Атмосферные фронты. Классификация фронтов

Неравномерное нагревание земной поверхности и нижних слоев атмосферы является причиной возникновения горизонтальных градиентов температуры. Особенно большие горизонтальные градиенты температуры воздуха создаются между высокими и низкими широтами. Вследствие горизонтального переноса теплые и холодные воздушные массы могут сближаться друг с другом или, наоборот, удаляться друг от друга.

При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне их сближения увеличиваются горизонтальные градиенты температуры воздуха, влажности, давления, возрастает скорость ветра. Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются. Зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками называются переходными зонами или фронтальными поверхностями.

Понятие фронтов и фронтальных поверхностей было введено в метеорологическую литература и практику в 1918 г. Я. Бьеркнесом (Бергенская школа в Норвегии), который показал, что распределение метеорологических элементов во внетропических циклонах скорее прерывное, чем непрерывное. Бьеркнес нашел, что поверхность разрыва имеет небольшой наклон, причем, холодный (более плотный) воздух образует клин под теплым (менее плотным) воздухом.

В дальнейших исследованиях понятие фронтов было расширено – подчеркивалась их роль как существенных звеньев в общей циркуляции атмосферы высоких и средних широт.

На существование фронтальных зон и их роль в образовании атмосферных вихрей указывал еще в середине прошлого века адмирал Фицрой (1863 г.). Он предполагал, что развитие атмосферных процессов происходит бурно и сопровождается образованием вихрей в тех районах, где встречаются холодные массы воздуха, идущие с севера, и теплые массы воздуха, идущие с юга. Подобная мысль была еще раньше (1837 г.) высказана Дове. Однако, эти предположения не были восприняты с должным вниманием.

Фактически в 1878-1879 гг. ученые Ли и Кеппен выявили характерные признаки того важного явления, которое мы теперь называем холодным фронтом. Но частью последовательной научной системы это понятие стало лишь с 1918 г., когда оно вновь было открыто Бергенской школой.

Теплый фронт долгое время ускользал от внимания метеорологов. И только после 60-ти лет составления синоптических карт в 1918 г. теплый фронт был открыт Бергенской школой и изучена его структура.

Итак, “фронтальная поверхность” – это наклонная поверхность или зону перехода, разделяющую воздушные массы с различными свойствами, в том числе, с различной плотностью.

Проекция фронтальной поверхности на приземную синоптическую карту называется атмосферным фронтом, на карты барической топографии –высотной фронтальной зоной.

Атмосферными фронтами, или просто фронтами, называются переходные зоны между двумя различными воздушными массами. Переходная зона начинается от поверхности Земли и простирается вверх до той высоты, где различия между воздушными массами стираются. Обычно в зависимости от времени года и широты места они прослеживаются до высоты 9—12 км.

Ширина переходной зоны у поверхности Земли не превышает 100 км.

В переходной зоне — зоне соприкосновения воздушных масс — наблюдаются резкие изменения значений метеорологических элементов (температуры, влажности). Здесь наблюдается значительная облачность, выпадает больше всего осадков, происходят наиболее интенсивные изменения давления, силы и направления ветра.

В зависимости от направления перемещения теплых и холодных масс воздуха, расположенных по обе стороны от переходной зоны, фронты делят на теплы и холодные. Фронты, которые мало изменяют свое положение, называют малоподвижными. Особое положение занимают фронты окклюзии, образовавшиеся при смыкании теплого и холодного фронтов. Фронты окклюзии могут быть по типу как холодного, так и теплого фронтов. На картах погоды фронты проводятся либо цветными линиями, либо в виде условных обозначений (см. стр. 8). Подробно о каждом из этих видов фронтов будет сказано ниже.

Теплый фронт

Если фронт движется так, что холодный воздух отступает, уступая месту теплому воздуху, то такой фронт называется теплым. Теплый воздух, продвигаясь 'вперед, не только занимает пространство, где раньше находился холодный воздух, но и 'поднимается вверх 'вдоль переходной зоны. По мере подъема теплый воздух охлаждается, водяной пар, находящийся в нем, конденсируется. В результате этого образуются облака (рис. 11).

Рис. 2.1.3. Теплый фронт на вертикальном разрезе и на карте погоди.

