Атмосферные фронты
Воздушные массы передвигаются по планете как единое целое, они сталкиваются, взаимодействуют и наползают друг на друга.
Теплая воздушная масса более легкая располагается вверху, а холодная внизу. В тропосфере по вертикали оказываются две , а иногда и три воздушные массы.
10км
Границы между воздушными массами очень резкие. Очень существенны различия метеорологических элементов. Поэтому область взаимодействия теплой и холодной воздушных масс принято называть фронтом.
Теплая и холодная воздушная масса смешиваются, но происходит это лишь в некоторой относительно малой области – фронтальной зоне.
Смена погодных условий на границе воздушных масс происходит так резко и несет такие большие погодные изменения, что фронты являются важнейшим объектом изучения метеорологии.
Границы между воздушными массами в трехмерном пространстве называются фронтальной поверхностью (фронт зонами).
Угол наклона фронтальной поверхности плоскости горизонта очень мал и составляет 0,5-10. Величина этого наклона зависит от различия температур и относительной скорости движения воздуха. Фронтальная поверхность пересекается с Землей и образует линию фронта.
Границы между воздушными массами (зоны смешения) настолько малы, что на картах погоды они обозначаются линиями.
Географическая классификация атмосферных фронтов.
Основными фронтальными зонами над океанами северного полушария являются; арктический фронт в Атлантике, полярный фронт (фронт умеренных широт) в Атлантике, соответствующие арктический и полярный фронты в Тихом океане и средиземноморский фронт.
Арктический фронт отделяет арктический воздух от морского воздуха умеренных широт Северной Атлантики.
Полярный фронт отделяет воздух умеренных широт от тропического.
Средиземноморский фронт наблюдается в зимнее время и отделяет холодный воздух над Европой от теплого воздуха над Северной Африкой.
Характеристики атмосферных фронтов.
Теплый фронт- это атмосферный фронт, перемещающийся в сторону холодного.
Теплый фронт определяется как переходная зона, в которой теплая воздушная масса натекает на холодную. После прохождения теплого фронта, воздух становится значительно теплее, чем был, и влажность увеличивается. За теплым фронтом приходит теплая воздушная масса.
По мере приближения теплого фронта, давление падает, увеличивается плотность водности облаков, выпадают обложные осадки. Зимой при прохождении теплого фронта появляются низко-слоистые облака, влажность воздуха увеличивается, высоко-слоистые облака дают значительные снегопады.
После прохождения фронта направление ветра меняется (ветер поворачивается по часовой стрелке). Падение давления прекращается и начинается активный рост, облака рассеиваются. По мере того как теплый воздух поднимается по клину, образуется характерная система облаков перисто-слоистые, высокослоистые и дождевые облака. Характерной чертой линией теплого фронта являются перистые облака в виде двух полос с коктевидным образование с передней части.
В теплое время года, на теплом фронте часто наблюдаются конвекция и образуются кучевые облака, иногда теплый фронт не сопровождается с осадками, это связано с низкой влажностью и высоким поглощением слоем конденсации (летом).
В летнее время видимость за линией фронта улучшается. Перед теплым фронтом давление падает. После — падение давления прекращается. Ветер меняет направление по часовой стрелке, обычно становясь менее порывистым и теряя силу.
Теплые фронты движутся со скоростью 60-80 км/ч от скорости гиострафического ветра.
Теплый фронт передвигается со скоростью примерно 30 км/час и потому осадки идут до 10 и более часов. Облачность низкая. Видимость плохая. Возможен предфронтальный туман, который образуется в результате испарения и переконденсации теплых капель в холодном воздухе. После прохождения фронта температура увеличивается, осадки прекращаются.
Холодный фронт
Холодный фронт- это атмосферный фронт, перемещающийся в сторону теплого.
Холодный фронт определяется как переходная зона, где холодная воздушная масса заменяет теплую воздушную массу.
Холодный воздух наступает и вытесняет теплый, наблюдается адвекция холодного, при переходе через линию фронта ветер как и при теплом фронте поворачивается вправо (по часовой стрелке), но более значительно и резко. Ветер меняется от Юго-Западного и Южного к Западному и Северо-Западному (за фронтом).
Перед фронтом давление как правило изменяется незначительно, а за фронтом резко растет 3-8гПа за 3 часа. Резкий рост давления связан с прохождением приземной линией фронта, перед фронтом часто наблюдаются осадки, а в теплое время шквалы и грозы, температура воздуха после холодного фронта резко падает на 5-100С за один час и менее.
Видимость перед холодным фронтом плохая, после прохождения — улучшается. Характер погоды зависит от скорости перемещения холодного фронта.
Выделяют холодный фронт первого и второго рода.
Фронт 1-го рода имеет скорость перемещения 30-40 км/час, облачность холодного фронта первого рода является как бы отображением облачности теплого фронта. Она начинается со слоисто-дождевых облаков, а заканчивается перистыми облаками. При этом облака распространяются за линию фронта. В отличие от систем теплого фронта связаны с тем. что вблизи приземного фронта развиваются конвективные облака, кучево-дождевые облака растянуты на сотни километров вдоль фронта несут ливневые грозы и снегопады зимы.
