Наблюдать за изменениями погоды очень увлекательно. Солнце сменяется дождем, дождь – снегом, и над всем этим разнообразием веют порывистые ветра. В детстве это вызывает восхищение и удивление, у людей постарше – желание понять механизм процесса. Давайте попробуем понять, что формирует погоду и как с этим связаны атмосферные фронты.
В привычном восприятии "фронт" – термин военный. Это грань, на которой происходит столкновение вражеских сил. А понятие атмосферные фронты – это границы соприкосновения двух воздушных масс, которые формируются над огромными площадями поверхности Земли.
По воле природы человек получил возможность жить, эволюционировать и заселять все большие территории. Тропосфера – нижняя часть атмосферы Земли - обеспечивает нас кислородом и находится в непрерывном движении. Вся она состоит из отдельных воздушных масс, объединенных общим возникновением и похожими показателями. Среди основных показателей этих масс определяют объем, температуру, давление и влажность. Во время движения различные массы могут сближаться и сталкиваться. Однако они никогда не теряют своих границ и не смешиваются между собой. Атмосферные фронты - это участки, где соприкосаються воздушные массы и происходят резкие погодные скачки.
Понятия «атмосферный фронт» и «фронтальная поверхность» возникли не сами по себе. Их ввел в метеорологию норвежский ученый Я. Бьеркнес. Произошло это в 1918 году. Бьеркнес доказал, что атмосферные фронты – это основные звенья круговорота атмосферы в высоких и средних слоях. Однако до исследований норвежца, еще в 1863 году, адмирал Фицрой предположил, что яростные атмосферные процессы начинаются в местах встреч масс воздуха, идущих с разных сторон света. Но в тот момент научное сообщество не обратило внимания на эти наблюдения.
Бергенская школа, представителем которой был Бьеркнес, не только проводила собственные наблюдения, но и свела воедино все знания и предположения, высказанные более ранними наблюдателями и учеными, и изложила их в виде последовательной научной системы.
По определению, наклонную поверхность, представляющую собой область перехода между разными воздушными потоками, называют фронтальной поверхностью. А вот атмосферные фронты – это отображение фронтальных поверхностей на метеорологическую карту. Обычно переходная область атмосферного фронта завязывается у поверхности Земли и поднимается вверх до тех высот, на которых размываются различия между воздушными массами. Чаще всего порог этой высоты составляет от 9 до 12 км.
Атмосферные фронты бывают разные. Они зависят от направленности передвижения теплых и холодных массивов. Выделяют три типа фронтов: холодный, теплый и окклюзий, образованный в месте смыкания различных фронтов. Рассмотрим подробнее, что представляют собой теплые и холодные атмосферные фронты.
Теплый фронт – такое движение воздушных масс, при котором холодный воздух уступает место теплому. То есть воздух более высокой температуры, продвигаясь, располагается на территории, где господствовали холодные воздушные массы. Кроме этого, он поднимается ввысь вдоль переходной зоны. При этом температура воздуха постепенно снижается, из-за чего происходит конденсация находящегося в нем водяного пара. Так образовываются облака.
Основные признаки, по которым можно определить теплый атмосферный фронт:
Обычно после прекращения осадков теплеет, но это длится недолго, поскольку холодный фронт движется очень быстро и нагоняет теплый атмосферный фронт.
Наблюдается такая особенность: теплый фронт всегда наклонен в сторону движения, а холодный – в противоположную. Когда происходит движение фронтов, холодный воздух вклинивается в теплый, выталкивая его вверх. Холодные атмосферные фронты ведут к снижению температуры и похолоданию на значительной территории. По мере остывания поднявшихся теплых воздушных масс влага конденсируется в облачность.
Основные признаки, по которым можно определить холодный фронт:
Для путешественников пройти через холодный фронт – испытание не из легких. Иногда приходится преодолевать вихри и шквалы в условиях плохой видимости.
Уже говорилось, что атмосферные фронты бывают разные, если с теплыми и холодными более-менее все понятно, то фронт окклюзий вызывает массу вопросов. Формирование подобных эффектов происходит в местах смыкания холодного и теплого фронтов. Более теплый воздух при этом вытесняется вверх. Основное действие происходит в циклонах в момент, когда более стремительный холодный фронт нагоняет теплый. В результате происходит движение атмосферных фронтов и столкновение трех воздушных масс, двух холодных и одной теплой.