На рис 2.1.3 показаны наиболее характерная облачность, осадки и воздушные течения теплого фронта. Первым признаком приближения теплого фронта будет появление перистых облаков (Ci). Давление при этом начнет падать. Через несколько часов перистые облака, уплотняясь, переходят в пелену перисто-слоистых облаков (Cs). Вслед за перисто-слоистыми облаками натекают еще более плотные высоко-слоистые облака (As), постепенно становящиеся не просвечиваемыми луной или солнцем. Давление падает при этом сильнее, а ветер, несколько поворачивая влево, усиливается. Из высоко-слоистых облаков могут выпадать осадки, особенно зимой, когда они по пути не успевают испариться.

Через некоторое время эти облака переходят в слоисто-дождевые (Ns), под которыми обычно бывают разорванно-дождевые (Fr nb) и разорванно-слоистые (St fr). Осадки из слоисто-дождевых облаков выпадают более интенсивно, видимость ухудшается, давление быстро падает, 'ветер усиливается, часто принимает порывистый характер. При пересечении фронта ветер резко поворачивает вправо, падение давления прекращается или замедляется. Осадки могут прекратиться, но обычно они лишь ослабевают и переходят 'в моросящие. Температура и влажность воздуха постепенно повышаются.

Трудности, которые могут встретиться при пересечении теплого фронта, связаны в основном с длительным пребыванием в зоне плохой видимости, ширина которой колеблется от 150 до 200 миль. Необходимо знать, что условия плавания в умеренных и северных широтах при пересечении теплого фронта в холодную половину года ухудшаются вследствие расширения зоны плохой видимости и возможного обледенения.

Холодный фронт

Холодным фронтом называется фронт, перемещающийся в сторону теплой воздушной массы. Различают два основных типа холодных фронтов:

Рис. 2.1.4. Холодный фронт первого рода на вертикальном разрезе, и на карте погоды.

1) холодные фронты первого рода—медленно движущиеся или замедляющиеся фронты, которые чаще всего наблюдаются на периферии циклонов или антициклонов;

2) холодные фронты второго рода — быстро движущиеся или перемещающиеся с ускорением, они возникают во внутренних частях циклонов и ложбин, перемещающихся с большой скоростью.

Холодный фронт первого рода. К холодному фронту первого рода, как было оказано выше, относится медленно движущийся фронт. В этом случае теплый воздух медленно восходит вверх по вторгающемуся под него клину холодного воздуха (рис. 2.1.4).

Вследствие этого над зоной раздела образуются сначала слоисто-дождевые облака (Ns), переходящие на некотором расстоянии от линии фронта в высоко-слоистые (As) и перисто-слоистые (Cs) облака. Осадки начинают выпадать у самой линии фронта и продолжаются после его прохождения. Ширина зоны зафронтальных осадков составляет 60—110 миль. В теплое время года в передней части такого фронта создаются благоприятные условия для образования мощных кучево-дождевых облаков (Сb), из которых выпадают ливневые осадки, сопровождаемые грозами.

Рис. 2.1.5. Холодный фронт второго рода на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Давление перед самым фронтом сильно падает и на барограмме образуется характерный “грозовой нос”— острый пик, обращенный книзу. Ветер перед самым прохождением фронта поворачивает к нему, т. е. делает поворот влево. После прохождения фронта давление начинает расти, ветер круто поворачивает вправо. Если фронт располагается в хорошо выраженной ложбине, поворот ветра иногда достигает 180°, например, южный ветер может смениться северным. С прохождением фронта наступает похолодание.

На условия плавания при пересечении холодного фронта первого рода будет влиять ухудшение видимости в зоне осадков и шквалистый ветер.

Холодный фронт второго рода. Это быстро движущийся фронт. Быстрое движение холодного воздуха приводит к очень интенсивному вытеснению предфронтального. теплого воздуха и, как следствие этого, к мощному развитию кучевых облаков (Сu) (рис. 2.1.5).

Кучево-дождевые облака на больших высотах обычно вытягиваются вперед на 60—170 миль от линии фронта. Эта передняя часть облачной системы наблюдается в виде перисто-слоистых (Cs) и перисто-кучевых (Сс), а также чечевицеобразных высоко-кучевых облаков (Ас). Давление перед приближающимся фронтом падает, но слабо, ветер поворачивает влево. Выпадает ливневый дождь. После прохождения фронта давление быстро повышается, ветер резко поворачивает вправо и значительно усиливается, принимает характер штормового. Температура воздуха понижается иногда на 10° за 1—2 часа.

Условия плавания при пересечении такого фронта неблагоприятные, так как у самой линии фронта мощные восходящие токи воздуха способствуют образованию вихря с разрушительными скоростями ветра. Ширина такой зоны может достигать 30 миль.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: