Interfața dintre aerul cald și cel rece. Fronturile atmosferice - ce sunt acestea? Ce sunt ei? Influența suprafeței subiacente
În domeniul temperaturii și vântului, fronturile sunt cel mai clar exprimate la suprafața Pământului în sistemul de dezvoltare a cicloanelor și a jgheaburilor de presiune. Acest lucru este facilitat de convergența curenților de aer în apropierea suprafeței Pământului, ca urmare a faptului că în zona frontală apar mase de aer cu caracteristici diferite, inclusiv temperaturi diferite. Într-un sistem de anticicloni și creste, fronturile din stratul de suprafață sunt spălate. Acest lucru se întâmplă atunci când curenții de aer diverg (divergență).
11.2. Clasificare frontală
Există mai multe clasificări general acceptate ale fronturilor bazate pe semnificația circulației fronturilor și întinderea lor spațială, caracteristicile mișcării, structura verticală și condițiile meteorologice.
11.2.1. Clasificarea geografică a fronturilor atmosferice
Pe baza caracteristicilor geografice, în conformitate cu clasificarea geografică a maselor de aer, se disting următoarele fronturi:
Frontul arctic(AF) - un front între Arctica și masele de aer polar (temperat) din emisfera nordică. Este situat la granița de sud a masei de aer arctice. De obicei, se disting mai multe ramuri existente simultan ale AF; uneori AF circulă în jurul întregii emisfere nordice în mod continuu.
Frontul polar sau frontul temperat este limita de sud a masei de aer temperat, separând masele de aer de latitudinile temperate și aerul tropical.
Frontul 1 al alizei este un front la tropice care separă două mase de aer tropical cu proprietăți diferite - televizorul vechi și televizorul mai recent, care s-a format recent prin transformarea masei de aer polar. Frontul de alize trece de obicei într-un jgheab de alize între doi anticicloni subtropicali, fiind o continuare a frontului polar la tropice. Precipitațiile din zona de alize au loc în principal în legătură cu fronturile de alize.
Zona de convergență intertropicală(IZK)2 este o zonă de convergență destul de îngustă și pronunțată între alizeele nordice și sudice (sau între alizeele și musonul, sau între alizeele și vânturile ecuatoriale de vest).
11. Fronturi atmosferice |
Fronturile arctice, polare, alize, tropicale (TTC) sunt clasificate drept fronturi climatologice.
i Fronturile climatologice arată poziţia medie a fronturilor determinată
tip împărțit într-o anumită zonă. Amplasarea fronturilor climatologice este strâns legată de centrele de acțiune atmosferică.
Pe lângă geografice, există și alte clasificări ale fronturilor atmosferice -
11.2.2. Clasificarea fronturilor după semnificația circulației
Și întinderea spațială
Pe baza semnificației circulației și a întinderii spațiale, acestea sunt împărțite în: fronturi atmosferice primare (troposferice, înalte), secundare (de suprafață, joase) și superioare.
Fronturi atmosferice majore. Cele principale includ fronturi atmosferice care au o întindere mare orizontală (câteva mii de kilometri) și verticală (câțiva kilometri). Fronturile principale separă masele de aer care diferă semnificativ în proprietățile lor. Poate fi urmărit la nivelul solului și la înălțime
hărți meteorologice diferite. La altitudini în troposferă și pe hărți de la 1000 la 500, frontul de reflexie principal
Apare ca o zonă de îngroșare a izohipsului - zona frontală de mare altitudine (AFZ).
Contrastul de temperatură în zona frontului principal de pe harta meteorologică de suprafață depășește 5 °C la 100 km. În zona frontală de mare altitudine asociată cu frontul principal, gradienții de geopotențial în troposfera mijlocie (pe harta OT 500/1000) sunt mai mari de 16 gp. baraj/1000 km sau mai mult (sau 8 °C/100 km sau mai mult).
Fronturile definite de geografie (arctic, polar și IZC) sunt printre cele principale.
Zone frontale de mare altitudine. Pe hărțile topografice de presiune AT500, AT300,
DE LA 1000 500 (adică în troposfera medie și superioară) sub forma unei regiuni cu o concentrație semnificativă de izo-
gipsul reprezintă zone de tranziție între ciclonii înalți reci și anticiclonii înalți cald - zone frontale de mare altitudine (Fig. 11.4, 11.5).
11. Fronturi atmosferice |
||
Orez. 11.4. Harta topografiei absolute și a temperaturii la 500 hPa
Zonele frontale apar în mod constant, se agravează și sunt distruse. Intensitatea lor depinde de diferența de temperatură dintre masele de aer care apar.
În aceste zone sunt concentrate rezerve uriașe de energie. Când mișcarea este instabilă, apar cele mai mari vârtejuri atmosferice - cicloni și anticicloni. Astfel, zonele frontale joacă un rol imens în dezvoltarea proceselor de formare a vremii.
N Frig
Orez. 11.5. Secțiunea zonei frontale de mare altitudine peste regiunea Asia-Pacific: câmp de izohips (sus), câmp de vânt, câmp de temperatură (jos)
11. Fronturi atmosferice |
Izohipsa centrală a acestei zone de condensare se numește axială.
Partea VFZ din stânga axei (în direcția de transfer) se numește periferia ciclonică a VFZ, iar la dreapta axei - periferia anticiclonică a VFZ.
