Под понятием атмосферный фронт принято понимать переходную зону, в которой встречаются смежные воздушные массы с различными характеристиками. Возникновение атмосферных фронтов происходит, когда сталкиваются теплые и холодные воздушные массы. Они могут простираться на десятки километров.
Воздушные массы и атмосферные фронты
Циркуляция атмосферы происходит благодаря формированию различных воздушных течений. Воздушные массы, находящиеся в нижних слоях атмосферы, способны объединяться друг с другом. Причиной этому служат общие свойства этих масс или идентичное происхождение.
Изменение погодных условий происходит именно из-за движения воздушных масс. Теплые вызывают потепление, а холодные - похолодание.
Выделяют несколько типов воздушных масс. Их различают по очагу возникновения. Такими массами являются: арктические, полярные, тропические и экваториальные воздушные массы.
Атмосферные фронты возникают при столкновении различных воздушных масс. Территории столкновения, называют фронтальными или переходными. Эти зоны мгновенно возникают и также быстро разрушаются - все зависит от температуры столкнувшихся масс.
Ветер, возникающие при таком столкновении, может достигать скорости 200 км/к на высоте 10 км от земной поверхности. Циклоны и антициклоны являются следствием столкновений воздушных масс.
Тёплый и холодный фронты
Теплыми фронтами считаются фронты, движущиеся в сторону холодного воздуха. Вместе с ними перемещается и теплая воздушная масса.
При приближении теплых фронтов отмечается понижение давления, уплотнение облаков и выпадение обильных осадков. После того, как фронт прошел, изменяется направление ветра, его скорость уменьшается, давление начинает постепенно подниматься, а осадки прекращаются.
Теплый фронт характеризуется натеканием теплых воздушных масс на холодные, что вызывает их охлаждение.
Также он достаточно часто сопровождается обильными осадками и грозами. Но когда в воздухе содержится недостаточное количество влаги, осадки не выпадают.
Холодными фронтами считаются воздушные массы, которые движутся и вытесняют теплые. Выделяются холодный фронт первого рода и холодный фронт второго рода.
Первый род характеризуется медленным проникновением его воздушных масс под теплый воздух. Этот процесс образует облака как за линией фронта, так и в его пределах.
Верхняя часть фронтальный поверхности состоит из равномерного покрова слоистых облаков. Длительность формирования и распада холодного фронта составляет около 10 часов.
Второй род представляет собой холодные фронты, движущиеся с большой скоростью. Теплый воздух мгновенно вытесняется холодным. Это приводит к образованию кучево-дождевой области.
Первыми сигналами о приближении такого фронта являются высокие облака, визуально напоминающие чечевицу. Их образование происходит задолго до его прихода. Холодный фронт находится в двухстах километрах от места появления этих облаков.
Холодный фронт 2 рода в летний период сопровождается обильными осадками в виде дождя, градом и шквалистым ветром. Такая погода может распространяться на десятки километров.
Зимой холодный фронт 2 рода вызывает снежную пургу, сильный ветер, болтанку.
Атмосферные фронты России
На климат России в основном влияют Северный Ледовитый океан, Атлантический и Тихий.
Летом через Россию проходят Антарктические воздушные массы, отражающиеся на климате Предкавказья.
Вся территория России подвержена циклонам. Чаще всего они образуются над Карским, Баренцевым и Охотскими морями.
Чаще всего в нашей стране действует два фронта - арктический и полярный. Они перемещаются к югу или северу в разные климатические периоды.
Южная часть Дальнего Востока подвержена влиянию тропического фронта. Обильные осадки на средней полосе России вызваны воздействием полярного франта, который действует в июле.
Воздушные массы, отличающиеся своими физическими свойствами, отделяются друг от друга слоем воздуха, называемым фронтальной поверхностью. В слое фронтальной зоны температура, влажность, плотность, ветер резко изменяются. Фронтальная зона всегда наклонена в сторону холодного воздуха. Над нею расположен тёплый воздух, как менее плотный и лёгкий, а над ним в виде клина – холодный. Основной причиной образования фронтов является сближение разнородных воздушных масс. Фронт считается динамически выраженным, если на 1000км расстояния разница температур тёплого и холодного воздуха составляет 8-10С. Скорость фронта зависит от угла пересечения фронта с изобарами.
Фронты, разделяющие основные географические типы воздушных масс, называются главными фронтами.
