Granica między ciepłym i zimnym powietrzem. Front atmosferyczny – co to jest?
Masy powietrza poruszają się po planecie jako pojedyncza jednostka. Fronty atmosferyczne, lub po prostu fronty, to strefy przejściowe pomiędzy dwiema różnymi masami powietrza. Nazywa się strefy przejściowe pomiędzy sąsiednimi masami powietrza o różnych właściwościach fronty atmosferyczne. Dom cecha charakterystyczna fronty atmosferyczne są duże wartości gradientów poziomych: ciśnienia, temperatury, wilgotności itp. Obserwuje się tu znaczne zachmurzenie, spada najwięcej opadów i zachodzą najintensywniejsze zmiany ciśnienia, siły i kierunku wiatru.
Przód atmosferyczny występuje, gdy masy zimnego i ciepłego powietrza zbliżają się i spotykają w dolnych warstwach atmosfery lub w całej troposferze, pokrywając warstwę o grubości do kilku kilometrów, tworząc między nimi nachyloną granicę.
Główną cechą charakterystyczną frontów atmosferycznych są duże wartości gradientów poziomych: ciśnienia, temperatury, wilgotności itp. Strefa frontu atmosferycznego jest bardzo wąska w porównaniu z oddzielanymi przez niego masami powietrza. Kiedy następuje ruch, powierzchnia przejściowa staje się nachylona, a gęstsze (zimne) powietrze tworzy klin pod mniej gęstym (ciepłym) powietrzem, a ciepłe powietrze przesuwa się w górę wzdłuż tego klina.
Pionowa grubość powierzchni czołowej jest bardzo mała – kilkaset metrów, czyli znacznie mniej niż szerokość oddzielanych przez nią mas powietrza. W troposferze jedna masa powietrza nakłada się na drugą. Szerokość strefy frontu na mapach pogodowych wynosi kilkadziesiąt kilometrów, ale analizując mapy synoptyczne front rysowany jest jako pojedyncza linia. Jedynie w dużych pionowych przekrojach atmosfery możliwe jest określenie górnej i dolnej granicy warstwy przejściowej.
Z tego powodu na mapy synoptyczne fronty są przedstawiane jako linia (linia frontu). Na przecięciu z powierzchnią ziemi strefa czołowa ma szerokość około dziesięciu kilometrów, natomiast poziome wymiary samych mas powietrza wynoszą około tysięcy kilometrów.
W kierunku poziomym długość frontów, podobnie jak mas powietrza, wynosi tysiące kilometrów, w pionie – około 5 km, szerokość strefa czołowa na powierzchnię Ziemi - około stu kilometrów, na wysokościach - kilkaset kilometrów. Strefy czołowe charakteryzują się znacznymi zmianami temperatury i wilgotności powietrza, kierunków wiatru wzdłuż powierzchni poziomej, zarówno na poziomie Ziemi, jak i powyżej.
Fronty pomiędzy masami powietrza głównych typów geograficznych wskazanych powyżej nazywane są głównymi frontami atmosferycznymi. Główne fronty: Arktyka (między Arktyką a polarne powietrze), polarny (między powietrzem polarnym a tropikalnym) i tropikalny (między tropikalnym powietrzem równikowym).
Zgodnie z właściwościami termodynamicznymi fronty atmosferyczne między masami powietrza tego samego typu geograficznego dzielą się na ciepłe, zimne i osiadłe (stacjonarne), które mogą być pierwotne, wtórne i górne, a także proste i złożone (okludowane). Specjalne stanowisko zajmują fronty okluzyjne utworzone podczas zamykania się frontów ciepłego i zimnego. Fronty okluzji mogą być frontami zimnymi lub ciepłymi. Na mapach pogody fronty są rysowane w postaci kolorowych linii lub symboli.
Złożone fronty złożone - fronty okluzji powstają w wyniku zamykania się frontów zimnych i ciepłych podczas okluzji cyklonów. Okluzję frontu ciepłego rozpoznaje się, gdy powietrze za frontem zimnym jest cieplejsze niż powietrze przed frontem ciepłym, oraz Zimny front okluzja, gdy powietrze za frontem chłodnym jest zimniejsze niż powietrze przed frontem ciepłym.
Dobrze zaznaczony front ma wysokość kilku kilometrów, najczęściej 3-5 km. Główne fronty są związane z długotrwałymi i obfitymi opadami; W układzie frontów wtórnych procesy chmurotwórcze są mniej wyraźne, opady są krótkotrwałe i nie zawsze docierają do Ziemi. Występują także opady śródmasowe niezwiązane z frontami.
