Rozhranie medzi teplým a studeným vzduchom. Atmosférické fronty - čo sú to? Čo sú zač? Vplyv podkladového povrchu
V oblasti teploty a vetra sa fronty najvýraznejšie prejavujú pri povrchu Zeme v sústave rozvíjajúcich sa cyklónov a tlakových žľabov. Tomu napomáha konvergencia prúdov vzduchu v blízkosti zemského povrchu, v dôsledku čoho sa v prednej zóne vyskytujú vzduchové hmoty s rôznymi charakteristikami vrátane rôznych teplôt. V systéme anticyklón a chrbtov sú čelá v povrchovej vrstve vymývané. K tomu dochádza, keď sa prúdy vzduchu rozchádzajú (divergencia).
11.2. Predná klasifikácia
Existuje niekoľko všeobecne uznávaných klasifikácií frontov založených na cirkulačnom význame frontov a ich priestorovom rozsahu, charakteristikách pohybu, vertikálnej štruktúre a poveternostných podmienkach.
11.2.1. Geografická klasifikácia atmosférických frontov
Na základe geografických charakteristík, v súlade s geografickou klasifikáciou vzdušných hmôt, sa rozlišujú tieto fronty:
Arktický front(AF) - front medzi arktickými a polárnymi (miernymi) vzduchovými masami severnej pologule. Nachádza sa na južnej hranici arktickej vzduchovej hmoty. Zvyčajne sa rozlišuje niekoľko súčasne existujúcich vetiev AF, niekedy AF prechádza nepretržite po celej severnej pologuli.
Polárny front alebo mierny front je južnou hranicou miernej vzduchovej hmoty, ktorá oddeľuje vzduchové hmoty miernych zemepisných šírok a tropický vzduch.
Pasátový front 1 je front v trópoch, ktorý oddeľuje dve masy tropického vzduchu s rôznymi vlastnosťami – starú TV a novšiu TV, ktorá sa nedávno vytvorila premenou polárnej vzduchovej hmoty. Pasátový front zvyčajne prechádza pasátovým korytom medzi dvoma subtropickými anticyklónami, ktoré sú pokračovaním polárneho frontu v trópoch. Zrážky v pásme pasátov sa vyskytujú najmä v súvislosti s frontami pasátov.
Intertropická zóna konvergencie(IZK)2 je pomerne úzka a výrazná zóna konvergencie medzi severnými a južnými pasátmi (alebo medzi pasátom a monzúnom, alebo medzi pasátom a rovníkovými západnými vetrami).
11. Atmosférické fronty |
Arktický, polárny, pasátový, tropický (TTC) front sú klimatologické fronty.
i Klimatologické fronty ukazujú priemernú polohu zistených frontov
rozdeleného typu v konkrétnej oblasti. Umiestnenie klimatologických frontov úzko súvisí s centrami atmosférického diania.
Okrem geografických existujú aj iné klasifikácie atmosférických frontov -
11.2.2. Klasifikácia frontov podľa významu obehu
A priestorový rozsah
Podľa cirkulačného významu a priestorového rozsahu sa delia na: primárne (troposférický, vysoký), sekundárny (povrchový, nízky) a horný atmosférický front.
Hlavné atmosférické fronty. Medzi hlavné patria atmosférické fronty, ktoré majú veľký horizontálny (niekoľko tisíc kilometrov) a vertikálny (niekoľko kilometrov) rozsah. Hlavné fronty oddeľujú vzduchové hmoty, ktoré sa výrazne líšia svojimi vlastnosťami. Dá sa vysledovať na úrovni zeme aj vo výškach
žiadne mapy počasia. Vo výškach v troposfére a na mapách od 1000 do 500 je hlavný odrazový front
Prejavuje sa ako zóna zahusťovania izohypsu – vysokohorská frontálna zóna (AFZ).
Teplotný kontrast v zóne hlavného frontu na mape povrchového počasia presahuje 5 °C na 100 km. Vo vysokohorskej frontálnej zóne spojenej s hlavným frontom sú geopotenciálne gradienty v strednej troposfére (na mape OT 500/1000) viac ako 16 gp. priehrady/1000 km alebo viac (alebo 8 °C/100 km alebo viac).
Medzi hlavné patria fronty definované geografiou (arktický, polárny a IZC).
Vysokohorské frontálne zóny. Na tlakových topografických mapách AT500, AT300,
OD 1000 500 (t.j. v strednej a hornej troposfére) vo forme oblasti s výraznou koncentráciou izo-
sadrovec predstavuje prechodové pásma medzi vysokými studenými cyklónami a vysokými teplými anticyklónami - vysokohorské frontálne pásma (obr. 11.4, 11.5).
11. Atmosférické fronty |
||
Ryža. 11.4. Mapa absolútnej topografie a teploty pri 500 hPa
Frontálne zóny neustále vznikajú, zhoršujú sa a sú zničené. Ich intenzita závisí od teplotného rozdielu medzi vyskytujúcimi sa vzduchovými hmotami.
V týchto zónach sú sústredené obrovské zásoby energie. Pri nestálom pohybe vznikajú najväčšie atmosférické víry – cyklóny a anticyklóny. Frontálne zóny teda zohrávajú obrovskú úlohu vo vývoji procesov formovania počasia.
N Studená
Ryža. 11.5. Úsek vysokohorskej frontálnej zóny nad ázijsko-pacifickým regiónom: izohypsové pole (hore), veterné pole, teplotné pole (dole)
11. Atmosférické fronty |
Centrálna izohypsa tejto kondenzačnej zóny sa nazýva axiálna.
Časť VFZ vľavo od osi (v smere presunu) sa nazýva cyklonálna periféria VFZ a vpravo od osi - anticyklonálna periféria VFZ.
Časť VFZ, kde je pozorovaná konvergencia izohyps v smere prúdenia sa nazýva vchod VFZ, časť, kde je pozorovaná divergencia izohyps v smere prúdenia sa nazýva delta VFZ.
