Что такое атмосферный фронт: Атмосферный фронт — все статьи и новости

Содержание

АТМОСФЕРНЫЙ ФРОНТ • Большая российская энциклопедия

АТМОСФЕ́РНЫЙ ФРОНТ (тро­по­сфер­ный фронт), про­ме­жу­точ­ная, пе­ре­ход­ная зо­на ме­ж­ду воз­душ­ны­ми мас­са­ми в ниж­ней час­ти ат­мо­сфе­ры – тро­по­сфе­ре. Зо­на А. ф. очень уз­ка по срав­не­нию с раз­де­ляе­мы­ми ею воз­душ­ны­ми мас­са­ми, по­это­му её при­бли­жён­но рас­смат­ри­ва­ют как по­верх­ность раз­де­ла (раз­ры­ва) двух воз­душ­ных масс раз­ной плот­но­сти или темп-ры и на­зы­ва­ют фрон­таль­ной по­верх­но­стью. По той же при­чи­не на си­ноп­тич. кар­тах А. ф. изо­бра­жа­ют в ви­де ли­нии (ли­ния фрон­та). Ес­ли бы воз­душ­ные мас­сы бы­ли не­под­виж­ны, по­верх­ность А. ф. бы­ла бы го­ри­зон­таль­ной, с хо­лод­ным воз­ду­хом вни­зу и тё­п­лым над ним, но по­сколь­ку обе мас­сы дви­жут­ся, она рас­по­ла­га­ет­ся на­клон­но к зем­ной по­верх­но­сти, при­чём хо­лод­ный воз­дух ле­жит в ви­де очень по­ло­го­го кли­на под тё­п­лым. Тан­генс уг­ла на­кло­на фрон­таль­ной по­верх­но­сти (на­клон фрон­та) по­ряд­ка 0,01. А. ф. мо­гут про­сти­рать­ся ино­гда до са­мой тро­по­пау­зы, но мо­гут и ог­ра­ни­чи­вать­ся ниж­ни­ми ки­ло­мет­ра­ми тро­по­сфе­ры. В пе­ре­се­че­нии с зем­ной по­верх­но­стью зо­на А. ф. име­ет ши­ри­ну по­ряд­ка де­сят­ков км, го­ри­зон­таль­ные же раз­ме­ры са­мих воз­душ­ных масс – по­ряд­ка ты­сяч км. В на­ча­ле об­ра­зо­ва­ния А. ф. и при их раз­мы­ва­нии ши­ри­на фрон­таль­ной зо­ны бу­дет боль­ше. По вер­ти­ка­ли А. ф. пред­став­ля­ют со­бой пе­ре­ход­ный слой тол­щи­ной в сотни м, в ко­то­ром темп-ра с вы­со­той по­ни­жа­ет­ся мень­ше, чем обыч­но, или воз­рас­та­ет, т. е. на­блю­да­ет­ся ин­вер­сия темп-ры.

У зем­ной по­верх­но­сти А. ф. ха­рак­тери­зу­ют­ся уве­ли­чен­ны­ми го­ри­зон­таль­ны­ми гра­ди­ен­та­ми темп-ры воз­ду­ха – в уз­кой зо­не фрон­та темп-ра рез­ко пе­ре­хо­дит от зна­че­ний, свой­ст­вен­ных од­ной воз­душ­ной мас­се, к зна­че­ни­ям, свой­ст­вен­ным дру­гой, при­чём из­ме­не­ние ино­гда пре­вы­ша­ет 10 °C. Ме­ня­ют­ся во фрон­таль­ной зо­не так­же влаж­ность воз­ду­ха и его про­зрач­ность. В ба­рич. по­ле А. ф. свя­за­ны с лож­би­на­ми по­ни­жен­но­го дав­ле­ния (см. Ба­ри­че­ские сис­те­мы). Над фрон­таль­ны­ми по­верх­но­стя­ми об­ра­зу­ют­ся об­шир­ные об­лач­ные сис­те­мы, даю­щие осад­ки. А. ф. пе­ре­ме­ща­ет­ся со ско­ро­стью, рав­ной нор­маль­ной со­став­ляю­щей к фрон­ту ско­ро­сти вет­ра, по­это­му про­хо­ж­де­ние А. ф. че­рез ме­сто на­блю­де­ния при­во­дит к бы­ст­ро­му (в те­че­ние ча­сов) и под­час рез­ко­му из­ме­не­нию важ­ных ме­тео­ро­ло­гич. эле­мен­тов и все­го ре­жи­ма по­го­ды.