Основные признаки, по которым можно определить фронт окклюзий:
Фронт окклюзий зависит от температуры холодных воздушных масс перед ним и за его линией. Различают холодный и теплый фронты окклюзий. Самые сложные условия наблюдаются в момент непосредственного смыкания фронтов. По мере вытеснения теплого воздуха фронт размывается, погодные условия улучшаются.
Поскольку в описании фронта окклюзий было употреблено понятие "циклон", то надо рассказать, что же это за явление.
Вследствие неравномерного распределения воздуха в поверхностных слоях образуются зоны высокого и низкого давления. Зоны высокого давления характеризуются избыточным количеством воздуха, низкого – недостаточным его количеством. В результате перетока воздуха между зонами (из избыточной в недостаточную) образуется ветер. Циклон – участок низкого давления, который затягивает, как в воронку, недостающий воздух и облака из зон, где они в избытке.
Антициклон – участок с повышенным давлением, который вытесняет избыток воздуха в зоны низкого давления. Основная характеристика – ясная погода, поскольку облака из этой зоны также вытесняются.
В зависимости от климатических зон, над которыми формируются атмосферные фронты, их разделяют по географическому признаку на:
На физические свойства воздушных масс влияет радиация и вид подстилающей поверхности Земли. Поскольку характер такой поверхности может быть различным, то и трение об нее происходит неравномерно. Сложный географический рельеф может деформировать линию атмосферного фронта и изменить его эффекты. Например, известны случаи разрушения атмосферных фронтов при переваливании через горные хребты.
Воздушные массы и атмосферные фронты приносят синоптикам множество сюрпризов. Сопоставляя и изучая направления движения масс и капризы циклонов (антициклонов), они составляют графики и прогнозы, которыми люди ежедневно пользуются, даже не задумываясь над тем, насколько большой труд за этим стоит.
fb.ru
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.
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.
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.
xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.
.
атмосферный фронт — Поверхность раздела между двумя воздушными массами с разными физическими свойствами … Словарь по географии
Атмосферный фронт — У этого термина существуют и другие значения, см. Фронт (значения). Высоко слоистые облака. Нередко наблюдаются в зонах ат … Википедия
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»
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»
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 — (фр. front = лат. frons, tis передняя часть). 1) военный войсковой строй. 2) фасад здания. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ФРОНТ выстроенное в длинную линию войско, если смотреть на него спереди.… … Словарь иностранных слов русского языка
фронт атмосферный — переходная зона (ширина несколько десятков километров) между воздушными массами с разными физическими свойствами. Различают арктический фронт (между арктическим и среднеширотным воздухом), полярный (между среднеширотным и тропическим воздухом) и… … Энциклопедический словарь
Фронт (воен.) — Фронт (фр. front, лат. frons лоб, передняя сторона) Содержание 1 Военное дело 2 Природоведение 3 Физика … Википедия
Фронт (значения) — Фронт (фр. front, лат. frons лоб, передняя сторона) Содержание 1 Военное дело 2 Природоведение 3 Физика … Википедия
фронт восходящего скольжения — Атмосферный фронт с восходящим скольжением теплого воздуха над фронтальной поверхностью. Syn.: анафронт … Словарь по географии
dic.academic.ru
Атмосфе́рный 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 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.
Различают:
Основными атмосферными фронтами являются:
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. При этом в среднем угол наклона составляет около 1° к поверхности Земли. Холодный фронт наклонен в ту же сторону, в которую движется, а теплый - в противоположную. Наклон фронта в идеальной модели может быть выражен через формулу Маргулиса.
Зона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому для целей теоретического исследования её приближённо рассматривают как поверхность раздела двух воздушных масс разной температуры и называемой фронтальной поверхностью. По этой причине на синоптических картах фронты изображают в виде линии (линия фронта). В пересечении с земной поверхностью зона фронты имеет ширину порядка десятков километров, горизонтальные же размеры самих воздушных масс — порядка тысяч километров.
При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними образуется Тангенциальный разрыв, то есть 1) Увеличиваются горизонтальные градиенты температуры воздуха, влажности. 2) Поле давления имеет ложбину или "скрытую ложбину". 3) Касательная к линии разрыва скорость ветра имеет скачек. Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтальными зонами.