Различают:
· арктический фронт, отделяющий арктический воздух от воздуха умеренных широт;
· полярный фронт, разделяющий умеренный и тропический воздух;
· тропический фронт, лежащий между тропическим и экваториальным воздухом.
По скорости движения эти фронты могут быть стационарными (средняя скорость их движения 5-10км/час. Они располагаются на периферии циклона или антициклона) медленно движущимися, быстродвижущимися. По температуре теплыми, холодными и фронтами окклюзии. По высоте развития - приземными, тропосферными, высотными.
Тёплым фронтом называется участок главного фронта, перемещающийся в сторону холодного воздуха, за этим фронтом движется тёплый воздух, который, будучи менее плотным, натекает на холодный воздух.
Холодным фронтом называется участок главного фронта, перемещающийся в сторону тёплого воздуха. За эти фронтом движется холодный воздух, который более плотный и подклинивается под тёплый воздух.
Фронт, образовавшийся в результате смыкания тёплого и холодного воздуха, называется фронтом окклюзии .
3.3 Тёплый фронт зимой и летом. Условия полётов.
На тёплом фронте тёплый воздух натекает на холодный, расположенный в виде клина внизу. Впереди приземной линии наблюдается область падения давления, которая обусловлена заменой холодного воздуха тёплым. С падением давления усиливается ветер, максимальной скорости от достигает перед прохождением фронта, затем ослабевает. Пред фронтом преобладают ветры юго-восточного направления, переходящие за фронтом на южные и юго-западные.
Медленное восходящее движение тёплого воздуха вдоль фронтальной поверхности приводит к его адиабатическому охлаждению и образованию облачной системы и зоны осадков большой протяженности, ширина зоны облаков простирается до 600-700км.
Наклон фронтальной поверхности наблюдается в пределах 1/100 до 1/200.
Основной облачной системой фронта являются слоисто-дождевые и высоко-слоистые облака Ns-As, расположенные в нижнем и среднем ярусах (5-6 км). Их верхняя граница почти горизонтальная, а нижняя понижается от переднего края к линии фронта, где достигает высоты около 100м (в холодное время может быть ниже). Выше As-Ns располагаются перисто-слоистые и перистые облака. Иногда они сливаются с нижележащей облачной системой. Но зачастую облака верхнего яруса отделены от системы Ns-As облачной прослойкой. Под основной облачной системой наблюдается зона обложных осадков. Она лежит впереди приземной линии фронта и имеет протяженность по нормали от фронта до 400 км.
В зоне осадков образуются низкие разорванно-дождевые облака с нижней границой 50-100м, иногда возникают фронтальные туманы, при температурах от 0 до –3 наблюдается гололёд.
Зимой при сильных ветрах прохождение фронта сопровождается сильными метелями, Летом на тёплом фронте могут возникать отдельные очаги кучево-дождевых облаков с ливнями и грозами. Чаще всего они возникают ночью. Их развитие объясняется сильным ночным выхолаживанием верхнего слоя основной фронтальной облачной системы при относительно неизменной температуре в нижних слоях облака. Это приводит к возрастанию температурных градиентов и к увеличению вертикальных токов, которые и приводят к образованию кучево-дождевых облаков. Они, как правило, замаскированы слоисто-дождевой облачностью, что затрудняет их визуальное определение. При подлёте к слоисто-дождевым облакам, внутри которых скрыты кучево-дождевые, начинается болтанка (турбулентность), повышенная электризация, отрицательно влияющая на работу приборного оборудования.
Зимой в зоне отрицательных температур облачности тёплого фронта имеется опасность обледенения самолётов. Нижней границей обледенения является нулевая изотерма. Сильное обледенение наблюдается в полёте в зоне переохлажденного дождя. В холодное время года тёплый фронт обостряется и чаще даёт сложные погодные условия: низкую облачность, ухудшенную видимость в метелях, осадках, туманах, обледенение в осадках, гололёд на земле, электризацию в облаках.
 |
Видимость после прохождения фронта некоторое время сохраняется ограниченной, так как воздух насыщен большим количеством влаги, что позволяет долгое время удерживаться туманам, дымке и низкой облачности.
За тёплым фронтом температура повышается. На картах погоды теплый фронт обозначается красной линией.
3.4 Холодный фронт 1 рода зимой и летом. Условия полётов.
