Tipuri de fronturi atmosferice. Ce este un front atmosferic
Vreme rece VM
Vreme caldă VM
Warm VM, deplasându-se într-o zonă rece, devine stabilă (răcire de la suprafața rece subiacentă). Temperatura aerului, în scădere, poate atinge nivelul de condensare cu formarea de ceață, ceață, nori cu strat joasă cu precipitații sub formă de burniță sau mici fulgi de zăpadă.
Condiții pentru zborul cu un avion cald iarna:
Glazură slabă și moderată în nori la temperaturi sub zero;
Cer senin, vizibilitate buna la H = 500-1000 m;
Denivelare slabă la H = 500-1000 m.
În sezonul cald, condițiile pentru zboruri sunt favorabile, cu excepția zonelor cu centre izolate de furtuni.
Când vă mutați într-o regiune mai caldă, un VM rece se încălzește de jos și devine instabil. Mișcările puternice de aer în sus contribuie la formarea norilor cumulonimbus cu precipitații, furtuni.
Frontul atmosferic- aceasta este separarea dintre două mase de aer care diferă una de cealaltă în proprietăți fizice (temperatura, presiunea, densitatea, umiditatea, nebulozitatea, precipitațiile, direcția și viteza vântului). Fronturile sunt situate în două direcții - orizontal și vertical
Limita dintre masele de aer de-a lungul orizontului se numește prima linie, limita verticală între masele de aer – numită. zona frontala. Zona frontală este întotdeauna înclinată spre aerul rece. În funcție de ce VM ajunge - cald sau rece, se disting TF cald și HF rece fronturi.
O trăsătură caracteristică a fronturilor este prezența celor mai periculoase (dificile) condiții meteorologice pentru zbor. Sistemele cloud front-end au o extindere verticală și orizontală semnificativă. Pe fronturi în sezonul cald sunt furtuni, asperități și înghețare în sezonul rece sunt ceață, zăpadă și nori joase.
Frontul cald este un front care se deplasează spre aer rece, urmat de încălzire.
Asociat cu frontul este un sistem puternic de nori format din nori cirrostratus, altostratus și nimbostratus formați ca urmare a ridicării aerului cald de-a lungul unei pane de aer rece. SMC pe TF: nori joase (50-200m), ceață înaintea față, vizibilitate slabă în zona de precipitații, înghețare în nori și precipitații, gheață pe sol.
Condițiile de zbor prin TF sunt determinate de înălțimea limitelor inferioare și superioare ale norilor, gradul de stabilitate a VM, distribuția temperaturii în stratul de nor, conținutul de umiditate, teren, perioada anului și ziua.
1. Dacă este posibil, rămâneți cât mai puțin în zona de temperaturi negative;
2. Traversați frontul perpendicular pe locația sa;
3. Selectați un profil de zbor într-o zonă de temperaturi pozitive, de ex. sub izoterma 0°, iar dacă temperaturile în întreaga zonă sunt negative, zburați acolo unde temperatura este sub -10° Când zburați de la 0° la -10°, se observă cea mai intensă înghețare.
Când întâmpinați condiții periculoase (furtună, grindină, givră puternică, denivelări severe), este necesar să vă întoarceți pe aerodromul de plecare sau să aterizați pe un aerodrom alternativ.
- Front rece - Aceasta este o secțiune a frontului principal, care se deplasează către temperaturi ridicate, urmată de răcire. Există două tipuri de fronturi reci:
-Front rece de primul fel (HF-1r)- acesta este un front care se deplasează cu o viteză de 20 - 30 km/h. Aerul rece, care curge ca o pană sub aerul cald, îl deplasează în sus, formând nori cumulonimbi, precipitații și furtuni în fața frontului. O parte a televizorului curge pe pană CW, formând nori stratus și precipitații de pătură în spatele frontului. Există denivelări puternice în fața față, vizibilitate slabă în spatele față. Condițiile de zbor prin HF -1r sunt similare cu condițiile de traversare a TF.
La traversarea HF -1p, puteți întâlni denivelări slabe și moderate, unde aerul cald este deplasat de aerul rece. Zborul la altitudini joase poate fi dificil din cauza norilor joase și a vizibilității slabe în zonele cu precipitații.
Front rece de al doilea fel (HF – 2р) – Acesta este un front care se deplasează rapid cu o viteză de = 30 – 70 km/h. Aerul rece curge rapid sub aerul cald, deplasându-l vertical în sus, formând nori cumulonimbus dezvoltați vertical, averse, furtuni și furtuni în fața frontului. Este interzisă traversarea HF - al 2-lea fel din cauza rugozității puternice, a activității furtunii și a dezvoltării puternice a norilor pe verticală - 10 - 12 km. Lățimea frontului de lângă sol variază de la zeci la sute de kilometri. După trecerea frontului, presiunea crește.
Sub influența fluxurilor descendente, curățarea are loc în zona frontală după trecerea acesteia. Ulterior, norul rece, căzând pe suprafața caldă subiacentă, devine instabil, formând cumulus, cumulus puternici, nori cumulonimbus cu averse, furtuni, furtuni, denivelări puternice, forfecarea vântului și se formează fronturi secundare.
fronturi secundare - Acestea sunt fronturi care se formează într-un singur VM și zone separate cu aer mai cald și mai rece. Condițiile de zbor acolo sunt aceleași ca pe fronturile principale, dar condițiile meteo sunt mai puțin pronunțate decât pe fronturile principale, dar și aici se întâlnesc nori joase și vizibilitate slabă din cauza precipitațiilor (viscol iarna). Asociate cu fronturile secundare sunt furtunile, precipitațiile, furtunile și forfecarea vântului.
