वैमानिकीय वातावरणविज्ञान

वैमानिकीय वातावरणविज्ञान : विमाने, अग्निबाण (रॉकेट), क्षेपणास्त्रे, दूरवेधी शस्त्रास्त्रे इत्यादींसारख्या हवेपेक्षा जड किंवा हलक्या असलेल्या वायुयानांच्या वाहतुकीवर किंवा आक्रमणमार्गावर वातावरणातील घडामोडींचे परिणाम होतात. या परिणामांचा अभ्यास तसेच वायुयानाच्या वाहतुकीस आवश्यक असलेल्या माहितीचा विचार वातावरणविज्ञानाच्या ज्या शाखेत केला जातो, त्या शाखेला वैमानिकेय वातावरणविज्ञान म्हणतात. सर्वसाधारणपणे विमानतळावरील दृश्यमानता, वातावरणातील संक्षोभ, निरभ्र हवेतील संक्षोभ, उपरिवारे (भूपृष्ठाच्या वर असलेल्या वातावरणाच्या विविध पातळ्यांमधील वाऱ्याची दिशा व वेग) आणि तापमान, स्त्रोतवारे, क्षोभ सीमा, तडिताघात व हिमसंग्रहण अशा वातावरणातील मुख्य घटना किंवा घटक वर उल्लेखिलेल्या वायुयानांच्या प्रवासावर परिणाम करतात. वातारणातील या घटनांसंबंधी पूर्ण माहिती प्राप्त करून ह्या माहितीच्या आधारे आधी ठरविलेल्या वायुयानाच्या प्रवासाचे आयोजन केले जाते. [→ उच्चतर वातावरणविज्ञान नाविक वातावरणविज्ञान].

विमानतळ किंवा क्षेपण स्थानावरील मंद दृश्यमानता : धूलिवादळे, धूलि-उन्नयनी पवन, धुके,धुसर,झाकळ,धूळ,हिमवर्षाव आणि वृष्टी यांसारख्या क्षैतिज (आडव्या दिशेतील) दृश्यमानता मंदावते. विनियामक न्यूनतम मर्यादेपेक्षा दृश्यमानता कमी असल्यास क्षेपणकेंद्रावरून किंवा विमानतळावरून वायुयानांच्या उड्डाणात किंवा विमान उतरविण्याच्या क्रियेत आपत्तिमूलक परिस्थिती निर्माण होते, वेळेचा व इंधनाचा अपव्यय होतो आणि प्रवासात व्यत्यय येतो. प्रमाणित उपकरणांच्या साहाय्याने विमाने उतरविण्यासाठी विमानतळावरील क्षैतिज दृश्यमानता निदान ८०० मी. असावी असा जागतिक वातावरण वैज्ञानिक संघटनेचा स्पष्ट आदेश आहे. तथापि, ही संकेतमान्य प्रथा आता अस्तंगत होऊ पाहत आहे. सध्या धावपट्टीवरील दृकमर्यादा (RVR रनवे व्हिज्युअल रेंज) ही संकल्पना रूढ होत आहे. संकेतमान्य प्रथेप्रमाणे विमानतळाच्या परिसरात कोण्त्याही दिशेकडील न्यूनतम दृश्यमानता हीच ह्या परिसरात कोणत्याही दिशेकडील दृश्यमानता समजण्यात येत असे, पण आता विमाने उतरण्याच्या किंवा हवेत उड्डाण करण्याच्या दिशेने धावपट्टीवरील अतितीव्र दिवे ज्या अंतरापर्यंत स्पष्टपणे दिसू शकतील, ती धावपट्टीवरील खरी दृकमर्यादा समजण्यात येते. विमानतळाच्या भोवतालच्या भूतलस्वरूपावर दृश्यमानता अवलंबून असते. काही विमानतळांच्या बाबतीत विमाने उतरताना धावपट्टीवरील दृकमर्यादा निदान ६०० मी. असावी असा दंडक घालूम दिला आहे. सध्या अनेक मोठी सुविकसित विमाने विमानतळांवर स्थापिलेल्या अद्ययावत इलेक्ट्रॉनीय उपकरणांच्या व दृक साधनांच्या साहाय्याने उतरतात. अशा विमानतळांच्या बाबतीतही धावपट्टीवरील दृकमर्यादा ३०० मी. पेक्षा कमी नसावी, असाही नियम आहे.

साधारणपणे धावपट्टीवरील दृकमर्यादा वातावरणवैज्ञानिक दृश्यमानतेपेक्षा अधिकतर असते. संपूर्ण विमानतळ धुक्याच्या प्रभावाखाली असतानासुद्धा धावपट्टीवरील दृष्टिक्षेप आसमंतातील दृश्यमानतेपेक्षा अधिक अंतरांचा असतो असे आढळून आले आहे. वातावरणवैज्ञानिक निरीक्षक ज्या वेधशाळेतून त्याला प्रतीत होणाऱ्या दृश्यमानतेचे मूल्य ठरवितो, ती वेधशाळा धावपट्टीपासून बरीच दूर असते. धावपट्टीवरील अधिकतर दृश्यमानतेची कल्पना नसते. त्यामुळे प्रतिवृत्तातील दृश्यमानता विनियामक न्यूनतम दृकमर्यादेपेक्षा कमी असली, तरी तेथील विमानतळांकडे पाठविली जातात आणि पूर्वनियोजित विमानतळावरील दृश्यमानतेत सुधारणा झाल्यानंतरच त्या विमानतळावर उतरण्याचा प्रयत्न करतात. ह्या क्रियेत अनेक तासांचा अपव्यय होतो बरेच आर्थिक नुकसानही होते. ते टाळण्यासाठी आता सर्व विमानतळांवर RVR यंत्रणा अस्तित्वात यावी, अशी जाणीव निर्माण झाली आहे. त्यामुळे मंद दृश्यमानतेच्या कोणत्याही परिस्थितीत विमानतळांवर विमाने उतरू शकतील परंतु अशा रीतीने हवामाननिर्मित आपत्तींपासून काही अंशी मुक्त होण्यासाठी विमानतळावरील हवामानाच्या अंदाजात अधिकाधिक अचुकता आणणे क्रमप्राप्त आहे. हे उद्दिष्ट साधण्यासाठी सूक्ष्म व स्थूल प्रमाणांवर हवामानीय नकाशाचे सारांशी विश्लेषण वातावरणविज्ञानातील कूट समस्या सोडविण्याच्या दृष्टीने काही गणितकृत्यांसाठी संगणकाचा उपयोग आणि धुक्याच्या प्रवृत्ती जाणून घेण्यासाठी ⇨रडारचा वपर अपरिहार्य ठरतो. [→ दश्यमानता].    

संक्षोभ : वातावरणातील नित्याच्या, स्थिरमार्गी, क्षैतिज वायुप्रवहांचे विचलन झाल्यामुळे निर्माण होणाऱ्या प्रक्षुब्धित आविष्काराला वातावरणीय संक्षोभ असे म्हणतात. हे विचलन दोन तऱ्हांनी प्रत्ययास येते. एकात अग्रांकित (धारदार) क्षैतिज आणि उदग्र (उभ्या दिशेतील) आवेग प्रतीत होतात तर दुसऱ्या विस्तृत प्रमाणावर वाऱ्याचे ऊर्ध्व व अध: (वरच्या व खालच्या) दिशांतील प्रवाह अनुभवास येतात. दुसऱ्या प्रकारात विमाने दीर्घकाळपर्यंत द्रुतवेगाने वर ओढली जातात किंवा खाली खेचली जातात. परम तीव्रतेच्या संक्षोभामुळे मानवचलित विमाने नियंत्रणाबाहेर जाऊ शकतात त्यांचे काही भाग एकमेकांत अडकून बसतात किंवा संपूरण विमानाचा संरचनात्मक भंग होतो म्हणजे अपेक्षित कार्य होत नाही. वातावरणीय संक्षोभाचे काही मुख्य प्रकार असे : (१) उंचसखल भूपृष्ठावरून हवा वाहत असताना पृष्ठभागीय घर्षणामुळे निर्माण होणारा यांत्रिक संक्षोभ (२) उष्ण भूपृष्ठाच्या निकटवर्ती थरांतील हवा तापल्यामुळे ती वर जाऊ लागते त्या वेळच्या ऊर्ध्व प्रवाहांमुळे निर्माण होणारा ऊष्मीय संक्षोभ (३) अतितीव्र ⇨गडगडाटी वादळांत ऊर्ध्व व अध: प्रवाहांमुळे प्रतीत होणारा संक्षोभ (४) ⇨ऊष्मागतिकीय दृष्ट्या स्थिर असलेल्या हवेत मार्गातील पर्वतरांगा किंवा टेकड्या चढून गेल्यानंतर संघटित स्वरूपाचे विक्षोभक वायुप्रवाह उदभवतात. त्यांत वातविमुख (वारा वाहण्याच्या दिशेने विरूद्ध बाजूला) जे गिरी-तरंग निर्माण होतात, त्यामुळे आढळून येणारा संक्षोभ (५) भिन्न गुणधर्मांच्या हवेची ⇨सीमापृष्ठे तापमानीय व्युत्कमण आणि स्त्रोतवारे असलेल्या क्षेत्रांत वाऱ्यांची दिशा व वेग सतत बदलत असतात. त्यामुळे क्षैतिज दिशेने व उर्ध्व दिशेने क्षोभावरणाच्या सीमेपर्यंत जे वातविरूपण निर्माण होते, त्यामुळे प्रत्ययास येणारा संक्षोभ. [→ वातावरण].

गारा : कापडी आवरण असलेल्या विमानांचे गारांमुळे विशेष नुकसान होऊ शकते. सर्व विमान धातूचे बनविण्यात येऊ लागल्यावर लहान (सु. ५ मिमी. व्यासाच्या) गारांनी असे नुकसान होण्याची संभाव्यता कमी झाली. मात्र २५ – ५० मिमी. व्यासाच्या अधिक मोठ्या गारा खूप हानिकारक ठरू शकतात. त्यांच्यामुळे वातरोधक पारदर्शक पटल भंग पावू शकते. बाह्यपातळ पृष्ठभागांना वळ्या पडू शकतात. आकाशक, प्राथमिक प्रारक यांसारख्या संरचनांभोवतीच्या हवामानरोधी आच्छादनांना तडे जाऊ शकतात. गडगडाटी वादळात उड्डाण करण्याचे टाळणे व यावरील सर्वोत्कृष्ट प्रतिबंधक उपाय आहे. विमानातील रडार यंत्रणा ही गारा ओळखण्यासाठी महत्त्वाची प्रयुक्ती आहे. ती विशेषत: रात्रीच्या वेळी व दूरवर पसरलेल्या ढगांमध्ये खोलवर असलेली वादळे ओळखण्यासाठी उपयुक्त ठरते.

अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभ : गिरी-तरंग आणि वातविरूपण यांमुळे उदभवणारा संक्षोभ वातावरणात ढग नसतानासुद्धा प्रत्ययास येऊ शकतो. अशा अभ्रविहीन (निरभ्र) क्षेत्रात उड्डाण करणाऱ्या वैमानिकाला ह्या संक्षोभाच्या अस्तित्वाची पूर्वकल्पना नसते. विमानांना अनपेक्षित धक्के, गचके बसल्यानंतरच संक्षोभाचे अस्तित्व जाणवू लागते. ह्या गचक्यांमुळे प्रवाशांची अस्वस्थता वाढते आणि त्यांची व विमानांची सुरक्षितता धोक्यात येते. ह्या आविष्कारचे पूर्वानुमान करण्याचे प्रयत्न फारसे यशस्वी झाले नाहीत.

अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभ हा अल्पमाप प्रमाणावर घडून येणारा आविष्कार आहे. काही किमी. व्यासाच्या व सु. एक किमी. जाड अशा वातावरणीय क्षेत्रातच त्याचा प्रभाव जाणवतो. अशा अल्पक्षेत्रीय आविष्काराची वैमानिकांना पूर्वसूचना देण्यासाठी विस्तृत प्रमाणावर रेडिओसाँडच्या साहाय्याने केलेली निरीक्षणे आवश्यक असतात (रेडिओसाँड हे वातावरणवैज्ञानिक माहितीचे मापन करून त्याच वेळी ती प्रेषित करण्यासाठी वापरण्यात येणारे व बलूनद्वारे वर पाठविलेली उपकरण असते). सध्याच्या रेडिओसाँडच्या जालकात उपरी-वातावरणाचे निरीक्षणे बरीच पृथकपणे केली जातात. रेडिओसाँड-वेधशाळांमध्ये बरेच अंतर असते. दोन रेडिओसाँड-वेधशाळांच्या मधोमध अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभासारखा अल्पक्षेत्रीय आविष्कार सहज लपून निदर्शनास न येण्यासारखा असतो. वैमानिकींनी तो प्रत्यक्षात अनुभविल्याशिवाय व त्याप्रमाणे वातावरणवैज्ञानिक कार्यालयांना मुद्दाम कळविल्याशिवाय त्याच मार्गावरून नंतर उड्डाण करणाऱ्या वैमानिकांना ह्या धोक्याच्य जागेबद्दल पूर्वसूचना देत येत नाही. ही समस्या सोडविण्यासाठी एक उपाय सुचविला गेला आहे. वातविरूपण आणि तापमानीय व्युत्क्रमण असलेल्या क्षेत्रांचे वेध घेणारी दूरसंवेदन उपकरणे तयार करून ती विमानात बसविल्यास खुद्द वैमानिकालाच पुढील मार्गावरील संक्षोभजन्य धोक्याची स्पष्ट कल्पना येईल. त्यामुळे तो आपला मार्ग किंवा उड्डाणाची उंची बदलून धोका टाळू शकेल किंवा धोका टाळणे अशक्य असल्यास तो विमानातील प्रवाशांना सावधनतेचा आगाऊ इशारा देऊ शकेल.

अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभाची तीव्रता व परिणाम संक्षोभक क्षेत्रविभागातून उड्डाण करणाऱ्या विमानांच्या रचनेवर व विमानांच्या वेगावर अवलंबून असतात. साधरणपणे मंद वेगाने जाणाऱ्या विमानांपेक्षा अतिवेगाने जाणाऱ्या विमानांनाच संक्षोभामुळे अधिक त्रास होतो. स्तरावरणात [ क्षोभावरणाच्या वरचा व मध्यावरणाच्या खालचा वातावरणाचा भाग़ →वातावरण] आवाजाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने उडणाऱ्या स्वनातील अवजड विराट विमानांना उच्च वातावरणीय थरांच्या अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभापासून बराच उपद्रव होऊ शकेल, अशी अटकळ आहे. स्तरावरणात संचार करणाऱ्या विमानांची एंजिने तयार करताना एकूण विमानांच्या कार्यक्षमतेवर अभ्रविहीन हवेतील संक्षोभाचे काय परिणाम होतील, ह्याविषयी सर्वांगीण संशोधनाची आवश्यकता आहे.

उपरिवारे आणि तापमान : पृष्ठभागापासून निरनिराळ्या उंचीवरील वातावरणीय थरांत पवनवेग आणि पवनदिशा बदलत असतात. वायुप्रवाहांत शिरून त्यांत मार्ग आक्रमिणारी विमाने पर्यायाने त्या प्रवाहांचाच एक भाग बनतात. विमानमार्गांच्या दिशेने वारे वाहत असल्यास अनुकूल वाऱ्यामुळे विमानांच्या प्रवासकालावधीत व इंधनात बचत होते. प्रतिकूल वाऱ्या मुळे वेळ व इंधन या दोहोंचाही अपव्यय होतो. जगाच्या काही भागांत वातावरणातील विविध थरांतील पवनवेग व पवनदिशा यांतील दैनंदिन बदल अल्प असतात. हिवाळा व उन्हाळा ह्या भिन्न ऋतूंतही उपरिवाऱ्यांच्या दिशांत व वेगांत विशेष फरक पडलेला आढळत नाही. मध्यम व उच्च अक्षवृत्तांतील क्षोभावरणात व निम्न स्तरावरणात अशी परिस्थिती नसते. वातारणाच्या ह्या दोन भागांत पवनदिशेत व पवनवेगात होणारे ऋतुनुसार बदल परमसीमा गाठतात. विशेषत: हिवाळ्यात उपरिवारे तीव्रतम होतात. वातावरणात प्रबल स्त्रोतवारे निर्माण होतात. विमानवहतुकीचे वेळापत्रक निश्चितच केले जाते. ७० ते ८० टक्के वैमानिक उड्डाणे निर्विघ्नपणे पार पडतील, उर्वरीत २० – ३० टक्के विमानांच्या मार्गात प्रबल प्रतिकूल उपरिवाऱ्या मध्ये अडथळे निर्माण होऊन वेळेचा अपव्यय होईल, ही पूर्वकल्पना हवाई वाहतुकीच्या चालकांना असते आणि हा धोका पत्करण्याची त्यांची तयारी असते.