Холодный фронт 1 рода перемещается со скоростью не более 30 км/час.
В этом случае имеется упорядоченное медленное поднятие тёплого воздуха по вторгающемуся клину холодного воздуха. В холодное полугодие в восходящем тёплом воздухе процесс конденсации не носит бурного характера. Вследствие этого над фронтальной поверхностью образуются слоисто-дождевые облака. Осадки начинаются у самой линии фронта, ширина зоны осадков составляет 100-200 км.
В этот сезон облачная система имеет сходство с облачностью системы тёплого фронта, расположенной в обратной последовательности. Облака верхнего яруса располагаются позади приземной линии фронта и могут быть отделены от основной облачной системы безоблачной прослойкой.
Верхняя граница слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков (Ns-As) располагается на высоте 4-5км.
В тёплое время года перед системой облаков Ns-As образуются кучево-дождевые облака большой вертикальной мощности, их которых выпадают ливневые осадки, сопровождающиеся грозами, эти облака располагаются грядами вдоль линии фронта с шириной 50-100 км. Верхняя граница может достигать тропопаузы и выше. Под облаками наблюдаются ливневые осадки, грозы, шквалы. В зоне осадков почти всегда образуются низкие разорванно-дождевые облака, Ветер после прохождения фронта поворачивает вправо и ослабевает, давление перед фронтом падает, за фронтом плавно растёт, температура понижается.
3.5 Холодный фронт 2 рода зимой и летом. Условия полётов.
Быстродвижущийся холодный фронт 2 рода является самым опасным их всех видов атмосферных фронтов. Вследствие большой скорости перемещения (40-50 км/час) холодный воздух с большой энергией вытесняет тёплый воздух вверх до больших высот. В летнее время в результате этой сильной динамической конвекции в тёплом воздухе образуются кучево-дождевые облака большой вертикальной мощности, иногда пробивая тропопаузу. В холодное время года
 |
мощность облаков бывает меньшей.
Кучево-дождевые облака вытесняются вперед по направлению ветра на больших высотах, на 100-300км от линии фронта. Предвестником приближения такого фронт являются высококучевые облака чечевицеобразные (Ac), появляющиеся за 200км перед приземной линией фронта. У самой линии фронта кучево-дождевые облака сопровождаются шкваловыми вихрями с разрушительными скоростями ветра и грозами. Ширина облачной системы достигает нескольких десятков километров, нижняя граница находится обычно на высоте 300-400м, а в зоне осадков может опускаться до 100-200м.
В облаках большую опасность представляют восходящие потоки силой до 30м/с и более и нисходящие до 15 м/с и более. Кроме того, в облаках могут быть грозы, сильные ливневые осадки, а в зоне отрицательных температур – интенсивное обледенение. Но ширина этой опасной зоны небольшая, примерно 50 км.
У земли этот фронт сопровождается шквалами, ливнями, грозами, ширина зоны ливневых осадков – несколько десятков километров и наблюдается обычно впереди приземной линии фронта. Давление перед фронтом резко падает, за фронтом быстро растёт. Ветер после прохождения фронта резко меняет направление вправо и усиливается до 20-30 м/с. Температура за фронтом понижается на 10-12°С за 1 час.
Наиболее ярко выражена погода на этом фронте летом во второй половине дня.
Зимой при прохождении фронта отмечаются сильные снегопады, метели, ухудшающие видимость до нескольких десятков метров. Основные облака – кучево-дождевые (Cb) с верхней границей 4-5 км.
Полёты на эшелоне проходят в простых метеоусловиях, а основное влияние их проявляется на низких эшелонах при взлёте, посадке и в наборе.
3.6 Фронты окклюзии. Условия полётов.
Тёплые и холодные фронты являются фронтами молодых циклонов. Холодный фронт, как более активный и быстродвижущийся, обычно нагоняет тёплый фронт и смыкается с ним. При этом смыкаются две холодные воздушные массы – находящаяся перед тёплым фронтом и лежащая за холодным фронтом. Тёплый воздух, заключенный между фронтами, отрезается от земли и вытесняется вверх. Облачные системы тёплого и холодного фронтов сближаются и частично накладываются друг на друга и также вытесняются вверх. Указанный процесс называется процессом окклюдирования циклона, а образовавшийся в результате фронт называется фронтом окклюзии (окклюзия – «оклюзис» - запирать замыкать).
