Атмосферный фронт | это… Что такое Атмосферный фронт?

У этого термина существуют и другие значения, см. Фронт (значения).

Высоко-слоистые облака. Нередко наблюдаются в зонах атмосферных фронтов

Атмосфе́рный фронт (от. др.-греч. ατμός — пар, σφαῖρα — шар и лат. frontis — лоб, передняя сторона), фронты тропосферные — переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.

Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела.

Различают:

• тёплые фронты,
• холодные фронты,
• фронты окклюзии,
• стационарные фронты.

Основными атмосферными фронтами являются:

• арктические,
• полярные,
• тропические.

Если бы воздушные массы были неподвижны, поверхность атмосферного фронта была бы горизонтальной, с холодным воздухом внизу и тёплым над ним, но поскольку обе массы движутся, она располагается наклонно к земной поверхности.

При этом в среднем угол наклона составляет около 1° к поверхности Земли. Холодный фронт наклонен в ту же сторону, в которую движется, а теплый — в противоположную. Наклон фронта в идеальной модели может быть выражен через формулу Маргулиса.

Зона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому для целей теоретического исследования её приближённо рассматривают как поверхность раздела двух воздушных масс разной температуры и называемой фронтальной поверхностью. По этой причине на синоптических картах фронты изображают в виде линии (линия фронта). В пересечении с земной поверхностью зона фронты имеет ширину порядка десятков километров, горизонтальные же размеры самих воздушных масс — порядка тысяч километров.

При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними образуется Тангенциальный разрыв, то есть 1) Увеличиваются горизонтальные градиенты температуры воздуха, влажности. 2) Поле давления имеет ложбину или «скрытую ложбину».

3) Касательная к линии разрыва скорость ветра имеет скачек. Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтальными зонами.

В горизонтальном направлении протяжённость фронтов, как и воздушных масс, имеет тысячи километров, по вертикали — около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности Земли — порядка сотни километров, на высотах — несколько сотен километров. Фронтальные зоны характеризуются значительными изменениями температуры воздуха и влажности, направлений ветра вдоль горизонтальной поверхности, как на уровне Земли, так и выше.

Сечение фронтальной поверхностью поверхности Земли называется атмосферным фронтом и наносится на приземную синоптическую карту. На карты барической топографии наносятся высотные фронтальные зоны (ВФЗ) — сечения фронтальной поверхностью изобарических поверхностей.

«Фронтальная поверхность» — это поверхность или зона перехода, разделяющая воздушные массы с различными свойствами, в том числе, различной плотностью воздуха. Непрерывность давления накладывает определённые условия на пространственную ориентацию фронтальной поверхности. При отсутствии движения любой разрыв в поле плотностей (или зона быстрого перехода из одной воздушной массы в другую) должен быть горизонтальным. При наличии движения поверхность перехода становится наклонной, при этом более плотный воздух (холодный) образует клин под менее плотным (тёплым), а тёплый воздух совершает восходящее скольжение вдоль этого клина.

Толщина фронтальной поверхности по вертикали очень мала — несколько сотен метров, это гораздо меньше, чем ширина воздушных масс, которые она разделяет. В пределах тропосферы одна воздушная масса перекрывает другую. Ширина зоны фронта на картах погоды составляет несколько десятков километров, но при анализе синоптических карт фронт проводят в виде одной линии. Лишь на вертикальных разрезах атмосферы крупного масштаба удается выявить верхнюю и нижнюю границы переходного слоя.

На фронтах большое развитие получают восходящие движения воздуха, поэтому вблизи фронтов имеются благоприятные условия для образования облаков и выпадения осадков. Их появлению способствует, во-первых, сходимость ветра к линии фронта в приземном слое (отрицательная дивергенция горизонтальной компоненты ветра). Кроме того, в системе фронтов происходит подъём тёплого воздуха (восходящее скольжение) по клину холодного воздуха. Восходящие движения воздуха возникают и вследствие разности скоростей зафронтального и предфронтального воздуха, то есть когда зафронтальный воздух движется быстрее, чем предфронтальный. Подъём воздуха происходит на тех участках фронта, где наблюдается нестационарность движения. Восходящим движениям на ранней стадии развития циклона способствует также динамическое падение давления. При подъёме воздуха происходит его адиабатическое охлаждение, формирование облачности и осадков.