W warstwie powierzchniowej, na skutek zbieżności strumieni powietrza do osi rynien ciśnieniowych, tworzą się tutaj największe kontrasty temperatur powietrza – dlatego też fronty przyziemne przebiegają dokładnie wzdłuż osi rowów ciśnieniowych. Fronty nie mogą być usytuowane wzdłuż osi grzbietów ciśnieniowych, gdzie przepływy powietrza są rozbieżne, lecz mogą przecinać oś grzbietów jedynie pod dużym kątem.
Wraz z wysokością kontrasty temperaturowe występują na osi spadku doliny ciśnienia – oś doliny przesuwa się w kierunku niższych temperatur powietrza i ma tendencję do zrównania się z osią doliny termicznej, gdzie kontrasty temperatur są minimalne. Zatem wraz z wysokością front stopniowo odsuwa się od osi niecki ciśnieniowej w stronę jej obrzeża, gdzie tworzą się największe kontrasty.
W zależności od kierunku przemieszczania się mas ciepłego i zimnego powietrza, znajdujących się po obu stronach strefy przejściowej, fronty dzielą się na ciepłe i zimne. Fronty, które nieznacznie zmieniają swoje położenie, nazywane są siedzącymi. Szczególną pozycję zajmują fronty okluzyjne, powstające w wyniku zamykania się frontów ciepłych i zimnych. Fronty okluzji mogą być frontami zimnymi lub ciepłymi. Na mapach pogody fronty są rysowane w postaci kolorowych linii lub symboli.
FRONT ATMOSFERA (front troposferyczny), pośrednia, przejściowa strefa pomiędzy masami powietrza w dolnej części atmosfery - troposfera. Strefa frontu atmosferycznego jest bardzo wąska w porównaniu z oddzielanymi przez nią masami powietrza, dlatego w przybliżeniu uważa się ją za granicę (przerwę) dwóch mas powietrza o różnej gęstości lub temperaturze i nazywa się powierzchnią czołową. Z tego samego powodu na mapach synoptycznych front atmosferyczny jest przedstawiany jako linia (linia frontu). Gdyby masy powietrza były nieruchome, powierzchnia frontu atmosferycznego byłaby pozioma, z zimnym powietrzem poniżej i ciepłym powietrzem, ale ponieważ obie masy się poruszają, jest on skłonny do powierzchnia ziemi, a zimne powietrze zalega w postaci bardzo delikatnego klina pod ciepłym. Tangens kąta nachylenia powierzchni czołowej (nachylenie czołowe) wynosi około 0,01. Fronty atmosferyczne mogą czasami sięgać aż do tropopauzy, ale mogą też ograniczać się do dolnych kilometrów troposfery. Na przecięciu z powierzchnią ziemi strefa frontu atmosferycznego ma szerokość rzędu kilkudziesięciu kilometrów, natomiast poziome wymiary samych mas powietrza rzędu tysięcy kilometrów. Na początku powstawania frontów atmosferycznych oraz po ich wypłukaniu szerokość strefy czołowej będzie większa. Pionowo fronty atmosferyczne stanowią warstwę przejściową o grubości setek metrów, w której temperatura wraz z wysokością spada mniej niż zwykle lub wzrasta, to znaczy obserwuje się inwersję temperatury.
Na powierzchni ziemi fronty atmosferyczne charakteryzują się zwiększonymi poziomymi gradientami temperatury powietrza - w wąskiej strefie frontu temperatura gwałtownie zmienia się z wartości charakterystycznych dla jednej masy powietrza do wartości charakterystycznych dla drugiej, a zmiana ta czasami przekracza 10°C. Wilgotność i przezroczystość powietrza zmieniają się także w strefie czołowej. W polu ciśnieniowym fronty atmosferyczne są powiązane z dolinami niskie ciśnienie krwi(Patrzeć Systemy ciśnieniowe). Nad powierzchniami czołowymi tworzą się rozległe systemy chmur, powodując opady. Front atmosferyczny przemieszcza się z prędkością równą składowej normalnej frontu prędkości wiatru, dlatego też przejście frontu atmosferycznego przez miejsce obserwacji prowadzi do szybkiej (w ciągu kilku godzin), a czasem gwałtownej zmiany istotnych elementy meteorologiczne i cały reżim pogodowy.