А. ф. ха­рак­тер­ны для уме­рен­ных ши­рот, где ме­ж­ду со­бой гра­ни­чат осн. воз­душ­ные мас­сы тро­по­сфе­ры. В тро­пи­ках А. ф. ред­ки, а по­сто­ян­но имею­щая­ся там внут­ри­тро­пич. зо­на кон­вер­ген­ции су­ще­ст­вен­но от­ли­ча­ет­ся от них, не яв­ля­ясь тем­пе­ра­тур­ным раз­де­лом. Осн. при­чи­на воз­ник­но­ве­ния А. ф. (фрон­то­ге­не­за)– на­ли­чие та­ких сис­тем дви­же­ния в тро­по­сфе­ре, ко­то­рые при­во­дят к сбли­же­нию (схо­ди­мо­сти) масс воз­ду­ха, об­ла­даю­щих раз­ной темп-рой. Пер­во­на­чаль­но ши­ро­кая пе­ре­ход­ная зо­на ме­ж­ду воз­душ­ны­ми мас­са­ми ста­но­вит­ся при этом рез­ким фрон­том. В осо­бых слу­ча­ях воз­мож­но об­ра­зо­ва­ние А. ф. при те­че­нии воз­ду­ха вдоль рез­кой тем­пе­ра­тур­ной гра­ни­цы на под­сти­лаю­щей по­верх­но­сти, напр. над кром­кой льда в океа­не (т. н. то­по­гра­фич. фрон­то­ге­нез). В про­цес­се об­щей цир­ку­ля­ции ат­мо­сфе­ры ме­ж­ду воз­душ­ны­ми мас­са­ми раз­ных ши­рот­ных зон с дос­та­точ­но боль­ши­ми кон­тра­ста­ми темп-ры воз­ни­ка­ют длин­ные (ты­ся­чи км), вы­тя­ну­тые пре­им. по ши­ро­те гл. фрон­ты – арк­тич., ан­тарк­тич., по­ляр­ные, на ко­то­рых про­ис­хо­дит об­ра­зо­ва­ние ци­кло­нов и ан­ти­ци­кло­нов. При этом ди­на­мич. ус­той­чи­вость глав­но­го А. ф. на­ру­ша­ет­ся, он де­фор­ми­ру­ет­ся и про­дви­га­ет­ся на од­них уча­ст­ках к вы­со­ким ши­ро­там, на дру­гих – к низ­ким. По обе сто­ро­ны по­верх­но­сти А. ф. воз­ни­ка­ют вер­ти­каль­ные со­став­ляю­щие ско­ро­сти вет­ра по­ряд­ка см/с. Осо­бен­но важ­но вос­хо­дя­щее дви­же­ние воз­ду­ха над по­верх­но­стью А. ф., ко­то­рое при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию об­лач­ных сис­тем и осад­ков.

Схема атмосферного фронта: а – тёплого; б – холодного.