Хорошо выраженный фронт имеет высоту несколько километров, чаще всего — 3-5 км. С основными фронтами связаны продолжительные и обильные осадки; в системе вторичных фронтов процессы облакообразования выражены слабее, осадки кратковременны и не всегда достигают Земли. Так же существуют внутримассовые осадки, не связанные с фронтами.

В приземном слое вследствие сходимости воздушных потоков к оси барических ложбин здесь создаются наибольшие контрасты температуры воздуха — поэтому фронты у Земли располагаются именно вдоль осей барических ложбин. Фронты не могут располагаться вдоль осей барических гребней, где имеет место расходимость воздушных потоков, а могут лишь пересекать ось гребня под большим углом.

С высотой контрасты температур на оси барической ложбины уменьшаются — ось ложбины смещается в сторону более низких температур воздуха и стремится совместиться с осью термической ложбины, где контрасты температуры минимальны. Так с высотой фронт постепенно отходит от оси барической ложбины на её периферию, туда, где создаются наибольшие контрасты.

Подстилающая поверхность оказывает значительное влияние на перемещение и свойства фронтов. В пределах нижних сотен метров влияние трения приводит к деформации профиля фронта. Неравномерность трения, связанная с различием в характере подстилающей поверхности, также приводит к деформации профиля фронта, особенно в условиях сложного рельефа. Орографические препятствия могут влиять на перемещение фронтов и вызывать как деформации самих фронтов, так и изменения связанных с ними эффектов, или создавать новые эффекты. Переваливание фронтов через горные препятствия отражается на процессах облако- и осадкообразования. Воздух вообще стремится обтекать препятствия в горизонтальном направлении, так как при этом происходит наименьшая затрата энергии. В том случае, если воздух стратифицирован неустойчиво, он частично перетекает через хребет, особенно в центральной его части. Это перетекание в десятки раз менее интенсивно, чем боковое обтекание. Кроме того, оно имеет резко турбулентный характер, благодаря сильному трению в условиях горного рельефа.

Фронт, пересекающий горный хребет, частично разрушается, линия фронта приобретает «извилистый» характер. Даже низкие препятствия частично будут обтекаться горизонтально, а при устойчивой стратификации и высоких препятствиях единственно возможное перетекание — горизонтальное. При приближении холодного фронта к хребту происходит восходящее движение тёплого воздуха, который оказывается «зажатым» между клином холодного воздуха и хребтом, усиливаются процессы облако- и осадкообразования перед фронтом. Ветер перед фронтом также усиливается, так как сближаются линии тока в тёплом воздухе, между холодным фронтом и хребтом.

См. также

• Циклон
• Климатологические фронты
• Тёплый фронт
• Холодный фронт
• Фронт окклюзии
• Арктический фронт
• Полярный фронт
• Тропический фронт
• Воздушная масса

Ссылки

• Воздушные массы и атмосферные фронты

Атмосферный фронт

Атмосферные фронты

Атмосферный фронт (греч. atmos — пар и лат. front is — лоб, передняя сторона).

При сближении разнородных воздушных масс возникают переходные, или фронтальные зоны, которые непрерывно перемещаются и размываются; скорость и сила этих процессов зависит от разности температур встречающихся масс. Во фронтальной зоне усиливается ветер, достигая на высоте 9-12 км ураганных скоростей (200 км/ч), возникают большие атмосферные вихри, а также выявляются поверхности разделов между холодными и теплыми воздушными массами. Эти поверхности разделов и называются атмосферными фронтами. Ширина их незначительна — несколько десятков километров, толщина по вертикали — несколько сотен метров. Наклон атмосферного фронта к Земле очень незначительный, менее 1°.