В горизонтальном направлении протяжённость фронтов, как и воздушных масс, имеет тысячи километров, по вертикали — около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности Земли — порядка сотни километров, на высотах — несколько сотен километров. Фронтальные зоны характеризуются значительными изменениями температуры воздуха и влажности, направлений ветра вдоль горизонтальной поверхности, как на уровне Земли, так и выше.
Сечение фронтальной поверхностью поверхности Земли называется атмосферным фронтом и наносится на приземную синоптическую карту. На карты барической топографии наносятся высотные фронтальные зоны (ВФЗ) - сечения фронтальной поверхностью изобарических поверхностей.
«Фронтальная поверхность» — это поверхность или зона перехода, разделяющая воздушные массы с различными свойствами, в том числе, различной плотностью воздуха. Непрерывность давления накладывает определённые условия на пространственную ориентацию фронтальной поверхности. При отсутствии движения любой разрыв в поле плотностей (или зона быстрого перехода из одной воздушной массы в другую) должен быть горизонтальным. При наличии движения поверхность перехода становится наклонной, при этом более плотный воздух (холодный) образует клин под менее плотным (тёплым), а тёплый воздух совершает восходящее скольжение вдоль этого клина.
Толщина фронтальной поверхности по вертикали очень мала — несколько сотен метров, это гораздо меньше, чем ширина воздушных масс, которые она разделяет. В пределах тропосферы одна воздушная масса перекрывает другую. Ширина зоны фронта на картах погоды составляет несколько десятков километров, но при анализе синоптических карт фронт проводят в виде одной линии. Лишь на вертикальных разрезах атмосферы крупного масштаба удается выявить верхнюю и нижнюю границы переходного слоя.
На фронтах большое развитие получают восходящие движения воздуха, поэтому вблизи фронтов имеются благоприятные условия для образования облаков и выпадения осадков. Их появлению способствует, во-первых, сходимость ветра к линии фронта в приземном слое (отрицательная дивергенция горизонтальной компоненты ветра). Кроме того, в системе фронтов происходит подъём тёплого воздуха (восходящее скольжение) по клину холодного воздуха. Восходящие движения воздуха возникают и вследствие разности скоростей зафронтального и предфронтального воздуха, то есть когда зафронтальный воздух движется быстрее, чем предфронтальный. Подъём воздуха происходит на тех участках фронта, где наблюдается нестационарность движения. Восходящим движениям на ранней стадии развития циклона способствует также динамическое падение давления. При подъёме воздуха происходит его адиабатическое охлаждение, формирование облачности и осадков.
Хорошо выраженный фронт имеет высоту несколько километров, чаще всего — 3-5 км. С основными фронтами связаны продолжительные и обильные осадки; в системе вторичных фронтов процессы облакообразования выражены слабее, осадки кратковременны и не всегда достигают Земли. Так же существуют внутримассовые осадки, не связанные с фронтами.
В приземном слое вследствие сходимости воздушных потоков к оси барических ложбин здесь создаются наибольшие контрасты температуры воздуха — поэтому фронты у Земли располагаются именно вдоль осей барических ложбин. Фронты не могут располагаться вдоль осей барических гребней, где имеет место расходимость воздушных потоков, а могут лишь пересекать ось гребня под большим углом.
С высотой контрасты температур на оси барической ложбины уменьшаются — ось ложбины смещается в сторону более низких температур воздуха и стремится совместиться с осью термической ложбины, где контрасты температуры минимальны. Так с высотой фронт постепенно отходит от оси барической ложбины на её периферию, туда, где создаются наибольшие контрасты.
Подстилающая поверхность оказывает значительное влияние на перемещение и свойства фронтов. В пределах нижних сотен метров влияние трения приводит к деформации профиля фронта. Неравномерность трения, связанная с различием в характере подстилающей поверхности, также приводит к деформации профиля фронта, особенно в условиях сложного рельефа. Орографические препятствия могут влиять на перемещение фронтов и вызывать как деформации самих фронтов, так и изменения связанных с ними эффектов, или создавать новые эффекты. Переваливание фронтов через горные препятствия отражается на процессах облако- и осадкообразования. Воздух вообще стремится обтекать препятствия в горизонтальном направлении, так как при этом происходит наименьшая затрата энергии. В том случае, если воздух стратифицирован неустойчиво, он частично перетекает через хребет, особенно в центральной его части. Это перетекание в десятки раз менее интенсивно, чем боковое обтекание. Кроме того, оно имеет резко турбулентный характер, благодаря сильному трению в условиях горного рельефа.