Charakterystyczną cechą są fronty atmosferyczne umiarkowane szerokości geograficzne, gdzie główny masy powietrza troposfera. W tropikach fronty atmosferyczne są rzadkie, a stale tam występująca międzyzwrotnikowa strefa konwergencji znacznie się od nich różni, nie będąc podziałem temperatur. Główną przyczyną pojawienia się frontu atmosferycznego (frontogenezy) jest obecność takich układów ruchu w troposferze, które prowadzą do zbieżności (konwergencji) mas powietrza z różne temperatury. Początkowo szeroka strefa przejściowa pomiędzy masami powietrza przechodzi w ostry front. W specjalne przypadki powstanie frontu atmosferycznego jest możliwe, gdy powietrze przepływa wzdłuż ostrej granicy temperatur na leżącej pod spodem powierzchni, na przykład nad krawędzią lodu w oceanie (tzw. frontogeneza topograficzna). W trakcie ogólny obieg atmosfera pomiędzy różnymi masami powietrza strefy równoleżnikowe przy wystarczająco dużych kontrastach temperatur powstają długie (tysiące km) fronty główne, przeważnie wydłużone pod względem szerokości geograficznej - Arktyczny, Antarktyczny, polarny, na których tworzą się cyklony i antycyklony. W tym przypadku stabilność dynamiczna głównego frontu atmosferycznego zostaje zakłócona, ulega on deformacji i przemieszcza się w niektórych obszarach na duże szerokości geograficzne, w innych - na niskie szerokości geograficzne. Po obu stronach powierzchni frontu atmosferycznego pojawiają się pionowe składowe prędkości wiatru rzędu cm/s. Szczególnie ważne ruch w górę powietrza nad powierzchnią frontu atmosferycznego, co prowadzi do powstawania układów chmurowych i opadów atmosferycznych.
W przedniej części cyklonu główny front atmosferyczny przyjmuje charakter frontu ciepłego (ryc. a), w miarę przemieszczania się w kierunku dużych szerokości geograficznych ciepłe powietrze zastępuje cofające się zimne. W tylnej części cyklonu front atmosferyczny przyjmuje charakter frontu zimnego (rys. b), przy czym klin zimnego przemieszcza się do przodu i wypiera przed sobą ciepłe powietrze w wysokie warstwy. Kiedy cyklon się zamyka, ciepły i zimny front atmosferyczny łączą się, tworząc złożony front okluzji z odpowiednimi zmianami w układach chmur. W wyniku ewolucji zaburzeń frontowych same fronty atmosferyczne ulegają rozmyciu (tzw. frontoliza). Jednak zmiany w tej dziedzinie ciśnienie atmosferyczne i wiatry powstałe w wyniku działalności cyklonicznej prowadzą do powstania warunków do powstawania nowych frontów atmosferycznych, a w konsekwencji do ciągłego wznawiania procesu aktywności cyklonicznej na frontach.
W górnej części troposfery, w związku z frontem atmosferycznym, tzw strumienie strumieniowe. Wtórne fronty atmosferyczne, które powstają w obrębie jednej lub drugiej masy powietrza, odróżniają się od frontów głównych. obszar naturalny z pewną niejednorodnością; nie odgrywają znaczącej roli w ogólnej cyrkulacji atmosfery. Zdarzają się przypadki, gdy w wolnej atmosferze front atmosferyczny jest dobrze rozwinięty (górny front atmosferyczny), ale jest słabo widoczny lub w ogóle nie pojawia się w pobliżu powierzchni Ziemi.
Dosł.: Petersen S. Analiza i prognozy pogody. L., 1961; Palmen E., Newton Ch. Układy cyrkulacyjne atmosfery. L., 1973; Ocean - atmosfera: Encyklopedia. L., 1983.
Fronty atmosferyczne, lub po prostu fronty, to strefy przejściowe pomiędzy dwiema różnymi masami powietrza. Strefa przejściowa zaczyna się od powierzchni Ziemi i ciągnie w górę, aż do wysokości, na której zacierają się różnice pomiędzy masami powietrza (zwykle do Górna granica troposfera). Szerokość strefy przejściowej na powierzchni Ziemi nie przekracza 100 km.
W strefie przejściowej - strefie kontaktu mas powietrza - zachodzą gwałtowne zmiany wartości parametry meteorologiczne(temperatura, wilgotność). Występuje tu znaczne zachmurzenie, spada najwięcej opadów i występują najbardziej intensywne zmiany ciśnienia, prędkości i kierunku wiatru.
W zależności od kierunku przemieszczania się mas ciepłego i zimnego powietrza, znajdujących się po obu stronach strefy przejściowej, fronty dzielą się na ciepłe i zimne. Fronty, które nieznacznie zmieniają swoje położenie, nazywane są siedzącymi. Szczególną pozycję zajmują fronty okluzyjne, które powstają w wyniku spotkania frontów ciepłego i zimnego. Fronty okluzji mogą być frontami zimnymi lub ciepłymi. Na mapach pogody fronty są rysowane albo jako kolorowe linie, albo jako dane symbolika(patrz ryc. 4). Każdy z tych frontów zostanie szczegółowo omówiony poniżej.
2.8.1. Ciepły front
Jeśli front porusza się w taki sposób, że zimne powietrze cofa się, ustępując miejsca ciepłemu powietrzu, wtedy taki front nazywa się ciepłym. Ciepłe powietrze poruszając się do przodu, nie tylko zajmuje przestrzeń, w której dawniej znajdowało się zimne powietrze, ale także unosi się wzdłuż strefy przejściowej. Gdy się podnosi, ochładza się, a zawarta w nim para wodna skrapla się. W rezultacie powstają chmury (ryc. 13).Ryc. 13. Front ciepły na przekroju pionowym i na mapie pogody.