Jednotlivé VFZ, navzájom splývajúce, tvoria planetárnu vysokohorskú frontálnu zónu (PHFZ). PVFZ na veľkých plochách sa nachádza prevažne zonálne, ale môže mať vlny veľkej amplitúdy v meridionálnom smere.
Existujú dve hlavné PVFZ. Jedna oddeľuje arktické vzduchové masy a vzduchové masy miernych zemepisných šírok – obopína severnú pologuľu pozdĺž periférie polárnej panvy. Druhá rozdeľuje vzduchové masy miernych zemepisných šírok a subtrópov a vedie pozdĺž severnej periférie subtropických anticyklón.
Medzi vysokohorskými frontálnymi zónami a atmosférickými frontami neexistuje jednoznačná súvislosť. Často sa dva približne rovnobežné fronty, dobre definované nižšie, spájajú vo vyšších vrstvách atmosféry do jednej širokej frontálnej zóny. Zároveň v prítomnosti frontálnej zóny vo výškach blízko Zeme front nie vždy existuje. Front v spodnej atmosfére nastáva, keď dochádza k povrchovej trecej konvergencii. Keď sa vietor rozchádza, zvyčajne nie sú žiadne známky existencie frontu. VFZ. Súvislý VFZ na veľkú vzdialenosť v spodnej vrstve troposféry je často rozdelený na samostatné úseky - existuje v cyklónach a chýba v anticyklónach.
4 Sekundárne atmosférické fronty. Fronty, ktoré existujú iba v nižších vrstvách atmosféry - blízko povrchu Zeme alebo blízko Zeme a nie nad AT850 a nie sú detekované v teplotnom poli vo výškach, sú klasifikované ako sekundárne (povrchové, nízke). Ide spravidla o fronty v rámci heterogénnej vzduchovej hmoty, ktorá ju rozdeľuje na dve vzduchové hmoty rovnakého pôvodu.
Najčastejším prípadom sekundárneho frontu je front v rámci horizontálne heterogénnej studenej vzduchovej masy (arktický alebo polárny vzduch), po ktorom nasleduje vniknutie „čerstvejšej“ a chladnejšej časti tej istej vzduchovej hmoty. Sekundárne fronty sú často pozorované v zadnej časti cyklónu za hlavným frontom. Sekundárne fronty existujú nie dlhšie ako 1-2 dni, nie sú spojené s WFZ a zvyčajne nepresahujú cyklón, s ktorým sú spojené.
11. Atmosférické fronty |
Horné atmosferické fronty. Horné fronty sú tie, ktoré chýbajú na zemskom povrchu, ale sú výrazné vo výškach. Môžu sa tvoriť v dôsledku erózie prednej časti v blízkosti zemského povrchu, ale zostávajú vo výškach. Fronty sa môžu vytvárať aj nezávisle vo výškach bez toho, aby dosiahli Zem. Keď sa front v zime pohybuje nad povrchovou vrstvou veľmi ochladeného vzduchu, stáva sa maskovaný a nie je viditeľný v teplotnom poli na zemskom povrchu. Za horný front možno považovať aj UFZ, ktoré nie sú spojené s atmosférickými frontami v blízkosti Zeme.
11.2.3. Klasifikácia frontov podľa vlastností pohybu, vertikálnej štruktúry a poveternostných podmienok
IN Podľa tejto klasifikácie sa atmosférické fronty delia na teplé, studené, sedavé a oklúzne fronty (posledné patria medzi komplexné fronty a môžu byť teplé, studené a neutrálne).
Teplé fronty sú tie, ktoré sa pohybujú smerom k chladnejšiemu vzduchu. Za teplým frontom sa pohybuje teplá vzduchová hmota.
Studené fronty sú tie, ktoré sa pohybujú smerom k teplejšej vzduchovej mase. Za studeným frontom sa pohybuje masa studeného vzduchu.
Takýto pohyb frontov je determinovaný podmienkami atmosférickej cirkulácie – v prípade teplého frontu je zložka vektora vetra normálna k frontovej línii nasmerovaná v studenej hmote preč od frontovej línie, v teplej hmote – smerom predná línia. V prípade studeného frontu je vzťah opačný.
V 20. rokoch nórski meteorológovia navrhli rozdelenie atmosférických frontov na povrch vzostupného (anafronty) a zostupného (catafronts) zosuvu teplého vzduchu. Anafronty zahŕňajú všetky teplé fronty a pomaly sa pohybujúce studené fronty, zatiaľ čo katafronty zahŕňajú rýchlo sa pohybujúce studené fronty.
Fronty spolu so vzduchovými masami sa pohybujú rýchlosťou 30-35 km/h. Za deň dokážu prejsť 600-800 km. Za určitých podmienok môžu atmosférické fronty zostať na svojom mieste po dlhú dobu. Ak sa predná časť z času na čas prakticky nepohne, potom sa nazýva sedavý (kvázistacionárny).
Pri zmene cirkulačných podmienok sa môže zmeniť smer pohybu frontu (znak frontu): časť teplého frontu sa môže zmeniť na časť horúceho frontu.
Vzduchové hmoty, ktoré sa líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami, sú od seba oddelené vrstvou vzduchu nazývanou čelná plocha. Vo vrstve frontálnej zóny sa prudko mení teplota, vlhkosť, hustota a vietor. Frontálna zóna je vždy naklonená k studenému vzduchu. Nad ním je teplý vzduch ako menej hustý a svetlý a nad ním vo forme klinu studený vzduch. Hlavným dôvodom vzniku frontov je konvergencia odlišných vzdušných hmôt. Front sa považuje za dynamicky vyjadrený, ak na vzdialenosť 1000 km je teplotný rozdiel medzi teplým a studeným vzduchom 8-10C. Rýchlosť čela závisí od uhla priesečníka čela s izobarami.
Fronty, ktoré oddeľujú hlavné geografické typy vzdušných más, sa nazývajú hlavné fronty.
