Что такое атмосферные фронты теплые и холодные. §22
Теплым фронтом называется перемещающийся раздел между надвигающимся теплым и отступающим холодным воздухом.
Как известно, фронтальная поверхность, как и сама линия фронта, под «напором» масс теплого воздуха перемещается в сторону холодного воздуха. Теплый воздух, как более легкий, натекает па клип холодного, совершая при этом постепенный вынужденный подъем вдоль всей фронтальной поверхности. Поднимаясь, он адиабатически охлаждается, в результате чего имеющиеся в нем водяные пары конденсируются и образуют систему облаков. В непосредственной близости от линии фронта, где подъем теплого воздуха происходит по более крутой части фронтальной поверхности, образуются низкие слоисто-дождевые облака (N8), из которых в теплое время года выпадает обложной дождь, а в холодное - снег. Ширина зоны осадков в передней части теплого фронта колеблется в широких пределах, но в среднем она составляет 300-400 км.
Далее за зоной, где фронтальная поверхность становится выше и положе, слоисто-дождевые облака постепенно переходят в высоко-слоистые (Аб), из которых выпадают слабые осадки. Летом, ввиду высокой температуры, капли дождя, выпадающие из Аэ, испаряются и до земли не долетают; зимой из них выпадает слабый снег.
По мере дальнейшего удаления от линии фронта высоко-слоистые облака уже на большой высоте постепенно переходят в перисто-слоистые (Сэ), а последние - в перистые (Сі). Эти облака появляются на расстоянии 80П-1000 км (по горизонтали) от линии теплого фронта.
Таким образом, облачные системы теплого фронта имеют вполне закономерное чередование. По мере того, как к данному пункту приближается теплый фронт, облака чередуются в следующей последовательности: Сі, Се, Ав и N8.
Скорость перемещения теплого фронта бывает различной. В среднем она составляет 25 - 30 км/час (максимально 50- 60 км/час). С момента появления линии теплого фронта может достигнуть пункта наблюдения через 20-30 чш\ а зона осадков - через 10-15 час.
За линией теплого фронта перемещаются массы теплого воздуха, несущие с собой и свойственную им погоду: заметное, а иногда и резкое потепление, прекращение осадков, появление адвективных туманов. В момент прохождения фронта ветер меняет слое направление - с ЮВ на Ю и ЮЗ (поворот вправо).
Бывают, однако, и такие теплые фронты (плохо выраженные), которые вследствие сухости взаимодействующих у фронтальной поверхности воздушных масс обычной тенлофроитовой облачности не образуют и проходят без заметных изменении в погоде Прохождение такого теплого фронта ограничивается лишь некоторым повышением температуры и сменой направления ветра. Малооблачные и сухие теплые фронты встречаются чаще всего в южных континентальных районах.
Таким образом, теплые фронты в большинстве случаев с точки зрения судоводителя, несут с собой неблагоприятную погоду: продолжительные (обложные) осадки, плохую видимость и возможное усиление ветра.
В качестве признаков приближения теплого фронта могут служить изложенные выше последовательность в смене облачности а также постепенное падение давления.
На синоптической карте теплый фронт обозначается красной линней ав одноцветной печати-черной линией с овальными зубцами, обращенными в сторону движения фронта.
Тёплый фронт - переходная зона между тёплой и холодной воздушными массами, перемещающаяся в сторону холодного воздуха. В зоне тёплого фронта тёплый воздух натекает на отступающий холодный воздух. Средняя скорость движения тёплых фронтов примерно 20-30 км/ч. Перед тёплым фронтом давление воздуха, как правило, значительно падает со временем, что можно обнаружить по барической тенденции на приземных картах погоды.
В результате упорядоченного подъёма тёплого воздуха по клину холодного воздуха на фронте формируется характерная система слоистообразных облаков, включающая слоисто-дождевые, высокослоистые и перисто-слоистые облака. Система облаков располагается над фронтальной поверхностью в тёплом воздухе впереди приземной линии тёплого фронта.