इतर प्रकारच्या प्रवासापेक्षा विमानांनी होणाऱ्या प्रवासाच्या बाबतीत उड्डाणापूर्वी विशेष दक्षता घेणे आवश्यक असते. भविष्यात उपरिवार्यां चे व निरनिराळ्या थरांत तापमान वितरणाचे स्वरूप कसे राहील, याचे पूर्वानुमान करणाऱ्यास नकाशांच्या साहाय्याने विमानांना आक्रमाव्या लागणाऱ्यात लांब पल्ल्याच्या मार्गाचे काळजीपूर्वक पूर्वनियोजन केले जाते. त्यामुळे वैमानिक उपरिवाऱ्यांच्या व तापमानाच्या दृष्टीने आपली मार्गक्रमणाची अनुकूल पातळी व दिशा निश्चित करतो आणि मार्गस्थ होतो. कधीकधी आरंभस्थानक आणि पोहोचस्थानक यांच्यातील अंतरात वाढ होताना दिसत असली, तरी वैमानिक अनुकूल पवन संरचनेमुळे बुध्यावरची मार्गक्रमण पातळी निवडतो. परिणामी या पद्धतीमुळे वेळेची व इंधनाची बचतच होते व वैमानिकांचा मार्ग सुकर होतो. अशा नियोजन पद्धतीला अल्पिष्ठकालीन मार्गक्रमण पद्धती किंवा वातावरणीय दाब संरचनात्मक उड्डाण पद्धती असे म्हणतात.

विमानाच्या प्रत्येक उड्डाणापूर्वी त्याच्या प्रचालनात्मक व्याप्तीप्रमाणे विशिष्ट क्षेत्रातील उपरिवारे आणि तापमान यांची भावी परिस्थिती दर्शविणारे अंदाज वैमानिकाला उपलब्ध करून देणे हे वैमानिकीय वातावरणवैज्ञानिकाचे मुख्य कार्य असते. नागरी झोत विमानांच्या बाबतीत विविध पातळ्यांवरचे वारे, तापमान आणि संक्षोप यांसारख्या आविष्कारांचा विमानाच्या उड्डाणावर होणाऱ्या परिणामांचा संपूर्णपणे विचार करून एक तडजोडीचा मार्ग सुचविणारी इष्टतम उड्डाणयोजना वैमानिकाला सादर करावी लागते.

स्त्रोतवारे : उपोष्ण कटिबंधात, मध्य कतिबंधात व उच्च अज़वृतांत वातावरणातील बहुतेक सर्व पातळींवरील प्रचलित वारे पश्चिमेकडून येऊन पूर्वेकडे जातात. ह्या पश्चिमी वाऱ्याच्या क्षेत्रात काही विशिष्ट अक्षवृत्तांवर ६ किमी. पेक्षा अधिक उंचीवरील अनेक थरांत नागमोडी वळणे घेणारे व सतत स्थलांतर करणारे अत्यंत अरुंद पण अतिद्रुत गतिमान वायुस्त्रोत निर्माण होतात. त्यांना स्त्रोतवारे म्हणतात. त्यांची लांबी हजारो किमी. असून रुंदी ३०० ते ५०० किमी. असते, जाडी ४-५ किमी. असते आणि ते विशिष्ट अक्षवृत्तांवर (२५°ते ४०°) सबंध पृथ्वीला वेढू शकतात. वातावरणाच्या ६ ते १५ किमी. जाडीच्या थरामधील विविध मार्गक्रमण पातळ्यांवर उड्डाण करणाऱ्या विमानांसाठी वैमानिकीय प्रचालनाच्या दृष्टीने ह्या स्त्रोतवाऱ्याची स्थलनिश्चिती करणे महत्त्वपूर्ण ठरते. स्त्रोतप्रवाहांमुळे उत्पन्न होणाऱ्यासंक्षोभजन्य परिस्थितीशी सामना करण्यात विमानातील इंधने संपते. इंधनपुराठ्यासाठी विमानांना भलत्याच विमानतळावर उतरावे लागते. या दोन्ही कारणांमुळे बराच वेळ वाया जातो. तीव्र संक्षोभामुळे अनेकदा विमानांना संरचनात्मक भंगांचा धोका पत्करावा लागतो.

हिवाळ्यात मध्यम अक्षवृत्तीय पट्यातील क्षोभसीमेच्या जवळपासच्या थरांत निर्माण झालेल्या पूर्ण विकसित वायुस्त्रोताच्या गाभ्याजवळील भागात सरासरी पवन वेग ताशी १६५ किमी. असतो. अनेकदा महत्तम पवनवेग ताशी २८० किमी. सारखा विक्रमी पवनवेग आढळला आहे. अतिवेगवान स्त्रोतवारे वैमानिकीय वातावरणवैज्ञानिकाला आणि विमानोड्डाण नियोजकाला नेहमीच आव्हान देत आले आहेत. प्रत्यक्ष वायुस्त्रोतात न शिरता अनुस्त्रोत (वाऱ्याच्या) दिशेने मार्ग आक्रमिताना मागून येणार्यात अनुकूल वाऱ्यांचा फायदा घेऊन प्रवासाचा वेळ कसा वाचेल व त्याचप्रमाणे विमानमार्गाच्या दिशेने विरूद्ध दिशेने येणाऱ्या वाऱ्यामुळे होणारे कालापहरण टाळण्यासाठी विमानाने कोणत्या पातळीवरून उडायचे, या दृष्टीने वैमानिकांना मार्गनिर्देशन करण्यात वातावरणवैज्ञानिकाचे व उड्डाण-नियोजकाचे सर्व कौशल्य पणास लागते.