Если фронт перемещается в сторону более высоких температур, это означает, что наступает холодный воздух. Такой фронт называется холодным. При его наступлении тяжелые холодные воздушные массы вытесняют вверх более легкие теплые воздушные массы, которые, поднимаясь вверх, охлаждаются, влага, содержащаяся в них, высвобождается и образует облака. Непосредственное приближение холодного фронта можно заметить по скоплению мощных кучево-дождевых облаков на горизонте. Они быстро надвигаются стеной и вскоре занимают все небо. Нижний их край настолько низок, что, кажется, влачится по земле. Ослепительно белая кудрявая верхушка поднимается на высоту свыше 10 км. В природе становится тихо и душно, природа замирает. Вскоре ветер начинает дуть порывами, резко меняет направление. Внезапно обрушивается стена проливного дождя, нередко с градом. Потемневшее небо перечеркивают молнии, раздаются оглушительные раскаты грома. Ненастье обычно длится недолго, редко более двух часов. После грозы становится холоднее, так как пространство атмосферы занимают холодные воздушные массы. После грозы могут начаться обложные дожди, которые постепенно перейдут в моросящие. Далее погода будет зависеть от скорости наступления холодного фронта.

При наступлении теплого фронта теплый воздух перемещается в сторону более низких температур и, натекая на холодную воздушную массу, скользит по ней, поднимаясь кверху и образуя облака. Высоко в атмосфере происходит образование перистых облаков. Они являются предвестниками теплого фронта. Вскоре эти облака начинают таять, и над земной поверхностью в атмосфере образуется сплошная пелена почти незаметных, тонких перисто-слоистых облаков. Облачный слой быстро плотнеет и спускается ниже. Усиливается ветер, и начинает моросить мелкий дождь (или кружатся снежинки). Постепенно он усиливается и льет затем в течение нескольких часов. Такой дождь называют обложным. Наступление теплого фронта сопровождается повышением температуры. Однако он держится недолго, так как вскоре снова надвигается холодный фронт, который движется обычно быстрее.

Линия фронтов никогда не бывает прямой, она извилиста. Изгибы линии к северу обычно вызваны языками теплого воздуха, изгибы к югу — языками холодного воздуха. Когда изгибы фронтальной линии смыкаются, возникают мощные атмосферные вихри — циклоны и антициклоны.

Фронты перемещаются со скоростью 30-35 км/ч, проходя за сутки свыше 600-800 км. Иногда скорость их замедляется, и они могут подолгу оставаться почти в неподвижном состоянии.Общим для теплого и холодного фронтов является обязательная облачность и выпадение осадков, связанных с конденсацией водяного пара, которая возникает вследствие подъема более легких теплых воздушных масс по клину холодных тяжелых масс и дальнейшего их охлаждения в более высоких слоях атмосферы.

Атмосфера Земли

Погодные фронты — Метеобюро

Воздух по всему миру имеет разные свойства. Например, воздух с севера обычно более холодный, и обычно существует резкая граница, где он встречается с более теплым воздухом с юга (а не постепенное повышение температуры). Существует также дополнительная сложность, заключающаяся в том, что воздух часто бывает сухим, если он пришел с большого континента, или содержит много влаги, если он пришел через океан.

Погодные фронты отмечают границу между двумя разными воздушными массами, которые часто имеют противоположные свойства. Например, одна воздушная масса может быть холодной и сухой, а другая воздушная масса может быть относительно теплой и влажной. Эти различия вызывают реакцию (часто полосу дождя) в зоне, известной как фронт.

Что такое погодный фронт?

Погодный фронт – это граница между двумя воздушными массами. Его можно представить себе как линию фронта в битве, где теплый воздух представляет одну сторону, а ее «врага», холодный воздух — другую сторону.

На фронте могут быть большие колебания температуры, так как теплый воздух контактирует с более холодным воздухом. Разница температур может указывать на «силу» фронта. Например, если очень холодный воздух вступает в контакт с теплым тропическим воздухом, фронт может быть «сильным» или «интенсивным». Однако, если разница температур между двумя воздушными массами незначительна, фронт может быть «слабым».