Existujú:
· Arktický front, oddeľujúci arktický vzduch od vzduchu miernych zemepisných šírok;
· polárny front oddeľujúci mierny a tropický vzduch;
· tropický front, ležiaci medzi tropickým a rovníkovým vzduchom.
Z hľadiska rýchlosti pohybu môžu byť tieto fronty stacionárne (priemerná rýchlosť ich pohybu je 5-10 km/h. Nachádzajú sa na periférii cyklónu alebo anticyklóny), pomaly sa pohybujúce, rýchlo sa pohybujúce. Teplotou, teplým, studeným a oklúznym frontom. Podľa výšky rozvoja - prízemné, troposférické, vysokohorské.
Teplý front je úsek hlavného frontu, ktorý sa pohybuje smerom k studenému vzduchu za týmto frontom sa pohybuje teplý vzduch, ktorý je menej hustý a prúdi na studený vzduch.
Chladný Front je časť hlavného frontu smerujúca k teplému vzduchu. Za týmto frontom sa pohybuje studený vzduch, ktorý je hustejší a zaklinuje sa pod teplý vzduch.
Front vytvorený v dôsledku uzavretia teplého a studeného vzduchu sa nazýva front oklúzia.
3.3 Teplý front v zime av lete. Letové podmienky.
Na teplom fronte prúdi teplý vzduch na studený vzduch, ktorý sa nachádza v kline pod ním. Pred pozemnou čiarou je oblasť poklesu tlaku, ktorý je spôsobený nahradením studeného vzduchu teplým vzduchom. S poklesom tlaku vietor zosilnie, dosiahne maximálnu rýchlosť pred prechodom frontu a potom zoslabne. Pred frontom prevládajú vetry juhovýchodného smeru, prechádzajúce za frontom na juh a juhozápad.
Pomalý pohyb teplého vzduchu smerom nahor po frontálnej ploche vedie k jeho adiabatickému ochladzovaniu a vytváraniu oblačného systému a veľkej zrážkovej zóny, pričom šírka oblačnosti siaha až do 600-700 km.
Sklon čelnej plochy sa pozoruje v rozmedzí 1/100 až 1/200.
Hlavným oblakovým systémom frontu je nimbostratus a vysokovrstvové oblaky Ns-As nachádzajúce sa v nižších a stredných vrstvách (5-6 km). Ich horná hranica je takmer vodorovná a spodná klesá od nábežnej hrany k prednej línii, kde dosahuje výšku asi 100 m (v chladnom počasí môže byť nižšia). Nad As-Ns sú oblaky cirrostratus a cirry. Niekedy sa spájajú so základným cloudovým systémom. Ale často sú horné mraky oddelené od systému Ns-As vrstvou oblakov. Pod hlavným oblačným systémom je pozorovaná zóna silných zrážok. Leží pred povrchovou frontovou líniou a má normálnu dĺžku od frontu do 400 km.
V zrážkovom pásme sa tvoria nízke členité dažďové oblaky s dolnou hranicou 50 – 100 m, miestami sa vyskytujú frontálne hmly a pri teplotách od 0 do –3 pozorujeme poľadovicu.
V zime pri silnom vetre sprevádzajú prechod frontu silné snehové búrky. V lete sa na teplom fronte môžu objaviť ojedinelé kapsy kumulonimbov s prehánkami a búrkami. Najčastejšie sa vyskytujú v noci. Ich vývoj sa vysvetľuje silným nočným ochladzovaním hornej vrstvy hlavného frontálneho oblačného systému pri relatívne konštantnej teplote v spodných vrstvách oblaku. To vedie k zvýšeným teplotným gradientom a zvýšeným vertikálnym prúdom, ktoré vedú k tvorbe oblakov cumulonimbus. Zvyčajne sú maskované oblakmi nimbostratus, čo sťažuje ich vizuálnu identifikáciu. Pri približovaní sa k nimbostratovým oblakom, v rámci ktorých sa ukrývajú oblaky cumulonimbus, nastupuje hrboľatá (turbulencia) a zvýšená elektrifikácia, ktorá negatívne ovplyvňuje činnosť prístrojového vybavenia.
V zime v pásme mínusových teplôt a oblačnosti teplého frontu hrozí námraza lietadiel. Spodná hranica námrazy je nulová izoterma. Silná námraza sa vyskytuje počas letu v oblasti podchladeného dažďa. V chladnom období teplý front zosilnie a častejšie produkuje sťažené poveternostné podmienky: nízka oblačnosť, zlá viditeľnosť v snehových búrkach, zrážky, hmla, námraza v zrážkach, poľadovica na zemi, elektrifikácia v oblakoch.
Viditeľnosť po prechode frontu zostáva na určitý čas obmedzená, pretože vzduch je nasýtený veľkým množstvom vlhkosti, čo umožňuje dlhodobé pretrvávanie hmly, oparu a nízkej oblačnosti.
Za teplým frontom teploty stúpajú. Na mapách počasia je teplý front označený červenou čiarou.
3.4 Studený front 1. druhu v zime av lete. Letové podmienky.
Studený front typu 1 sa pohybuje rýchlosťou maximálne 30 km/h.
V tomto prípade dochádza k usporiadanému pomalému stúpaniu teplého vzduchu cez invázny klin studeného vzduchu. V chladnej polovici roka nie je proces kondenzácie v stúpajúcom teplom vzduchu násilný. V dôsledku toho sa nad frontálnym povrchom tvoria oblaky nimbostratus. Zrážky začínajú na samotnej frontovej línii, šírka zrážkového pásma je 100-200 km.
Počas tejto sezóny sa systém oblačnosti podobá oblačnosti systému teplého frontu, ktorý sa nachádza v opačnom poradí. Oblaky vyššej úrovne sa nachádzajú za povrchovou frontovou líniou a môžu byť oddelené od hlavného systému oblakov bezoblačnou vrstvou.
Horná hranica oblakov nimbostratus a altostratus (Ns-As) sa nachádza v nadmorskej výške 4-5 km.