क्षोभसीमा : क्षोभावरणातील तापमानऱ्हास सर्वसाधारणपणे ६°से. प्रती किमी. असा असतो. साधारणपणे नीच अक्षवृत्तातील पृष्ठभागीय तापमान २७° से. असते. ध्रुवीय प्रदेशांतील पृष्ठभागीय तापमान–१३° से. असते. हा विशिष्ट तापमानऱ्हास विवक्षित उंचीपर्यंत होत असतो. जेथे नेहमीचा तापमानऱ्यास थांबतो त्या उंचीला क्षोभसीमा म्हणतात. उष्ण कटिबंधीय प्रदेशात ही क्षोभसीमा १६ किमी. असते. ध्रुवीय क्षेत्रांत ती १० किमी. उंचीवर असते. ह्या उंचीनंतर तापमानऱ्यास अतिशय कमी त्वरेने म्हणजे २° से. प्रती किमी. पेक्षाही कमी त्वरेने होतो. कधीकधी ह्या सीमेनंतर उंचीप्रमाणे तापमान वाढू लागते.

उष्ण कटिबंधीय प्रदेशात क्षोभसीमेवरील तापमान सु.–९३°से. असते. ध्रुवीय क्षेत्रात ते–४३°से. असते. क्षोभसीमा विषुववृत्तावर अधिकतम उंचीवर असते. ध्रुवीय प्रदेशांकडे जाताना क्षोभसीमेची उंची अतिशय कमी झालेली असते. क्षोभसीमेची उष्ण कटिबंधावरील १६ किमी.ची उंची ध्रुवार येताना १० किमी. पर्यंत कमी होते. ती क्वचितच क्रमश: कमी होत जाते. विषवृत्तापासून ध्रुवांपर्यंत क्षोभसीमा कधीच अभंग नसते. मध्यम कटिबंधीय प्रदेशांतील काही अक्षवृत्तांत क्षोभसीमेला घड्या पडतात. तेथे उष्ण कटिबंधीय क्षोभसीमा व ध्रुवीय क्षोभसीमा ह्या दोन्हीही क्षोभसीमा एकाच वेळी उपस्थित असलेल्या आढळतात. ह्या प्रकाराला दुहेरी क्षोभसीमा असे म्हणतात.

क्षोभसीमेजवळ क्षोभावरणात नेहमी आढळून येणारा तापमानऱ्हास थांबतो इतकेच नव्हे, तर तेथे ऊष्मीय वाऱ्याच्या दिशेत व वेगात उल्लेखनीय बदल घडून आलेले दिसतात. या प्रकाराला वातविरूपण असे म्हणतात. ऊष्मीय वातविरूपणात खंड निर्माण करणारा पृष्ठभाग असे अनेकदा क्षोभसीमेचे वर्णन केले जाते.

विमानप्रचालन यंत्रणेत क्षोभसीमा निश्चितीचे महत्त्वाचे स्थान आहे. वातावरणातील क्षोभावरण व स्तरावरण यांना विभागणारी क्षोभसीमा ओलांडून जाताना उच्च पातळीवरून उडणाऱ्या विमानांना निरभ्र हवेतील संक्षोभाशी व ऊष्मीय वातविरूपणामुळे वातप्रवाहात निर्माण होणाऱ्या विकृतींशी सामना द्यावा लागतो. उदग्र दिशेने होणाऱ्या तापमान-क्रमिकतेतील बदलांमुळे टरबाइन एंजिनांच्या कार्यमनावर उल्लेखनीय परिणाम होतो. आंतरखंडीय प्रवास करणारी अवजड विमाने साधारपणे १०–१४ किमी. च्या पातळीवर उडतात. एकाच उड्डाणात त्यांना अनेकदा क्षोभसीमा ओलांडाव्या लागतात. इंटरनॅशनल सिव्हिल एव्हिएशन ऑर्गनायझेशन (आयसीएओ) या संस्थेने निश्चित केलेल्या प्रमाणित वातावरणात क्षोभसीमा सर्वत्र ११ किमी. उंचीवर असते व तेथील तापमान–५६·५°से. असते, असे गृहीत धरले जाते. ह्या आधारावरच विमानांच्या टरबाइन एंजिनांचे कार्यमान परीक्षण केले जाते. प्रत्यक्षात प्रत्येक वेळी क्षोभसीमा ओलांडून जाताना वातावरणीय गुणधर्माची मूल्ये प्रमाणित मूल्यांपेक्षा वेगवेगळी असतात. त्यामुळे विमानांचे कार्यमान व कार्यक्षमता प्रमाणित मूल्यांहून बरीच भिन्न आढळतात. वातावरणवैज्ञानिकांना व विमानोड्डाण नियोजकाला वातावरणाची निरीक्षणे तपासून विशेष नकाशांद्वारे वैमानिकाला क्षोभसीमेच्या उंचीची व तिच्यावरील आविष्कारांची पूर्वकल्पना द्यावी लागते.

क्षोभावरणात निर्माण होणारे विविध प्रकारचे उदग्र ढग किंवा निरनिराळ्या प्रकारच्या वादळांशी निगडित झालेली मेघरचना क्षोभसीमेपर्यंत सहसा पोहोचत नाही. क्वचित प्रसंगी गर्जनमेघ २३ किमी. उंचीपर्यंत पोहोचल्याचे निदर्शनास आले आहे. पर्वतमय प्रदेशांत निर्माण होणाऱ्या तीव्र गिरी-तरंगाशी निगडित झालेले मसूराकर किंवा दुहेरी बहिर्गोलीय भिंगांसारखे ढगही क्षोभसीमा ओलांडून स्तरावरणात त्याच उंचीपर्यंत पोहचू शकतात, असेही आढळून आले आहे. ह्या सर्व संक्षोभजन्य व वायुप्रवाहांत विकृती उत्पन्न करणाऱ्या आविष्कारांची पूर्व कल्पना वैमानिकांना उड्डाणापूर्वी असणे आवश्यक असते.