Погодные фронты и погода в Великобритании

В Великобритании уникальная погода, потому что мы островное государство, с большим океаном к западу от нас, большим массивом суши к востоку от нас и из-за нашего положения к северу от экватора. Эти факторы означают, что мы сталкиваемся с большим количеством фронтальных систем и связанной с ними погоды.

Большинство фронтальных систем, влияющих на Великобританию, формируются над Атлантическим океаном и движутся в направлении с запада на восток. Графики приземного давления Метеобюро показывают прогноз давления и погодные фронты на пять дней вперед для Европы и северо-западной части Атлантического океана. Ниже описаны три из наиболее распространенных погодных фронтов, отображаемых на этих картах.

Холодные фронты

Холодный фронт изображается на карте погоды в виде линии с треугольниками. Треугольники можно рассматривать как сосульки. Холодные фронты часто окрашены в синий цвет.

Наличие холодного фронта означает, что холодный воздух продвигается и подталкивает более теплый воздух. Это потому, что холодный воздух «тяжелее» или плотнее теплого. Таким образом, холодный воздух заменяет теплый воздух у поверхности. Кончики сосулек указывают направление движения холодного воздуха.

Теплый фронт

Теплый фронт изображается на карте погоды в виде линии с полукругами. Полукруги можно рассматривать как полусолнца. Теплые фронты часто окрашены в красный цвет.

Наличие теплого фронта означает, что теплый воздух наступает и поднимается над холодным. Это потому, что теплый воздух «легче» или менее плотный, чем холодный воздух. Теплый воздух заменяет более холодный воздух на поверхности. Края «солнц» указывают направление движения теплого воздуха.

Окклюзионные фронты

Фронт окклюзии изображается на карте погоды в виде линии, состоящей как из полукругов, так и из треугольников. Часто они окрашены в фиолетовый цвет.

Это немного сложнее, чем холодный или теплый фронт. Слово окклюзия означает «скрытый», а окклюзия возникает, когда холодный фронт «догоняет» теплый фронт. Затем теплый воздух поднимается с поверхности и, следовательно, скрывается. Окклюзию можно рассматривать как обладающую характеристиками как теплого, так и холодного фронтов.

 

Weather Fronts: Определение и факты

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

На приземной карте погоды на 1 января 2013 г. показан холодный фронт (синяя линия с треугольниками) над югом, теплый фронт (красная линия с полукругами), простирающийся от Южной Дакоты до центральной части Канады, и впадина (синяя пунктирная линия). ), блуждающий по большей части Соединенных Штатов. (Изображение предоставлено NOAA.gov.)

Погодный фронт — это термин, используемый в метеорологии для описания передней части или наступающей кромки воздушной массы, которая вскоре заменит воздушную массу над определенным регионом. Эти воздушные массы обозначаются P как «полярные» (холодные), T как тропические (теплые), M как морские (влажные) и C как континентальные (сухие).

Проект ежедневных карт погоды США Центральной библиотеки NOAA представляет собой интересный и потенциально ценный ресурс о погоде для исследователей. Веб-сайт предоставляет доступ к историческим ежедневным картам погоды с 1871 по 2003 год. Практически все карты правительства погоды, которые были опубликованы за этот 132-летний период времени — более 48 000 из них — доступны здесь. Если бы вы просмотрели карты, опубликованные до 1 августа 1941 года, вы могли бы заметить, что чего-то не хватало. Погодных фронтов не было!

В 1919 году Якоб Бьеркнес, сын известного норвежского метеоролога Вильгельма Бьеркнеса, объявил об открытии воздушных масс и фронтов. До этого считалось, что если сегодня и похолодало, то это просто вчерашний воздух с некоторым количеством тепла, которое ушло в космос. Или если сегодня оказывалось теплее, то предполагалось, что это вчерашний воздух с добавлением тепла. Но Бьеркнес понял, что существуют массы более холодного и более теплого воздуха, которые проносились по земному шару и натыкались друг на друга и в процессе образовались зоны неустойчивой погоды вблизи и вдоль их соответствующих границ.

Прошло более двух десятилетий, прежде чем линии фронта были включены в ежедневную карту погоды. Но что именно они собой представляют и какую погоду они могут ожидать?

Холодные фронты

Холодные фронты отмечены на картах погоды символом синей линии из треугольников/шипов (точек), указывающих в направлении движения, и располагаются на переднем крае более холодной воздушной массы. Этот холодный/плотный воздух пробивает себе путь под теплым воздухом впереди него.

Холодные фронты очень похожи на атмосферные плуги, отталкивающие теплый влажный воздух и заменяющие его более прохладной и сухой воздушной массой. Еще одна хорошая метафора холодного фронта — он похож на ручной рубанок. Когда резак или заостренную металлическую пластину толкают вперед по поверхности дерева, он нарезает стружку, которая закручивается вверх перед резцом. При холодном фронте теплый воздух быстро выталкивается вверх (как стружка) перед фактическим фронтом («резаком»), создавая возвышающиеся кучевые облака, несколько сильных ливней и, вполне возможно, несколько порывистых гроз, за ​​которыми следует похолодание. и более сухой воздух в его следе.

В некоторых случаях разница температур между воздухом перед холодным фронтом и воздухом, движущимся за ним, невелика; так что это не столько разница в температуре, сколько разница в том, что влажная и влажная воздушная масса вытесняется значительно более сухим и менее влажным воздушным потоком. Тогда можно было бы говорить о границе фронта не столько как о «холодном» фронте, сколько о представлении о «сухом» фронте.

Холодные фронты обычно продвигаются со средней скоростью от 20 до 25 миль в час. на восток — зимой быстрее, чем летом — и обычно ориентированы по линии с северо-востока на юго-запад. Ветры впереди холодного фронта имеют тенденцию дуть с юга и юго-запада, а затем после прохождения фронта (называемого метеорологами «фропа») смещаются на северо-запад.

Но иногда прохладная воздушная масса может собираться над восточной Канадой и опускаться на юг через северный Нью-Йорк и Новую Англию. Результатом является холодный фронт, который продвигается на запад и юг. Такой сценарий называется холодным фронтом «черного хода» и обычно происходит в весенние и летние месяцы. Весной, когда многие стремятся к более умеренным температурам, вход с черного хода рассматривается как неудача, когда температура падает с необычно приятного уровня обратно до холодного или даже холодного уровня. И наоборот, летом задние двери могут быть долгожданным изменением, поскольку изнуряющая жара может быть внезапно отброшена в сторону, когда фасад, идущий с севера или северо-востока, приносит прохладный освежающий ветерок.

Теплые фронты

Теплые фронты отмечаются на картах погоды красной линией из полукругов, указывающих в направлении движения и обозначающих границу наступающей теплой воздушной массы; поток более теплого воздуха, который догоняет и вытесняет более холодный воздух. Обычно они встречаются на восточной стороне штормовых систем низкого давления. Поскольку холодный воздух плотнее теплого, холодный воздух прижимается к земле. Более легкий теплый воздух скользит вверх и над холодным воздухом (так называемый «обгон») и не имеет прямого давления на холодный воздух. Таким образом, холодный воздух медленно отступает при быстром наступлении теплого воздуха. Эта медлительность отступления холодного воздуха создает более пологий наклон атмосферы, чем более крутой наклон, сопровождающий холодный фронт.

Чувствительная погода, связанная с теплым фронтом, может растянуться на тысячу миль впереди него и за 36-48 часов до его фактического прихода. Увеличивающаяся влага перед теплым фронтом сначала поступает в высокие слои атмосферы в виде тонких, тонких перистых облаков (ледяных кристаллов). Вы можете даже увидеть ореол вокруг солнца или луны; моряки интерпретировали бы это как знак того, что погода, вероятно, станет нестабильной в течение следующих 18–24 часов. И действительно, с течением времени эти тонкие облака постепенно опускаются и сгущаются, и, в конце концов, начинает падать устойчивый легкий дождь или изморось. Вблизи фактической фронтальной границы осадки имеют тенденцию становиться более устойчивыми и обильными, а также могут быть участки тумана.