Fronturi staționare - Acestea sunt fronturi care rămân staționare de ceva timp și sunt situate paralel cu izobarele. Sistemul de nor este similar cu norul TF, dar cu o mică întindere orizontală și verticală. În zona frontală pot apărea ceață, gheață și înghețare.
Fronturi superioare - Aceasta este o condiție în care suprafața frontală nu ajunge la suprafața solului. Acest lucru se întâmplă dacă un strat de aer puternic răcit este întâlnit pe traseul frontului sau frontul este spălat în stratul de suprafață, în timp ce condițiile meteorologice dificile (jet, turbulențe) persistă încă la altitudini.
Fronturi de ocluzie se formează ca urmare a închiderii fronturilor reci și calde. Când fronturile se închid, sistemele lor cloud se închid. Procesul de închidere a TF și CP începe în centrul ciclonului, unde CP, deplasându-se cu o viteză mai mare, depășește TF, răspândindu-se treptat la periferia ciclonului. Trei VM participă la formarea unui front: - două reci și una caldă. Dacă aerul din spatele HF este mai puțin rece decât în fața TF, atunci când fronturile se închid, se formează un front complex, numit OCLUZIE FRONTALĂ CALDE.
Dacă masa de aer din spatele față este mai rece decât cea din față, atunci partea din spate a aerului va curge sub cea din față, mai caldă. Un astfel de front complex se numește OCLUZIE FRONTĂ RECE.
Condițiile meteorologice pe fronturile de ocluzie depind de aceiași factori ca și pe fronturile principale: - gradul de stabilitate a CM, conținutul de umiditate, înălțimea limitelor inferioare și superioare ale norilor, teren, perioada anului, ziua. În același timp, condițiile meteorologice de ocluzie la rece în sezonul cald sunt similare cu condițiile meteorologice ale HF, iar condițiile meteorologice de ocluzie caldă în perioadele reci sunt similare cu vremea TF. În condiții favorabile, fronturile de ocluzie se pot transforma în fronturi principale - ocluzie caldă în TF, ocluzie rece într-un front rece. Fronturile se mișcă odată cu ciclonul, rotindu-se în sens invers acelor de ceasornic.
Masele de aer se deplasează în jurul planetei ca o singură unitate. Fronturile atmosferice, sau pur și simplu fronturile, sunt zone de tranziție între două mase de aer diferite. Se numesc zone de tranziție între masele de aer vecine cu proprietăți diferite fronturi atmosferice. Principala trăsătură caracteristică a fronturilor atmosferice sunt valori mari ale gradientelor orizontale: presiune, temperatura, umiditate etc. Aici se observă înnorărire semnificativă, cad cele mai multe precipitații și au loc cele mai intense schimbări de presiune, forță și direcția vântului.
Un front atmosferic apare atunci când mase de aer rece și cald se apropie și se întâlnesc în straturile inferioare ale atmosferei sau în toată troposfera, acoperind un strat de până la câțiva kilometri grosime, cu formarea unei interfețe înclinate între ele.
Principala trăsătură caracteristică a fronturilor atmosferice este valorile mari ale gradienților orizontali: presiune, temperatură, umiditate etc. Zona frontului atmosferic este foarte îngustă în comparație cu masele de aer pe care le separă. Când există mișcare, suprafața de tranziție devine înclinată, aerul mai dens (rece) formând o pană sub aer mai puțin dens (cald), iar aerul cald alunecând în sus de-a lungul acestei pane.
Grosimea verticală a suprafeței frontale este foarte mică - câteva sute de metri, ceea ce este mult mai mică decât lățimea maselor de aer pe care le separă. În troposferă, o masă de aer se suprapune pe alta. Lățimea zonei frontale pe hărțile meteo este de câteva zeci de kilometri, dar atunci când se analizează hărțile sinoptice, frontul este desenat ca o singură linie. Numai în secțiuni verticale la scară mare ale atmosferei este posibil să se identifice limitele superioare și inferioare ale stratului de tranziție.
Din acest motiv, fronturile sunt reprezentate pe hărțile sinoptice ca o linie (linia frontului). La intersecția cu suprafața pământului, zona frontală are o lățime de aproximativ zece kilometri, în timp ce dimensiunile orizontale ale maselor de aer în sine sunt de aproximativ mii de kilometri.
În direcția orizontală, lungimea fronturilor, ca și masele de aer, este de mii de kilometri, pe verticală - aproximativ 5 km, lățimea zonei frontale până la suprafața Pământului este de aproximativ sute de kilometri, la altitudini - câteva sute de kilometri. Zonele frontale se caracterizează prin modificări semnificative ale temperaturii și umidității aerului, direcțiilor vântului de-a lungul suprafeței orizontale, atât la nivelul Pământului, cât și deasupra.
Fronturile dintre masele de aer ale principalelor tipuri geografice indicate mai sus se numesc fronturi atmosferice principale. Principalele fronturi sunt: arctic (între aerul arctic și polar), polar (între aerul polar și tropical) și tropical (între aerul tropical ecuatorial).
Conform proprietăților termodinamice, fronturile atmosferice dintre masele de aer de același tip geografic sunt împărțite în calde, reci și sedentare (staționare), care pot fi primare, secundare și superioare, precum și simple și complexe (ocluzate). O poziție specială o ocupă fronturile de ocluzie, formate la închiderea fronturilor calde și reci. Fronturile de ocluzie pot fi fie reci sau calde. Pe hărțile meteo, fronturile sunt desenate fie ca linii colorate, fie ca simboluri.