В результате окклюдирования возникают два типа фронтов окклюзии:
1. тёплый фронт окклюзии (окклюзия по типу тёплого фронта);
2. холодный фронт окклюзии (окклюзия по типу холодного фронта).
Тёплый фронт окклюзии.
Этот фронт возникает, если в тыловой части циклона холодный воздух является более тёплой воздушной массой, чес холодный воздух в его передней части. При окклюдировании циклона менее холодный воздух натекает на более холодный воздух, образуется многоярусная система облаков, состоящая из системы облаков тёплого фронта – слоистообразной и облаков холодного фронта – кучево-дождевыми, под которой могут возникнуть низкие разорванно – дождевые облака.
Обложные осадки начинаются впереди линии фронта за 300-400 км, постепенно переходя в ливневые у точки окклюзии. Ветер у земли имеет резкое правое вращение и усиливается. Давление быстро падает. Окклюзии данного типа встречаются в основном в холодное полугодие. На средних и больших высотах полёта ВС могут встретить замаскированные кучево-дождевые облака, которые вызывают сильную турбулентность и обледенение. Ширина такой зоны по нормали к фронту 50 км. При полетах на малых высотах всегда встречается низкая облачность, переходящая в туман, обледенение, на аэродроме гололёд..
Атмосферные фронты, имеют несколько различных характеристик. По ним происходит деление этого природного явления на разные виды.
Атмосферные фронты могут достигать ширины 500-700 км, а в длину простираться на 3000-5000 км.Атмосферные фронты классифицируют по перемещению относительно расположения воздушных масс. Еще один критерий – пространственная протяженность и циркуляционная значимость. И, наконец, географический признак.
Характеристика атмосферных фронтов
По перемещению атмосферные фронты можно разделить на холодные, теплые и фронты окклюзии.
Теплый атмосферный формируется, когда теплые воздушные массивы, как правило, влажные надвигаются на более сухие и холодные. Приближающийся теплый фронт приносит постепенное понижение атмосферного давления, незначительное повышение температуры воздуха и небольшие, но продолжительные осадки.
Холодный фронт образуется под влиянием северных ветров, нагнетающих холодный воздух в области, которые ранее занимал теплый фронт. Холодный атмосферный фронт влияет на погоду в небольшой полосе и часто сопровождается грозами и понижением атмосферного давления. После того, как фронт пройдет, температура воздуха резко понижается, а давление увеличивается.
Циклон, который считается самым сильным и разрушительным в истории, обрушился на дельту Ганга в восточной части Пакистана в ноябре 1970 года. Скорость ветра достигла более 230 км/ч, а высота приливной волны была около 15 метров.
Фронты окклюзии возникают при наложении одного атмосферного фронта на другой, образованный ранее. Между ними располагается значительная масса воздуха, температура которого намного выше, чем у воздуха, который его окружает. Окклюдирование возникает при вытеснении теплой воздушной массы и ее отрыве от поверхности земли. В результате фронт перемешается у поверхности земли уже под воздействием двух холодных масс воздуха. На фронтах окклюзии нередко расположены глубокие волновые циклоны, образованные в виде очень хаотичных волновых возмущений. Ветер при этом значительно усиливается, и волна становится четко выраженной. В результате фронт окклюзии превращается в большую размытую фронтальную зону и по прошествии некоторого времени полностью исчезает.
По географическим признакам фронты разделяются на арктические, полярные и тропические. В зависимости от того, в каких широтах они образованы. Помимо этого, в зависимости от подстилающей поверхности, фронты делятся на континентальные и морские.
АТМОСФЕРНЫЙ ФРОНТ (тропосферный фронт), промежуточная, переходная зона между воздушными массами в нижней части атмосферы - тропосфере. Зона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому её приближённо рассматривают как поверхность раздела (разрыва) двух воздушных масс разной плотности или температуры и называют фронтальной поверхностью. По той же причине на синоптических картах атмосферный фронт изображают в виде линии (линия фронта). Если бы воздушные массы были неподвижны, поверхность атмосферного фронта была бы горизонтальной, с холодным воздухом внизу и тёплым над ним, но поскольку обе массы движутся, она располагается наклонно к земной поверхности, причём холодный воздух лежит в виде очень пологого клина под тёплым. Тангенс угла наклона фронтальной поверхности (наклон фронта) порядка 0,01. Атмосферные фронты могут простираться иногда до самой тропопаузы, но могут и ограничиваться нижними километрами тропосферы. В пересечении с земной поверхностью зона атмосферного фронта имеет ширину порядка десятков км, горизонтальные же размеры самих воздушных масс - порядка тысяч км. В начале образования атмосферных фронтов и при их размывании ширина фронтальной зоны будет больше. По вертикали атмосферные фронты представляют собой переходный слой толщиной в сотни м, в котором температура с высотой понижается меньше, чем обычно, или возрастает, то есть наблюдается инверсия температуры.