V teplom období sa pred oblačným systémom Ns-As tvoria oblaky cumulonimbus veľkej vertikálnej hrúbky, z ktorých padajú zrážky sprevádzané búrkami, tieto oblaky sa nachádzajú v hrebeňoch pozdĺž frontovej línie so šírkou 50-100 km. Horná hranica môže dosiahnuť tropopauzu a vyššie. Pod mrakmi sú pozorované zrážky, búrky a búrky. V zrážkovom pásme sa takmer vždy po prechode frontu stáča vietor vpravo a slabne, tlak pred frontom klesá, za frontom sa postupne zvyšuje, teplota klesá.
3.5 Studený front 2. druhu v zime aj v lete. Letové podmienky.
Rýchlo sa pohybujúci studený front typu 2 je najnebezpečnejší zo všetkých typov atmosférických frontov. Vďaka vysokej rýchlosti pohybu (40-50 km/h) studený vzduch s veľkou energiou vytláča teplý vzduch nahor do veľkých výšok. V lete sa v dôsledku tejto silnej dynamickej konvekcie v teplom vzduchu vytvárajú oblaky cumulonimbus veľkej vertikálnej sily, ktoré niekedy prerazia tropopauzu. Počas chladného obdobia
výkon cloudu je menší.
Oblaky Cumulonimbus sú vo vysokých nadmorských výškach 100 – 300 km od frontovej línie tlačené dopredu v smere vetra. Predzvesťou približovania sa takéhoto frontu sú šošovkovité oblaky altocumulus (Ac), ktoré sa objavujú 200 km pred povrchovou frontovou líniou. Na úplnej prednej línii sú kupovité oblaky sprevádzané víchricami s ničivou rýchlosťou vetra a búrkami. Šírka oblačnosti dosahuje niekoľko desiatok kilometrov, spodná hranica býva vo výške 300-400m a v zrážkovom pásme môže klesnúť až na 100-200m.
V oblačnosti sú veľkým nebezpečenstvom stúpavé prúdy so silou do 30 m/s a viac a klesajúce prúdy so silou do 15 m/s a viac. Okrem toho sa môžu vyskytnúť búrky, v oblakoch výdatné zrážky a v pásme pod nulou aj intenzívna námraza. Šírka tejto nebezpečnej zóny je však malá, približne 50 km.
V blízkosti zeme je tento front sprevádzaný búrkami, prehánkami a búrkami, šírka dažďovej zóny je niekoľko desiatok kilometrov a zvyčajne sa pozoruje pred povrchovou frontovou líniou. Prítlak pred predkom prudko klesá, za predkom rýchlo stúpa. Po prechode frontu vietor prudko mení smer doprava a zosilnie na 20-30 m/s. Teplota za frontom klesne o 10-12°C za 1 hodinu.
Počasie na tomto fronte je najvýraznejšie v letných popoludňajších hodinách.
V zime pri prechode frontu sú pozorované silné snehové zrážky a fujavice, ktoré znižujú viditeľnosť na niekoľko desiatok metrov. Hlavné oblaky sú cumulonimbus (Cb) s vrcholom 4-5 km.
Lety v letových hladinách prebiehajú v jednoduchých poveternostných podmienkach a ich hlavný vplyv sa prejavuje v nízkych letových hladinách pri štarte, pristávaní a stúpaní.
3.6 Okluzívne fronty. Letové podmienky.
Teplý a studený front sú fronty mladých cyklónov. Studený front, ktorý je aktívnejší a rýchlo sa pohybuje, zvyčajne dobieha teplý front a spája sa s ním. Zároveň sú blízko seba dve masy studeného vzduchu – jedna sa nachádza pred teplým frontom a druhá leží za studeným frontom. Teplý vzduch zachytený medzi prednými časťami je odrezaný od zeme a vytlačený nahor. Oblačné systémy teplého a studeného frontu sa približujú a čiastočne sa navzájom prekrývajú a sú tiež tlačené nahor. Tento proces sa nazýva proces cyklónovej oklúzie a výsledná predná časť sa nazýva oklúzna fronta (oklúzia – „oklúzia“ – uzamknutie zatvorenia).
V dôsledku oklúzie vznikajú dva typy oklúznych frontov:
1. teplý front oklúzie (oklúzia podľa typu teplého frontu);
2. oklúzia studeného frontu (oklúzia ako studený front).
Teplá predná oklúzia.
Tento front nastane, ak je studený vzduch v zadnej časti cyklónu teplejšou vzduchovou hmotou, ktorá prečesáva studený vzduch v jeho prednej časti. Pri oklúzii cyklónu prúdi na chladnejší vzduch menej studeného vzduchu, vzniká viacvrstvový oblakový systém pozostávajúci zo sústavy teplých predných oblakov – stratus a oblakov studeného frontu – cumulonimbus, pod ktorými sa môžu objaviť nízke členité dažďové oblaky.
Krycie zrážky začínajú pred frontovou líniou 300-400 km, v mieste uzáveru postupne prechádzajú do prehánok. Vietor pri zemi má ostrú pravotočivú rotáciu a zosilňuje. Tlak rýchlo klesá. Oklúzie tohto typu sa vyskytujú najmä v chladnej polovici roka. V stredných a vysokých letových výškach môžu lietadlá naraziť na maskované oblaky cumulonimbus, ktoré spôsobujú silné turbulencie a námrazu. Šírka takejto zóny kolmo spredu je 50 km. Pri lietaní v malých výškach sa vždy stretnete s nízkou oblačnosťou, ktorá sa na letisku mení na hmlu, námrazu a ľad.
), sú od seba oddelené skôr úzkymi prechodovými zónami, ktoré sú silne naklonené k zemskému povrchu (menej ako 1°). Predná časť je rozdelenie medzi tými, ktoré majú rôzne fyzikálne vlastnosti. Priesečník frontu so zemským povrchom sa nazýva frontová línia. Na fronte sa dramaticky menia všetky vlastnosti vzdušných hmôt – teplota, smer a rýchlosť vetra, vlhkosť, zrážky. Prechod frontu cez pozorovacie miesto sprevádzajú viac či menej prudké zmeny.