  तडिताघात : अनेकदा गडगडाटी वादळ होऊन गर्जन्मेघातून निघालेली वीज विमानाच्या बाह्य भागांवर आदळते. अशा तडिताघातांबरोबर प्रचंड विस्फोटक आवाज होतो. तो विमानाच्या एंजिनांचे जोराची घरघर चालली असतानाही हवाई प्रवाशांना एकाएकी ऐकू येतो व काही काळ ते अस्वस्थ होतात. विद्युत दीप्ती सरळ डोळ्यांनी बघितल्यास अल्पकालीन अंधत्व येते. वैमानिकांनी हा धोका टाळलाच पाहिजे. डोळे दिपल्यानंतर बराच वेळ त्यांना काहीच दिसू शकत नाही. याशिवाय गर्जन्मेघ आणि विमानांचा पृष्ठभाग यांच्यात बराच काळपर्यंत स्थिर विद्युत विसर्जित होत असते. याचा प्रभाव विमानांची अनेक यंत्रे-उपकरणे यांवर होऊन ती अचुकपणे काम करू शकत नाहीत. त्या उपकरणांवर विद्युत चुंबकीय क्षेत्रांचा परिणाम होतो व त्यांच्या तबकड्यांनी दर्शविलेले आकडे विश्वासार्ह नसतात. विमानाच्या ज्या बाह्य धातवीय भागावर तडिताघात होतो, तेथील धातुद्रव्य वितळते. विशेषत: विमानाद्वारांच्या मुठींना अपाय पोहोचतो. आकाशकांच्या (अँटेनांच्या) तारा वितळतात. विमानाचे नासिकाग्र, पुच्छ व रडार यंत्रणा ज्यात ठेवली आहे तो घुमट यांच्या धावतीय भागांना तडिताघातांमुळे छिद्रे पडतात. तडिताघात होण्यापूर्वी वातावरणीय परिस्थिती सर्वत्र साधारणपणे सारखीच असते. तडिताघात होण्यापूर्वी वातावरणात ढग निर्माण झालेले असतात. त्यामुळे अनेक उपकरणांवर भर देऊनच विमानमार्ग आक्रमावा लागतो. हिममिश्रित पर्जन्याची जोरदार वृष्टी, परिसरातील हवेचे ०० से.च्या जवळपास असलेले तापमान, सेंट एल्मोचा विद्युत अनल (विमानाच्या पुढे आलेल्या भागांवर वातावरणीय विद्युत क्षेत्र दाट होऊन होणाऱ्या विद्युत विसर्जनाच्या दृष्य आविष्काराला सेंट एल्मो-इरॅस्मस- यांच्यावरून दिलेले नाव), रेडिओ स्थितिक आणि परिवर्तनशील वायुप्रवाह किंवा हवा यांसारखे आविष्कार तडिताघात होण्याच्या आगोदर वातावरणात घडत असतात. वैमानिकाने कटाक्षाबे त्यांतील धोके टाळायचे असतात. त्यासाठी तो विमानाचा वेग कमी करतो, रडर परावर्तनांच्या मदतीने पूर्वनियोजित मार्ग किंवा उड्डाणाची पातळी बदलतो. तडिताघात अटळच असेल, तर वैमानिक चालक कक्षात सर्व दिवे लावतो. अधिकतम उजेडाला डोळे सरावलेले असल्यामुळे तडिताघाताशी निगडित असलेल्या विद्युत लोळामुळे तो तात्पुरत्या अंधत्वाचा धोका टाक़ू शकतो.

हिमसंग्रहण: अतिशीतित मेघ, हिमकारी पर्जन्य किंवा ओले हिम अशा वातावरणीय परिस्थितीतून प्रवास करणाऱ्या विमानांना हिमसंग्रहणाचा फार मोठा धोका असतो. अतिशीत हवेतून मार्ग आक्रमिताना विमानाचे धातवीय भाग खूपच थंड झालेले असतात. त्यांचे तापमान पाण्याच्या गोठणबिंदूच्या बरेच खाली गेलेले असते. असे विमान भरपूर जलबिंदू असलेल्या ढगांत किंवा जोरदार पाऊस पडत असलेल्या क्षेत्रात शिरते, तेव्हा अतित्वरेने जलबिंदूचे हिम होते आणि अल्पावकाशात विमानांच्या दोन्ही पंखांवर व एंजिनांच्या पंख्यांच्या पात्यांवर स्वच्छ हिमाचे थरांवर थर जमा होतात. त्यांच्या वजनाने विमान जड होते. एंजिनची कार्यक्षमता क्षीण होते व विमान त्वरेने खाली येऊन शेवटी ते जमिनीवर कोसळते. पूर्वी ह्या आविष्कारांमुळे उपोष्ण व ध्रुवीय कटिबंधांतील अतिशीय वातावरणात उड्डाण करणाऱ्या विमानांवर मोठ्या प्रमाणावर धोका असे पण सध्या विमानांचे क्रांतिक घटक भाग गरम ठेवण्याची साधने व तंत्रे उपलब्ध झाल्यामुळे विमानांवर हिमसंग्रहण होण्याचे टाळता येते. स्वयंचलित संपीडनात्मक (दाब देण्याच्या) तापन योजनेमुळे द्रुतगती झोत विमानांची वातपर्णे सुरक्षित ठेवता येतात. उच्च अक्षवृत्तांतील हिमाच्छादित विमानतळांची धावपट्टी अनेकदा अकार्यक्षम होते पण तेथे हिमनिरास किंवा हिमविमोचन पद्धती वापरल्यास धावपट्टीवरील बर्फ काढून टाकून विमाने सुखरूपपणे उतरविता येतात.

विमानतळ कोठे व कसे बांधायचे, धावपट्टीची दिशा कोणती असावी, विमानवाहतुकीसाठी कोणते नवीन मार्ग आखायचे, त्या मार्गावरून केव्हा उड्डाण करायचे विमानतळावर धुक्याची वारंवारता किती आहे, तेथे केचा कसे आणि कोणत्या दिशेने उतरायचे पुढच्या टप्प्यावर जाताना विशेष सुरक्षित मार्ग कोणता, त्यासाठी कोणत्या उंचीवरून उडायचे वातावरणातील विविध पातळीवरील वारे कोणत्या दिशेने व किती वेगाने वाहतात, यांतील वेगवेगळ्या थरांचे तापमान किती आहे हिमांकरेषा (गोठणबिंदुरेषा) किती उंचीवरून जाते गडगडाटी वादळे वाटेत कोठे भेटतील, त्यांच्याशी निगडित झालेल्या ढगांचे प्रमाण, विस्तार व उंची किती असेल गारा, हिम,⇨चंडवात आणि मुसळधार वृष्टी यांची मार्गात शक्यता किती असेल वगैरे गोष्टींची महत्त्वपूर्ण माहिती व अंदाज प्रयाणापूर्वी वैमानिकांना हवे असतात. प्रशिक्षित व अनुभवी वैमानिकीय वातावरणवैज्ञानिकांची याबाबत मदत होऊ शकते.

वैमानिकीय वातावरणविज्ञान सेवा : विमानवाहतुकीला सेवा उपलब्ध करून देण्यासाठी भारतीय वातावरणविज्ञान खात्याने प्रत्येक विमानतळावर वातावरणविज्ञान कार्यालय स्थापन केले आहे. मुंबई, दिल्ली, कोलकाता, चेन्नई व नागपूर येथे प्रमुख वातावरणविज्ञान कार्यालये आहेत. अहमदाबाद, जोधपूर, लखनौ, अलाहाबाद, पाटणा, तिरुवनंतरपुरम (त्रिवेंद्रम), बंगलोर, हैद्राबाद, विशाखापटनम इ. विमानतळांवर अवलंबी वातावरणविज्ञान कार्यालये आहेत. प्रत्येक कार्यालय संबंधित प्रमुख्य कार्यालयांकडून आवश्यक असलेली माहिती मागवू शकते. बहुतेक लहान विमानतळांवर पूरक वातावरणविज्ञान कार्यालये असतात. प्रमुख कार्यालयात विस्तृत क्षेत्रावरील हवामानाचे नकाशे तयार केले जातात आणि कोणत्याही प्रकारची वातावरणविज्ञान सेवा उपलब्ध करून दिली जाते. त्यांशिवाय प्रत्येक अर्ध्या तासास विमानतळावरील वाऱ्याची दिशा व वेग, दृश्यमानता, हवामान, विमानाची उंची अचूक दाखविण्यासाठी उच्चतामापकांवर [भूपृष्ठापासून वातावरणातील कोणत्याही ठिकाणची उंची मोजण्याच्या उपकरणांवर → उच्चतामापल] लावावयाचा हवेचा दाब म्हणजे उच्चतामापकाची जुळवणी यांसंबंधी निरीक्षणे घेतली जातात आणि ती हवाईवाहतूक नियंत्रक व संदेशवहन अधिकारी यांच्या कार्यालयांत पाठविली जातात. अवलंबी कार्यालये भारतावरील हवामानाचे नकाशे तयार करतात आणि तेथून भारतातील कोणत्याही विमानतळावर जाणाऱ्या वैमानिकास आवश्यक असलेली सेवा उपलब्ध करून देतात. जर वैमानिकास भारताच्या बाहेरील विमानतळावर जावयाचे असेल, तर अवलंबी कार्यालय आवश्यक असलेली भारताबाहेरील माहिती संबंधित प्रमुख कार्यालयाकडून मागवून घेते आणि वैमानिकास आवश्यक असलेली संपूर्ण माहिती उपलब्ध करून देते. प्रमुख कार्यालयाप्रमाणे अवलंबी कार्यालयात गरजेप्रमाणे ठराविक काळात प्रत्येक अर्ध्या तासास निरीक्षणे घेऊन ती वाहतूक नियंत्रक व संदेशवहन अधिकारी यांच्या कार्यालयास पुरविते. साधारणपणे पूरक कार्यालयास विमानोड्डाणाच्या मार्गावरील हवामानासंबंधीचे पूर्वानुभव वैमानिकास प्रमुख कार्यालयाकडून आधीच मिळालेले असते. जर पूर्वानुमानाची गरज भासली, तर पूरक कार्यालय संबंधित प्रमुख कार्यालयाकडून पूर्वानुमान मागवून वैमानिकास ते उपलब्ध करून देत. आवश्यकतेप्रमाणे एखाद्या पूरक कार्यालयाचे अवलंबी कार्यालयात रूपांतर केले जाते. [→ भारतीय वातावरणवैज्ञानिक खाते].

साधारणपणे प्रत्येक देशात वर निर्देशिल्याप्रमाणे विमानोड्डाणासाठी वैमानिकीय वातावरणविज्ञान सेवा उपलब्ध केली जाते. आंतरराष्ट्रीय नागरी विमान वाहतूक संघटना ही संयुक्त राष्ट्रांची एक विशिष्ट घटक संघटना आहे. ह्या संघटनेने आंतरराष्ट्रीय विमानोड्डाणासाठी द्यावयाच्या सेवेकरिता नियमावली आणि कार्यप्रणाली तयार केली आहे. त्याप्रमाणे सर्व देशांतून आंतरराष्ट्रीय उड्डाणासाठी लागणारी सर्व सेवा उपलब्ध करून दिली जाते. उच्चतामापकाच्या संशुद्धीचे (दुरुस्तीचे) विमान वाहतुकीमध्ये फार महत्त्व आहे. ज्या प्रदेशावर विमान उडते त्या प्रदेशावर हवेचा दाब बदलत असल्यामुळे या उपकरणात चूक निर्माण होते. त्यामुळे विमान हवेत उडत असताना विमानमार्गाजवळील विमानतळापासून प्राप्त झालेली संशुद्धी वैमानिक विमानातील उच्चतामापकास वेळोवेळी लावतो आणि उपकरणांनी दर्शविलेली विमानाची जमिनीपासून किंवा समुद्रसपाटीपासून उंची अचूक करून घेतो. उपकरणाने दर्शविलेली उंची चूक असेल आणि ढगांमुळे समोर काही दिसत नसेल, तर विमान पर्वतावर आदळण्याची शक्यता असते. विमान धावपट्टीवर उतरण्यासाठी खाली आले आणि उड्डाण केल्यानंतर जमिनीपासून वर आले म्हणजे उपकरणाने विमानाची उंची अचूक दाखविणे फार आवश्यक असते. ही गरज प्रत्येक अर्ध्या तासाला विमानतळांवरून उपलब्ध झालेल्या संशुद्धीचा उपयोग करून भागविली जाते.    

हवेची दिशा व वेग विमानोड्डाणास तसेच विमान धावपट्टीवर उतरविण्यास फार महत्त्वाची आहे. कोणती धावपट्टी वापरावयास पाहिजे हे वाऱ्याच्या दिशेवर अवलंबून असते. मोठ्या विमानतळांवर साधारणपणे दोन धावपट्ट्या असतात. वाऱ्यासची सरासरी दिशा व वेग आणि निरनिराळ्या दिशांतील वाऱ्याची वारंवारता लक्षात ठेवून धावपट्ट्यांची योजना केलेली असते. विमान नेहमी वाऱ्याच्या विरूद्ध दिशेने धावपट्टीवरून उडावयास किंवा धावपट्टीवर उतरावयास पाहिजे, नाही तर विमान धावपट्टीवर आदळण्याची शक्यता असते. वाऱ्याच्या वेग जास्त असला पाहिजे उड्डाणास किंवा विमान धावपट्टीवर उतरण्यास धावपट्टीची लांबी कमी लागते.

हवेची घना विमानोड्डाणाच्या दृष्टीने बरीच महत्त्वाची आहे. हवेची घना जास्त असली म्हणजे विमान जमिनीवरून वर येण्यासाठी अथवा विमान धावपट्टीवर उतरविण्यासाठी आवश्यक असलेली धावपट्टीची लांबी कमी असते. याच्या उलट हवेची घनता बरीच कमी असली म्हणजे आवश्यक असलेली धावपट्टीची लांबी बरीच जास्त असते. विशेषत: उन्हाळ्यात जास्त तापमानामुळे आणि हवेच्या कमी दाबामुळे हवेची घना बरीच कमी होते. आणि धावपट्टीची लांबी बरीच जास्त असणे आवश्यक असते. अर्थात धावपट्टीची जेंव्हा योजना केली जाते त्या वेळी हवेची कमीत कमी असणारी घनता लक्षात ठेवूनच धावपट्टीची लांबी सुरक्षिततेच्या दृष्टीने किती ठेवणे आवश्यक आहे, हे आधीच ठरविलेले असते आणि त्याप्रमाणे धावपट्टीची लांबी ठेवलेली असते.

उपलब्ध केल्या जाणाऱ्यासेवा :उड्डाणापूर्वी : उड्डाणमार्गावरील हवामान, दृश्यमानता, निरनिराळ्या उंचीवरील तापमान आणि वाऱ्याची दिशा व वेग तसेच पूर्वी उल्लेखिलेल्या महत्त्वाच्या घटना या सर्वांसंबंधीचे पूर्वानुमान, त्याचप्रमाणे ज्या जवळपासच्या पर्यायी विमानतळांवरील हवामानाचे पूर्वानुमान इ. गोष्टींचा यात समावेश होतो. याशिवाय ज्या विमानतळावरून उड्डाण करावयाचे आहे त्या विमानतळाच्या धावपट्टीवरील वाऱ्याची दिशा व वेग, दृश्यमानता, उच्चतामापकाची संशुद्धी, चालू हवामान यांसंबंधी माहिती विमानवाहतूक नियंत्रकाच्या कार्यालयामार्फत पुरविली जाते.

उड्डाणामध्ये : वैमानिकास आवश्यक असलेली माहिती वातावरणाविज्ञान कार्यालये, हवाई वाहतूक नियंत्रक व संदेशवहन अधिकारी यांच्या कार्यालयामार्फत पुरविली जाते. माहिती मिळविण्यासाठी वैमानिक संदेश पाठवितो.

विमान धावपट्टीवर उतरविण्याच्या आधी : धावपट्टीवरील दृश्यमानता, वाऱ्याची दिशा व वेग, चालू हवामान, उच्चतामकाची संशुद्धी ही माहिती आवश्यक असते. जर काही कारणांमुळे विमान धावपट्टीवर उतरविणे शक्य नसेल, तर वैमानिकास जवळच्या पर्यायी विमानतळावरील धावपट्टीसंबंधीच्या माहितीची गरज निर्माण होते. ही सर्व माहिती हवाई वाहतूक नियंत्रकाच्या कार्यालयामार्फत पुरविली जाते.

पहा : दृश्यमानता मार्गनिर्देशन वाहतूक नियंत्रण विमानातील उपकरणे.                            

चोरघडे, शं. ल. मुळे, दि. आ.

“