Partea VFZ în care se observă convergența izohipselor în direcția fluxului se numește intrarea VFZ, partea în care se observă divergența izohipselor în direcția fluxului se numește delta VFZ.
VFZ-urile individuale, fuzionate unele cu altele, formează zona frontală planetară de mare altitudine (PHFZ). PVFZ pe suprafețe mari este localizată predominant zonal, dar poate avea unde de mare amplitudine în direcția meridională.
Există două PVFZ principale. Una separă masele de aer arctice și masele de aer de latitudini temperate - înconjoară emisfera nordică de-a lungul periferiei Bazinului Polar. Al doilea împarte masele de aer din latitudinile temperate și subtropicale și străbate periferia nordică a anticiclonilor subtropicali.
Nu există o legătură clară între zonele frontale de mare altitudine și fronturile atmosferice. Adesea două fronturi aproximativ paralele, bine definite mai jos, se contopesc în straturile superioare ale atmosferei într-o zonă frontală largă. În același timp, în prezența unei zone frontale la altitudini în apropierea Pământului, frontul nu există întotdeauna. Un front în atmosfera inferioară apare atunci când există convergență de frecare la suprafață. Când vântul diverge, de obicei nu există semne ale existenței unui front. VFZ. Un VFZ continuu pe o distanță lungă în stratul inferior al troposferei este adesea împărțit în secțiuni separate - există în cicloni și este absent în anticicloni.
4 Fronturi atmosferice secundare. Fronturile care există doar în straturile inferioare ale atmosferei - în apropierea suprafeței Pământului sau în apropierea Pământului și nu peste AT850, și nu sunt detectate în câmpul de temperatură la altitudini, sunt clasificate ca secundare (de suprafață, joase). Acestea sunt, de regulă, fronturi în cadrul unei mase de aer eterogene, împărțind-o în două mase de aer de aceeași origine.
Cel mai frecvent caz de front secundar este un front într-o masă de aer rece eterogenă orizontal (aer arctic sau polar), urmat de pătrunderea unei părți „mai proaspete” și mai reci din aceeași masă de aer. Fronturile secundare sunt adesea observate în spatele ciclonului, în spatele frontului principal. Fronturile secundare există de cel mult 1-2 zile, nu sunt asociate cu ZFZ și de obicei nu depășesc ciclonul cu care sunt asociate.
11. Fronturi atmosferice |
Fronturi atmosferice superioare. Fronturile superioare sunt cele care lipsesc la suprafața Pământului, dar sunt pronunțate la înălțimi. Se pot forma din cauza eroziunii frontului de lângă suprafața Pământului, dar rămânând la altitudini. Fronturile se pot forma, de asemenea, independent la altitudini, fără a ajunge pe Pământ. Când un front se deplasează pe un strat de suprafață de aer foarte răcit în timpul iernii, acesta devine mascat și nu este vizibil în câmpul de temperatură de la suprafața Pământului. UFZ-urile, care nu sunt asociate cu fronturile atmosferice din apropierea Pământului, pot fi considerate și ca un front superior.
11.2.3. Clasificarea fronturilor după caracteristici de mișcare, structură verticală și condiții meteorologice
ÎN Conform acestei clasificări, fronturile atmosferice sunt împărțite în fronturi calde, reci, sedentare și de ocluzie (acestea din urmă aparțin unor fronturi complexe și pot fi calde, reci și neutre).
Fronturile calde sunt cele care se deplasează spre aer mai rece. O masă de aer cald se deplasează în spatele unui front cald.
Fronturile reci sunt cele care se deplasează către o masă de aer mai caldă. O masă de aer rece se deplasează în spatele unui front rece.
O astfel de mișcare a fronturilor este determinată de condițiile de circulație atmosferică - în cazul unui front cald, componenta vectorului vântului normală la linia frontului este îndreptată în masa rece departe de linia frontului, în masa caldă - spre linia frontului. În cazul unui front rece, relația este inversată.
În anii 20, meteorologii norvegieni au propus împărțirea fronturilor atmosferice în suprafața de alunecare ascendentă (anafronte) și descendentă (catafronte) a aerului cald. Anafronturile includ toate fronturile calde și fronturile reci care se mișcă încet, în timp ce catafrontele includ fronturile reci care se mișcă rapid.
Fronturile împreună cu masele de aer se deplasează cu o viteză de 30-35 km/h. Pot parcurge 600-800 km într-o zi. În anumite condiții, fronturile atmosferice pot rămâne pe loc mult timp. Dacă frontul practic nu se mișcă din când în când, atunci se numește sedentar (cvasi-staţionar).
Când condițiile de circulație se schimbă, direcția de mișcare a frontului (semnul frontului) se poate schimba: o secțiune a unui front cald se poate transforma într-o secțiune a unui front fierbinte.
Masele de aer, care diferă prin proprietățile lor fizice, sunt separate una de cealaltă printr-un strat de aer numit suprafață frontală. În stratul din zona frontală, temperatura, umiditatea, densitatea și vântul se modifică brusc. Zona frontală este întotdeauna înclinată spre aerul rece. Deasupra ei este aer cald, ca mai puțin dens și ușor, iar deasupra, sub formă de pană, este aer rece. Principalul motiv pentru formarea fronturilor este convergența maselor de aer diferite. Un front este considerat exprimat dinamic dacă, pe o distanță de 1000 km, diferența de temperatură dintre aerul cald și cel rece este de 8-10C. Viteza frontului depinde de unghiul de intersecție a frontului cu izobarele.