Existujú fronty spojené s cyklónmi a klimatickými frontami.
V cyklónoch sa fronty tvoria, keď sa stretne teplý a studený vzduch, pričom vrchol frontálneho systému sa zvyčajne nachádza v strede. Studený vzduch, stretávajúci sa s teplým vzduchom, vždy skončí na dne. Preteká pod teplou a snaží sa ju vytlačiť nahor. Teplý vzduch naopak prúdi na studený vzduch a ak naň tlačí, sám stúpa pozdĺž roviny rozhrania. Podľa toho, ktorý vzduch je aktívnejší a akým smerom sa front pohybuje, sa nazýva teplý alebo studený.
Teplý front sa presúva smerom k studenému vzduchu a znamená príchod teplého vzduchu. Pomaly vytláča studený vzduch. Keďže je ľahší, prúdi na klin studeného vzduchu a jemne stúpa pozdĺž povrchu rozhrania. V tomto prípade sa pred frontom vytvára rozsiahla zóna oblačnosti, z ktorej padajú výdatné zrážky. Zrážkový pás pred teplým frontom dosahuje 300, v chladnom období aj 400 km. Za frontovou líniou zrážky ustávajú. Postupné nahrádzanie studeného vzduchu teplým vedie k poklesu tlaku a zvýšeniu vetra. Po prechode frontu je pozorovaná prudká zmena počasia: stúpa, mení smer asi o 90° a slabne, zhoršuje sa viditeľnosť, tvorí sa mrholenie, môže sa vyskytnúť mrholenie.
Studený front sa presúva do teplého vzduchu. V tomto prípade sa studený vzduch – ako hustejší a ťažší – pohybuje po zemskom povrchu vo forme klinu, pohybuje sa rýchlejšie ako teplý a teplý vzduch akoby dvíha pred sebou a energicky ho tlačí nahor. Nad frontovou líniou a pred ňou sa vytvárajú veľké súvrstvia cumulonimbus, z ktorých padajú silné dažde, vznikajú silné vetry a pozorujú sa silné vetry. Po prechode frontu výrazne ubúda zrážok a oblačnosti, vietor mení smer približne o 90° a trochu zoslabne, klesá teplota, vlhkosť vzduchu, zvyšuje sa jeho priehľadnosť a viditeľnosť; rastie.
Arktický (antarktický) front oddeľuje arktický (antarktický) vzduch od vzduchu miernych zemepisných šírok, dva mierne (polárne) fronty oddeľujú vzduch miernych zemepisných šírok a tropický vzduch. Vzniká tropický front, kde sa stretáva tropický vzduch a vzduch, ktorý sa líši teplotou, nie teplotou. Všetky fronty spolu s hranicami pásov sa v lete av zime posúvajú smerom k pólom. Často tvoria samostatné vetvy, ktoré sa šíria na veľké vzdialenosti od. Tropický front je vždy na pologuli, kde je leto.
Spodná časť zemskej atmosféry, troposféra, je v neustálom pohybe, posúva sa nad povrch planéty a mieša sa. Jeho jednotlivé úseky majú rozdielne teploty. Keď sa takéto atmosférické zóny stretnú, vznikajú atmosférické fronty, čo sú hraničné zóny medzi vzduchovými hmotami rôznych teplôt.
Vytvorenie atmosférického frontu
Cirkulácia troposférických prúdov spôsobuje, že sa stretávajú prúdy teplého a studeného vzduchu. V mieste, kde sa stretávajú, dochádza vplyvom rozdielu teplôt k aktívnej kondenzácii vodnej pary, čo vedie k tvorbe mohutnej oblačnosti a následne k výdatným zrážkam.
Hranica atmosférických frontov je zriedka hladká, je vždy kľukatá a heterogénna, kvôli plynulosti vzdušných hmôt. Teplejšie atmosférické prúdy prúdia na studené vzduchové masy a stúpajú nahor, zatiaľ čo chladnejšie vytláčajú teplý vzduch a spôsobujú jeho stúpanie vyššie.
Ryža. 1. Blíži sa atmosférický front.
Teplý vzduch je hmotovo ľahší ako studený a vždy stúpa, zatiaľ čo studený vzduch sa naopak hromadí pri povrchu.
Aktívne fronty sa pohybujú priemernou rýchlosťou 30-35 km. za hodinu, môžu však dočasne zastaviť svoj pohyb. V porovnaní s objemom vzdušných hmôt je hranica ich kontaktu, ktorá sa nazýva atmosférický front, veľmi malá. Jeho šírka môže dosiahnuť stovky kilometrov. Na dĺžku – v závislosti od veľkosti zrážajúcich sa prúdov vzduchu môže byť front dlhý tisíce kilometrov.
Známky atmosférického frontu
V závislosti od toho, ktorý atmosférický prúd sa pohybuje aktívnejšie, sa rozlišujú teplé a studené fronty.
TOP 1 článokktorí čítajú spolu s týmto
Ryža. 2. Prehľadná mapa atmosférických frontov.
Medzi príznaky blížiaceho sa teplého frontu patria:
- pohyb teplých vzduchových hmôt smerom k chladnejším;
- tvorba cirrusových alebo stratusových oblakov;
- postupná zmena počasia;
- mrholenie alebo silné dažde;
- zvýšenie teploty po prechode frontu.
Príchod studeného frontu je indikovaný:
- pohyb studeného vzduchu smerom k teplým oblastiam atmosféry;
- vznik veľkého počtu kopovitých oblakov;
- rýchle zmeny počasia;
- prehánky a búrky;
- následné zníženie teploty.
Studený vzduch sa pohybuje rýchlejšie ako teplý, takže fronty s nízkou teplotou sú aktívnejšie.