Fronturi complexe complexe - fronturile de ocluzie se formează prin închiderea fronturilor reci și calde în timpul ocluziei cicloanilor. Se face o distincție între un front cald de ocluzie, când aerul din spatele unui front rece este mai cald decât aerul din fața unui front cald și un front rece de ocluzie, când aerul din spatele unui front rece este mai rece decât aerul din fața unui front cald.
Un front bine definit are o înălțime de câțiva kilometri, cel mai adesea 3-5 km. Fronturile majore sunt asociate cu precipitații prelungite și abundente; În sistemul fronturilor secundare, procesele de formare a norilor sunt mai puțin pronunțate, precipitațiile sunt de scurtă durată și nu ajung întotdeauna pe Pământ. Există și precipitații intramasă neasociate cu fronturi.
În stratul de suprafață, datorită convergenței fluxurilor de aer către axa jgheaburilor de presiune, aici se creează cele mai mari contraste ale temperaturii aerului - prin urmare, fronturile din apropierea Pământului sunt situate exact de-a lungul axelor jgheaburilor de presiune. Fronturile nu pot fi amplasate de-a lungul axelor crestelor de presiune, unde fluxurile de aer diverg, ci pot intersecta axa crestei doar la un unghi mare.
Odată cu înălțimea, contrastele de temperatură pe axa jgheabului de presiune scad - axa jgheabului se deplasează către temperaturi mai scăzute ale aerului și tinde să se alinieze cu axa jgheabului termic, unde contrastele de temperatură sunt minime. Astfel, odată cu înălțimea, frontul se îndepărtează treptat de axa jgheabului de presiune către periferie, unde se creează cele mai mari contraste.
În funcție de direcția de mișcare a maselor de aer cald și rece situate de ambele părți ale zonei de tranziție, fronturile sunt împărțite în cald și rece. Fronturile care își schimbă puțin poziția se numesc sedentare. O poziție specială o ocupă fronturile de ocluzie, formate la închiderea fronturilor calde și reci. Fronturile de ocluzie pot fi fie reci sau calde. Pe hărțile meteo, fronturile sunt desenate fie ca linii colorate, fie ca simboluri.
Privirea schimbărilor vremii este foarte interesantă. Soarele lasă loc ploii, ploaia zăpezii, iar vânturile rafale bat peste toată această diversitate. În copilărie, acest lucru provoacă admirație și surpriză la persoanele în vârstă, provoacă dorința de a înțelege mecanismul procesului. Să încercăm să înțelegem ce modelează vremea și cum sunt legate fronturile atmosferice cu aceasta.
Limita masei de aer
În percepția obișnuită, „front” este un termen militar. Aceasta este marginea pe care are loc ciocnirea forțelor inamice. Iar conceptul de fronturi atmosferice este granițele de contact dintre două mase de aer care se formează pe suprafețe vaste ale suprafeței Pământului.
Prin voința naturii, omul a avut ocazia să trăiască, să evolueze și să populeze teritorii din ce în ce mai mari. Troposfera - partea inferioară a atmosferei Pământului - ne furnizează oxigen și se află în mișcare continuă. Totul constă din mase individuale de aer, unite printr-un eveniment comun și indicatori similari. Printre principalii indicatori ai acestor mase se numără volumul, temperatura, presiunea și umiditatea. În timpul mișcării, diverse mase se pot apropia și se pot ciocni. Cu toate acestea, nu își pierd niciodată limitele și nu se amestecă între ele. - acestea sunt zone în care schimbările meteorologice bruște intră în contact și apar.
Puțină istorie
Conceptele de „front atmosferic” și „suprafață frontală” nu au apărut de la sine. Au fost introduse în meteorologie de către omul de știință norvegian J. Bjerknes. Acest lucru s-a întâmplat în 1918. Bjerknes a demonstrat că fronturile atmosferice sunt verigile principale în straturile înalte și mijlocii. Cu toate acestea, înainte de cercetările norvegienei, în 1863, amiralul Fitzroy a sugerat că procesele atmosferice violente încep în punctele de întâlnire ale maselor de aer care vin din diferite direcții ale lumii. Dar în acel moment, comunitatea științifică nu a acordat atenție acestor observații.
Școala din Bergen, al cărei reprezentant Bjerknes era un reprezentant, nu numai că și-a făcut propriile observații, ci și-a reunit toate cunoștințele și presupunerile exprimate de observatorii și oamenii de știință anteriori și le-a prezentat sub forma unui sistem științific coerent.
Prin definiție, suprafața înclinată, care reprezintă zona de tranziție dintre diferitele fluxuri de aer, se numește suprafață frontală. Dar fronturile atmosferice sunt afișarea suprafețelor frontale pe o hartă meteorologică. De obicei, regiunea de tranziție a frontului atmosferic începe de la suprafața Pământului și se ridică până la acele înălțimi la care diferențele dintre masele de aer sunt estompate. Cel mai adesea, pragul acestei înălțimi este de la 9 la 12 km.
Frontul cald
Fronturile atmosferice sunt diferite. Ele depind de direcția de mișcare a maselor calde și reci. Există trei tipuri de fronturi: rece, cald și ocluzie, formate la joncțiunea diferitelor fronturi. Să aruncăm o privire mai atentă la ce sunt fronturile atmosferice calde și reci.
Un front cald este o mișcare a maselor de aer în care aerul rece lasă loc aerului cald. Adică, aerul cu temperatură mai mare, în mișcare, este situat în teritoriul unde dominau masele de aer rece. În plus, se ridică în sus de-a lungul zonei de tranziție. În același timp, temperatura aerului scade treptat, ceea ce provoacă condensarea vaporilor de apă din acesta. Așa se formează norii.