Fronturile care separă principalele tipuri geografice de mase de aer sunt numite fronturi majore.
Sunt:
· Frontul arctic, separând aerul arctic de aerul de la latitudini temperate;
· front polar care separă aerul temperat de cel tropical;
· front tropical, situat între aerul tropical și cel ecuatorial.
Din punct de vedere al vitezei de mișcare, aceste fronturi pot fi staționare (viteza medie a deplasării lor este de 5-10 km/h. Sunt situate la periferia unui ciclon sau anticiclon), cu mișcare lentă, cu mișcare rapidă. După temperatură, fronturi calde, reci și de ocluzie. În funcție de înălțimea dezvoltării - sol, troposferic, de mare altitudine.
Cald un front este o secțiune a frontului principal care se deplasează spre aer rece; în spatele acestui front se mișcă aerul cald care, fiind mai puțin dens, curge în aerul rece.
Rece Un front este o secțiune a frontului principal care se deplasează către aer cald. În spatele acestui front se mișcă aerul rece, care este mai dens și se înfundă sub aerul cald.
Frontul format ca urmare a închiderii aerului cald și rece se numește front ocluzie.
3.3 Frontul cald iarna și vara. Condiții de zbor.
Pe un front cald, aerul cald curge în aer rece, situat într-o pană dedesubt. În fața liniei de sol există o zonă de cădere de presiune, care este cauzată de înlocuirea aerului rece cu aer cald. Pe măsură ce presiunea scade, vântul se intensifică, atinge viteza maximă înainte de trecerea frontului și apoi slăbește. Înainte de front predomină vânturile de direcție sud-est, trecând în spatele frontului spre sud și sud-vest.
Mișcarea lentă în sus a aerului cald de-a lungul suprafeței frontale duce la răcirea adiabatică a acestuia și la formarea unui sistem de nori și a unei zone mari de precipitații; lățimea zonei de nor se extinde până la 600-700 km.
Înclinarea suprafeței frontale este observată în intervalul 1/100 până la 1/200.
Principalul sistem de nori al frontului este norii nimbostratus și stratul înalt Ns-As, localizați în nivelurile inferioare și medii (5-6 km). Limita lor superioară este aproape orizontală, iar cea inferioară scade de la marginea anterioară până la linia frontului, unde atinge o înălțime de aproximativ 100 m (pe vreme rece poate fi mai mică). Deasupra As-Ns sunt cirrostratus și cirus. Uneori, ele fuzionează cu sistemul cloud subiacent. Dar adesea norii superiori sunt separați de sistemul Ns-As printr-un strat de nor. Sub sistemul principal de nori se observă o zonă de precipitații abundente. Se află în fața liniei frontului de suprafață și are o lungime normală din față până la 400 km.
În zona de precipitații se formează nori de ploaie joase, sparte, cu limita inferioară de 50-100 m, uneori apar ceață frontală și se observă gheață la temperaturi de la 0 la –3.
Iarna, cu vânturi puternice, trecerea frontului este însoțită de furtuni puternice de zăpadă, iar pe frontul cald pot apărea pungi izolate de cumulonimbus cu averse și furtuni. Cel mai adesea ele apar noaptea. Dezvoltarea lor se explică prin răcirea puternică pe timp de noapte a stratului superior al sistemului principal de nor frontal la o temperatură relativ constantă în straturile inferioare ale norului. Acest lucru duce la creșterea gradienților de temperatură și la creșterea curenților verticali, ceea ce duce la formarea de nori cumulonimbus. Ele sunt de obicei mascate de nori nimbostratus, ceea ce le face dificil de identificat vizual. Când se apropie de norii nimbostratus, în interiorul cărora sunt ascunși norii cumulonimbus, încep denivelări (turbulențe) și electrificare crescută, care afectează negativ funcționarea echipamentului instrumentar.
În timpul iernii, în zona de temperaturi negative și înnorărire a unui front cald, există pericolul de înghețare a avioanelor. Limita inferioară a givrării este izoterma zero. Înghețarea severă are loc în timpul zborului într-o zonă de ploaie suprarăcită. În sezonul rece, frontul cald se intensifică și mai des produce condiții meteorologice dificile: nori joase, vizibilitate slabă în furtunile de zăpadă, precipitații, ceață, înghețare în precipitații, gheață pe sol, electrificare în nori.
Vizibilitatea după trecerea frontului rămâne limitată de ceva timp, deoarece aerul este saturat cu o cantitate mare de umiditate, ceea ce permite ca ceața, ceața și norii de jos să persiste mult timp.
În spatele unui front cald, temperaturile cresc. Pe hărțile meteo, un front cald este indicat printr-o linie roșie.
3.4 Frontul rece de primul fel iarna si vara. Condiții de zbor.
Un front rece de tip 1 se deplasează cu o viteză de cel mult 30 km/h.
În acest caz, există o creștere ordonată și lentă a aerului cald peste o pană invadantă de aer rece. În jumătatea rece a anului, procesul de condensare în aerul cald în creștere nu este violent. Ca rezultat, norii nimbostratus se formează deasupra suprafeței frontale. Precipitațiile încep chiar pe linia frontului, lățimea zonei de precipitații este de 100-200 km.