Počasie a atmosférický front
V oblastiach, kde prechádzajú atmosférické fronty, sa mení počasie.
Ryža. 3. Zrážka prúdov teplého a studeného vzduchu.
Jeho zmeny závisia od:
- teploty vzdušných hmôt . Čím väčší teplotný rozdiel, tým silnejší je vietor, intenzívnejšie zrážky a intenzívnejšia oblačnosť. A naopak, ak je teplotný rozdiel medzi prúdmi vzduchu malý, potom bude atmosférický front slabo vyjadrený a jeho prechod nad zemským povrchom neprinesie žiadne zvláštne zmeny počasia;
- aktivita vzdušného prúdu . Atmosférické prúdy môžu mať v závislosti od ich tlaku rôznu rýchlosť pohybu, ktorá určí rýchlosť zmeny počasia;
- predné tvary . Jednoduchšie lineárne tvary prednej plochy sú predvídateľnejšie. So vznikom atmosférických vĺn alebo uzatváraním jednotlivých výrazných jazykov vzduchových hmôt vznikajú víry - cyklóny a anticyklóny.
Po prechode teplého frontu nastáva počasie s vyššími teplotami. Po prechode chladného počasia nastáva zima.
Atmosférický predok– rozdelenie medzi dve rôzne vzduchové hmoty. Prechodová zóna medzi vzduchovými hmotami na povrchu Zeme sa nazýva predná línia. Vzduchové hmoty, ktoré sa líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami, sú od seba oddelené vrstvou vzduchu nazývanou čelná plocha. Predná plocha je vždy naklonená smerom k studenému vzduchu. Uhol sklonu čelnej plochy k horizontu je veľmi malý a v priemere dosahuje približne jeden stupeň. Veľkosť uhla sklonu závisí od pomeru teplôt a rýchlostí vetra vo vzduchových hmotách ležiacich na oboch stranách atmosferického frontu (AF). Čelná plocha zvyčajne predstavuje inverznú vrstvu, ktorá je retardačnou vrstvou pre všetky vertikálne pohyby v studenom vzduchu umiestnenom pod ňou.
Hlavným dôvodom vzniku frontov je konvergencia vzdušných hmôt. Front sa považuje za dynamicky vyjadrený, ak na vzdialenosť 1000 km je teplotný rozdiel medzi teplým a studeným vzduchom 8-10°C.
Atmosférické fronty sa vyznačujú geografickými charakteristikami, ich dĺžkou, charakteristikami pohybu, vertikálnou a horizontálnou štruktúrou a poveternostnými podmienkami.
Geograficky rozlišujú fronty, ktoré oddeľujú hlavné geografické typy vzdušných más, sú tzv Hlavná fronty:
– arktický front oddeľujúci arktický vzduch od mierneho vzduchu;
– polárny predná časť oddeľujúca mierny a tropický vzduch;
– tropický front ležiaci medzi tropickým a rovníkovým vzduchom.
V horizontálnom a vertikálnom rozsahu Rozlišujú sa tieto fronty:
– základné alebo vysoké(majú veľký horizontálny a vertikálny rozsah, sú zvyčajne vysledované v celej hrúbke troposféry a oddelené EM, ktoré sa výrazne líšia svojimi vlastnosťami);
– sekundárne(fronty v rámci rovnakého geografického typu VM, oddeľujúce jednotlivé časti tejto hmoty, napr. morský a kontinentálny vzduch alebo sviežejší od vyhrievaných);
– zem(čelá trasované vo vrstve od zeme do výšky 1 - 2 km);
– horný(fronty, ktoré sa tvoria v určitej nadmorskej výške v troposfére, nie sú detekované na povrchu zeme, ale sú dobre vyjadrené v strednej a hornej vrstve troposféry).
Vysoké a horné fronty zvyčajne tvoria širokú prechodovú zónu v hornej polovici troposféry, tzv vysokohorská frontálna zóna(VFZ) (obr. 39).
Niekedy sa v horných vrstvách troposféry spájajú dva dobre ohraničené fronty dole a tvoria jeden široký WFZ (obr. 40).
Obr.39. Výšková frontálna zóna Obr.40. Výšková frontálna zóna
(vertikálny rez) (vertikálny rez)
jeden atmosferický front dva atmosferické fronty
WFZ sa vyznačujú veľkými horizontálnymi teplotnými gradientmi. Prúdové prúdy sa zvyčajne pozorujú pozdĺž WFZ.
V závislosti od poveternostných podmienok a cestovných vlastností Rozlišujú sa tieto typy atmosférických frontov (obr. 41):
- teplý(úsek hlavného frontu smerujúci k studenému vzduchu);
- chladný (časť hlavného frontu smerujúca k teplému vzduchu);
- oklúzne fronty ( front vzniknutý v dôsledku splynutia teplého a studeného frontu);
- stacionárny(ich priemerná rýchlosť je 5-10 km/h).
Ryža. 41. Typy atmosférických frontov
Teplý front (TF) je úsek hlavného frontu, ktorý sa pohybuje smerom k studenému vzduchu za týmto frontom sa pohybuje teplý vzduch, ktorý je menej hustý a prúdi na studený vzduch. Jeho priemerná rýchlosť je 20-30 km/h.
Sklon čelnej plochy je od 1/100 do 1/200. Pred prednou líniou je oblasť poklesu tlaku, ktorý je spôsobený nahradením studeného vzduchu teplým vzduchom. Pokles tlaku je spojený so zvýšeným vetrom na povrchu zeme. Maximálnu rýchlosť dosiahne pred prejdením TF a potom rýchlosť vetra slabne. Pred TF prevládajú vetry juhovýchodnej štvrti, ktoré sa za frontom menia na juh a juhozápad. Pomalý vzostup teplého vzduchu po FP vedie k jeho adiabatickému ochladzovaniu a vytváraniu oblačnosti a veľkej zrážkovej zóny (obr. 42).