В направлении, перпендикулярном линии фронта, система облаков простирается на расстояние нескольких сотен километров. Зона фронтальных осадков, выпадающих из слоистообразных облаков, имеет меньшую ширину, чем зона облачности. Под фронтальной поверхностью в клине холодного воздуха, где происходит выпадение обложных осадков, наблюдаются низкие разорванно-дождевые облака, высота нижней границы которых может быть ниже 200 м.
Если к аэродрому приближается типичный тёплый фронт, то сначала появляются перистые когтевидные (Cirrus uncinus, Ci unc.) облака - предвестники тёплого фронта. Затем наблюдаются перисто-слоистые облака, охватывающие весь небосвод в виде лёгкой белой вуали.
Потом на небе появляются высокослоистые облака. Постепенно нижняя граница слоистообразной облачности опускается, мощность облаков увеличивается, появляются слоисто-дождевые облака, из которых выпадают обложные осадки. Солнце и Луна становятся невидимыми. Из высокослоистых облаков осадки могут выпадать только в холодный период года, а в тёплый период осадки из этих облаков, как правило, не достигают поверхности земли, испаряясь на пути к ней.
Зона обложных осадков располагается обычно впереди приземной линии тёплого фронта в клине холодного воздуха.
В тёплый период года на тёплом фронте при неустойчивой стратификации атмосферы могут возникать кучево-дождевые облака с ливнями, градом, грозами, с которыми связаны сильные сдвиги ветра, сильная турбулентность и сильное обледенение воздушных судов. Кучево-дождевые облака в системе слоистообразных облаков визуально трудно обнаружить, поэтому эти облака называют замаскированными.
Холодные фронты, их особенности, облака.
Холодный фронт - переходная зона между тёплой и холодной воздушными массами, которая движется в сторону тёплого воздуха. За холодным фронтом давление воздуха, как правило, значительно растёт со временем, что можно обнаружить по барической тенденции на приземных картах погоды. Угол наклона холодных фронтов, как правило, больше, чем тёплых фронтов.
В зависимости от скорости движения и характерной облачности различают холодные фронты первого и второго рода. Скорость движения холодного фронта первого рода в среднем составляет 30-40 км/ч. Холодный фронт второго рода - быстро движущийся фронт, смещается со скоростью 50 км/ч и более.
Система облаков холодного фронта первого рода существенно отличается от облачности холодного фронта второго рода.
Облака холодного фронта первого рода подобны облакам тёплого фронта, но расположены они в обратном порядке по отношению к приземной линии фронта, по сравнению с облаками тёплого фронта. За линией типичного холодного фронта первого рода наблюдается слоистообразная облачность и зона обложных осадков: сначала наблюдаются слоисто-дождевые облака, затем следуют высокослоистые и перисто-слоистые облака.
Ширина облачной системы в направлении, перпендикулярном линии фронта, в случае холодного фронта первого рода обычно меньше, чем в случае тёплого фронта. В тёплый период на холодном фронте первого рода часто формируются кучево-дождевые облака с ливнями, грозами, шквалами.
Холодный фронт второго рода является самым опасным для авиации из всех видов фронтов. Для этого фронта типичной является кучево-дождевая облачность, которая формируется вдоль приземной линии фронта в виде узкой полосы. Ширина зоны облачности в направлении, перпендикулярном линии фронта, в среднем составляет несколько десятков километров. Такую же ширину имеет зона ливневых осадков. При размывании кучево-дождевых облаков могут наблюдаться все формы облаков, кроме слоистых и кучевых облаков.
Образование кучево-дождевых облаков в зоне холодного фронта второго рода происходит вследствие вынужденной конвекции в виде сильных восходящих потоков тёплого воздуха. Верхняя часть кучево-дождевых облаков в виде наковальни, состоящей в основном из перисто-слоистых облаков, вытягивается по направлению движения фронта.
Предвестниками холодного фронта второго рода являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые появляются впереди линии фронта на расстоянии примерно 100-200 км. Прохождение холодного фронта второго рода часто сопровождается сильными ливнями, шквалами, грозами, градом, иногда смерчем, пыльными или песчаными бурями.
Холодные фронты бывают особенно опасными для полётов воздушных судов летом в послеполуденные часы, когда наблюдается максимальный прогрев подстилающей поверхности. В это время вероятность опасных для авиации метеорологических явлений, связанных с кучево-дождевой облачностью, значительно увеличивается.