În acest sezon, sistemul de nori seamănă cu acoperirea de nori a unui sistem de front cald, situat în ordine inversă. Norii de nivel superior sunt localizați în spatele liniei frontului de suprafață și pot fi separați de sistemul principal de nori printr-un strat fără nori.
Limita superioară a norilor nimbostratus și altostratus (Ns-As) este situată la o altitudine de 4-5 km.
În sezonul cald, în fața sistemului de nori Ns-As se formează nori cumulonimbi de grosime verticală mare, din care cad precipitații, însoțite de furtuni; acești nori sunt amplasați în creste de-a lungul liniei frontului cu o lățime de 50-100 km. Limita superioară poate atinge tropopauza și mai sus. Sub nori se observă ploi, furtuni și furtună. În zona de precipitații, aproape întotdeauna se formează nori de ploaie rupte joase.După trecerea frontului, vântul se întoarce spre dreapta și slăbește, presiunea dinaintea frontului scade, în spatele frontului crește treptat, iar temperatura scade.
3.5 Front rece de al 2-lea fel iarna și vara. Condiții de zbor.
Front rece cu mișcare rapidă de tip 2 este cel mai periculos dintre toate tipurile de fronturi atmosferice. Datorită vitezei mari de deplasare (40-50 km/h), aerul rece cu energie mare deplasează aerul cald în sus la înălțimi mari. Vara, ca urmare a acestei puternice convecții dinamice în aerul cald, se formează nori cumulonimbus de mare putere verticală, uneori străpungând tropopauza. În timpul sezonului rece
puterea norului este mai mică.
Norii cumulonimbus sunt forțați înainte în direcția vântului la altitudini mari, la 100-300 km de linia frontului. Un prevestitor al apropierii unui astfel de front sunt norii lenticulari altocumulus (Ac), care apar cu 200 km înaintea liniei frontului de suprafață. Chiar pe linia frontului, norii cumulonimbus sunt însoțiți de furtuni cu viteze distructive ale vântului și furtuni. Lățimea sistemului de nori ajunge la câteva zeci de kilometri, limita inferioară se află de obicei la o altitudine de 300-400m, iar în zona de precipitații poate scădea până la 100-200m.
În nori, curenții ascendenți cu o forță de până la 30 m/s sau mai mult și curenții descendenți cu o forță de până la 15 m/s sau mai mult sunt de mare pericol. În plus, pot exista furtuni, precipitații abundente în nori și înghețare intensă în zona de temperatură sub zero. Dar lățimea acestei zone periculoase este mică, aproximativ 50 km.
Aproape de sol, acest front este însoțit de furtuni, averse și furtuni; lățimea zonei de precipitații este de câteva zeci de kilometri și este de obicei observată înaintea liniei frontului de suprafață. Presiunea în fața față scade brusc, în spatele față crește rapid. După trecerea frontului, vântul își schimbă brusc direcția spre dreapta și se intensifică la 20-30 m/s. Temperatura din spatele frontului scade cu 10-12°C într-o oră.
Vremea pe acest front este cea mai pronunțată în după-amiaza de vară.
Iarna, când trece frontul, se observă ninsori abundente și viscol, reducând vizibilitatea la câteva zeci de metri. Principalii nori sunt cumulonimbus (Cb) cu un vârf de 4-5 km.
Zborurile la niveluri de zbor au loc în condiții meteorologice simple, iar influența lor principală se manifestă la niveluri scăzute de zbor în timpul decolării, aterizării și urcării.
3.6 Fronturi de ocluzie. Condiții de zbor.
Fronturile calde și reci sunt fronturile tinerelor cicloane. Un front rece, fiind mai activ și mai rapid, ajunge de obicei din urmă cu un front cald și se contopește cu acesta. În același timp, două mase de aer rece se apropie - una situată în fața frontului cald și una situată în spatele frontului rece. Aerul cald prins între fronturi este tăiat de la sol și forțat în sus. Sistemele de nori ale fronturilor calde și reci se apropie și se suprapun parțial și sunt, de asemenea, împinse în sus. Acest proces se numește procesul de ocluzie ciclon, iar frontul rezultat se numește front de ocluzie (ocluzie - „ocluzie” - blocare pentru a închide).
Ca urmare a ocluziei, apar două tipuri de fronturi de ocluzie:
1. ocluzie frontală caldă (ocluzie ca un front cald);
2. ocluzie front rece (ocluzie ca un front rece).
Ocluzie frontală caldă.
Acest front apare dacă aerul rece din spatele ciclonului este o masă de aer mai caldă, pieptănând aerul rece din față. Când un ciclon se oclude, mai puțin aer rece curge în aer mai rece, se formează un sistem de nori cu mai multe niveluri, constând dintr-un sistem de nori de front cald - stratus și nori de front rece - cumulonimbus, sub care pot apărea nori de ploaie joasă și sparte.
Precipitațiile de acoperire încep înaintea liniei frontului la 300-400 km, transformându-se treptat în averse în punctul de ocluzie. Vântul de lângă pământ are o rotație ascuțită la dreapta și se intensifică. Presiunea scade rapid. Ocluziile de acest tip apar mai ales în jumătatea rece a anului. La altitudini medii și mari de zbor, aeronavele pot întâlni nori cumulonimbus mascați, care provoacă turbulențe severe și givră. Lățimea unei astfel de zone normală față este de 50 km. Când zbori la altitudini joase, întâlnești întotdeauna nori joase, transformându-se în ceață, gheață și gheață pe aerodrom.