Фронт, пересекающий горный хребет, частично разрушается, линия фронта приобретает «извилистый» характер. Даже низкие препятствия частично будут обтекаться горизонтально, а при устойчивой стратификации и высоких препятствиях единственно возможное перетекание — горизонтальное. При приближении холодного фронта к хребту происходит восходящее движение тёплого воздуха, который оказывается «зажатым» между клином холодного воздуха и хребтом, усиливаются процессы облако- и осадкообразования перед фронтом. Ветер перед фронтом также усиливается, так как сближаются линии тока в тёплом воздухе, между холодным фронтом и хребтом.
dic.academic.ru
Воздушные массы, имея различные физические свойства (особенно температуру воздуха), разделяются между собой довольно узкими переходными зонами, которые сильно наклонены к земной поверхности (меньше 1°). Атмосферным фронтом называется раздел между воздушными массами, обладающими разными физическими свойствами. Пересечение фронта с земной поверхностью называется линией фронта. На фронте все свойства воздушных масс — температура, направление и скорость ветра, влажность, облачность, осадки — резко меняются. Прохождение фронта через место наблюдения сопровождается более или менее резкими изменениями погоды.
Различают фронты, связанные с циклонами, и климатические фронты.
В циклонах фронты образуются при встрече теплого и холодного воздуха, при этом вершина фронтальной системы, как правило, находится в центре циклона. Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вытеснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости раздела. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется теплым или холодным.
Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха и означает наступление теплого воздуха. Он медленно оттесняет холодный воздух. Как более легкий он натекает на клин холодного воздуха, полого поднимаясь вверх по поверхности раздела. При этом перед фронтом образуется обширная зона облаков, из которых выпадают обложные осадки. Полоса осадков перед теплым фронтом достигает 300, а в холодное время даже 400 км. За линией фронта осадки прекращаются. Постепенная смена холодного воздуха теплым приводит к понижению давления и усилению ветра. После прохождения фронта наблюдается резкое изменение погоды: повышается температура воздуха, ветер изменяет направление примерно на 90° и ослабевает, ухудшается видимость, образуются туманы, могут выпадать моросящие осадки.
Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. В этом случае холодный воздух — как более плотный и тяжелый — движется по земной поверхности в виде клина, движется быстрее, чем теплый и, как бы приподнимает впереди себя теплый воздух, энергично выталкивая его вверх. Над линией фронта и впереди его образуются большие кучево-дождевые облака, из которых выпадают ливневые дожди, возникают грозы, наблюдаются сильные ветры. После прохождения фронта осадки и облачность значительно уменьшаются, ветер изменяет направление примерно на 90° и несколько ослабевает, температура понижается, уменьшается влажность воздуха, увеличивается его прозрачность и видимость; давление растет.
Климатические фронты — фронты глобального масштаба, являющиеся разделами между главными (зональными) типами воздушных масс. Таких фронтов пять: арктический, антарктический, два умеренных (полярных) и тропический.
Арктический (антарктический) фронт отделяет арктический (антарктический) воздух от воздуха умеренных широт, два умеренных (полярных) фронта разделяют воздух умеренных широт и тропический воздух. Тропический фронт образуется там, где встречаются тропический и экваториальный воздух, отличающиеся по влажности, а не по температуре. Все фронты вместе с границами поясов смещаются летом к полюсам, а зимой к экватору. Нередко они образуют отдельные ветви, распространяющиеся на большие расстояния от климатических зон. Тропический фронт всегда находится в том полушарии, где лето.
geographyofrussia.com
Дождь... Снег... Пронизывающий ветер... Палящее солнце... Эти проявления погоды знакомы каждому из нас с глубокого детства. Но даже прилежно изучив в школе географию, мы всё равно иногда удивляемся резким перепадам температуры и необычным природным катаклизмам. С климатическими скачками неизменно связаны атмосферные фронты. Они формируют каждодневную погоду и определяют границы времён года.
