8.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИНОПТИЧЕСКОЙ

МЕТЕОРОЛОГИИ

Синоптическая метеорология -это раздел метеороло ­

гии,предметом которого является предсказание погоды на

основе изучения изменений во времени крупномасштабных

атмосферных процессов,включающих возникновение,эво ­

люцию,перемещение циклонов,антициклонов,фронтов,

воздушных масс.

1.8.1.СИНОПТИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Основные объекты синоптического анализа -воздуш ­

ные массы,фронты,циклоны,антициклоны.Они являются

^носителями » погоды,а их изучение составляет основу

прогнозов погоды.

Воздушные массы.Тропосфера расчленяется на ряд

воздушных масс,каждая из которых по своим физическим

свойствам относительно однородна в горизонтальных на ­

правлениях,но может резко отличаться от других соседних

масс.К свойствам массы относятся:температура,влагосо-

держание,прозрачность,облачность.Горизонтальная про ­

тяженность воздушных масс может составлять от несколь ­

ких сотен до нескольких тысяч километров.Горизонталь ­

ный градиент температуры воздуха в пределах воздушной

массы обычно не превышает 1 °С на 100 км.

Первичные свойства воздушных масс зависят от мест их

образования.Различают арктический (АВ),умеренный

(УВ),тропический (ТВ),экваториальный (ЭВ)воздух,каж ­

дый из которых,в свою очередь,подразделяется на мор ­

ской и континентальный (более подробно см.п.2.3.1).

Формирование воздушных масс,как правило,происхо ­

дит над однородной подстилающей поверхностью в анти ­

циклонах.По термическому состоянию различают теплые,

холодные и местные воздушные массы.Теплыми называ ­

ются воздушные массы,которые в данном месте охлажда ­

ются;холодными -которые прогреваются;местными -ко ­

торые находятся в радиационном и термодинамическом

равновесии и температура их со временем не меняется..73 Г пава 1 ОСНОВЫ МЕТЕОРОЛОГИИ

Превращение пришедшей в данный район массы в местную

называется трансформацией воздушной массы.Обычно

полная трансформация происходит за 3-7 суток.

Воздушные массы бывают устойчивые и неустойчивые.

Устойчивая воздушная масса -это масса,в которой преоб ­

ладает устойчивое вертикальное равновесие и не развива ­

ется термическая конвекция.Устойчивое состояние проис ­

ходит при вертикальном температурном градиенте менее

0.6 "С/100 м.Наибольшая устойчивость отмечается при

температурных инверсиях.

Различают теплую устойчивую воздушную массу и ме ­

стную.Теплая устойчивая воздушная масса образуется при

адвекции тепла на холодную подстилающую поверхность

(снежный покров,поверхность моря).При наличии мощной

температурной инверсии наблюдается штиль.При этом мо ­

гут наблюдаться адвективные туманы,для которых харак ­

терна небольшая плотность у земли,но возрастающая с вы ­

сотой.Такой туман обычно переходит в слоистую

облачность.При наличии ветра и возникающей при этом

динамической конвекции могут образовываться слоистые

или слоисто-кучевые облака с моросящими осадками.

Местная устойчивая масса над сушей возникает в ре ­

зультате сильного радиационного выхолаживания подсти ­

лающей поверхности и нижнего слоя воздуха.Такая воз ­

душная масса наблюдается над сушей в умеренных

широтах зимой,а в Арктике и Антарктике -в течение всего

года.При этом образуется мощная температурная инверсия

s слое воздуха до 2-3 км от земли.Для такой массы харак ­

терны -низкие температуры воздуха,малая удельная и

большая относительная влажность воздуха,преобладание

слабого ветра.Могут быть радиационные туманы,обычно

не очень плотные.

В неустойчивой воздушной массе вертикальный темпе ­

ратурный градиент чаще всего более 0,6 °С/100 м и может

развиваться как термическая,так и динамическая кон ­

векции.

Для неустойчивой массы летом наиболее характерны

кучевые и кучево-дождевые облака.ЕСЛИ преобладает ди ­

намическая конвекция,то облачность может иметь слои ­

сто-кучевой характер.Скорость ветра при одной и той же

1.8.Основные понетия синоптической метеорологии 71

величине барического градиента в неустойчивой массе

больше,чем в устойчивой.Ветер часто бывает порыви ­

стым,а при прохождении кучево-дождевых облаков на ­

блюдаются шквалы.В приземном слое воздуха дальность

видимости выше,чем в устойчивой массе.