), sunt separate unele de altele prin zone de tranziție destul de înguste, care sunt puternic înclinate față de suprafața pământului (mai puțin de 1°). Frontul este împărțirea dintre cele care au proprietăți fizice diferite. Intersecția frontului cu suprafața pământului se numește linia frontului. În față, toate proprietățile maselor de aer - temperatură, direcția și viteza vântului, umiditatea, precipitațiile - se schimbă dramatic. Trecerea frontului prin locația de observare este însoțită de schimbări mai mult sau mai puțin bruște.
Există fronturi asociate cu cicloane și fronturi climatice.
În cicloane, fronturile se formează atunci când aerul cald și rece se întâlnesc, partea superioară a sistemului frontal fiind de obicei situată în centru. Aerul rece, întâlnirea cu aerul cald, ajunge întotdeauna în partea de jos. Curge sub cel cald, încercând să-l împingă în sus. Aerul cald, dimpotrivă, curge în aer rece și, dacă îl apasă, el însuși se ridică de-a lungul planului de interfață. În funcție de ce aer este mai activ și în ce direcție se mișcă frontul, se numește cald sau rece.
Un front cald se deplasează spre aer rece și semnifică sosirea aerului cald. Împinge încet aerul rece. Fiind mai ușor, curge pe patul de aer rece, ridicându-se ușor de-a lungul suprafeței interfeței. În acest caz, în fața frontului se formează o zonă vastă de nori, din care cad precipitații abundente. Fâșia de precipitații dinaintea frontului cald ajunge la 300, iar în perioadele reci chiar 400 km. În spatele liniei frontului, precipitațiile se opresc. Înlocuirea treptată a aerului rece cu aer cald duce la scăderea presiunii și creșterea vântului. După trecerea frontului, se observă o schimbare bruscă a vremii: se ridică, își schimbă direcția cu aproximativ 90° și slăbește, vizibilitatea se deteriorează, se formează burniță și poate apărea burniță.
Un front rece se deplasează spre aer cald. În acest caz, aerul rece - cât mai dens și mai greu - se mișcă de-a lungul suprafeței pământului sub formă de pană, se mișcă mai repede decât aerul cald și, parcă, ridică aerul cald din fața lui, împingându-l viguros în sus. Deasupra liniei frontului și în fața acesteia se formează formațiuni mari de cumulonimbus, din care cad ploi abundente, apar vânturi puternice și se observă vânturi puternice. După trecerea frontului, precipitațiile și înnorabilitatea scad semnificativ, vântul își schimbă direcția cu aproximativ 90° și slăbește oarecum, temperatura scade, umiditatea aerului scade, iar transparența și vizibilitatea acestuia crește; creştere.
Frontul arctic (Antarctic) separă aerul arctic (Antarctic) de aerul latitudinilor temperate, două fronturi temperate (polare) separă aerul latitudinilor temperate și aerul tropical. Se formează un front tropical unde aerul tropical și aerul care diferă ca temperatură, nu temperatură, se întâlnesc. Toate fronturile, împreună cu limitele curelelor, se deplasează spre poli vara, iar iarna. Ele formează adesea ramuri separate care se răspândesc pe distanțe lungi de. Frontul tropical este întotdeauna în emisfera unde este vară.
Partea inferioară a atmosferei Pământului, troposfera, este în continuă mișcare, deplasându-se deasupra suprafeței planetei și amestecându-se. Secțiunile sale individuale au temperaturi diferite. Când astfel de zone atmosferice se întâlnesc, apar fronturi atmosferice, care sunt zone de limită între mase de aer de diferite temperaturi.
Formarea unui front atmosferic
Circulația curenților troposferici determină întâlnirea curenților de aer cald și rece. La locul în care se întâlnesc, din cauza diferenței de temperatură, are loc condensarea activă a vaporilor de apă, ceea ce duce la formarea de nori puternici și, ulterior, precipitații abundente.
Limita fronturilor atmosferice este rareori netedă; este întotdeauna sinuoasă și eterogenă, datorită fluidității maselor de aer. Curenții atmosferici mai caldi curg pe masele de aer rece și se ridică în sus, în timp ce cei mai reci înlocuiesc aerul cald, făcându-l să crească mai sus.
Orez. 1. Apropierea frontului atmosferic.
Aerul cald este mai ușor în masă decât aerul rece și se ridică mereu, în timp ce aerul rece, dimpotrivă, se acumulează lângă suprafață.
Fronturile active se deplasează cu o viteză medie de 30-35 km. pe oră, totuși își pot opri temporar mișcarea. În comparație cu volumul maselor de aer, limita contactului lor, care se numește front atmosferic, este foarte mică. Lățimea sa poate ajunge la sute de kilometri. În lungime - în funcție de mărimea curenților de aer care se ciocnesc, frontul poate fi lung de mii de kilometri.
Semne ale unui front atmosferic
În funcție de ce curent atmosferic se mișcă mai activ, se disting fronturile calde și reci.
TOP 1 articolcare citesc împreună cu asta
Orez. 2. Harta sinoptică a fronturilor atmosferice.
Semnele unui front cald care se apropie includ:
- deplasarea maselor de aer cald spre cele mai reci;
- formarea de nori cirrus sau stratus;
- schimbarea treptată a vremii;
- burniță sau ploi abundente;
- creşterea temperaturii după trecerea unui front.
Apropierea unui front rece este indicată de:
- mișcarea aerului rece către zonele calde ale atmosferei;
- formarea unui număr mare de nori cumulus;
- schimbări rapide ale vremii;
- averse și furtuni;
- scăderea ulterioară a temperaturii.
Aerul rece se mișcă mai repede decât aerul cald, astfel încât fronturile cu temperatură scăzută sunt mai active.
Vremea și frontul atmosferic
În zonele unde trec fronturi atmosferice, vremea se schimbă.
Orez. 3. Ciocnirea curenților de aer cald și rece.
Modificările sale depind de:
- temperaturile maselor de aer întâlnite . Cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât vânturile sunt mai puternice, cu atât precipitațiile sunt mai intense și înnorarea este mai intensă. Și invers, dacă diferența de temperatură dintre curenții de aer este mică, atunci frontul atmosferic va fi slab exprimat și trecerea lui pe suprafața Pământului nu va aduce nicio modificare specială a vremii;
- activitatea curentului de aer . În funcție de presiunea lor, curenții atmosferici pot avea viteze diferite de deplasare, ceea ce va determina viteza schimbării vremii;
- forme frontale . Formele liniare mai simple ale suprafeței frontale sunt mai previzibile. Odată cu formarea undelor atmosferice sau închiderea limbilor proeminente individuale ale maselor de aer, se formează vârtejuri - cicloni și anticicloni.
După trecerea unui front cald, se instalează vremea cu temperaturi mai ridicate. După ce trece vremea rece, apare o pușcă de frig.
Frontul atmosferic– o diviziune între două mase de aer diferite. Zona de tranziție dintre masele de aer de la suprafața pământului se numește linia frontului. Masele de aer, care diferă prin proprietățile lor fizice, sunt separate una de cealaltă printr-un strat de aer numit suprafață frontală. Suprafața frontală este întotdeauna înclinată spre aerul rece. Unghiul de înclinare a suprafeței frontale față de orizont este foarte mic și are o medie de aproximativ un grad. Mărimea unghiului de înclinare depinde de raportul dintre temperaturi și viteze ale vântului în masele de aer situate de ambele părți ale frontului atmosferic (AF). Suprafața frontală reprezintă de obicei un strat de inversare, care este un strat de întârziere pentru toate mișcările verticale în aerul rece situat dedesubt.
Principalul motiv pentru formarea fronturilor este convergența maselor de aer. Un front se consideră exprimat dinamic dacă, la peste 1000 km distanță, diferența de temperatură dintre aerul cald și cel rece este de 8-10°C.
Fronturile atmosferice se disting prin caracteristicile geografice, lungimea lor, caracteristicile de mișcare, structura verticală și orizontală și condițiile meteorologice.
Geografic distinge fronturi care separă principalele tipuri geografice de mase de aer, se numesc principal fronturi:
– arctic un front care separă aerul arctic de aerul temperat;
– polar un front care separă aerul temperat de cel tropical;
– tropical un front situat între aerul tropical şi cel ecuatorial.
Prin întindere orizontală și verticală Se disting următoarele fronturi:
– de bază sau înaltă(au o întindere mare orizontală și verticală, sunt de obicei urmărite pe toată grosimea troposferei și separă EM care diferă semnificativ în proprietățile lor);
– secundar(fronturi în cadrul aceluiași tip geografic de VM, care separă părți individuale ale acestei mase, de exemplu, mare și aer continental sau mai proaspăt de cele încălzite);
– sol(fronturi trasate în strat de la sol până la o înălțime de 1 - 2 km);
– superior(fronturile care se formează la o anumită altitudine în troposferă nu sunt detectate la suprafața pământului, dar sunt bine exprimate în straturile mijlocii și superioare ale troposferei).
Fronturile înalte și superioare formează de obicei o zonă largă de tranziție în jumătatea superioară a troposferei, numită zona frontală de mare altitudine(VFZ) (Fig. 39).
Uneori, două fronturi bine definite în partea inferioară se îmbină în straturile superioare ale troposferei, formând un WFZ lat (Fig. 40).
Fig.39. Zona frontală altitudinală Fig.40. Zona frontală altitudinală
(secțiune verticală) (secțiune verticală)
un front atmosferic două fronturi atmosferice
ZFZ-urile sunt caracterizate de gradienți mari de temperatură orizontală. Curenții cu jet sunt de obicei observați de-a lungul ZFZ.
În funcție de condițiile meteorologice și de caracteristicile călătoriei Se disting următoarele tipuri de fronturi atmosferice (Fig. 41):
- cald(secțiunea frontului principal care se deplasează spre aer rece);
- rece ( secțiunea frontului principal care se deplasează către aer cald);
- fronturi de ocluzie ( front format ca urmare a contopirii fronturilor calde și reci);
- staționar(viteza lor medie este de 5-10 km/h).
Orez. 41. Tipuri de fronturi atmosferice
Frontul cald (TF) este o secțiune a frontului principal care se deplasează spre aer rece; în spatele acestui front se deplasează aerul cald care, fiind mai puțin dens, curge în aerul rece. Viteza sa medie este de 20-30 km/h.