У земной поверхности атмосферные фронты характеризуются увеличенными горизонтальными градиентами температуры воздуха — в узкой зоне фронта температура резко переходит от значений, свойственных одной воздушной массе, к значениям, свойственным другой, причём изменение иногда превышает 10°С. Меняются во фронтальной зоне также влажность воздуха и его прозрачность. В барическом поле атмосферные фронты связаны с ложбинами пониженного давления (смотри Барические системы). Над фронтальными поверхностями образуются обширные облачные системы, дающие осадки. Атмосферный фронт перемещается со скоростью, равной нормальной составляющей к фронту скорости ветра, поэтому прохождение атмосферного фронта через место наблюдения приводит к быстрому (в течение часов) и подчас резкому изменению важных метеорологических элементов и всего режима погоды.
Атмосферные фронты характерны для умеренных широт, где между собой граничат основные воздушные массы тропосферы. В тропиках атмосферные фронты редки, а постоянно имеющаяся там внутритропическая зона конвергенции существенно отличается от них, не являясь температурным разделом. Основная причина возникновения атмосферного фронта (фронтогенеза)- наличие таких систем движения в тропосфере, которые приводят к сближению (сходимости) масс воздуха, обладающих разной температурой. Первоначально широкая переходная зона между воздушными массами становится при этом резким фронтом. В особых случаях возможно образование атмосферного фронта при течении воздуха вдоль резкой температурной границы на подстилающей поверхности, например, над кромкой льда в океане (так называемый топографический фронтогенез). В процессе общей циркуляции атмосферы между воздушными массами разных широтных зон с достаточно большими контрастами температуры возникают длинные (тысячи км), вытянутые преимущественно по широте главные фронты - арктические, антарктические, полярные, на которых происходит образование циклонов и антициклонов. При этом динамическая устойчивость главного атмосферного фронта нарушается, он деформируется и продвигается на одних участках к высоким широтам, на других - к низким. По обе стороны поверхности атмосферного фронта возникают вертикальные составляющие скорости ветра порядка см/с. Особенно важно восходящее движение воздуха над поверхностью атмосферного фронта, которое приводит к образованию облачных систем и осадков.
В передней части циклона главный атмосферный фронт принимает характер тёплого фронта (рисунок, а), при продвижении которого к высоким широтам тёплый воздух занимает место отступающего холодного воздуха. В тыловой части циклона атмосферный фронт принимает характер холодного фронта (рисунок, б) с продвижением холодного клина вперёд и с вытеснением тёплого воздуха перед ним в высокие слои. При окклюзии циклона тёплый и холодный атмосферный фронт соединяются, образуя сложный фронт окклюзии с соответствующими изменениями облачных систем. В итоге эволюции фронтальных возмущений сами атмосферные фронты размываются (так называемый фронтолиз). Однако изменения в поле атмосферного давления и ветра, создаваемые циклонической деятельностью, приводят к возникновению условий для образования новых атмосферных фронтов и, следовательно, к постоянному возобновлению процесса циклонической деятельности на фронтах.
В верхней части тропосферы в связи с атмосферным фронтом возникают так называемые струйные течения. От главных фронтов отличают вторичные атмосферные фронты, возникающие внутри воздушных масс той или иной природной зоны при некоторой их неоднородности; они не играют значительной роли в общей циркуляции атмосферы. Бывают случаи, когда атмосферный фронт хорошо развит в свободной атмосфере (верхний атмосферный фронт), но мало выражен или вовсе не проявляется вблизи земной поверхности.
Лит.: Петерсен С. Анализ и прогнозы погоды. Л., 1961; Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. Л., 1973; Океан - атмосфера: Энциклопедия. Л., 1983.
Атмосферный фронт, фронты тропосферные - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела.