В пе­ред­ней час­ти ци­кло­на глав­ный А. ф. при­ни­ма­ет ха­рак­тер тё­п­ло­го фрон­та (рис., а), при про­дви­же­нии ко­то­ро­го к вы­со­ким ши­ро­там тё­п­лый воз­дух за­ни­ма­ет ме­сто от­сту­паю­ще­го хо­лод­но­го воз­ду­ха. В ты­ло­вой час­ти ци­кло­на А. ф. при­ни­ма­ет ха­рак­тер хо­лод­но­го фрон­та (рис., б) с про­дви­же­ни­ем хо­лод­но­го кли­на впе­рёд и с вы­тес­не­ни­ем тё­п­ло­го воз­ду­ха пе­ред ним в вы­со­кие слои. При ок­клю­зии ци­кло­на тё­п­лый и хо­лод­ный А. ф. со­еди­ня­ют­ся, об­ра­зуя слож­ный фронт окк­лю­зии с со­от­вет­ст­вую­щи­ми из­ме­не­ния­ми об­лач­ных сис­тем. В ито­ге эво­люции фрон­таль­ных воз­му­ще­ний са­ми А. ф. раз­мы­ва­ют­ся (т. н. фрон­то­лиз). Од­на­ко из­ме­не­ния в по­ле ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и вет­ра, соз­да­вае­мые ци­кло­нич. дея­тель­но­стью, при­во­дят к воз­ник­но­ве­нию ус­ло­вий для об­ра­зо­ва­ния но­вых А. ф. и, сле­до­ва­тель­но, к по­сто­ян­но­му во­зоб­нов­ле­нию про­цес­са ци­кло­нич. дея­тель­но­сти на фрон­тах.

В верх­ней час­ти тро­по­сфе­ры в свя­зи с А. ф. воз­ни­ка­ют т. н. струй­ные те­че­ния. От гл. фрон­тов от­ли­ча­ют вто­рич­ные А. ф., воз­ни­каю­щие внут­ри воз­душ­ных масс той или иной при­род­ной зо­ны при не­ко­то­рой их не­од­но­род­но­сти; они не иг­ра­ют зна­чит. ро­ли в об­щей цир­ку­ля­ции ат­мо­сфе­ры. Бы­ва­ют слу­чаи, ко­гда А. ф. хо­ро­шо раз­вит в сво­бод­ной ат­мо­сфе­ре (верх­ний А. ф.), но ма­ло вы­ра­жен или во­все не про­яв­ля­ет­ся вбли­зи зем­ной по­верх­но­сти.

Атмосферный фронт - это... Что такое Атмосферный фронт?

Атмосферный фронт
Атмосферный фронт
— переходная зона между воздушными массами, частями нижнего слоя атмосферы Земли (тропосферы), горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и океанов. (Каждая воздушная масса обладает определенной однородностью свойств и перемещается как целое в одном из течений общей атмосферной циркуляции.) Атмосферное давление перед А. ф. обычно понижается, а за А. ф. растёт. Хорошо выраженные А. ф. расположены в области низкого давления (циклона).
Различают арктические А. ф., которые разделяют массы арктического воздуха и воздуха умеренных широт, и полярные А. ф., разделяющие воздушные массы умеренных и тропических широт. Основные А. ф. разделяют воздушные массы, различающиеся по своим свойствам, имеют большую горизонтальную протяжённость (до нескольких тысяч км), прослеживаются на несколько км по вертикали (обычно по всей высоте тропосферы). Вторичные А. ф. — низкие, вертикальная протяжённость их 1—1,5 км, горизонтальная — несколько сотен км. В некоторых случаях возникают верхние А. ф., образующиеся на некоторой высоте в тропосфере и не проявляющиеся у земной поверхности. Основные А. ф. различаются в зависимости от направления перемещения. Тёплый А. ф. движется в сторону холодного воздуха. Ширина зоны обложных осадков перед тёплым А. ф. составляет 300—400 км. В ней образуются разорванно-слоистые и разорванно-дождевые облака. Нередки предфронтальные туманы, связанные с насыщением воздуха испаряющимися осадками. Холодный А. ф. движется в сторону тёплого воздуха, вытесняя тёплую воздушную массу. При этом образуются кучево-дождевые облака со шквалами и ливнями. Наиболее типичными являются быстро движущиеся холодные А. ф. Основной их особенностью является зона кучево-дождевой облачности с ливневыми осадками перед А. ф. За холодным А. ф. наступает прояснение или отмечаются вторичные холодные фронты. А. ф. окклюзии формируется путём смыкания холодного и тёплого фронтов циклона. Облачность и осадки фронта окклюзии являются результатом объединения соответствующих систем тёплого и холодного А. ф. С А. ф. связаны обширные и мощные облачные системы, осадки, грозы и другие сложные для авиации атмосферные условия. Местоположение А. ф., границы облачности, характеристики погоды указываются в авиационных прогностических картах погоды, а также на вертикальных разрезах атмосферы.