Panta suprafeței frontale este de la 1/100 la 1/200. În fața liniei frontale, există o zonă de cădere de presiune, care este cauzată de înlocuirea aerului rece cu aer cald. Scăderea presiunii este asociată cu creșterea vântului la suprafața pământului. Acesta atinge viteza maximă înainte de a trece prin TF, iar apoi viteza vântului scade. Înainte de TF predomină vânturile dinspre sud-est, schimbându-se în spatele frontului spre cele sudice și sud-vest. Urcarea lentă a aerului cald de-a lungul FP duce la răcirea adiabatică a acestuia și la formarea norilor și a unei zone mari de precipitații (Fig. 42).
Fig.42. Diagrama unui sistem de nor cu front cald
Sub sistemul principal de nori frontali se observă o zonă de precipitații generale. Se află în fața liniei frontului de suprafață (într-o pană de aer rece) și are o lungime din față de până la 200-300 km vara și până la 400 km iarna. Cu vânturi puternice iarna, trecerea TF-ului este însoțită de furtuni generale de zăpadă.
În zona de precipitații, din cauza saturației mari a aerului cu vapori de apă și a creșterii ușoare a acestuia, se formează nori joasă de nimb spart (Fr nb) cu înălțimea marginii inferioare de 50-100 m. Uneori apare ceață frontală în același zona, contopindu-se cu norii de deasupra. Lățimea zonei de ceață este de 150 - 200 km. Când temperatura aerului este de la 0°C până la - 3°C, se observă gheață.
În timpul verii, TF poate avea buzunare de nori cumulonimbus (Cb) cu averse și furtuni. Ele sunt de obicei observate noaptea. Apariția furtunilor pe TF noaptea se explică prin răcirea radiativă puternică pe timp de noapte a stratului superior de nori la o temperatură relativ constantă a stratului inferior. Există o creștere a contrastului de temperatură între limitele superioare și inferioare ale norilor și, în consecință, o creștere a gradientului vertical de temperatură, care este motivul dezvoltării curenților verticali de aer în interiorul norilor stratus ai TF. Acești curenți duc la formarea Cb, care este mascat de norii TF. Limita inferioară a Cb este de 1500 - 2000 m, iar vârfurile se pot ridica semnificativ deasupra norilor TF.
În timpul zborului, cele mai dificile condiții meteorologice se întâlnesc în partea din spate a TF, unde norii au o limită joasă de până la 50 m și o grosime verticală mare. În zona frontală a TF la altitudini mari se poate întâlni un flux puternic de vânt - curentul cu jet.
Front rece numită secţiunea frontului principal care se deplasează spre aer cald. În spatele acestui front se mișcă aerul rece, care este mai dens și se înfundă sub aerul cald.
În funcție de viteza de mișcare, de natura mișcărilor ascendente ale aerului cald, precum și de localizarea zonelor de înnorare și precipitații în raport cu FP, fronturile reci sunt împărțite. front rece de primul tip (mișcare lentă)Și front rece de al 2-lea tip (în mișcare rapidă).
Front rece de primul fel– un front cu mișcare lentă, care se deplasează cu o viteză de cel mult 30 km pe oră. Are o creștere ordonată a aerului cald peste o pană invadatoare de aer rece (Fig. 43). În jumătatea rece a anului, procesul de condensare în aerul cald în creștere nu este violent.
Fig.43. Model frontal rece de tip 1
În acest sezon, sistemul de nori al frontului este foarte asemănător cu sistemul de nori al unui front cald, situat în ordine inversă - mai întâi se observă nori nimbostrați în apropierea liniei frontului, apoi nori altostratus. Norii de nivel superior (cirrus și cirrostratus) se află în spatele liniei frontale de suprafață și pot fi separați de sistemul principal de nori printr-un strat fără nori. Limita superioară a norilor nimbostratus și altostratus este situată la o altitudine de 4-5 km și este oarecum ridicată lângă linia frontului.
În jumătatea caldă a anului, în fața sistemului de nori frontali indicat se formează nori cumulonimbi de mare putere verticală, din care cad precipitații, adesea însoțite de furtuni. Acesti nori sunt situati in creste de-a lungul frontului cu o latime a crestei de 50-100 km. Vârful norilor cumulonimbus poate ajunge la tropopauză. Sub nori se observă ploi, furtuni și furtună.
Sistemul de nori frontali al unui front rece de tip 1 este de aproximativ 2 ori mai îngust decât sistemul de nori TF, drept urmare formele de nori în acest tip de HF se schimbă rapid. Zona de precipitații are o lățime de aproximativ 150-200 km și se află în principal în spatele liniei frontului de suprafață. În zona de precipitații, ca și în cazul TF, se pot forma nori joase cu nimb spart.
Front rece de al 2-lea tip- un front rece cu mișcare rapidă este cel mai periculos dintre toate tipurile de fronturi atmosferice. Datorită vitezei mari de deplasare (40-50 km/h), aerul rece cu energie mare înlocuiește aerul cald până la altitudini mari. Vara, ca urmare a acestei puternice convecții dinamice în aer cald, se formează nori cumulonimbi de mare putere verticală, care sunt localizați în principal în fața frontului și au, de obicei, lățime de câteva zeci de kilometri, uneori străpungând tropopauza (Fig. 44). ).
Norii cumulonimbus sunt forțați înainte în direcția vântului la altitudini mari, la 100-300 km de linia frontului. Un prevestitor al apropierii unui astfel de front sunt norii lenticulari altocumulus (Ac), care apar cu 200 km înaintea liniei frontului de suprafață. Chiar pe linia frontului, norii cumulonimbus sunt însoțiți de furtuni cu viteze distructive ale vântului și furtuni. Lățimea sistemului de nori atinge câteva zeci de kilometri, limita inferioară este de obicei la o altitudine de 300-400 m, iar în zona de precipitații poate scădea la 100-200 m.