Obr.42. Schéma oblačného systému teplého frontu
Pod hlavným systémom frontálnej oblačnosti je pozorovaná zóna plošných zrážok. Leží pred povrchovou frontovou líniou (v kline studeného vzduchu) a má dĺžku od frontu až 200-300 km v lete a až 400 km v zime. Pri silnom vetre v zime prechod TF sprevádzajú všeobecné snehové búrky.
V zrážkovom pásme sa v dôsledku vysokej nasýtenosti vzduchu vodnou parou a jej mierneho stúpania tvorí nízka členitá nimbová oblačnosť (Fr nb) s výškou spodného okraja 50-100 m zóna, splývajúca s nadložnou oblačnosťou. Šírka zóny hmly je 150 - 200 km. Keď je teplota vzduchu od 0°C do -3°C, pozoruje sa ľad.
V lete môže TF zaznamenať vrecká cumulonimbus (Cb) s prehánkami a búrkami. Zvyčajne sa pozorujú v noci. Výskyt búrok na TF v noci sa vysvetľuje silným nočným radiačným ochladzovaním hornej vrstvy oblačnosti pri relatívne konštantnej teplote spodnej vrstvy. Dochádza k zvýšeniu teplotného kontrastu medzi hornou a dolnou hranicou oblakov a následne k zvýšeniu vertikálneho teplotného gradientu, čo je dôvodom rozvoja vertikálnych prúdov vzduchu vo vnútri stratusových oblakov TF. Tieto prúdy vedú k vytvoreniu Cb, ktorý je maskovaný oblakmi TF. Dolná hranica Cb je 1500 - 2000 m a vrcholy môžu výrazne vystúpiť nad oblačnosť TF.
Počas letu sú najťažšie poveternostné podmienky v zadnej časti TF, kde má oblačnosť nízku hranicu do 50 m a veľkú vertikálnu hrúbku. V prednej zóne TF sa vo vysokých nadmorských výškach možno stretnúť so silným prúdením vetra - jet stream.
Studený front nazývaný úsek hlavného frontu smerujúci k teplému vzduchu. Za týmto frontom sa pohybuje studený vzduch, ktorý je hustejší a zaklinuje sa pod teplý vzduch.
V závislosti od rýchlosti pohybu, charakteru vzostupných pohybov teplého vzduchu, ako aj polohy oblačnosti a zrážkových zón vzhľadom na FP sa studené fronty delia studený front 1. typu (pomaly sa pohybujúci) A studený front 2. typu (rýchlo sa pohybujúci).
Studený front 1. druhu– pomaly sa pohybujúci front, ktorý sa pohybuje rýchlosťou najviac 30 km za hodinu. Má usporiadaný vzostup teplého vzduchu cez invázny klin studeného vzduchu (obr. 43). V chladnej polovici roka nie je proces kondenzácie v stúpajúcom teplom vzduchu násilný.
Obr.43. Vzor studeného frontu typu 1
Počas tejto sezóny je oblačný systém frontu veľmi podobný oblačnému systému teplého frontu, ktorý sa nachádza v opačnom poradí – najprv sa v blízkosti frontovej línie pozorujú oblaky nimbostratus, potom oblaky altostratus. Oblaky vyššej úrovne (cirrus a cirrostratus) sa nachádzajú za povrchovou frontovou líniou a môžu byť oddelené od hlavného systému oblakov bezoblačnou vrstvou. Horná hranica oblakov nimbostratus a altostratus sa nachádza v nadmorskej výške 4-5 km a je trochu vyvýšená v blízkosti prednej línie.
V teplej polovici roka sa pred naznačenou frontálnou oblačnosťou tvoria kupovité oblaky veľkej vertikálnej mohutnosti, z ktorých padajú zrážky často sprevádzané búrkami. Tieto oblaky sa nachádzajú v hrebeňoch pozdĺž frontu so šírkou hrebeňa 50-100 km. Vrch oblakov cumulonimbus môže dosiahnuť tropopauzu. Pod mrakmi sú pozorované zrážky, búrky a búrky.
Frontálny systém oblakov studeného frontu typu 1 je približne 2-krát užší ako systém oblakov TF, v dôsledku čoho sa oblačnosť pri tomto type zmeny HF rýchlo vytvára. Zrážkové pásmo je široké asi 150-200 km a leží prevažne za povrchovou frontovou líniou. V zrážkovom pásme, podobne ako v prípade TF, sa môže vytvárať nízka rozbitá-nimbová oblačnosť.
Studený front 2. typu- rýchlo sa pohybujúci studený front je najnebezpečnejší zo všetkých typov atmosférických frontov. Vďaka vysokej rýchlosti pohybu (40-50 km/h) studený vzduch s veľkou energiou vytláča teplý vzduch až do vysokých nadmorských výšok. V lete v dôsledku tejto silnej dynamickej konvekcie teplého vzduchu vznikajú oblaky cumulonimbus veľkej vertikálnej mohutnosti, ktoré sa nachádzajú prevažne pred frontom a sú zvyčajne široké niekoľko desiatok kilometrov, niekedy prerazia aj tropopauzu (obr. 44). ).
Oblaky Cumulonimbus sú vo vysokých nadmorských výškach 100 – 300 km od frontovej línie tlačené dopredu v smere vetra. Predzvesťou približovania sa takéhoto frontu sú šošovkovité oblaky altocumulus (Ac), ktoré sa objavujú 200 km pred povrchovou frontovou líniou. Na úplnej prednej línii sú kupovité oblaky sprevádzané víchricami s ničivou rýchlosťou vetra a búrkami. Šírka oblačnosti dosahuje niekoľko desiatok kilometrov, spodná hranica býva vo výške 300-400 m, v zrážkovom pásme môže klesnúť až na 100-200 m.
Obr.44. Vzor studeného frontu typu 2
V oblačnosti sú veľkým nebezpečenstvom stúpavé prúdy s rýchlosťou do 30 m/s a viac a zostupné prúdy s rýchlosťou do 15 m/s a viac. Okrem toho sa môžu vyskytnúť búrky, v oblakoch výdatné zrážky a v pásme pod nulou aj intenzívna námraza. Šírka tejto nebezpečnej zóny je však malá, približne 50 km.