Na rysunku przedstawiono najbardziej typowe zachmurzenie, opady i prądy powietrza frontu ciepłego. Pierwszą oznaką zbliżającego się frontu ciepłego będzie pojawienie się chmur cirrus (Ci). Ciśnienie zacznie spadać. Za kilka godzin Chmury wirujące, staje się gęstszy, zamienia się w welon pierzasto chmury stratusowe(Cs). Podążając za chmurami cirrostratus, napływają jeszcze gęstsze chmury altostratus (As), stopniowo stając się nieprzezroczystymi dla Księżyca lub Słońca. Jednocześnie ciśnienie spada mocniej, a wiatr skręcający lekko w lewo wzmaga się. Z chmury altostratusowe Opady mogą wystąpić, zwłaszcza zimą, kiedy po drodze nie mają czasu na odparowanie.
Po pewnym czasie chmury te zamieniają się w nimbostratus (Ns), pod którym zwykle znajdują się nimbostratus (Frob) i stratus (Frst). Coraz intensywniej spadają opady z chmur stratostratus, pogarsza się widoczność, szybko spada ciśnienie, wzmaga się i często porywisty wiatr. Po przejściu frontu wiatr gwałtownie skręca w prawo, a spadek ciśnienia zatrzymuje się lub zwalnia. Opady mogą ustać, ale zazwyczaj jedynie słabną i zamieniają się w mżawkę. Temperatura i wilgotność stopniowo rosną.
Trudności, jakie można napotkać podczas przekraczania frontu ciepłego, związane są głównie z długim przebywaniem w strefie słabej widoczności, której szerokość waha się od 150 do 200 mil morskich. Musisz wiedzieć, że warunki żeglarskie w klimacie umiarkowanym i północne szerokości geograficzne podczas przekraczania frontu ciepłego w zimnej połowie roku nasilają się z powodu rozszerzania się strefy słabej widoczności i możliwego oblodzenia.
2.8.2. Zimny front
Front zimny to front przesuwający się w stronę ciepłej masy powietrza. Istnieją dwa główne typy frontów zimnych:1) fronty zimne pierwszego rodzaju - fronty wolno poruszające się lub zwalniające, które najczęściej obserwuje się na obrzeżach cyklonów lub antycyklonów;
2) zimne fronty drugiego rodzaju - szybko poruszające się lub poruszające się z przyspieszeniem, powstają podczas części wewnętrzne cyklony i koryta poruszające się z dużą prędkością.
Front chłodny pierwszego rodzaju. Jak już wspomniano, front chłodny pierwszego rodzaju jest frontem wolno poruszającym się. W tym przypadku ciepłe powietrze powoli unosi się nad napływającym do niego klinem zimnego powietrza (ryc. 14).
W rezultacie chmury nimbostratus (Ns) tworzą się najpierw nad strefą styku, przekształcając się w pewnej odległości od linii frontu w chmury altostratus (As) i cirrostratus (Cs). Opady zaczynają padać w pobliżu linii frontu i trwają po jego przejściu. Szerokość strefy opadów poczołowych wynosi 60-110 mil morskich. W ciepły czas lat przed takim frontem powstają korzystne warunki do tworzenia potężnych chmur Cumulonimbus (Cb), z których spadają opad deszczu towarzyszą burze.
Ciśnienie tuż przed frontem gwałtownie spada, a na barogramie tworzy się charakterystyczny „nos burzy” – ostry szczyt skierowany w dół. Tuż przed przejściem frontu wiatr skręca w jego stronę, tj. skręca w lewo. Po przejściu frontu ciśnienie zaczyna rosnąć i wiatr skręca ostro w prawo. Jeśli front znajduje się w wyraźnie zaznaczonej rynnie, wówczas zwrot wiatru osiąga czasami 180°; na przykład wiatr południowy może zmienić się na wiatr północny. Wraz z przejściem frontu nadchodzą chłodne dni.
Ryż. 14. Front chłodny pierwszego rodzaju na przekroju pionowym i na mapie pogodowej.
Na warunki żeglugi podczas przekraczania frontu zimnego pierwszego typu będzie wpływała pogarszająca się widoczność w strefie opadów oraz porywisty wiatr.
Front zimny drugiego rodzaju. To szybko poruszający się front. Szybki ruch zimne powietrze prowadzi do bardzo intensywnego wypierania przedczołowego ciepłego powietrza, a w konsekwencji do potężnego rozwoju chmury Cumulus(Si) (ryc. 15).
