Атмосферные фронты и барические системы

Атмосферные фронты

Понятие об атмосферных фронтах и условиях их существования.

На границах между двумя смежными воздушными массами, обладающими разными физическими свойствами, существуют переходные зоны шириной в несколько десятков или сотен километров с особыми условиями погоды. Эти зоны называются атмосферными фронтами (от лат. frontis – лоб, передняя сторона). В зоне атмосферных фронтов наблюдается облачная погода, чаще всего с осадками и различными опасными для авиации явлениями погоды, которые могут затруднять полеты, а порой делать их невозможными.

В горизонтальном направлении у поверхности земли ширина фронта всего несколько десятков километров, толщина фронта (вертикальная протяженность)у земли – несколько сотен метров (в средней тропосфере может превысить километр). Поскольку каждый атмосферный фронт разделяет две воздушные массы, из которых одна более теплая и обладает меньшей плотностью, а другая более холодная и отличается большей плотностью, то более легкая (теплая) масса стремится вверх, скользя над более тяжелой (холодной) массой, которая, в свою очередь, устремляется вниз как бы вытесняя теплую воздушную массу. Если бы воздушные массы были неподвижны и не было бы вращения Земли, фронты как переходные зоны между массами занимали бы строго горизонтальное положение с теплой массой наверху, а холодной внизу. Но движение разделяемых фронтами воздушных масс и вращение Земли приводят к тому, что фронты как поверхности раздела располагаются не горизонтально, а наклонно к горизонтальной плоскости под очень небольшим углом, тангенс которого колеблется в пределах от 1/50 до 1/300. Таким образом по мере удаления от линии фронта у поверхности земли фронтальная поверхность становится все выше, достигая нескольких километров над землей, а протяженность фронтальной зоны в нижней и средней тропосфере может составлять несколько сот километров. такой же будет и протяженность ширины зоны фронтальной облачности и осадков (рис. 6.1).

теплый воздух

фронтальная поверхность

холодный воздух

зона перемешивания

зона перемешивания

Рис.6.1 Фронтальная поверхность.

Признаки прохождения фронта

На атмосферных фронтах наблюдается резкое изменение погоды как в целом, так и отдельных метеоэлементов. Температура воздуха и ветер на фронте изменяются скачкообразно, так же, как и барическая тенденция. Но само атмосферное давление изменяется плавно, хотя перед фронтом оно обычно падает (уменьшается), а за фронтом- растет (увеличивается) или перестает падать. Ветер с прохождением фронта у поверхности земли, как правило, испытывает правое вращение, так как фронты в нижней тропосфере всегда находятся в барических ложбинах, где есть благоприятные условия для их существования. Это сходимость воздушных масс, обусловленная влиянием силы трения, отклоняющей ветер влево от направления градиентного ветра и поддерживающий в силу этого контрасты в значении метеоэлементов в воздушных массах вдоль линии фронта (рис.6.2).

Н

Н

холодный воздух

теплый воздух

холодный воздух

теплый воздух

а) б)

Рис.6.2 Фронтальные ложбины.

Контраст воздушных масс больше у поверхности земли и на низких уровнях и меньше на высотах.

Прохождение фронта у земли характеризуется заметным изменением температуры. Величина изменения температуры зависит от степени активности фронта. В атмосфере постоянно происходят процессы образования, обострения и размывания фронтов. Когда температурный контраст между двумя массами увеличивается, и изменение температуры происходит в узкой зоне, то такой фронт обостряется и погодные условия в его зоне становятся более сложные и менее благоприятные для производства полетов. Такой процесс обострения фронта называется фронтогенезом. Процессу фронтогенеза способствует сходимость воздушных потоков и восходящие движения в циклонах и ложбинах. Если контрасты температуры в зоне фронтов уменьшаются, а зона изменения

температуры становится широкой, то это свидетельствует об ослаблении фронта, и этот процесс называется фронтолизом. Процессу размывания фронтов способствуют расходимость воздушных потоков и развитие нисходящих движений, что характерно для антициклонов и гребней.

Классификация фронтов

В зависимости от значимости фронтов в общей циркуляции атмосферы различают главные и вторичные фронты. Главные атмосферные фронты классифицируются по воздушным массам ими разделяемым.