Fig.44. Model frontal rece de tip 2
În nori, curenții ascendenți cu viteze de până la 30 m/s sau mai mult și curenții descendenți cu viteze de până la 15 m/s sau mai mult sunt de mare pericol. În plus, pot exista furtuni, precipitații abundente în nori și înghețare intensă în zona de temperatură sub zero. Dar lățimea acestei zone periculoase este mică, aproximativ 50 km.
Aproape de sol, trecerea acestui front este însoțită de furtuni, averse și furtuni. Lățimea zonei de precipitații este de câteva zeci de kilometri, iar această zonă este de obicei observată înainte de linia frontului de suprafață. Presiunea în fața față scade brusc, în spatele față crește rapid. După trecerea frontului, vântul își schimbă brusc direcția și se intensifică. Temperatura din spatele frontului scade brusc. Vremea pe acest front este cea mai pronunțată în după-amiaza de vară.
Iarna, când trece frontul, se observă ninsori abundente și viscol, reducând vizibilitatea la câteva zeci de metri. Principalii nori sunt cumulonimbus (Cb) cu un vârf de 4-5 km.
Frontul format ca urmare a contopirii fronturilor calde și reci se numește front de ocluzie .
Frontul rece, fiind mai activ și mai rapid în mișcare, ajunge de obicei din urmă cu frontul cald și se contopește cu acesta. În același timp, două mase de aer rece se închid la suprafața pământului - una situată în fața frontului cald și una situată în spatele frontului rece. Aerul cald prins între fronturi este tăiat de la sol și forțat în sus. Sistemele de nori ale fronturilor calde și reci se apropie și se suprapun parțial și sunt, de asemenea, împinse în sus. Acest proces se numește proces de ocluzie, iar frontul rezultat se numește front de ocluzie (ocluzie - „ocluzie” - blocare închidere).
Ca urmare a ocluziei, apar două tipuri de fronturi de ocluzie:
– front cald de ocluzie (ocluzie ca un front cald);
– front rece de ocluzie (ocluzie ca un front rece).
Ocluzie frontală caldă apare dacă aerul rece din partea din spate a ciclonului este o masă de aer mai caldă decât aerul rece din partea sa din față. Când un ciclon se oclude, mai puțin aer rece curge în aer mai rece, se formează un sistem de nori cu mai multe niveluri, constând dintr-un sistem de nori frontali caldi (stratus) și nori de front rece (cumulonimbus), sub care pot apărea nori cu fracturi joase (Fig. . 45) .
Orez. 45. Diagrama de ocluzie frontală caldă
Precipitațiile de acoperire încep înaintea liniei frontului la 300-400 km, transformându-se treptat în averse în punctul de ocluzie. Vântul de lângă pământ are o rotație ascuțită la dreapta și se intensifică. Presiunea scade rapid. Ocluziile de acest tip apar mai ales în jumătatea rece a anului. La altitudini medii și mari de zbor a aeronavelor, pot fi întâlniți nori cumulonimbus mascați, care provoacă turbulențe severe și givră. Lățimea unei astfel de zone normală față este de 50 km. Când zbori la altitudini joase, întâlnești întotdeauna nori joase, transformându-se în ceață, gheață și gheață pe aerodrom.
Ocluzie frontală rece apare atunci când aerul mai rece din spatele ciclonului curge sub aerul mai puțin rece din partea din față a ciclonului. Se formează un sistem de nori cu mai multe niveluri, extinzându-se până la tropopauză. Pe acest front, nebulozitatea frontului cald, începând din straturile inferioare, este spălată, la altitudini joase și medii predomină norii cumulonimbus, ale căror vârfuri ajung în tropopauză (Fig. 46).
Întregul sistem de nori al unui front rece este mai puternic și mai periculos decât nebulozitatea unui front cald oclus. Se confruntă cu turbulențe severe, furtuni și grindină. Ocluziile de acest tip sunt observate mai des vara și reprezintă un pericol mai mare pentru zboruri. Iarna, astfel de fronturi sunt însoțite de vânturi puternice și încărcături de zăpadă.
Orez. 46. Diagrama ocluziei frontului rece
Se numește front care se mișcă lentă sau staționar front staționar. Viteza de deplasare a unui front staționar este de până la 5-10 km/h. Este situat între două zone de înaltă presiune, paralele cu izobarele.
Deasupra stratului de frecare, vântul suflă paralel cu izobarele. În apropierea solului, din cauza frecării în legătură cu denivelările, are loc o uşoară convergenţă a vântului spre linia frontului staţionar. Acest lucru duce la curgerea aerului cald în aer rece și la formarea norilor. Astfel, frontul staționar s-a dezvoltat pe verticală până la o înălțime de 1-2 km (Fig. 47).
Fig.47. Front staționar
Sistemul de nori este foarte asemănător cu nebulozitatea unui front cald, dar cu grosime verticală mică și întindere orizontală. Iarna, norii pot scădea foarte jos, iar precipitațiile sunt continue și continue. În zona frontală pot apărea ceață, gheață și înghețare. Vara se creează condiții favorabile pentru apariția norilor cumulonimbi cu averse, furtuni, furtună, înghețare puternică și denivelări, cu o limită superioară de până la 6-9 km.