Типы :
Тёплый фронт - атмосферный фронт, перемещающийся в сторону более холодного воздуха (наблюдается адвекция тепла). За тёплым фронтом в данный регион приходит тёплая воздушная масса.
На карте погоды тёплый фронт отмечается красным цветом или зачернёнными полукружками, направленными в сторону перемещения фронта. По мере приближения линии тёплого фронта начинает падать давление, уплотняются облака, выпадают обложные осадки. Зимой при прохождении фронта обычно появляются низкие слоистые облака. Температура и влажность воздуха медленно повышаются. При прохождении фронта температура и влажность обычно быстро возрастают, ветер усиливается. После прохождения фронта направление ветра меняется (ветер поворачивает по часовой стрелке), падение давления прекращается и начинается его слабый рост, облака рассеиваются, осадки прекращаются. Поле барических тенденций представлено следующим образом: перед тёплым фронтом располагается замкнутая область падения давления, за фронтом - либо рост давления, либо относительный рост (падение, но меньшее, чем перед фронтом).
В случае тёплого фронта тёплый воздух, перемещаясь в сторону холодного, натекает на клин холодного воздуха и совершает восходящее скольжение вдоль этого клина и динамически охлаждается. На некоторой высоте, определяемой начальным состоянием восходящего воздуха, достигается насыщение - это уровень конденсации. Выше этого уровня в восходящем воздухе происходит облакообразование. Адиабатическое охлаждение тёплого воздуха, скользящего вдоль клина холодного, усиливается развитием восходящих движений от нестационарности при динамическом падении давления и от сходимости ветра в нижнем слое атмосферы. Охлаждение тёплого воздуха при восходящем скольжении по поверхности фронта приводит к образованию характерной системы слоистообразных облаков (облаков восходящего скольжения): перисто-слоистые - высоко-слоистые -слоисто-дождевые (Cs-As-Ns).
При приближении к пункту тёплого фронта с хорошо развитой облачностью сначала появляются перистые облака в виде параллельных полос с когтевидными образованиями в передней части (предвестники тёплого фронта), вытянутые в направлении воздушных течений на их уровне (Ci uncinus). Первые перистые облака наблюдаются на расстоянии многих сотен километров от линии фронта у поверхности Земли (около 800-900 км). Перистые облака переходят затем в перисто-слоистые облака (Cirrostratus). Для этих облаков характерны явления гало. Облака верхнего яруса - перисто-слоистые и перистые (Ci и Cs) состоят из ледяных кристаллов, и осадки из них не выпадают. Чаще всего облака Ci-Cs представляют собой самостоятельный слой, верхняя граница которого совпадает с осью струйного течения, то есть близка к тропопаузе.
Затем облака становятся всё плотнее: высоко-слоистые облака (Altostratus) постепенно переходят в слоисто-дождевые (Nimbostratus), начинают выпадать обложные осадки, которые ослабевают или совсем прекращаются после прохождения линии фронта. По мере приближения к линии фронта высота основания Ns снижается. Минимальное её значение определяется высотой уровня конденсации в восходящем тёплом воздухе. Высокослоистые (As) являются коллоидальными и состоят из смеси мельчайших капелек и снежинок. Их вертикальная мощность довольно значительна: начинаясь на высоте 3-5 км, эти облака простираются до высот порядка 4-6 км, то есть имеют 1-3 км в толщину. Выпадающие из этих облаков осадки летом, проходя сквозь тёплую часть атмосферы, испаряются и не всегда достигают поверхности Земли. Зимой осадки из As в виде снега почти всегда достигают поверхности Земли, а также стимулируют выпадение осадков из нижележащих St-Sc. В этом случае ширина зоны обложных осадков может достигать ширины 400 км и более. Ближе всего к поверхности Земли (на высоте нескольких сотен метров, а порой 100-150 м и даже ниже) находится нижняя граница слоисто-дождевых облаков (Ns), из которых выпадают обложные осадки в виде дождя или снега; под слоисто-дождевыми облаками нередко развиваются разорванно-дождевые (St fr).