Фронты окклюзии.
Фронт окклюзии (от лат. occlusus - смыкание) - сложный фронт, образуется в результате смыкания холодного и тёплого фронтов. Холодный фронт движется с большей скоростью, чем тёплый. Поэтому, в конце концов, он догоняет тёплый фронт и смыкается с ним.
Тёплый фронт окклюзии или фронт окклюзии по типу тёплого фронта характеризуется тем, что воздушная масса за фронтом окклюзии является более тёплой, чем воздушная масса перед фронтом окклюзии.
Холодный фронт окклюзии или фронт окклюзии по типу холодного фронта характеризуется тем, что воздушная масса за фронтом окклюзии является более холодной, чем воздушная масса перед фронтом окклюзии.
Воздушная масса за фронтом окклюзии - это та воздушная масса, которая наблюдалась за холодным фронтом до его смыкания с тёплым фронтом. Воздушная масса перед фронтом окклюзии - это та воздушная масса, которая наблюдалась перед тёплым фронтом до того, как начался процесс образования окклюзии.
В среднем за год холодные фронты окклюзии отмечаются чаще, чем теплые фронты окклюзии. Над материком тёплый фронт окклюзии чаще наблюдается зимой, чем летом, а холодный фронт окклюзии чаще наблюдается летом, чем зимой.
В случае тёплого фронта окклюзии поверхностью окклюзии является часть поверхности тёплого фронта, а в случае холодного фронта окклюзии поверхностью окклюзии является часть поверхности холодного фронта.
Облачность и осадки фронта окклюзии являются результатом объединения облачных систем и осадков тёплого и холодного фронтов. Обычно, чем больше продолжительность существования фронта окклюзии, тем большую толщину имеют безоблачные прослойки и тем менее опасным является фронт окклюзии для полётов ВС.
Стадии развития циклонов.
Циклон проходит четыре стадии развития.
Первая стадия развития циклона - стадия волны , циклон в этой стадии называется волновым. Волновой циклон - низкое барическое образование. Стадия волны продолжается обычно несколько часов - от возникновения волнового возмущения на атмосферном фронте до появления первой замкнутой изобары, кратной 5 гПа, на приземной карте погоды. Волновые колебания на фронте возникают под воздействием ряда факторов, главными из которых являются различия разделяемых фронтом воздушных масс по плотности воздуха и скорости движения.
Волновой циклон углубляется и переходит во вторую стадию своего развития - стадию молодого циклона . При углублении циклона давление воздуха в его центре со временем понижается. Молодой циклон - среднее барическое образование (2-7 км). Стадия молодого циклона длится от момента появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды до начала процесса окклюдирования циклона.
Окклюдирование циклона - образование фронта окклюзии.
В молодом циклоне можно условно выделить три части, различающиеся по погодным условиям: переднюю, тыловую и теплый сектор. При удалении от центра циклона мощность облаков и интенсивность осадков уменьшаются во всех частях циклона.
Передняя часть циклона располагается перед тёплым фронтом, который определяет погодные условия в этой части. Здесь наблюдаются, как правило, слоистообразные облака.
Тыловая часть циклона находится за холодным фронтом. Поэтому её метеорологические условия определяются свойствами холодного фронта и находящейся за фронтом холодной воздушной массы.
Тёплый сектор циклона располагается между тёплым и холодным фронтами. В тёплом секторе господствует тёплая воздушная масса.
Молодой циклон с круговыми изобарами, как правило, перемешается в направлении изобар его тёплого сектора.
Третья стадия развития циклона - стадия максимального развития , длится от начала окклюдирования циклона до начала его заполнения. При заполнении циклона давление воздуха в его центре со временем растёт. Максимально развитый циклон, по сравнению с другими стадиями:
Достигает наибольшей глубины, наблюдается наименьшее давление воздуха в центре циклона;
Занимает наибольшую площадь, на приземной карте погоды в циклоне проводится наибольшее количество замкнутых изобар;
Характеризуется наибольшей площадью облачности и атмосферных осадков.