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.

.

  • Атмосферные явления
  • Ач

Смотреть что такое "Атмосферный фронт" в других словарях:

  • атмосферный фронт — Поверхность раздела между двумя воздушными массами с разными физическими свойствами …   Словарь по географии

  • Атмосферный фронт — У этого термина существуют и другие значения, см. Фронт (значения). Высоко слоистые облака. Нередко наблюдаются в зонах ат …   Википедия

  • атмосферный фронт — Рис. 1. Схема тёплого фронта в вертикальном разрезе. атмосферный фронт — переходная зона между воздушными массами, частями нижнего слоя атмосферы Земли (тропосферы), горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и… …   Энциклопедия «Авиация»

  • атмосферный фронт — Рис. 1. Схема тёплого фронта в вертикальном разрезе. атмосферный фронт — переходная зона между воздушными массами, частями нижнего слоя атмосферы Земли (тропосферы), горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Фронт окклюзии — Фронт окклюзии  атмосферный фронт, связанный с гребнем тепла в нижней и средней тропосфере, который обусловливает крупномасштабные восходящие движения воздуха и формирование протяжённой зоны облаков и осадков. Нередко фронт окклюзии… …   Википедия

  • ФРОНТ — (фр. front = лат. frons, tis передняя часть). 1) военный войсковой строй. 2) фасад здания. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ФРОНТ выстроенное в длинную линию войско, если смотреть на него спереди.… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • фронт атмосферный — переходная зона (ширина несколько десятков километров) между воздушными массами с разными физическими свойствами. Различают арктический фронт (между арктическим и среднеширотным воздухом), полярный (между среднеширотным и тропическим воздухом) и… …   Энциклопедический словарь

  • Фронт (воен.) — Фронт (фр. front, лат. frons лоб, передняя сторона) Содержание 1 Военное дело 2 Природоведение 3 Физика …   Википедия

  • Фронт (значения) — Фронт (фр. front, лат. frons  лоб, передняя сторона) Содержание 1 Военное дело 2 Природоведение 3 Физика …   Википедия

  • фронт восходящего скольжения — Атмосферный фронт с восходящим скольжением теплого воздуха над фронтальной поверхностью. Syn.: анафронт …   Словарь по географии


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

Воздушные фронты. Что это? Атмосферный фронт.

 

Воздушный фронт — узкая наклонная переходная зона между воздушными массами, имеющими различные физические свойства (температуру, влажность и т. д.).

В зависимости от того, какая воздушная масса сменяет другую: теплая холодную или холодная теплую, фронты разделяются на два основных типа: теплые и холодные.

Теплым фронтом называется фронт, перемещающийся в сторону холодной воздушной массы. Такой фронт приносит потепление.

Холодным фронтом называется фронт, который перемещается в сторону теплой воздушной массы. Такой фронт приносит похолодание.

В практике принято подразделять холодные фронты на два рода:

  • холодный фронт первого рода;
  • холодный фронт второго рода.

Холодный фронт первого рода — это медленно движущийся или значительно замедляющий свое движение фронт, по всей поверхности которого наблюдается восходящее движение теплого воздуха.

Холодный фронт второго рода — это быстро движущийся или значительно ускоряющий свое движение фронт, вдоль верхней части поверхности которого наблюдается нисходящее движение теплого воздуха, а в нижней части фронтальной поверхности (в пределах нижних 1,5—2 км) наблюдается восходящее движение теплого воздуха, обусловленное крутым профилем быстро перемещающейся фронтальной поверхности.

Вторичными фронтами называются разделы между различными частями одной и той же воздушной массы. Они возникают главным образом в холодной воздушной массе и отделяют первую «порцию» уже несколько прогревшегося воздуха от следующей более холодной «порции». Эти фронты обнаруживаются преимущественно в нижних слоях атмосферы и быстро размываются.

Стационарными (малоподвижными) фронтами называются участки основного фронта, не претерпевающие существенного перемещения от срока к сроку.

В тропосфере имеются и так называемые сложные фронты, или фронты окклюзии, которые образуются при смыкании холодного и теплого фронтов. Фронт окклюзии называют по типу теплого — теплый фронт окклюзии; возникает когда холодная воздушная масса за холодным фронтом теплее, чем перед теплым фронтом, и, вытесняя теплый воздух вверх, одновременно сама натекает на переднюю, более холодную массу. По типу холодного фронта бывает холодный фронт окклюзии, когда воздушная масса за холодным фронтом холоднее воздушной массы перед теплым фронтом и тыловая масса подтекает как под теплую, так и под холодную воздушную массу.

В атмосфере отмечаются случаи, когда поверхность фронта не достигает земли.

Такие фронты принято называть верхними.

 

Авиационная метеорология

Атмосферные фронты, ураганы и шквалы. Учебник Windy.app

Атмосфера Земли состоит из воздушных масс – разных по температуре и влажности объёмов воздуха, которые постоянно конкурируют за территорию.

Атмосферный фронт – это место столкновения воздушных масс, граница, которая постоянно в движении. Если холодный воздух продвигается на территорию теплого – это холодный фронт; если теплый движется к холодному – теплый фронт.
В прогнозах теплые фронты отмечают красными линиями, холодные – синими, указывая треугольниками и другими фигурами направление и тип фронта.

Со временем фронт может замедляться и останавливаться, если замедляется взаимное движение воздушных масс, либо на пути встречаются горы или море. Замедляющийся фронт, в котором практически прекратилось перемещение воздуха, называют стационарным.
Если холодный фронт догоняет теплый и смыкается с ним – это фронт окклюзии.

Что приносят с собой фронты?

Любой фронт приносит изменение погоды, в том числе он меняет силу и направления ветра.

Холодный фронт – это когда холодная воздушная масса движется в строну теплой воздушной массы.

Но иногда шквалы появляются под грозовыми облаками так называемого «внутримассового развития» – то есть, теми грозовыми облаками, которые образуются уже после прохождения холодного фронта.

Холодный фронт опаснее, так как часто приносит шквалистый ветер, грозы и дожди. Как правило такая непогода наступает резко, но и длится недолго: холодный фронт движется довольно быстро – до 80 километров в час.
В северном полушарии такие фронты обычно двигаются с северо-запада на юго-восток, в южном – с юго-запада на северо-восток.

Тёплый фронт тоже может принести непогоду, но дожди затянутся на день или даже больше, потому что его зона осадков значительно шире, а еще он движется куда медленнее холодного – 20-30 километров в час и менее. Это обусловлено тем, что менее плотному теплому воздуху сложнее вытеснять более плотный холодный.

Усиление ветра при теплом фронте не такое сильное, как при холодном.

В северном полушарии теплые фронты обычно двигаются с юго-запада на северо-восток, в южном – с северо-запада на юго-восток.
У фронта всегда наклонная относительно земли поверхность. В случае холодного фронта холодный воздух вклинивается под теплый, заставляя его подниматься вверх. Если речь о теплом фронте, теплый воздух все равно поднимается вверх, но постепенно выдавливает холодный воздух под собой.

Поведение холодного и теплого воздуха во фронтах. Сверху – движение холодного фронта, снизу – теплого.

Холодный фронт сначала несет непогоду, но затем – чистое или усеянное кучевыми облаками небо, хорошую видимость, а также низкую влажность. Он также сопровождается восходящими потоками, что поможет, если вы собираетесь парить. На параплане или летать на дельтаплане.

Тёплые фронты часто приносят закрытое облаками небо, высокую влажность, дымку и туманы, жару и дожди на несколько дней, что не очень хорошо для пилотов.