Облака Ns простираются до высот 3…7 км, то есть имеют весьма значительную вертикальную мощность. Облака также состоят из ледяных элементов и капель, причём, и капли и кристаллы особенно в нижней части облаков более крупные, чем в As. Нижнее основание системы облаков As-Ns в общих чертах совпадает с поверхностью фронта. Поскольку верхняя граница облаков As-Ns приблизительно горизонтальна, наибольшая их толщина наблюдается вблизи линии фронта. У центра циклона, где система облаков тёплого фронта имеет наибольшее развитие, ширина облачной зоны Ns и зоны обложных осадков в среднем - около 300 км. В целом облака As-Ns имеют ширину 500-600 км, ширина зоны облаков Ci-Cs - около 200-300 км. Если спроецировать данную систему на приземную карту, то вся она окажется перед линией тёплого фронта на расстоянии 700-900 км. В отдельных случаях зона облачности и осадков может быть значительно шире или уже, в зависимости от угла наклона фронтальной поверхности, высоты уровня конденсации, термических условий нижней тропосферы.
В ночное время радиационное выхолаживание верхней границы облачной системы As-Ns и понижение температуры в облаках, а также усиление вертикального перемешивания при опускании охлаждённого воздуха внутрь облака способствует образованию ледяной фазы в облаках, росту облачных элементов и образованию осадков. По мере удаления от центра циклона восходящие движения воздуха ослабевают, осадки прекращаются. Фронтальные облака могут образовываться не только над наклонной поверхностью фронта, а в некоторых случаях - и по обе стороны от фронта. Это особенно характерно для начальной стадии циклона, когда восходящие движения захватывают зафронтальную область - тогда и осадки могут выпадать с обеих сторон фронта. Но за линией фронта фронтальная облачность обычно сильно расслоена и зафронтальные осадки чаще представлены в виде мороси или снежных зёрен.
В случае очень пологого фронта система облаков может быть смещена вперед от линии фронта. В тёплое время года восходящие движения вблизи линии фронта приобретают характер конвективных, и на тёплых фронтах нередко развиваются кучево-дождевые облака и наблюдаются ливневые осадки и грозы (как днём, так и ночью).
Летом в дневные часы в приземном слое за линией тёплого фронта при значительной облачности температура воздуха над сушей может быть ниже, чем перед фронтом. Это явление называется маскировкой тёплого фронта.
Облачность старых тёплых фронтов также может быть расслоенной на всём протяжении фронта. Постепенно эти слои рассеиваются и осадки прекращаются. Порой тёплый фронт не сопровождается осадками (особенно летом). Так бывает при малом влагосодержании тёплого воздуха, когда уровень конденсации лежит на значительной высоте. При сухости воздуха и особенно в случае его заметной устойчивой стратификации восходящее скольжение тёплого воздуха не приводит к развитию мало-мальски мощной облачности - то есть облака вообще отсутствуют, либо наблюдается полоса облаков верхнего и среднего ярусов.
Холодный фронт - атмосферный фронт (поверхность, разделяющая тёплую и холодную воздушную массы), перемещающийся в сторону тёплого воздуха. Холодный воздух наступает и оттесняет тёплый воздух: наблюдается адвекция холода, за холодным фронтом в данный регион приходит холодная воздушная масса.
На карте погоды холодный фронт отмечается синим цветом или зачернёнными треугольниками, направленными в сторону перемещения фронта. При переходе через линию холодного фронта ветер, как и в случае тёплого фронта, поворачивает вправо, но поворот более значительный и резкий - от юго-западного, южного (перед фронтом) к западному, северо-западному (за фронтом). При этом усиливается скорость ветра. Атмосферное давление перед фронтом меняется медленно. Оно может падать, но может и расти. С прохождением холодного фронта начинается быстрый рост давления. За холодным фронтом рост давления может достигать 3-5 гПа/3 ч., а иногда 6-8 гПа/3 ч. и даже более. Изменение барической тенденции (от падения к росту, от медленного роста к более сильному) свидетельствует о прохождении линии приземного фронта.
Перед фронтом часто наблюдаются осадки, а нередко грозы и шквалы (особенно в тёплое полугодие). Температура воздуха после прохождения фронта падает (адвекция холода), причём порой быстро и резко - на 5…10 °С и более за 1-2 часа. Точка росы понижается одновременно с температурой воздуха. Видимость, как правило, улучшается, поскольку за холодным фронтом вторгается более чистый и менее влажный воздух из северных широт.
Характер погоды на холодном фронте заметно различается в зависимости от скорости смещения фронта, свойств тёплого воздуха перед фронтом, характера восходящих движений тёплого воздуха над клином холодного.