Chmury Cumulonimbus na dużych wysokościach zwykle rozciągają się do przodu 60-70 mil morskich od linii frontu. Tę przednią część układu chmur obserwuje się w postaci chmur cirrostratus (Cs), cirrocumulus (Cc) i soczewkowatych chmur altocumulus (Ac).
Ciśnienie przed zbliżającym się frontem spada, ale słabo, wiatr skręca w lewo, opada deszcz. Po przejściu frontu ciśnienie szybko wzrasta, wiatr gwałtownie skręca w prawo i znacznie się wzmaga – nabiera charakteru burzy. Temperatura powietrza czasami spada o 10°C w ciągu 1-2 godzin.
Ryż. 15. Front chłodny II rodzaju na przekroju pionowym i na mapie pogodowej.
Warunki nawigacyjne podczas przekraczania takiego frontu są niekorzystne, gdyż silne wznoszące się prądy powietrza w pobliżu linii frontu same przyczyniają się do powstania wiru o niszczycielskich prędkościach wiatru. Szerokość takiej strefy może osiągnąć 30 NM.
2.8.3. Fronty wolno poruszające się lub nieruchome
Front, który nie ulega zauważalnemu przemieszczeniu ani w kierunku ciepłej, ani w kierunku zimnej masy powietrza, nazywa się stacjonarnym. Fronty stacjonarne umiejscowione są zazwyczaj w siodle, w głębokiej rynnie lub na obrzeżach antycyklonu. Układ chmur frontu stacjonarnego to układ chmur cirrostratus, altostratus i nimbostratus, który wygląda podobnie do frontu ciepłego. Latem z przodu często tworzą się chmury Cumulonimbus.Kierunek wiatru na takim froncie pozostaje prawie niezmieniony. Prędkość wiatru po stronie zimnego powietrza jest mniejsza (rys. 16). Ciśnienie nie ulega znaczącym zmianom. W wąskim paśmie (30 mil morskich) występują ulewne opady deszczu.
Zakłócenia falowe mogą tworzyć się na froncie stacjonarnym (ryc. 17). Fale szybko przemieszczają się wzdłuż frontu stacjonarnego w taki sposób, że zimne powietrze pozostaje po lewej stronie – w kierunku izobar, tj. w ciepłej masie powietrza. Prędkość ruchu osiąga 30 węzłów lub więcej.
Ryż. 16. Wolno przesuwający się front na mapie pogody.
Ryż. 17. Zakłócenia falowe na froncie wolno poruszającym się.
Ryż. 18. Powstawanie cyklonu na froncie wolnym.
Po przejściu fali front wraca na swoje miejsce. Wzrost zaburzeń fal przed utworzeniem cyklonu obserwuje się z reguły w przypadku napływu zimnego powietrza od tyłu (ryc. 18).
Wiosną, jesienią, a zwłaszcza latem, przejście fal na froncie stacjonarnym powoduje rozwój intensywnej aktywności burzowej, której towarzyszą szkwały.
Warunki nawigacyjne podczas przekraczania frontu stacjonarnego są skomplikowane ze względu na pogarszającą się widoczność okres letni- ze względu na wiatr, który wzmaga się do burzliwego.
2.8.4. Fronty okluzyjne
Fronty okluzyjne powstają w wyniku zamykania się frontów zimnych i ciepłych oraz wypierania ciepłego powietrza do góry. Proces zamykania następuje w cyklonach, w których przemieszcza się front chłodny wysoka prędkość, wyprzedza ciepły.W tworzeniu frontu okluzyjnego biorą udział trzy masy powietrza – dwie zimne i jedna ciepła. Jeżeli masa zimnego powietrza za frontem zimnym jest cieplejsza niż masa zimnego przed frontem, wówczas wypychając ciepłe powietrze w górę, będzie jednocześnie napływać na front, zimniejszą masę. Front taki nazywany jest okluzją ciepłą (ryc. 19).
Ryż. 19. Ciepły front okluzyjny na przekroju pionowym i na mapie pogody.
Jeśli masa powietrza za frontem zimnym jest zimniejsza niż masa powietrza przed frontem ciepłym, wówczas ta tylna masa będzie przepływać zarówno pod ciepłą, jak i przednią masą zimnego powietrza. Taki front nazywany jest zimną okluzją (ryc. 20).
Fronty okluzji przechodzą przez kilka etapów swojego rozwoju. Najtrudniejsze warunki pogodowe na frontach okluzyjnych obserwuje się w początkowym momencie zamknięcia frontów termicznego i zimnego. W tym okresie układ chmur, jak widać na ryc. 20, to połączenie ciepłych i zimnych chmur frontowych. Opady o charakterze kocowym zaczynają spadać z chmur nimbostratus i cumulonimbus, w strefie czołowej zamieniają się w ulewy.