Точка окклюзии в циклоне - это точка на приземной карте погоды, где смыкаются три фронта: теплый, холодный и фронт окклюзии. Максимально развитый циклон является окклюдированным, высоким и смещается медленнее, чем молодой циклон.
Четвертая стадия развития циклона - стадия заполняющегося циклона , длится от начала заполнения циклона до исчезновения замкнутых изобар на приземной карте погоды, т.е. до исчезновения циклона. Эта стадия самая продолжительная из всех стадий и может длиться несколько суток.
Заполняющийся циклон - окклюдированное, холодное, малоподвижное, высокое барическое образование. Облака в этой стадии постепенно размываются, осадки прекращаются.
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.
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Леви-Чивита, Туллио
- Бондарь, Николай Семёнович
Смотреть что такое "Тёплый фронт" в других словарях:
Фронт окклюзии - 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… … Википедия
Фронт атмосферный
ФРОНТ АТМОСФЕРНЫЙ - переходная зона (ширина неск. десятков км) между возд. массами с разными физ. свойствами. Различают арктич. фронт (между арктич. и среднеширотным воздухом), полярный (между среднеширотным и тропич. воздухом) и тропический (между тропич. и экв.… … Естествознание. Энциклопедический словарь Энциклопедия «Авиация»
атмосферный фронт - Рис. 1. Схема тёплого фронта в вертикальном разрезе. атмосферный фронт переходная зона между воздушными массами, частями нижнего слоя атмосферы Земли (тропосферы), горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и… … Энциклопедия «Авиация»
Катафронт - Атмосферный фронт (от. др. греч. ατμός пар, σφαῖρα шар и лат. frontis лоб, передняя сторона), фронты тропосферные переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами. Атмосферный фронт возникает при… … Википедия
Фронты атмосферные - Атмосферный фронт (от. др. греч. ατμός пар, σφαῖρα шар и лат. frontis лоб, передняя сторона), фронты тропосферные переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами. Атмосферный фронт возникает при… … Википедия
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.
Оказалось, что теплый воздух затягивается в циклон не по всей его восточной (правой) половине, а в достаточно ограниченном секторе, расположенном в южной и юго-восточной частях циклона между двумя линиями конвергенции. Облачность и осадки распределены в циклоне неравномерно. Обложные дожди выпадают преимущественно перед первой (восточной) линией сходимости воздушных потоков, а также в центре циклона. Ливневые дожди и грозы сосредоточены в узкой полосе вдоль второй (западной) линии конвергенции. Эти линии впоследствии были названы атмосферными фронтами. Поскольку в умеренных широтах циклоны обычно перемещаются с запада на восток, через пункт наблюдений сначала проходит восточный фронт циклона, за которым поступает теплый воздух. Этот атмосферный фронт был назван теплым. В окрестностях теплого атмосферного фронта теплый воздух активно наступает на линию фронта, движется практически перпендикулярно к ней, а холодный воздух переносится почти параллельно этой линии, т.е. медленно от нее отступает. Следовательно, теплая воздушная масса догоняет и перегоняет холодную. Затем к пункту наблюдения приближается западный (холодный) фронт циклона, при прохождении которого температура воздуха резко падает. Около холодного атмосферного фронта динамика иная: холодный воздух догоняет теплый и стремительно вытесняет его вверх.
Восходящее скольжение охватывает мощные слои теплого воздуха над всей фронтальной поверхностью и возникает обширная система высоко-слоистых - слоисто-дождевых облаков с обложными осадками. Тёплый фронт имеет антициклоническую кривизну и движется в сторону холодного воздуха. На карте погоды тёплый фронт отмечается красным цветом или зачернёнными полукружками, направленными в сторону перемещения фронта (рис. 1). 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), скорость его уменьшается, 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). Прохождение теплого фронта обычно сопровождается мощной слоисто-дождевой, затягивающей все небо, облачностью с обложным дождем. Первый вестник теплого фронта - перистые облака. Постепенно они превращаются в сплошную белую вуаль в перистослоистые облака. В верхних слоях атмосферы уже движется теплый воздух. Падает давление. Чем ближе к нам линия фронта, тем плотнее становятся облака. Солнце просвечивает тусклым пятном. Затем облака опускаются ниже, солнце скрывается совсем. Ветер усиливается и меняет свое направление по часовой стрелке (например, сначала был восточный, потом юго-восточный и даже юго-западный) Приблизительно за 300- 400 км до фронта облака сгущаются. Начинается мелкий обложной дождь или снег. Но вот теплый фронт миновал. Дождь или снег прекратился, тучи рассеиваются, наступает потепление - пришла более теплая воздушная масса. Теплый фронт в вертикальном разрезе представлен на рис. 2.
Если же теплый воздух отступает, а холодный растекается вслед за ним значит, приближается холодный фронт. Его приход всегда вызывает похолодание. Но при движении не все слои воздуха имеют одинаковую скорость. Самый нижний слой в результате трения о земную поверхность немного задерживается, а более высокие вытягиваются вперед. Таким образом, холодный воздух обрушивается на теплый в виде вала. Теплый воздух быстро вытесняется вверх, и создаются мощные нагромождения кучевых и кучево-дождевых облаков. Облака холодного фронта несут ливни, грозы, сопровождающиеся сильным порывистым ветром. Они могут достигать очень большой высоты, но в горизонтальном направлении простираются всего на 20...30 км. А так как холодный фронт движется обычно быстро, то бурная погода продолжается недолго - от 15...20 мин. до 2...3 ч. В результате взаимодействия холодного воздуха с теплой подстилающей поверхностью образуются кучевые облака с просветами. Затем наступает полное прояснение.
В случае холодного фронта восходящее движение теплого воздуха ограничено более узкой зоной и особенно сильно перед холодным клином, где теплый воздух вытесняется холодным. Облака здесь будут в значительной мере иметь характер кучево-дождевых с ливневыми осадками и грозами (рис. 3, рис. 4). Холодный фронт имеет циклоническую кривизну (выпуклость в сторону тёплого воздуха) и движется в сторону тёплого воздуха. На карте погоды холодный фронт отмечается синим цветом или зачернёнными треугольниками, направленными в сторону перемещения фронта (рис.1). Течение в холодном воздухе имеет составляющую, направленную к линии фронта, поэтому холодный воздух, продвигаясь вперед, занимает пространство, где до этого находился тёплый воздух, что увеличивает его неустойчивость.
При переходе через линию тёплого 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 увеличивается 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 располагается замкнутая изаллобарическая область роста давления, причём, рост может достигать 3-5 гПа/3ч. Изменение давления в сторону его роста (от падения к росту, от медленного роста к более сильному) свидетельствует о прохождении линии приземного фронта.
Перед фронтом часто наблюдаются грозы и шквалы. Температура воздуха после прохождения фронта падает, причём часто быстро и резко – на 10 °С и более за 1-2 часа. Массовая доля водяного пара понижается одновременно с температурой воздуха. Видимость, как правило, улучшается, поскольку за холодным фронтом вторгается полярный или арктический воздух. Кроме того, неустойчивость воздушной массы препятствует конденсации вблизи поверхности Земли.
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. На холодных фронтах 1-го рода преобладает упорядоченное поднятие тёплого воздуха над клином холодного воздуха. Холодный фронт 1-го рода является пассивной поверхностью восходящего скольжения. К этому типу принадлежат медленно движущиеся или замедляющие свое движение фронты, преимущественно на периферии циклонических областей в глубоких барических ложбинах. При этом облака расположены главным образом за линией фронта. Отличие от облачности тёплого фронта всё же существует. Вследствие трения поверхность холодного фронта в нижних слоях становится крутой. Поэтому перед самой линией фронта вместо спокойного и пологого восходящего скольжения наблюдается более крутой (конвективный) подъём тёплого воздуха (рис.3). Благодаря этому, в передней части облачной системы иногда возникают мощные кучевые и кучево-дождевые облака, растянутые на сотни километров вдоль фронта, с ливнями летом, снегопадами зимой, грозами, градом и шквалами. Над вышележащей частью фронтальной поверхности с нормальным наклоном в результате восходящего скольжения тёплого воздуха облачная система представляет равномерный покров слоистообразных облаков. Ливневые осадки перед фронтом после прохождения фронта сменяются более равномерными обложными осадками. Наконец, появляются перисто-слоистые и перистые облака. Вертикальная мощность системы и ширина облачной системы и области осадков при этом будет почти в 2 раза меньше, чем в случае тёплого фронта. Верхняя граница системы находится примерно на высоте 4-4.5 км. Под основной облачной системой могут возникать слоистые разорванные облака, иногда образуются фронтальные туманы. Продолжительность прохождения холодного фронта 1-го рода через пункт наблюдения составляет 10 ч. и более.