Бывает много переходных вариантов между холодными фронтами первого и второго рода. Возможны сочетания облаков кучево-дождевых и слоисто-дождевых. Осадки, начавшиеся как ливневые, переходят затем в обложные. Но во всех случаях на холодных фронтах продолжительность осадков и ширина зоны, занятая осадками, меньше, чем на теплом фронте.
Под основной облачностью часто наблюдаются слоистые разорванные облака. Ширина облачной зоны около 300км. Из них 60км - зона ливневых осадков, 100км – облачные осадки, далее зона без осадков со слоисто-перистыми облаками.
Холодный фронт 2 рода – скорость перемещения 40-60 км/ч. Передняя часть клина круче, чем во фронте первого рода, образуются кучево-дождевыми облаками. Предвестниками фронта 2 рода являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые распространяются перед ним на удалении до 200 км. Облачность имеет небольшую ширину (50-100 км) и представляет собой не отдельные конвективные облака, а непрерывную цепь, или облачный вал.
За три-четыре часа до прохождения линии фронта у Земли появляются перистые облака, которые быстро сменяются высокослоистыми, которые быстро сменяются ливнями, грозами, градом, шквалами. Продолжительность ливневых осадков и гроз не более 1-2 часа.
Особенностью холодных фронтов как первого, так и второго рода являются предфронтальные шквалы. Поскольку в передней части холодного клина, благодаря трению, создается крутой наклон фронтальной поверхности, часть холодного воздуха оказывается над тёплым. Далее происходит “обрушивание” вниз холодных воздушных масс в передней части продвигающегося холодного вала. Обрушивание холодного воздуха приводит к вытеснению вверх тёплого воздуха и к возникновению вдоль фронта вихря с горизонтальной осью.
За холодным фронтом иногда наблюдаются вторичные фронты, их может быть два или три. Вторичные фронты имеют облачные системы фронтов второго рода, но меньшей мощности. Осадки в тылу циклона могут быть не только фронтальными, но и внутримассовыми, поскольку в тылу циклона воздушная масса неустойчива.
Фронт окклюзии – атмосферный фронт, связанный с гребнем тепла в нижней, средней тропосфере. Фронт окклюзии- обуславливает крупномасштабные восходящие движения воздуха и формирует протяженные зоны облаков и осадков.
Фронт окклюзии возникает за счет холодного и тёплого атмосферных фронтов, и процесса вытеснения вверх теплого воздуха в циклоне. За счет того, что холодный фронт движущийся впереди теплого фронта и смыкается с ним этот процесс называется окклюдирование циклона. С фронта окклюзии связаны сильные осадки. В системе фронта окклюзии воздействуют три воздушные массы из которых уже не соприкасается с поверхностью Земли.
Два типа фронта окклюзии :фронт окклюзии типа теплого фронта, когда в тылу находится более теплая воздушная масса; фронт окклюзии типа холодного фронта.
Барическое поле фронта окклюзии представлено резко выраженной ложбиной с V-
образными изобарами. Перед фронтом на синоптической карте имеется область падения давления, связанная с поверхностью тёплого фронта, за фронтом окклюзии – область роста давления, связанная с поверхностью холодного фронта. Точка на синоптической карте, от которой расходятся остающиеся несомкнутыми участки тёплого и холодного фронтов в окклюдирующем циклоне – точка окклюзии. По мере окклюдирования циклона точка окклюзии смещается к его периферии.
В передней части фронта окклюзии будут наблюдаться Ci, Cs, As, а в случае молодых фронтов окклюзии – Ns. Таким образом, выпадение осадков из As-Ns, если оно происходит, может начинаться до выпадения ливневых осадков, или одновременно прохождением нижнего холодного фронта, либо после его прохождения . Таким образом, осадки могут выпадать по обе стороны от нижнего фронта, а переход от обложных осадков к ливневым, если он имеет место, происходит не впереди нижнего фронта, а в непосредственной близости к нему.
В случае старого теплого фронта окклюзии облачность состоит из перисто-кучевых облаков. Стационарные малоподвижные фронты располагаются обычно в седловине, либо в глубокой ложбине или на периферии антициклона. Фронт стационарный – если он перемещается менее 5 км/час.
Облачная система стационарного фронта представляет собой систему перисто-слоистых, высоко-слоистых и слоисто-дождевых облаков, которая выглядит примерно как и у теплого фронта. Летом на фронте часто образуются кучево- дождевые облака.
Направление ветра на таком фронте почти не изменяется. Скорость ветра на стороне холодного воздуха меньше , чем со стороны теплового воздуха. Давление значительных изменений не испытывает. В узкой полосе до 100 км могут выпадать обложной дождь. Условия плавания ухудшаются из-за ухудшения видимости, летом из-за усиления ветра.
Фронты любого типа могут быть резко выражены (обостренные) или слабовыраженные (размытые). Процессы образования и обострения фронтов называются фронтогенезом, процессы размывания – фронтолизом.