Wiatr nasila się przed ciepłym frontem okluzji, po jego przejściu słabnie i skręca w prawo.
Przed zimnym frontem okluzji wiatr nasila się w burzę, po przejściu słabnie i ostro skręca w prawo. W miarę przemieszczania się ciepłego powietrza do wyższych warstw front okluzji stopniowo się zaciera, pionowa siła układu chmur maleje i pojawiają się przestrzenie bezchmurne. Chmury Nimbostratus stopniowo zmieniają się w Stratus, Altostratus w Altocumulus, a Cirrostratus w Cirrocumulus. Opady ustają. Przejście starych frontów okluzyjnych objawia się napływem chmur altocumulus o wartości 7-10 punktów.
Ryż. 20. Front zimnej okluzji na przekroju pionowym i na mapie pogodowej.
Warunki pływania przez strefę frontu okluzyjnego w początkowej fazie rozwoju prawie nie różnią się od warunków pływania odpowiednio podczas przekraczania strefy frontów ciepłych lub zimnych.
Do przodu
Spis treści
Z powrotem
Strefa czołowa jest strefą przejściową między masami powietrza z różne właściwości, silnie nachylony w stronę powierzchni ziemi w kierunku zimnego powietrza. Wznosi się na kilka kilometrów, gdzie jego zasięg poziomy może wynosić tysiące kilometrów.
Szerokość strefy czołowej na powierzchni Ziemi wynosi dziesiątki kilometrów. Ponieważ jego wymiary są małe w porównaniu z wymiarami mas powietrza, zwykle przedstawia się go jako powierzchnię czołową, której linię przecięcia z powierzchnią ziemi nazywa się frontem. W miarę upływu frontu wszystkie elementy pogodowe ulegają gwałtownym zmianom, tworzą się rozległe systemy chmur, spadają opady i wzmaga się wiatr. Fronty mogą powstawać i rozwijać się (proces ten nazywa się frontogenezą), a także erodować i znikać (frontoliza).
W zależności od kierunku ruchu mas powietrza fronty atmosferyczne dzielą się na ciepłe, zimne, osiadłe i okluzyjne.
Ciepły front
Front ciepły powstaje, gdy masy powietrza przemieszczają się, gdy zimna masa powietrza zostaje zastąpiona ciepłą. Powietrze ciepłe, będąc lżejsze, napływa na klin zimnego powietrza, unosi się, ochładza, a od pewnej wysokości pary zaczynają się kondensować, tworząc charakterystyczne gęste chmury składające się z chmur cirrus, cirrostratus, altostratus i nimbostratus, tworząc ogromny klin w kształcie masyw górski. Schemat zmiany typów chmur charakterystycznych dla frontu ciepłego przedstawiono na ryc. 12, a kolejność zmian elementów meteorologicznych podczas jego przejścia podano w tabeli. 1.
Tabela 1. Zmiany elementów meteorologicznych w czasie przejścia frontu ciepłego.
Elementy pogodowe | Przed frontem | Kiedy front minie | Za przodem |
Ciśnienie atmosferyczne | Opada zazwyczaj równomiernie (zmniejsza się klin zimnego, cięższego powietrza nad punktem obserwacyjnym (ryc. 12)). | Jesień zwalnia | Niewiele się zmienia lub niewiele rośnie |
Wiatr | Nasila się, obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (na półkuli północnej) | Obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (na półkuli północnej) | Słabnie, kierunek się nie zmienia |
Temperatura powietrza | Nie zmienia się lub rośnie słabo | Wzrasta (ciepła masa powietrza w punkcie obserwacyjnym zastępuje zimną (ryc. 12)) | Małe zmiany |
Zachmurzenie | Konsekwentnie zastępują się chmurami: cirrus, cirrostratus, altostratus, nimbostratus. Pod powierzchnią czołową mogą pojawić się chmury cumulusowe (ryc. 12) | Nimbostratus | Stratus lub stratocumulus |
Opad atmosferyczny | 300-400 km przed linią frontu zaczynają się intensywne opady deszczu | Prawie przestań | Możliwość mżawki |
Zimny front
Front zimny powstaje, gdy masy powietrza przemieszczają się, gdy ciepła masa powietrza zostaje zastąpiona zimną. W tym przypadku kąt nachylenia powierzchni czołowej jest z reguły większy niż w przypadku frontu ciepłego. Występują fronty zimne pierwszego i drugiego rodzaju.
Front chłodny pierwszego rodzaju
Tak nazywa się wolno poruszający się front chłodny. W miarę przemieszczania się mas powietrza zimne powietrze powoli przepływa pod ciepłe, co prowadzi do pojawienia się układu chmur przypominającego układ frontu ciepłego, ułożonego w odwrotnej kolejności do kierunku jego ruchu. Poziome wymiary układu chmur i strefy opadów dla tego typu frontu atmosferycznego są mniejsze niż dla ciepłego.