Principalele semne prin care se poate identifica un front atmosferic cald:
- presiunea atmosferică scade brusc;
- crește;
- temperatura aerului crește;
- Apar nori cirrus, apoi nori cirrostratus, iar apoi nori altostratus;
- vântul se întoarce ușor spre stânga și devine mai puternic;
- norii devin nimbostratus;
- Cad precipitații de intensitate diferită.
De obicei, după încetarea precipitațiilor, se încălzește, dar acest lucru nu durează mult, deoarece frontul rece se mișcă foarte repede și ajunge din urmă cu frontul atmosferic cald.
Front rece
Se observă următoarea caracteristică: un front cald este întotdeauna înclinat în direcția mișcării, iar un front rece este întotdeauna înclinat în direcția opusă. Când fronturile se mișcă, aerul rece trece în aer cald, împingându-l în sus. Fronturile de vreme rece duc la temperaturi mai scăzute și răcire pe o suprafață mare. Pe măsură ce masele de aer cald în creștere se răcesc, umiditatea se condensează în nori.
Principalele semne prin care poate fi identificat un front rece:
- înainte de front presiunea scade, în spatele frontului atmosferic se ridică brusc;
- se formează nori cumulus;
- apare un vânt cu rafale, cu o schimbare bruscă de direcție în sensul acelor de ceasornic;
- ploaia abundentă începe cu furtuni sau grindină, durata precipitațiilor este de aproximativ două ore;
- temperatura scade brusc, uneori cu 10°C imediat;
- În spatele frontului atmosferic se observă numeroase poieni.
Pentru călători, navigarea printr-un front rece nu este o sarcină ușoară. Uneori trebuie să depășiți vârtejuri și furtuni în condiții de vizibilitate slabă.
Fața ocluziilor
S-a spus deja că există diferite fronturi atmosferice dacă totul este mai mult sau mai puțin clar cu cele calde și reci, atunci frontul de ocluzii ridică o mulțime de întrebări. Formarea unor astfel de efecte are loc în locurile unde fronturile reci și calde se întâlnesc. Aerul mai cald este forțat în sus. Acțiunea principală are loc în cicloane în momentul în care un front rece mai rapid îl depășește pe unul cald. Drept urmare, fronturile atmosferice se mișcă și trei mase de aer se ciocnesc, două reci și una caldă.
Principalele semne prin care se poate determina partea frontală a ocluziilor:
- nori și precipitații de tip pătură;
- schimbări bruște fără o schimbare puternică a vitezei;
- schimbare lină a presiunii;
- fără schimbări bruște de temperatură;
- ciclonii.
Frontul ocluziilor depinde de temperatura maselor de aer rece din fața și din spatele liniei sale. Există fronturi reci și calde ale ocluziilor. Cele mai dificile condiții se observă în momentul închiderii directe a fronturilor. Pe măsură ce aerul cald este forțat să iasă, partea frontală se erodează și se îmbunătățește.
Ciclon și anticiclon
Deoarece conceptul de „ciclon” a fost folosit în descrierea frontului de ocluzie, este necesar să spunem ce fel de fenomen este acesta.
Datorită distribuției neuniforme a aerului în straturile de suprafață, se formează zone de înaltă și joasă presiune. Zonele de înaltă presiune sunt caracterizate de o cantitate în exces de aer, în timp ce zonele de presiune joasă sunt caracterizate de o cantitate insuficientă de aer. Ca urmare a fluxului de aer între zone (de la exces la insuficient), se formează vânt. Un ciclon este o zonă de presiune scăzută care atrage, ca într-o pâlnie, aerul și norii lipsă din zonele în care sunt din abundență.
Un anticiclon este o zonă de înaltă presiune care deplasează excesul de aer în zone de joasă presiune. Caracteristica principală este vremea senină, deoarece norii sunt și ei deplasați din această zonă.
Separarea geografică a fronturilor atmosferice
În funcție de zonele climatice peste care se formează fronturile atmosferice, acestea sunt împărțite geografic în:
- Arctic, separând masele de aer rece arctic de cele temperate.
- Polar, situat între masele temperate și tropicale.
- Tropical (alice), delimitând zonele tropicale și ecuatoriale.
Influența suprafeței subiacente
Proprietățile fizice ale maselor de aer sunt afectate de radiații și de aspectul Pământului. Deoarece natura unei astfel de suprafețe poate fi diferită, frecarea împotriva acesteia are loc în mod neuniform. Terenul geografic complex poate deforma linia unui front atmosferic și poate modifica efectele acestuia. De exemplu, sunt cunoscute cazuri de distrugere a fronturilor atmosferice la traversarea lanțurilor muntoase.
Masele de aer și fronturile atmosferice aduc multe surprize meteorologilor. Comparând și studiind direcțiile de mișcare a maselor și capriciile cicloanelor (anticicloni), ei creează grafice și prognoze pe care oamenii le folosesc zilnic, fără să se gândească măcar la cât de multă muncă este în spatele lor.
Încălzirea neuniformă a suprafeței pământului și a aerului în troposferă, așa cum am văzut, este cauza apariției gradientelor orizontale de temperatură și presiune și a formării curenților de aer. Datorită transportului, masele de aer cu proprietăți diferite se pot apropia una de cealaltă sau se pot îndepărta. Când masele de aer cu proprietăți fizice diferite se apropie unele de altele, gradienții orizontale de temperatură, umiditate, presiune și alte elemente meteorologice cresc, iar viteza vântului crește. Dimpotrivă, pe măsură ce se îndepărtează unul de celălalt, gradienții scad. Acele zone în care se reunesc mase de aer diferite, de exemplu cele relativ uscate reci și umede calde, se numesc zone de tranziție sau frontale. În zonele frontale, pare să existe o luptă între masele de aer rece și cele calde. Ca urmare a acestei lupte, masele de aer rece pătrund în zonele în care se află masele calde, iar masele calde pătrund în zonele în care se află masele reci. Ca urmare a acestor procese, ambele mase de aer dobândesc treptat proprietăți inerente aerului unei anumite zone geografice.
