
(рис. 5.1 д);
е) в зоні злиття двох СТ (рис. 5.1 е), коли вони знаходяться на відстані не більше 500 км одна від одної;
ж) при перетині СТ гірського хребта (рис. 5.1 ж).
Результати теоретичних досліджень дозволяють виділити наступні, найбільш важливі, для виникнення ТЯН параметри, що характеризують вертикальну структуру потоку.
1. Число Річардсона і його складові:
, (5.7)
де 
- середня температура повітря в даному шарі; gа і g - сухо-адіабатичний і дійсний вертикальний градієнт температури повітря, відповідно, b = |DV/Dz|—параметр динамічної стійкості (вертикальний зсув вітру). Статистичні дослідження показують, що використання Ri не дає підвищення успішності прогнозу ТЯН в порівнянні з використанням тільки вертикального зсуву вітру, що може бути пояснене великими помилками в обчисленнях Ri за даними радіозондування.
2. Характеристика мінливості профілю температури з висотою відображує зміну термічної стійкості з висотою - Dg = g1 - g2. Із зростанням кривизни профілю температури імовірність виникнення турбулентних зон зростає.
3. Характеристика мінливості вертикального зсуву вітру з висотою Db = |(DV/Dz)1 - (DV/Dz)2|, що відображає, зокрема, кривизну профілю вітру. Відмічається, що навколо точок перегину профілю вітру при локальних зменшеннях числа Ri створюються умови для виникнення турбулентних зон.
На основі аналізу умов виникнення зон інтенсивної ТЯН у верхній тропосфері і нижній стратосфері Г.С. Булдовський запропонував комплексний параметр:
, (5.8)
де g1 і g2.- вертикальні градієнти температури відповідно в нижньому і верхньому шарах атмосфери (по відношенню до досліджуваного рівня). Бовтанка вказувалася, якщо К < Ккр=1,2. При використанні параметра К для прогнозу зон ТЯН справджуваність прогнозу наявності бовтанки склала 67 %, справджуваність прогнозу її відсутності – 90 %. Підвищення справджуваності прогнозів на 2…3 % вдалося добитися шляхом залучення характеристик горизонтального зсуву вітру вздовж і поперек потоку, при великих значеннях яких може посилюватися розвиток ТЯН.
С.В. Солонин і О.Г. Богаткин привели наступні критичні значення метеорологічних параметрів, при яких можна очікувати розвиток ТЯН в стратосфері. Якщо із шести критеріїв турбулентності, визначити які можна за даними температурно-вітрового зондування (швидкість вітру 25 м·с-1 і більше, вертикальний градієнт швидкості вітру ≥ 10 м·с-1 на 1 км, горизонтальний градієнт швидкості вітру ≥ 5 м·с-1 на 100 км, вертикальний зсув напряму вітру ≥ 15 º на 1 км, вертикальний градієнт температури ≥ 7 ºС на 1 км, горизонтальний градієнт температури повітря ≥ 2 ºС на 100 км), одночасно виконується не менше трьох, то в цьому районі слід указувати бовтанку.
Таким чином, розрахункові методи прогнозу бовтанки літаків зводяться до визначення числа Річардсона (Rі) або інших критеріїв, які характеризують турбулентний стан атмосфери.
Дискримінантний аналіз знаходить в даний час все більш широке застосування при дослідженні і прогнозі ТЯН. Метод діагнозу і прогнозу ТЯН за даними температурно-вітрового зондування атмосфери, розроблений на основі дискримінантного аналізу Г.С. Булдовським, О.О. Васильєвим та С.А. Бортніковим і придатний для ручної обробки даних зондування, дозволяє прогнозувати зони інтенсивної турбулентності в верхній тропосфері в імовірнісній формі.
Метод, заснований на 5-уровневной гідродинамічної моделі прогнозу полів вітру і температури за повними рівняннями погоди. У рівнянні дискримінантної функції як найбільш інформативні предиктори ввійшли горизонтальний градієнт температури (grad T) і вертикальний зсув вектора вітру (¶V/¶z):
DL = 98,2 grad T + 159,2 ¶V/¶z - 447,1. (5.9)
Для розрахунку імовірності ТЯН отриманий аналітичний вираз у вигляді:
, (5.10)
де Р – імовірність інтенсивної турбулентності. Загальна справджуваність прогнозу складає вище 70 %.