Przed frontem może rozwinąć się ciepła masa powietrza chmury Cumulonimbus, którego pojawienie się jest spowodowane rosnącymi prądami powietrza. Ruch frontów następuje pod wpływem wiatru. Kierunek wiatru na średnich szerokościach geograficznych pokrywa się z kierunkiem stycznej do izobary. Dlatego jeśli na mapie pogody linia zimnego frontu przechodzi pod niewielkim kątem do izobary, wówczas wiatr będzie wiał prawie wzdłuż frontu, a prędkość jego przemieszczania się będzie niewielka. Oznacza to, że taki front będzie frontem pierwszego rodzaju.
Front zimny drugiego rodzaju
Tak nazywa się szybko poruszający się front chłodny. Na mapie pogody linia tego frontu w stosunku do izobar przebiega pod kątem zbliżonym do prostej (wiatr wieje niemal prostopadle do frontu, co prowadzi do szybki ruch ten ostatni). Szybki przepływ zimnego powietrza pod ciepłym powoduje powstanie silnej konwekcji (prądów wstępujących) w wąskim pasie przed frontem i pojawienie się potężnych chmur Cumulonimbus.
Turbulencje prądów wstępujących powodują występowanie na powierzchni ziemi wiatrów sztormowych. Głównym rodzajem opadów są opady ulewne. Strefa opadów jest zwykle tak wąska, że prawie nie jest widoczna na mapach pogodowych. System chmur altostratus i cirrostratus we wznoszącym się strumieniu ciepłego powietrza jest silnie wysunięty do przodu od powierzchni czołowej i rozmyty w oddzielne chmury altocumulus soczewkowate i małe cirrocumulus. Kolejność zmian elementów meteorologicznych podczas jego przejścia podano w tabeli. 2.
Tabela 2. Zmiany elementów meteorologicznych w czasie przejścia frontu zimnego.
Elementy pogodowe | Przed frontem | Gdy front przechodzi | Za przodem |
Ciśnienie atmosferyczne | Spada | Jesień ustępuje miejsca wzrostowi | Rośnie szybko (klin zimnego, cięższego powietrza nad obserwatorem staje się coraz wyższy), następnie wzrost spowalnia lub zatrzymuje się |
Wiatr | Nasila się, obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (na półkuli północnej) | Znacząco nasila się, staje się ostry, skręca ostro w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (na półkuli północnej) | Obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (na półkuli północnej). Utrzymuje się silny, porywisty wiatr |
Temperatura powietrza | Stabilne lub lekko malejące | Gwałtownie maleje | Nadal maleje lub niewiele się zmienia |
Zachmurzenie | Na przód 1. rodzaju - potężny Cb. Dla frontu II typu możliwe są pojedyncze Cc, a pod nimi Ac, następnie pojawienie się potężnych chmur Cb. | Dla frontu zimnego pierwszego rodzaju - Ns. Dla frontów II typu – Cb, pod którymi występują chmury deszczowe. | W przypadku frontu zimnego pierwszego rodzaju układ chmur jest zasadniczo przeciwieństwem frontu ciepłego (Ns, As, Cs, Ci zmieniają się sekwencyjnie). Dla frontu drugiego typu zachmurzenie szybko zanika. |
Opad atmosferyczny | Zwykle małe, zaczynające się tuż przed frontem | Przelotne opady, często silne | Zatrzymaj się szybko lub zamień się w krótkotrwałe opady deszczu |
Inne zjawiska | Burze są częste | Burze, wzmożona fala wiatru | Silne podniecenie utrzymuje się |
Przód okluzji
Front zimny zawsze porusza się szybciej niż front ciepły i stopniowo go dogania. Kiedy fronty się zamykają, ciepła masa powietrza znajdująca się pomiędzy powierzchniami czołowymi jest wypychana do góry i odrywa się od powierzchni ziemi. Proces ten nazywa się okluzją.
Rozwój okluzji zależy od reżim termiczny masy powietrza Jeśli oni mają takie same temperatury, wówczas front zostaje wyeliminowany na powierzchni ziemi. Ciepłe powietrze trafia do rynny, utworzone przez powierzchnie poprzednie zimne i ciepłe fronty i nazywa się neutralnym. Jeżeli tylne zimne powietrze jest zimniejsze niż to z przodu, wówczas taki front nazywa się okluzją zimnego frontu. W tym przypadku powierzchnia frontu ciepłego przesuwa się po powierzchni frontu zimnego. Jeżeli powietrze z tyłu jest cieplejsze niż powietrze z przodu, wówczas taki front nazywa się okluzją frontu ciepłego.