Слово "фронт" (от латинского "frontis" – лоб, передняя сторона) подразумевает тонкую грань между чем-то. Она может проходить, например, между разными районами боевых действий: областями концентрации сил противника и дружеской армией. Если мы употребляем словосочетание "фронт атмосферный", то имеем в виду границу в воздухе, некий рубеж в атмосфере. Что именно он разделяет, и как это влияет на нас?
Матушка-природа сформировала благоприятный климат, в котором человек может существовать, размножаться и развиваться. Мы живём в тропосфере, нижней части атмосферы, которая не только даёт нам кислород, но и пребывает в постоянном движении. Некие объёмные массы воздуха в ней время от времени взаимодействуют. В середине каждого из этих образований свои небольшие очаги микроклимата, которые отличаются по свойствам, но в целом являются однородными, сохраняя стабильную температуру и влажность. Массы двигаются над поверхностью Земли, встречаются и даже сталкиваются. Но никогда не перемешиваются. Граница между ними и называется атмосферным фронтом.
Ширина полосы между одинаковыми по свойствам воздушными массами достигает отметки в десятки, иногда сотни километров. Это фронт атмосферный, где всегда происходят скачки давления воздуха, смена облачности и температуры. То есть именно на этих участках можно наблюдать, как на смену жаркому солнцу приходит холодный дождь и наоборот. Если соприкасаются очень близкие, фактически однородные массы, фронт атмосферный не возникает. В результате погода не меняется.
Существует несколько видов атмосферных фронтов. Они сформировались на основе климатических зон, главные показатели которых остаются константными.
В случае полной неподвижности воздушных масс фронт принял бы горизонтальное положение. В этом случае пласт холодного воздуха находился бы всегда внизу, а тёплого – вверху. Но в результате постоянной цикличности он расположен под углом к поверхности земли.
Сменится ли погода в нашем регионе и какой она будет – всё это продемонстрирует карта атмосферных фронтов. На ней чётко видно, что тёплый фронт всегда наклонён в ту сторону, в которую движется, холодный – в противоположную. Когда последний перемещается в зону высокой температуры, причём проникает в неё своеобразным клином, выталкивая вверх, на данной территории наступает похолодание. Тёплые массы постепенно остывают, из них освобождается влага – так образуются облака и тучи.
Первым признаком приближения холодного фронта являются дождевые кучевые образования, которые появляются на горизонте. При этом ветер дует порывами, резко меняя направление. Стена проливного дождя обрушивается внезапно. Небо мрачное, его рассекают молнии, гремит гром, иногда идёт град. Ненастье длится не больше двух часов, по истечении которых осадки прекращаются. Температура воздуха опускается, иногда сразу на 5–10 градусов, так как пространство атмосферы полностью занимает холодный фронт, вытеснивший прогретый солнцем воздух.
Он образуется, когда зона высокой плюсовой температуры "натекает" на холодную массу. Она как будто бы скользит по ней, постепенно поднимаясь. Погода меняется плавно, без непредвиденных резких скачков и перепадов. Перистые облака – первый признак того, что надвигается фронт атмосферный, в центре которого довольно высокая температура воздуха. Ветра пока не наблюдается. Если же он есть, то его дуновения всегда приятные и лёгкие.
Постепенно облака тают, и на небе образуется сплошная белая пелена небольших слоистых образований, которые перемещаются по чистому голубому небосводу. Через какое-то время они сбиваются в кучу: плотный слой опускается ниже, поднимается ветер, моросит дождь или падает небольшой снег. Осадки усиливаются, идут несколько часов, иногда дней, после чего наступает потепление. Хорошая погода держится недолго. Фронт атмосферный, в котором температура низкая, догоняет зону тепла, так как движется быстрей и стремительней.
Воздух на поверхности земли распределён неравномерно. В результате этого образуются зоны с высоким и низким давлением. В первой области воздух в избытке, во второй – в недостатке. Из зоны высокого давления он вытекает наружу, как бы переливаясь через край стакана, и заполняет собой образовавшиеся "дырки" на том участке, где давление низкое. Это явление природы мы называем ветром.