Zonele frontale ale troposferei pot fi detectate zilnic în domeniul temperaturii și presiunii în principal la latitudini extratropicale, unde afluxul de energie solară este diferit în nordul și sudul zonei temperate. Mărimile de temperatură orizontală și gradienții de presiune aici sunt mai mari decât oriunde altundeva de pe glob. Zonele frontale apar continuu, se agravează și sunt distruse. Cu toate acestea, ele variază în intensitate, care depinde de diferența de temperatură dintre masele de aer care se apropie.
În straturile inferioare ale atmosferei, când zonele frontale se intersectează în direcția aerului cald la rece, în conformitate cu gradiente orizontale mari, are loc o scădere rapidă a temperaturii, presiunii și umidității și se observă viteze mari ale curenților de aer. La latitudini medii, la altitudini de 10-12 km în aceste zone, vânturile ating adesea forța uraganului, adică 200 km/h sau mai mult. După cum vom vedea mai jos, zonele frontale joacă un rol principal în dezvoltarea proceselor atmosferice.
Deoarece masele de aer rece și cald au densități diferite, ele sunt situate una față de alta nu vertical, ci oblic. Aerul rece, fiind mai dens și mai greu, se strecoară sub cel cald, mai ușor. În această zonă de frontieră între mase de aer cu proprietăți diferite, de obicei apar cicloni și anticicloni, aducând vreme nefavorabilă și frumoasă.
Dimensiunile zonelor de tranziție sunt mici în comparație cu masele de aer. În zona frontală apar interfețe între masele de aer rece și cald, care se numesc fronturi atmosferice. Suprafețele frontale sunt întotdeauna înclinate spre aerul rece, care se află sub aerul cald sub forma unei pane înguste (Fig. 52). Unghiul de înclinare a suprafeței frontale față de orizont este foarte mic: este mai mic de 1°, iar tangenta unghiului variază între 0,01-0,02. Aceasta înseamnă că dacă vă depărtați la 200 km de linia frontului de la suprafața pământului spre aerul rece, atunci suprafața frontală se va afla la o altitudine de 1-2 km. Când este îndepărtată în direcția orizontală cu 500 km, suprafața frontală se află la o altitudine de 2,5-5,0 km. Întrucât unghiurile de înclinare ale fronturilor sunt foarte mici, pentru a reprezenta mai clar fronturile în plan vertical, scara orizontală se ia de obicei de multe ori mai mică decât cea verticală. În diagrama prezentată a frontului, scara verticală este mărită de aproape 50 de ori.
Cea mai mare lungime a fronturilor în înălțime la latitudini medii este de 8-12 km. Adesea ajung la tropopauza. Conform cercetărilor lui E. Palmen, G. D. Zubyan și alții, fronturi sunt observate și în straturile inferioare ale stratosferei.
Pe fronturile troposferice se dezvoltă de obicei nori multistratificați, din care cad precipitații. Fronturile sunt cel mai pronunțate la cicloane, unde predomină mișcarea aerului în sus. În anticicloni, din cauza mișcărilor în jos, norii frontali se risipesc.
Fronturile atmosferice sunt împărțite în reci și calde.
Un front rece este un front care se deplasează către temperaturi mai ridicate. După trecerea unui front rece, apare o pușcă de frig. Un front cald este un front care se deplasează către temperaturi scăzute. După trecerea unui front cald, are loc încălzirea.
În domeniul temperaturii și vântului, fronturile sunt cel mai pronunțate la suprafața pământului în sistemul de dezvoltare a cicloanelor și jgheaburilor de presiune. Acest lucru este facilitat de convergența curenților de aer în zona frontală de lângă suprafața pământului, deoarece datorită acestei convergențe în zona frontală există mase de aer cu temperaturi scăzute și ridicate. În fig. 53a prezintă câmpul de presiune, vânt și temperatură în jgheabul ciclonului de la suprafața pământului. Frontul se intensifică, deoarece la nord este o masă de aer rece cu temperaturi de 1-2° sub zero, iar la sud este o masă de aer cald cu temperaturi de până la 10-12° peste zero.
În anticicloni, fronturile de lângă suprafața pământului sunt spălate, deoarece sistemul de curenți de aer diverge (Fig. 53 6). Aici, în prima parte a crestei, secțiunea rece a frontului de lângă suprafața pământului este spălată, deoarece fluxurile sunt îndreptate nu spre față, ci departe de față. În sistemul unui ciclon în curs de dezvoltare, aerul tinde să se ridice în sus și, ca urmare a răcirii dinamice și a condensului, apar nori și apar precipitații. În sistemul unui anticiclon în curs de dezvoltare, dimpotrivă, are loc o mișcare descendentă a aerului și, ca urmare a încălzirii dinamice, aerul se îndepărtează de starea de saturație, norii se disipă și precipitațiile se opresc.