Jest to typowe dla frontów okluzyjnych duża różnorodność systemy chmur i opady. W Ogólny zarys pogoda podczas okluzji frontu ciepłego jest podobna do pogody frontów ciepłych, a podczas okluzji zimnej jest podobna do pogody frontów zimnych. Fronty okluzji z reguły kojarzone są z wyraźnie określonymi dolinami ciśnieniowymi. Kolejność zmian elementów meteorologicznych podczas przejścia frontu okluzyjnego podana jest w tabelach 3 i 4.
Termin front atmosferyczny jest powszechnie rozumiany jako strefa przejściowa, w którym spotykają się sąsiadujące ze sobą masy powietrza różne cechy. Powstawanie frontów atmosferycznych następuje w wyniku zderzenia ciepłych i zimnych mas powietrza. Mogą rozciągać się na dziesiątki kilometrów.
Masy powietrza i fronty atmosferyczne
Cyrkulacja atmosferyczna zachodzi w wyniku powstawania różnych prądy powietrzne. Masy powietrza znajdujące się w niższe warstwy atmosfery zdolne do łączenia się ze sobą. Powodem tego jest właściwości ogólne te masy lub identyczne pochodzenie.
Zmiana warunki pogodowe następuje właśnie w wyniku ruchu mas powietrza. Ciepłe powodują ocieplenie, a zimne powodują ochłodzenie.
Istnieje kilka rodzajów mas powietrza. Wyróżnia się je źródłem ich występowania. Takimi masami są: arktyczne, polarne, tropikalne i równikowe masy powietrza.
Fronty atmosferyczne powstają w wyniku zderzenia różnych mas powietrza. Obszary kolizji nazywane są czołowymi lub przejściowymi. Strefy te natychmiast się pojawiają, a także szybko zapadają - wszystko zależy od temperatury zderzających się mas.
Wiatr powstały w wyniku takiego zderzenia może osiągnąć prędkość 200 km/k na wysokości 10 km od powierzchni ziemi. Cyklony i antycyklony powstają w wyniku zderzeń mas powietrza.
Fronty ciepłe i zimne
Za fronty ciepłe uważa się fronty przemieszczające się w kierunku zimnego powietrza. Wraz z nimi przemieszczają się ciepłe masy powietrza.
W miarę zbliżania się frontów ciepłych następuje spadek ciśnienia, gęstnienie chmur i obfite opady. Po przejściu frontu zmienia się kierunek wiatru, maleje jego prędkość, ciśnienie zaczyna stopniowo rosnąć, a opady ustają.
Front ciepły charakteryzuje się napływem ciepłych mas powietrza na zimne, co powoduje ich ochłodzenie.
Często towarzyszą mu także ulewne opady deszczu i burze. Ale gdy w powietrzu nie ma wystarczającej ilości wilgoci, opady nie spadają.
Fronty zimne to masy powietrza, które przemieszczają się i wypierają ciepłe. Wyróżnia się fronty zimne pierwszego rodzaju i fronty zimne drugiego rodzaju.
Pierwszy typ charakteryzuje się powolną penetracją mas powietrza pod ciepłym powietrzem. Proces ten powoduje powstawanie chmur zarówno za linią frontu, jak i w jej obrębie.
Górną część powierzchni czołowej stanowi jednolita osłona chmur stratus. Czas powstawania i zaniku zimnego frontu wynosi około 10 godzin.
Drugi typ to zimne fronty poruszające się z dużą prędkością. Ciepłe powietrze zostaje natychmiast zastąpione zimnym. Prowadzi to do powstania obszaru Cumulonimbus.
Pierwsze sygnały zbliżania się takiego frontu są wysokie chmury, wizualnie przypominający soczewicę. Ich powstanie następuje na długo przed jego przybyciem. Front zimny znajduje się dwieście kilometrów od miejsca pojawienia się tych chmur.
Latem front chłodny II rodzaju towarzyszą obfite opady deszczu, gradu i deszczu szkarłatny wiatr. Taka pogoda może rozciągać się na dziesiątki kilometrów.
Zimą front chłodny II typu powoduje burzę śnieżną, silny wiatr, pogawędka.
Fronty atmosferyczne Rosji
Na klimat Rosji wpływa głównie Ocean Arktyczny, Atlantyk i Pacyfik.
Latem masy powietrza Antarktyki przepływają przez Rosję, wpływając na klimat Ciscaucasia.
Całe terytorium Rosji jest podatne na cyklony. Najczęściej tworzą się nad morzami Karskim, Barentsa i Ochockim.
Najczęściej w naszym kraju istnieją dwa fronty - arktyczny i polarny. Poruszają się na południe lub północ w różnych okresach klimatycznych.
Część południowa Daleki Wschód pod wpływem frontów tropikalnych. Trwają intensywne opady deszczu środkowy pas Rosji spowodowane są wpływem dandysa polarnego, który działa w lipcu.