Участок низкого давления это и есть циклон. Он имеет форму вихря. Посмотрите, как вытекает вода из раковины, – она образует воронку. Тот же принцип демонстрирует нам и погода. Циклон – та же воронка в раковине, только перевёрнутая вверх ногами. В её центре полюс пониженного давления, который со всех сторон затягивает в себя воздух и устремляется вверх, причём закручивается он по часовой стрелке в южном полушарии и против – в северном. Внутри циклона облачно, поскольку вместе с ветром он "всасывает" в себя и облака. Они как с горки скатываются в него из тех зон, где давление повышенное.
Он работает с точностью до наоборот. В центре – высокое давление, воздуха там очень много, поэтому он расползается во все стороны, как будто выдавленный из кондитерского пакета крем. Потоки закручиваются по часовой стрелке в северном полушарии, против – в южном. Приведём ещё один пример: если в трубочку вы втянете газированный напиток, а потом отпустите, он неизменно стечёт в бокал. Аналогичное явление происходит в антициклоне. Только с помощью воздуха и в глобальных масштабах.
Погода в антициклоне обычно ясная, так как высокое давление вытесняет с этого участка облака. При этом летом всегда очень жарко: преграды в виде тучек, мешающие солнцу прогревать воздух, отсутствуют. Зимой всё наоборот. Солнце находится достаточно низко, но прогреть воздух оно не может: нет облаков, а поэтому ничто не задерживает тепло. В результате зимой, когда приходит антициклон, погода ясная, но морозная. Кстати, изучая атмосферные фронты, циклоны и антициклоны, их движения, видоизменения и трансформацию, синоптики составляют прогноз погоды для того или иного региона.
Самое трудное, говорят синоптики, это предвидеть погоду на ближайшие трое суток. То есть после сбора всей необходимой информации нужно быстро её обработать, учитывая все капризы атмосферных фронтов, изменения циклонов и антициклонов. И только сопоставив данные, можно делать заключение.
Прогнозы погоды бывают следующими:
Первые два вида – это решение синоптиками уравнений термодинамики и динамики, которые описывают состояние атмосферы. Для этого специалисты анализируют возможность смены направления ветра, выпадения осадков, предполагаемые скачки давления и влажности воздуха. Долгосрочный прогноз погоды никогда до конца не бывает точным. Даже имея самое новое оборудование, синоптики не могут предвидеть все сюрпризы, приготовленные природой. Но составлять его в любом случае необходимо, так как в таком прогнозе имеются в виду ожидаемые месячные или сезонные погодные аномалии.
fb.ru
Атмосфе́рный 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 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.
Различают:
Основными атмосферными фронтами являются:
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. При этом в среднем угол наклона составляет около 1° к поверхности Земли. Теплый фронт наклонен в ту же сторону, в которую движется, а холодный — в противоположную. Наклон фронта в идеальной модели может быть выражен через формулу Маргулиса.
Фронтальный разделЗона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому для целей теоретического исследования её приближённо рассматривают как поверхность раздела двух воздушных масс разной температуры и называемой фронтальной поверхностью. По этой причине на синоптических картах фронты изображают в виде линии (линия фронта). В пересечении с земной поверхностью зона фронта имеет ширину порядка десятков километров, горизонтальные же размеры самих воздушных масс — порядка тысяч километров.
При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними образуется тангенциальный разрыв, то есть:
Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтальными зонами.
В горизонтальном направлении протяжённость фронтов, как и воздушных масс, имеет тысячи километров, по вертикали — около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности Земли — порядка сотни километров, на высотах — несколько сотен километров. Фронтальные зоны характеризуются значительными изменениями температуры воздуха и влажности, направлений ветра вдоль горизонтальной поверхности, как на уровне Земли, так и выше.
Сечение фронтальной поверхностью поверхности Земли называется атмосферным фронтом и наносится на приземную синоптическую карту. На карты барической топографии наносятся высотные фронтальные зоны (ВФЗ) — сечения фронтальной поверхностью изобарических поверхностей.
«Фронтальная поверхность» — это поверхность или зона перехода, разделяющая воздушные массы с различными свойствами, в том числе, различной плотностью воздуха. Непрерывность давления накладывает определённые условия на пространственную ориентацию фронтальной поверхности. При отсутствии движения любой разрыв в поле плотностей (или зона быстрого перехода из одной воздушной массы в другую) должен быть горизонтальным. При наличии движения поверхность перехода становится наклонной, при этом более плотный воздух (холодный) образует клин под менее плотным (тёплым), а тёплый воздух совершает восходящее скольжение вдоль этого клина.
Толщина фронтальной поверхности по вертикали очень мала — несколько сотен метров, это гораздо меньше, чем ширина воздушных масс, которые она разделяет. В пределах тропосферы одна воздушная масса перекрывает другую. Ширина зоны фронта на картах погоды составляет несколько десятков километров, но при анализе синоптических карт фронт проводят в виде одной линии. Лишь на вертикальных разрезах атмосферы крупного масштаба удается выявить верхнюю и нижнюю границы переходного слоя.
На фронтах большое развитие получают восходящие движения воздуха, поэтому вблизи фронтов имеются благоприятные условия для образования облаков и выпадения осадков. Их появлению способствует, во-первых, сходимость ветра к линии фронта в приземном слое (отрицательная дивергенция горизонтальной компоненты ветра). Кроме того, в системе фронтов происходит подъём тёплого воздуха (восходящее скольжение) по клину холодного воздуха. Восходящие движения воздуха возникают и вследствие разности скоростей зафронтального и предфронтального воздуха, то есть когда зафронтальный воздух движется быстрее, чем предфронтальный. Подъём воздуха происходит на тех участках фронта, где наблюдается нестационарность движения. Восходящим движениям на ранней стадии развития циклона способствует также динамическое падение давления. При подъёме воздуха происходит его адиабатическое охлаждение, формирование облачности и осадков.
Хорошо выраженный фронт имеет высоту несколько километров, чаще всего — 3—5 км. С основными фронтами связаны продолжительные и обильные осадки; в системе вторичных фронтов процессы облакообразования выражены слабее, осадки кратковременны и не всегда достигают Земли. Также существуют внутримассовые осадки, не связанные с фронтами.
В приземном слое вследствие сходимости воздушных потоков к оси барических ложбин здесь создаются наибольшие контрасты температуры воздуха — поэтому фронты у Земли располагаются именно вдоль осей барических ложбин. Фронты не могут располагаться вдоль осей барических гребней, где имеет место расходимость воздушных потоков, а могут лишь пересекать ось гребня под большим углом.
С высотой контрасты температур на оси барической ложбины уменьшаются — ось ложбины смещается в сторону более низких температур воздуха и стремится совместиться с осью термической ложбины, где контрасты температуры минимальны. Так с высотой фронт постепенно отходит от оси барической ложбины на её периферию, туда, где создаются наибольшие контрасты.
Подстилающая поверхность оказывает значительное влияние на перемещение и свойства фронтов. В пределах нижних сотен метров влияние трения приводит к деформации профиля фронта. Неравномерность трения, связанная с различием в характере подстилающей поверхности, также приводит к деформации профиля фронта, особенно в условиях сложного рельефа. Орографические препятствия могут влиять на перемещение фронтов и вызывать как деформации самих фронтов, так и изменения связанных с ними эффектов, или создавать новые эффекты. Переваливание фронтов через горные препятствия отражается на процессах облако- и осадкообразования. Воздух вообще стремится обтекать препятствия в горизонтальном направлении, так как при этом происходит наименьшая затрата энергии. В том случае, если воздух стратифицирован неустойчиво, он частично перетекает через хребет, особенно в центральной его части. Это перетекание в десятки раз менее интенсивно, чем боковое обтекание. Кроме того, оно имеет резко турбулентный характер, благодаря сильному трению в условиях горного рельефа.
Фронт, пересекающий горный хребет, частично разрушается, линия фронта приобретает «извилистый» характер. Даже низкие препятствия частично будут обтекаться горизонтально, а при устойчивой стратификации и высоких препятствиях единственно возможное перетекание — горизонтальное. При приближении холодного фронта к хребту происходит восходящее движение тёплого воздуха, который оказывается «зажатым» между клином холодного воздуха и хребтом, усиливаются процессы облако- и осадкообразования перед фронтом. Ветер перед фронтом также усиливается, так как сближаются линии тока в тёплом воздухе, между холодным фронтом и хребтом.
wikipedia.green
|
|
|
|
|
|