Viteza frontului depinde de mărimea componentei normale a vântului, care variază foarte mult. În Europa, în perioadele de tranziție ale anului, viteza medie de deplasare a fronturilor ajunge la aproximativ 30 km/h, adică aproximativ 700 km pe zi; dar adesea într-un sistem ciclonic, fronturile parcurg o distanță de peste 1200-1500 km pe zi. În aceste cazuri, frontul, situat, de exemplu, în Europa de Vest, într-o zi se dovedește a fi în regiunile centrale ale teritoriului european al URSS. Dacă curenții de aer sunt direcționați paralel cu frontul, atunci frontul rămâne inactiv. Deoarece gradienții de temperatură și presiune iarna sunt mult mai mari decât vara, iarna activitatea fronturilor este mai intensă.
Am spus deja că în zona frontului atmosferic, în special în sistemul unui ciclon în curs de dezvoltare, se ridică aerul, se răcește adiabatic și se formează nori și precipitații. Creșterea aerului are loc nu numai în stratul de sol, ci și la înălțimi. Dar dacă în stratul de suprafață este cauzată de convergența vântului de suprafață, atunci motivul creșterii aerului la altitudini este mișcarea nestaționară și diferența de viteză de mișcare a aerului transfrontal și prefrontal.
În cazul unui front rece, aerul rece care se mișcă rapid în spatele frontului, care curge sub aerul cald, îl deplasează în sus. Ca rezultat, dacă condițiile dinamice determină o creștere generală a aerului, aerul cald începe să alunece în sus de-a lungul suprafeței înclinate a frontului și să se răcească adiabatic.
In cazul unui front cald, in aceleasi conditii, are loc si o miscare ascendenta a aerului cald deasupra unei pane de aer rece. Cu cât diferența de temperatură dintre aerul rece și cel cald este mai mare, adică cu atât frontul este mai pronunțat nu numai la suprafața pământului, ci și la înălțimi, cu atât este mai intensă în aceleași condiții mișcarea ascendentă a aerului cald, condens și se produc formarea norilor si precipitatii.
Pe un front bine definit, sunt reprezentați nori de toate nivelurile. Norii unui front cald pot fi foarte puternici, ei se extind adesea orizontal perpendicular pe front pe 500-700 km și pe verticală până la 6-8 km sau mai mult. Mai mult, lungimea unui astfel de front poate ajunge la 1000-2000 km. Partea superioară a norilor frontali puternici, chiar și vara, este situată în zona de temperaturi negative, deci este formată de obicei din cristale de gheață. În fig. 54 într-o secțiune verticală perpendiculară pe față prezintă un sistem de nori caracteristic unui front cald. Acești nori sunt stratificați și sunt localizați predominant în aer cald deasupra suprafeței frontale. Norii cei mai sus (cirrus si cirrostratus) sunt situati la altitudini de 6-8 km. Ei sunt prevestitorii unui front cald. Apariția acestor nori cu câteva ore înainte de apropierea zonei de precipitații indică o înrăutățire a vremii. Norii Cirrostratus sunt înlocuiți cu nori altostratus, prin care soarele încă strălucește, totuși au o putere verticală mai mare. Aceasta este urmată de nori nimbostratuși mai denși, producând precipitații care ajung la sol. Mai jos sunt stratus și nimboclouds fracționați, a căror înălțime a limitei inferioare, în funcție de conținutul de umiditate, poate varia de la zero la câteva sute de metri. În același timp, așa cum se poate observa în fig. 54, norii de cotă joasă se formează nu numai în aerul cald deasupra frontalului, ci și parțial în aerul rece din imediata apropiere a suprafeței frontale. Săgețile din această figură arată direcția fluxului de aer în aer cald și rece cu un transfer general de la stânga la dreapta în planul diagramei prezentate aici.
Sistemul de nori al unui front rece puternic este prezentat în Fig. 55. După cum este ușor de observat, profilele fronturilor calde (Fig. 54) și reci (Fig. 55) sunt vizibil diferite unele de altele. Acest lucru se întâmplă deoarece la mișcare, aerul cald din stratul inferior, din cauza frecării cu suprafața pământului, este întins în direcția opusă mișcării. Între timp, frontul rece devine mai abrupt din cauza frecării în stratul inferior de 1-2 km.
Arată în Fig. Sistemele de nori 54 și 55 ale fronturilor calde și reci se referă la acele cazuri în care întinderea verticală a fronturilor este mare, contrastele de temperatură în față sunt semnificative și există o mișcare intensă a aerului în sus. Masele de aer de pe ambele părți ale față sunt stabile. Dacă, în toate aceste condiții, aerul rece este stratificat instabil, atunci frontul rece este urmat nu de nori stratocumulus, ci de nori puternici cumulus și cumulonimbus. Dacă, în același timp, atât aerul rece, cât și aerul cald sunt stratificați instabil, atunci se formează nori puternici de furtună în fața frontului (Fig. 56), dând ploi abundente, însoțite de furtuni și chiar grindină.
Sistemul de nori al unui front cald are, de asemenea, variații. Când aerul cald este instabil, se formează nori convectivi și apar precipitații. Se presupune că umiditatea aerului este suficientă.
Cu toate acestea, întinderea verticală a fronturilor atmosferice nu este întotdeauna semnificativă, adesea nu depășește 1-3 km. În conformitate cu aceasta, nebulozitatea frontală primește o dezvoltare limitată, cu excepția acelor cazuri în care, din cauza instabilității, se formează nebulozitatea convectivă, atingând o înălțime de 5-6 km sau mai mult. Chiar și cu o întindere verticală mare a frontului, norii frontali nu reprezintă un mediu continuu, așa cum se arată în Fig. 54 și 55, dar constă dintr-un număr de straturi cu spații fără nori între ele (Fig. 57 a). Acest lucru se datorează faptului că, în multe cazuri, creșterea generală a aerului cald este întreruptă și straturi cu mișcări de aer ascendentă și descendentă alternează în zona frontală. În acest caz, acestea din urmă provoacă distrugerea sistemului de nori al frontului, până la dispersarea completă a norilor. Când aerul este foarte uscat, formarea de nori în față fie nu are loc deloc, fie apar nori de putere redusă ai nivelurilor mijlocii și superioare care nu produc precipitații (Fig. 57 6).