Теплые фронты редко бывают так хорошо заметны, как холодные, и обычно они движутся вдвое медленнее, со скоростью от 10 до 15 миль в час, а иногда даже медленнее. Вот почему осадки, связанные с теплыми фронтами, носят, вообще говоря, длительный характер.

И особенно в зимние месяцы холодный воздух, который пытается вытеснить теплый фронт, часто бывает тяжелым и плотным, и его трудно вытеснить. В результате форма некоторых теплых фронтов искажается, как бы закручиваясь вокруг более холодной воздушной массы.

Стационарные фронты изображаются чередующимися красными полукружиями и синими шипами (точками), указывающими в противоположных направлениях, что указывает на отсутствие значительного движения. Когда ни одна воздушная масса не заменяет другую, фронтальная граница становится более или менее стационарной; противодействующие силы, создаваемые соседними воздушными массами различной плотности, таковы, что фронтальная поверхность между ними практически не движется (иногда также называется «квазистационарным» фронтом). В таких случаях приземные ветры имеют тенденцию дуть параллельно фронтальной зоне. В результате погода обычно представляет собой низкую облачность и длительные осадки, а также небольшой ветер.

Если фронт «прогнётся», на фронте может развиться волна низкого давления, которая затем прокатится по нему на восток или северо-восток. Иногда вдоль фронта развивается более одной волны низкого давления, а в других случаях; сформируется особая волна низкого давления, которая затем усилится по мере продвижения на восток или северо-восток, увлекая за собой задний конец фронта.

Фронты окклюзии

Холодные фронты почти всегда движутся быстрее теплых и в конце концов догоняют их. Когда это происходит, теплый воздух отталкивается от земли, и говорят, что связанная с ними система низкого давления перекрывается. Точка окклюзии также известна как «тройная точка», из которой выходит холодный фронт на юг, теплый фронт на восток и фронт окклюзии, который простирается на север назад к центру низкого давления.

Штормовые системы обычно достигают наибольшей интенсивности, когда они впервые закрываются; затем они начинают постепенно ослабевать в течение следующих нескольких дней, поскольку воздух в шторме «смешивается», различные воздушные массы и температурные контрасты разрушаются. Это лишает бурю источника энергии, и в конце концов она умирает. Закрытые лобные ходы обычно отмечаются порывистым ветром и приступами сильного дождя, возможно, даже грозы. На карте погоды они отмечены фиолетовой линией с чередующимися полукружиями и треугольниками, указывающими направление их движения.

Впадины

Наконец, впадина (произносится как «троф») представляет собой вытянутую область относительно низкого атмосферного давления, часто связанную с фронтами, которые могут возникать либо на поверхности Земли, либо на больших высотах. Давление воздуха по осям желоба меньше, чем по обеим его сторонам. Иногда изобары с ложбиной имеют ярко выраженную V-образную форму. Фронты активной погоды всегда лежат внутри впадин, но не все впадины являются фронтальными. Прохождение желоба на верхнем уровне может дать о себе знать, создав скопление облаков, за которым последует быстрый выброс осадков, а затем небо прояснится.

В отличие от фронтов, на карте погоды нет универсального символа для впадины. В Соединенных Штатах, например, впадина очерчена черной пунктирной линией. В Великобритании он изображается жирной линией, идущей от системы низкого давления, а в Австралии — пунктирной линией.

Для получения последней информации о погоде посетите:

• Новости погоды

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте от нас электронные письма от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Джо Рао — телевизионный метеоролог из долины Гудзона, по будням появляющийся по вечерам в программе News 12 Westchester. Он также был усердным астрономом-любителем более 45 лет, уделяя особое внимание кометам, метеорным потокам и затмениям.