Различают холодную неустойчивую и местную неус ­

тойчивую массы.Холодная неустойчивая масса возникает

при адвекции холода.Она отличается пониженной темпе ­

ратурой воздуха,порывистым ветром,меняющейся конвек ­

тивной облачностью.При этом образуются довольно мно ­

гочисленные,но не крупные и не очень мощные кучево-

дождевые облака,внешне напоминающие слоисто-кучевые.

Из них выпадают кратковременные и не очень интенсивные

осадки,хотя они могут повторяться по несколько раз в

день.Обычно осадки без гроз.В холодное время года,вес ­

ной и осенью осадки могут выпадать в виде ливневого сне ­

га или снежной крупы при резком усилении ветра («снеж ­

ные заряды »).

Местная неустойчивая воздушная масса возникает над

сушей летом в жаркую погоду,при малоградиентных бари ­

ческих полях.Ветры слабые,разнообразных направлений,с

хорошо выраженным суточным ходом.В связи с интенсив ­

ной солнечной радиацией сильно развита термическая кон ­

векция с образованием во второй половине дня мощных

кучевых облаков,переходящих в крупные по высоте и го ­

ризонтальной протяженности кучево-дождевые облака.

Выпадают из них ливневые осадки в виде крупнокапельно ­

го дождя или града,сопровождаемые сильными грозами и

шквалами.К ночи облачность резко уменьшается,часто до

полного прояснения.Быстрое охлаждение приземного слоя

воздуха ликвидирует неустойчивость воздуха;возникает

ночная радиационная инверсия,а там,где почва увлажнена

осадками,может образоваться поземный туман.

Атмосферные фронты.Воздушные массы,обладаю ­

щие различными свойствами,отделяются друг от друга пе ­

реходными слоями воздуха -атмосферными фронтами.Эти

переходные слои располагаются весьма отлого,угол накло ­

на от 10'до 1".Более холодная воздушная масса лежит под

переходным слоем,я более теплая -над ним.Ширина пе ­

реходного слоя у земли -от нескольких до десятков кило-.72 Глава 1.ОСНОВЫ МЕТЕОРОЛОГИИ

метров;толщина -от 100 м у земли до 1000 м на высоте.

На синоптических картах фронты изображаются одной

линией.

Разность температур двух соседних воздушных масс со ­

ставляет 5-10 °,иногда больше.При этом горизонтальный

температурный градиент в слое фронта составляет от 10 до

100 °С на 100 км.

По характеру движения различают стационарные (не ­

подвижные)и перемещающиеся фронты,а по виду смены

воздушных масс -теплые и холодные.При теплых фронтах

холодная воздушная масса отступает,а теплая -приходит

на ее место.Холодные фронты приводят к смене теплого

воздуха холодным.

Различают главные и вторичные фронты.Главные

фронты -арктический (отделяет АВ от УМ)и умеренный,

или полярный (отделяет УВ от ТВ).Вторичные фронты

разделяют разновидности воздушных масс одного и того

же широтного типа (например,мУВ и кУВ)или даже две

массы одного и того же географического наименования

(порции).

Теплый фронт.На рис.1.16 показано поперечное сече ­

ние хорошо развитого теплого фронта.Над всей фронталь ­

ной поверхностью теплого фронта происходит спокойное,

упорядоченное наклонное восходящее натекание теплого

воздуха на клин холодного.При этом вертикальная состав ­

ляющая скорости 5-7 см/с.В результате адиабатического

охлаждения воздуха при подъеме содержащийся в нем во ­

дяной пар конденсируется н образуется мощная система

облаков теплого фронта,включающая слоисто-дождевые

(Ns),высоко-слоистые плотные (As op),высоко-слоистые

просвечивающие (As trans),перисто-слоистые (Cs),пери ­

стые,обычно перистые когтевидные (Ci imc),облака.

Верхняя часть облачной системы теплого фронта распо ­

лагается выше уровня замерзания (кристаллизации),что

является условием образования осадков,в данном случае

обложных.Зона обложных осадков располагается перед

приземной линией фронта и имеет ширину:летом при дож ­

де -300 км,а зимой при снеге -400 км.При скорости

фронта 20-40 км /ч продолжительность осадков может со ­

ставлять от 15 до 7 ч.