V blízkosti zeme je prechod tohto frontu sprevádzaný búrkami, prehánkami a búrkami. Šírka dažďovej zóny je niekoľko desiatok kilometrov a táto zóna sa zvyčajne pozoruje pred povrchovou frontovou líniou. Prítlak pred predkom prudko klesá, za predkom rýchlo stúpa. Po prechode frontu vietor prudko mení smer a zosilňuje. Teplota za frontom prudko klesá. Počasie na tomto fronte je najvýraznejšie v letných popoludňajších hodinách.
V zime pri prechode frontu sú pozorované silné snehové zrážky a fujavice, ktoré znižujú viditeľnosť na niekoľko desiatok metrov. Hlavné oblaky sú cumulonimbus (Cb) s vrcholom 4-5 km.
Front vzniknutý v dôsledku splynutia teplého a studeného frontu sa nazýva tzv oklúzia predná .
Studený front, ktorý je aktívnejší a rýchlo sa pohybuje, zvyčajne dobieha teplý front a spája sa s ním. Zároveň sa pri povrchu zeme uzatvárajú dve masy studeného vzduchu – jedna sa nachádza pred teplým frontom a druhá leží za studeným frontom. Teplý vzduch zachytený medzi prednými časťami je odrezaný od zeme a vytlačený nahor. Oblačné systémy teplého a studeného frontu sa približujú a čiastočne sa navzájom prekrývajú a sú tiež vytláčané nahor. Tento proces sa nazýva proces oklúzie a výsledná predná časť sa nazýva predná časť oklúzie (oklúzia - „oklúzia“ - uzavretie zámku).
V dôsledku oklúzie vznikajú dva typy oklúznych frontov:
– teplý front occlusion (oklúzia ako teplý front);
– studený front oklúzie (oklúzia ako studený front).
Teplá predná oklúzia nastáva, ak je studený vzduch v zadnej časti cyklóny teplejšou vzduchovou hmotou ako studený vzduch v jej prednej časti. Pri oklúzii cyklónu prúdi na chladnejší vzduch menej studeného vzduchu, vytvára sa viacvrstvový oblakový systém pozostávajúci zo sústavy oblakov teplého frontu (stratus) a oblakov studeného frontu (cumulonimbus), pod ktorými sa môžu objaviť nízke lámavé oblaky (obr. 45).
Ryža. 45. Diagram teplej prednej oklúzie
Krycie zrážky začínajú pred frontovou líniou 300-400 km, v mieste uzáveru postupne prechádzajú do prehánok. Vietor pri zemi má ostrú pravotočivú rotáciu a zosilňuje. Tlak rýchlo klesá. Oklúzie tohto typu sa vyskytujú najmä v chladnej polovici roka. V stredných a veľkých výškach letu lietadiel sa možno stretnúť s maskovanými oblakmi cumulonimbus, ktoré spôsobujú silné turbulencie a námrazu. Šírka takejto zóny kolmo spredu je 50 km. Pri lietaní v malých výškach sa vždy stretnete s nízkou oblačnosťou, ktorá sa na letisku mení na hmlu, námrazu a ľad.
Studená predná oklúzia nastáva, keď chladnejší vzduch v zadnej časti cyklónu prúdi pod menej studený vzduch v prednej časti cyklónu. Vytvára sa viacvrstvový oblakový systém, ktorý siaha až do tropopauzy. Na tomto fronte sa v nízkych a stredných výškach vymýva oblačnosť teplého frontu, vychádzajúc z nižších vrstiev, prevláda oblačnosť cumulonimbus, ktorej vrcholy dosahujú tropopauzu (obr. 46).
Celý oblačný systém studeného frontu je mohutnejší a nebezpečnejší ako oblačnosť uzavretého teplého frontu. Zažívajú silné turbulencie, búrky a krupobitie. Uzávery tohto typu sa pozorujú častejšie v lete a predstavujú väčšie nebezpečenstvo pre lety. V zime sú takéto fronty sprevádzané silným vetrom a snehovými náložami.
Ryža. 46. Diagram oklúzie studenej prednej časti
Pomaly sa pohybujúci alebo stacionárny front sa nazýva stacionárna predná časť. Rýchlosť pohybu stojaceho frontu je do 5-10 km/h. Nachádza sa medzi dvoma oblasťami vysokého tlaku, rovnobežne s izobarami.
Nad trecou vrstvou vietor fúka rovnobežne s izobarami. V blízkosti zeme v dôsledku trenia o nerovnosti dochádza k miernemu zbiehaniu vetrov smerom k línii stacionárneho frontu. To vedie k prúdeniu teplého vzduchu do studeného vzduchu a tvorbe mrakov. Stacionárny front sa teda rozvinul vertikálne do výšky 1-2 km (obr. 47).
Obr.47. Stacionárna predná časť
Oblačnosť je veľmi podobná oblačnosti teplého frontu, avšak s nízkou vertikálnou hrúbkou a horizontálnym rozsahom. V zime môže oblačnosť klesnúť veľmi nízko a zrážky sú súvislé a súvislé. V prednej zóne sa môže vyskytnúť hmla, poľadovica a námraza. V lete sú vytvorené priaznivé podmienky pre výskyt kumulonimbov s prehánkami, búrkami, víchricami, silnou poľadovicou a hrboľatosťou, s hornou hranicou do 6-9 km.
- Čaj Taiga: zloženie, indikácie a podmienky skladovania pre kolekciu čaju Taiga
- Aké mäso je pre človeka najzdravšie?
- Znamenia zvestovania Panny Márie, ako aj rituály a zákazy Zvestovacie zvyky a znamenia, čo môžete robiť
- Hubárčenie: všeobecné pravidlá a rady pre začínajúcich hubárov Snívajte o zbieraní húb v lese