Există și alte tipuri de fronturi care apar atunci când fronturile reci și calde se întâlnesc. Închiderea fronturilor are loc ca urmare a faptului că acestea se deplasează cu viteze diferite. Într-un sistem ciclonic, fronturile reci se mișcă de obicei la viteze mai mari decât fronturile calde. Prin urmare, frontul rece, ajungând din urmă pe cel cald, se închide cu acesta, formând un front de închidere, sau, așa cum se numește de obicei, un front de ocluzie. La început, sistemele de nori ale ambelor fronturi, după ce s-au închis, persistă și dau precipitații abundente, predominant de pătură. Cu toate acestea, treptat intensitatea frontului de ocluzie slăbește din cauza procesului deja existent de estompare a acestuia. În același timp, sistemele puternice de nori încep să se disipeze, iar frontul este detectat în câmpul vântului de suprafață de către rămășițele de nori. În fig. 58 prezintă schematic închiderea fronturilor reci și calde pe măsură ce se deplasează de la stânga la dreapta. Aerul rece, fiind mai dens, se întinde sub aerul cald.
Toate tipurile de fronturi, atunci când întâlnesc obstacole de munte, lasă multă umezeală pe partea lor de vânt. Cu toate acestea, pe măsură ce obstacolul montan înalt este depășit, sistemul de nori al fronturilor este perturbat, iar pe partea sub vânt a munților norii se răspândesc, iar precipitațiile se opresc adesea. Abia după depășirea obstacolului, sistemul frontal de nor este restabilit.
Studiul fronturilor atmosferice este dictat de necesitatea extinderii cunoștințelor în acest domeniu în legătură cu cerințele practicii, în special ale aviației, deoarece norii puternici, precum schimbările bruște ale vremii, sunt asociați cu fronturi. Prin urmare, studiul lor este una dintre cele mai importante sarcini ale meteorologilor.
În ciuda importanței sarcinii de a studia fronturile, cunoștințele despre condițiile de apariție a acestora sunt încă departe de a fi suficiente. Acest lucru se aplică în primul rând formării și evoluției norilor frontali. Diagramele de mai sus oferă doar o idee generală despre norii frontali. În realitate, norii din zona fronturilor atmosferice cuprind atât un mediu continuu, cât și straturi groase, cu spații fără nori între ei.
Dificultățile în studierea fizicii formării norilor pe fronturi sunt asociate cu lipsa metodelor pentru un studiu masiv și detaliat al tuturor caracteristicilor dezvoltării norilor în anumite condiții sinoptice, deoarece acest lucru necesită o ședere lungă la altitudini, ceea ce este dificil de implementat din punct de vedere tehnic. .
Avioanele cu adevărat moderne, care zboară cu viteză mare, fac posibilă efectuarea de observații și măsurători diferite de-a lungul traseului de zbor. Baloanele sunt cele mai convenabile pentru studiul norilor. Dar nu pot intra întotdeauna în norul care ne interesează. În special, balonul nu poate intra în nori de tunete, deoarece ar putea fi aprins de un fulger.
S-a menționat deja mai sus că formarea norilor este cauzată de condensarea vaporilor de apă din cauza ridicării aerului și răcirii adiabatice a acestuia. Pentru a ne imagina dificultățile de a studia evoluția nebulozității, este suficient să spunem că mișcările verticale ale aerului care provoacă formarea și distrugerea norilor nu pot fi încă măsurate direct. Calculele aproximative ale mișcărilor verticale se fac în prezent în principal din premise teoretice ale modificărilor câmpurilor de presiune și de vânt la diferite înălțimi.
Studiul fronturilor atmosferice și al sistemelor lor de nori atrage atenția multor oameni de știință atât din URSS, cât și din străinătate. Adesea, riscându-și viața, zboară în nori de tunete și, pas cu pas, își extind cunoștințele despre activitatea frontală. Prevederile privind trăsăturile structurale ale fronturilor, elaborate în principal de meteorologi norvegieni (T. Bergeron, S. Petersen etc.), au fost revizuite și clarificate de oamenii de știință sovietici. Datorită lucrărilor lui A. F. Dyubyuk, N. L. Taborovsky, E. G. Zak, E. K. Fedorov, G. D. Zubyan, E. S. Selezneva și alții, cunoștințele noastre despre apariția și eroziunea fronturilor, natura mișcărilor verticale ale aerului și formarea norilor, precum și alte probleme legate de fronturi, s-au îmbogățit semnificativ. Și totuși, multe caracteristici importante ale formării norilor și schimbările în formele norilor în timpul evoluției fronturilor rămân necunoscute.
Nu există o unitate de vederi cu privire la problema întinderii verticale a fronturilor în troposferă și a formării fronturilor în stratosferă. Cu toate acestea, în ultimii ani, tot mai mulți oameni de știință au ajuns la concluzia că fronturile troposferice ajung în cele mai multe cazuri la tropopauză; mai înalt - în stratosferă - există și ele (G.D. Zubyan, R. Bergren), dar din cauza conținutului neglijabil de umiditate al aerului, norii nu se formează pe fronturile stratosferice.