Фронты 2-го рода в нижнем слое атмосферы являются пассивной поверхностью восходящего скольжения, а выше – активной поверхностью нисходящего скольжения. К этому типу принадлежит большая часть быстро движущихся холодных фронтов в циклонах. Здесь происходит вытеснение тёплого воздуха нижних слоев вверх продвигающимся вперед холодным валом. Поверхность холодного фронта в нижних слоях располагается очень круто, образуя даже выпуклость в виде вала (рис.4). Быстрое перемещение клина холодного воздуха вызывает вынужденную конвекцию вытесняемого тёплого воздуха в узком пространстве у передней части фронтальной поверхности. Здесь создается мощный конвективный поток с образованием кучево-дождевой облачности, усиливающийся в результате термической конвекции. Предвестниками фронта являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые распространяются перед ним на удалении до 200 км. Возникающая облачная система имеет небольшую ширину (50-100 км) и представляет собой не отдельные конвективные облака, а непрерывную цепь, или облачный вал, который иногда может быть не сплошным. В тёплую половину года верхняя граница кучево-дождевых облаков распространяется до высоты тропопаузы. На холодных фронтах 2-го рода наблюдается интенсивная грозовая деятельность, ливни, иногда с градом, шквалистые ветры. В облаках сильная болтанка и обледенение. Ширина зоны опасных явлений погоды составляет несколько десятков километров. В холодную половину года вершины кучево-дождевых облаков достигают 4 км. Ширина зоны снегопада составляет 50 км. С этой облачностью связаны сильные снегопады, метели при видимости менее 1000 м, резкое усиление скорости ветра, болтанка.
При прохождении холодных фронтов 2-го рода через пункт наблюдений сначала (часа за 3-4 до прохождения линии фронта у Земли) появляются перистые облака, которые быстро сменяются высокослоистыми, иногда чечевицеобразными, которые быстро сменяются громадой с ливнями, грозами, градом, шквалами. Продолжительность перемещения системы облаков с ливневыми осадками и грозами обычно не превышает 1-2 часа. После прохождения холодного фронта ливневые осадки прекращаются. 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. Особенно интенсивными бывают шквалы на суше летом, при большой разности температур между тёплым и холодным воздухом по обе стороны от фронта и при неустойчивости тёплого воздуха. В этих условиях прохождение холодного фронта сопровождается разрушительными скоростями ветра. Скорость ветра нередко превышает 20-30 м/с, продолжительность явления обычно несколько минут, иногда наблюдаются порывы.
Фронты окклюзии
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. Процесс вытеснения тёплого воздуха в верхние слои называется окклюдированием. При этом тыловой клин холодного воздуха циклона смыкается с передним клином холодного воздуха. Тёплый воздух в виде воронки постепенно поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух, поступающий с боков (рис. 5). Поверхность раздела, возникающую при смыкании холодного и тёплого фронтов, называют поверхностью фронта окклюзии.
В случае холодного фронта окклюзии 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 тёплого фронта окклюзии воронка тёплого воздуха вытесняется более тёплым воздухом, натекающим на клин более холодного воздуха. Тыловой клин менее холодного воздуха, нагоняет передний клин более холодного воздуха, и холодный фронт, отделившись от поверхности Земли, поднимается по поверхности тёплого фронта.
Слабое восходящее скольжение тылового воздуха по переднему вдоль поверхности окклюзии может привести к образованию вдоль нее облаков типа St-Sc, не достигающих уровня ледяных ядер. Из них перед нижним тёплым фронтом будет выпадать моросящие осадки.