Различают два вида холодных фронтов:
холодный фронт первого рода, когда холодный воздух наступает медленно,
холодный фронт второго рода, сопровождающийся быстрым наступанием холодного воздуха.
Фронт окклюзии - атмосферный фронт, связанный с гребнем тепла в нижней и средней тропосфере, который обусловливает крупномасштабные восходящие движения воздуха и формирование протяжённой зоны облаков и осадков. Нередко фронт окклюзии возникает за счёт смыкания - процесса вытеснения вверх тёплого воздуха в циклоне за счёт того, что холодный фронт «догоняет» движущийся впереди тёплый фронт и сливается с ним (процесс окклюдирования циклона). С фронтами окклюзии связаны интенсивные осадки, в летнее время - сильные ливни и грозы.
Вследствие нисходящих движений в холодном воздухе в тылу циклона, холодный фронт движется быстрее тёплого фронта и со временем нагоняет его. На стадии заполнения циклона возникают комплексные фронты - фронты окклюзии, которые образуются при смыкании холодного и тёплого атмосферных фронтов. В системе фронта окклюзии взаимодействуют три воздушные массы, из которых тёплая уже не соприкасается с поверхностью Земли. Тёплый воздух в виде воронки постепенно поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух, поступающий с боков. Поверхность раздела, возникающую при смыкании холодного и тёплого фронтов, называют поверхностью фронта окклюзии. С фронтами окклюзии связаны интенсивные осадки, летом - сильные грозы.
Смыкающиеся при окклюдировании воздушные массы обычно имеют разную температуру - одна может быть холоднее другой. В соответствии с этим, различают два типа фронтов окклюзии - фронты окклюзии типа тёплого фронта и фронты окклюзии типа холодного фронта.
В средней полосе России и СНГ зимой преобладают тёплые фронты окклюзии, так как в тылу циклона поступает морской умеренный воздух, который значительно теплее, чем континентальный умеренный воздух в передней части циклона. Летом здесь в основном наблюдаются холодные фронты окклюзии.
Барическое поле фронта окклюзии представлено хорошо 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 наблюдаются перистые (Ci), перисто-слоистые (Cs), высоко-слоистые (As) облака, а в случае активных фронтов окклюзии - слоисто-дождевые (Ns). Если в окклюдировании участвует холодный фронт первого рода, то выше верхнего тёплого фронта может остаться часть облачной системы холодного фронта. Если же участвует холодный фронт второго рода, то за верхним тёплым фронтом наступает прояснение, но у нижнего холодного фронта может развиться вал кучево-дождевых облаков (Cb) уже в переднем холодном воздухе, вытесняемом более холодным тыловым клином. Таким образом, выпадение осадков из высоко-слоистых и слоисто-дожевых облаков (As-Ns), если оно происходит, может начинаться до выпадения ливневых осадков, или одновременно с прохождением нижнего холодного фронта, либо после его прохождения; 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.
Сближающиеся системы облаков тёплого и холодного фронтов в основном состоят из As-Ns. В результате сближения возникает мощная облачная система Cs-As-Ns с наибольшей толщиной у верхнего холодного фронта. В случае молодого фронта окклюзии облачная система начинается с Ci и Cs, которые переходят в As, затем в Ns. Иногда за Ns могут наблюдаться Cb, за которыми вновь идут Ns. Слабое восходящее скольжение тылового воздуха вдоль поверхности окклюзии может привести к образованию вдоль нее облаков типа слоистых и слоисто-кучевых (St-Sc), не достигающих уровня ледяных ядер. Из них перед нижним тёплым фронтом будет выпадать моросящие осадки. В случае старого тёплого фронта окклюзии облачная система состоит из перисто-слоистых (Cs) и высоко-кучевых (Ac) облаков, иногда к ним присоединяются высоко-слоистые (As); осадки могут отсутствовать.
Стационарный фронт
1. Фронт, не меняющий своего положения в пространстве.
2. Фронт, вдоль которого воздушные массы движутся горизонтально; фронт без скольжений.
32)циклоны и антициклоны. Стадии их развития, системы ветров и облачности в них.
Антициклон - область повышенного атмосферного давления с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря и с соответствующим распределением ветра. В низком антициклоне - холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних слоях тропосферы (до 1,5 км), а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона.
Загрузка...