FRONTUL DE ATMOSFERĂ (frontul troposferic), o zonă intermediară de tranziție între masele de aer din partea inferioară a atmosferei - troposfera. Zona frontului atmosferic este foarte îngustă în comparație cu masele de aer pe care le separă, de aceea este considerată aproximativ ca interfața (ruperea) a două mase de aer de densități sau temperaturi diferite și se numește suprafață frontală. Din același motiv, pe hărțile sinoptice frontul atmosferic este reprezentat ca o linie (linia frontului). Dacă masele de aer ar fi staționare, suprafața frontului atmosferic ar fi orizontală, cu aer rece dedesubt și aer cald deasupra, dar întrucât ambele mase sunt în mișcare, aceasta este situată oblic față de suprafața pământului, cu aerul rece situat în formă de pană foarte blândă sub cea caldă. Tangenta unghiului de înclinare a suprafeței frontale (înclinația frontală) este de aproximativ 0,01. Fronturile atmosferice se pot extinde uneori până la tropopauză, dar pot fi limitate și la kilometrii inferiori ai troposferei. La intersecția cu suprafața pământului, zona frontului atmosferic are o lățime de ordinul zecilor de kilometri, în timp ce dimensiunile orizontale ale maselor de aer în sine sunt de ordinul a mii de kilometri. La începutul formării fronturilor atmosferice și când acestea sunt spălate, lățimea zonei frontale va fi mai mare. Pe verticală, fronturile atmosferice reprezintă un strat de tranziție de sute de metri grosime, în care temperatura cu înălțimea scade mai puțin decât de obicei sau crește, adică se observă o inversare a temperaturii.
La suprafața pământului, fronturile atmosferice sunt caracterizate de gradienți orizontali crescuti de temperatură a aerului - într-o zonă îngustă a frontului, temperatura se schimbă brusc de la valorile caracteristice unei mase de aer la valorile caracteristice alteia, iar schimbarea uneori depășește 10°C. Umiditatea aerului și transparența se modifică și în zona frontală. Într-un câmp de presiune, fronturile atmosferice sunt asociate cu jgheaburi de joasă presiune (vezi Sisteme de presiune). Deasupra suprafețelor frontale se formează sisteme extinse de nori, producând precipitații. Frontul atmosferic se deplasează cu o viteză egală cu componenta normală a frontului de viteză a vântului, prin urmare trecerea frontului atmosferic prin locul de observare duce la o schimbare rapidă (în câteva ore) și uneori bruscă a elementelor meteorologice importante și a întregului regim meteorologic. .
Fronturile atmosferice sunt caracteristice latitudinilor temperate, unde principalele mase de aer ale troposferei se învecinează între ele. La tropice, fronturile atmosferice sunt rare, iar zona de convergență intertropicală, care este prezentă în mod constant acolo, diferă semnificativ de acestea, nefiind o diviziune de temperatură. Motivul principal al apariției unui front atmosferic (frontogeneza) este prezența unor astfel de sisteme de mișcare în troposferă care duc la convergența (convergența) maselor de aer cu temperaturi diferite. Zona de tranziție inițial largă între masele de aer devine un front ascuțit. În cazuri speciale, formarea unui front atmosferic este posibilă atunci când aerul curge de-a lungul unei limite ascuțite de temperatură pe suprafața subiacentă, de exemplu, peste marginea gheții din ocean (așa-numita frontogeneză topografică). În procesul de circulație generală a atmosferei între masele de aer din diferite zone latitudinale cu contraste de temperatură suficient de mari, se ridică fronturi principale lungi (mii de km), predominant alungite în latitudine - arctic, antarctic, polar, pe care se formează cicloni și anticicloni. . În acest caz, stabilitatea dinamică a frontului atmosferic principal este perturbată, este deformată și se deplasează în unele zone la latitudini mari, în altele - la latitudini joase. Pe ambele părți ale suprafeței frontului atmosferic apar componente verticale ale vitezei vântului de ordinul cm/s. Deosebit de importantă este mișcarea în sus a aerului deasupra suprafeței frontului atmosferic, ceea ce duce la formarea de sisteme de nori și precipitații.
În partea frontală a ciclonului, frontul atmosferic principal capătă caracterul unui front cald (Figura a), pe măsură ce se deplasează spre latitudini mari, aerul cald ia locul aerului rece în retragere. În partea din spate a ciclonului, frontul atmosferic capătă caracterul unui front rece (Figura b), cu pana rece care se deplasează înainte și deplasând aerul cald din fața sa în straturi înalte. Când un ciclon se oclude, un front atmosferic cald și rece se combină, formând un front de ocluzie complex cu modificări corespunzătoare în sistemele de nori. Ca urmare a evoluţiei tulburărilor frontale, fronturile atmosferice în sine sunt estompate (aşa-numita frontoliză). Modificările din domeniul presiunii atmosferice și ale vântului create de activitatea ciclonică duc însă la apariția condițiilor pentru formarea de noi fronturi atmosferice și, în consecință, la reluarea constantă a procesului de activitate ciclonică pe fronturi.
În partea superioară a troposferei, în legătură cu frontul atmosferic, apar așa-numitele curente cu jet. Diferite de fronturile principale sunt fronturile atmosferice secundare care apar în masele de aer ale unei anumite zone naturale cu o anumită eterogenitate; nu joacă un rol semnificativ în circulaţia generală a atmosferei. Sunt cazuri când frontul atmosferic este bine dezvoltat în atmosfera liberă (frontul atmosferic superior), dar este puțin exprimat sau nu apare deloc lângă suprafața terestră.
Lit.: Petersen S. Analize şi prognoze meteo. L., 1961; Palmen E., Newton Ch. Sistemele de circulație ale atmosferei. L., 1973; Ocean - atmosferă: Enciclopedie. L., 1983.