Самые спокойные – стационарные фронты: там, как правило, довольно слабые ветры. Самые опасные – фронты окклюзии, эти фронты обусловлены громадным восходящим движением воздушных масс, что в свою очередь приводит к формированию масштабной зоны облаков и осадков. Часто это происходит из-за того, что холодный фронт догоняет теплый, и происходит процесс смыкания, и теплый воздух вытесняется вверх. Фронты окклюзий приходят к нам на кайт спот в Межводном обычно в конце июня и в конце июля и приносят сильный ливень.

Чем опасны фронты и как себя защитить?

Если тёплый фронт с плохой видимостью неприятен самолетам, холодный фронт, а точнее, его шквалы и грозы, более опасны для неподготовленных людей на улицах и яхтсменов. Но если на улице от ливня и сильного ветра всегда можно укрыться в прочных зданиях, в море важно заранее знать, придется столкнуться с непогодой или нет, и лучше этого избежать.

Еще до выхода в море необходимо проверить прогноз погоды как на предполагаемом маршруте, так и в его окрестностях. При наличии интернета стоит делать это дважды в сутки, также можно проверить индекс CAPE (Convective Available Potential Energy). Если он выше 500 – стоит подготовиться к возможной непогоде.

Если интернета нет, наступление холодного фронта можно заметить издали – часто он выглядит как мрачная стена непогоды. Также предвестником может стать резкое падение давления.

Кто такой Ураган?

Ураган — сильный циклон из тропиков. Что представляет из себя ураган? Мы уже знаем, что вся атмосфера Земли состоит из разных воздушных масс – больших объёмов однородного воздуха. А также мы знаем, что воздух имеет вес.

Так вот, разные воздушные массы имеют разный вес. Чем меньше весит воздушная масса, тем меньше давления она оказывает на поверхность Земли. В результате в одном месте давление низкое, а в другом – высокое.

Воздушные массы с низким давлением называют циклонами. Ещё в циклоне определённое направление ветра. В Северном полушарии воздух в циклоне движется против часовой стрелки, а в Южном — по часовой.

Ниже вы можете видеть спутниковый снимок циклона. Теперь можно догадаться, что снимок сделан в Северном полушарии: по облачности видно, что воздушные потоки направлены против часовой стрелки, от границ к центру циклона.

Если циклон образуется в самом жарком регионе нашей планеты — в тропиках — то его называют тропическим. Относительно слабые тропические циклоны называют тропическими штормами (скорость ветра в шторме от 18 м/с), а более сильные — ураганами (скорость ветра от 33 м/с).

Ураганами называют тропические циклоны, образовавшиеся над Атлантическим океаном или на востоке Тихого, в тропических широтах Северного полушария. Тропические циклоны с запада Тихого океана называют тайфунами. Ураганы настигают Америку, а тайфуны — Дальний Восток и Юго-Восточную Азию.

Почему ураганы такие разрушительные?

В тропиках очень жарко. Поверхность океана там сильно прогревается, с неё испаряется вода, и влажный тёплый воздух поднимается вверх — происходит конвекция.

Пока тёплый воздух находится в окружении холодного, он имеет возможность подниматься. Поднимаясь, воздух охлаждается, происходит конденсация влаги, образуются облака и выпадают осадки. Охлаждённый и сравнительно сухой воздух опускается к океану, от него снова нагревается, подпитывается влагой, и всё повторяется.

Но поскольку воздух изначально очень-очень влажный, при охлаждении на высотах в нём конденсируется огромное количество влаги. При конденсации выделяется тепло: воздух «забрал» тепло у океана во время испарения, и сейчас он это тепло отдаёт в окружающее пространство. Получается, что воздух рядом нагревается, а наверху воздух значительно холоднее — конвекция снова становится возможной, новый воздух снова поднимается вверх! Так конвекция может развиться до верхней границы тропосферы — до высоты 12 км.

Такая мощная конвекция бывает только в тропических циклонах, она – причина сильнейших ливней, гроз и ураганных скоростей ветра.

Кстати, выпадающие в тропическом циклоне осадки работают «против него», поскольку охлаждают океан, не способствуя конвекции. И в случае, если тропический циклон движется недостаточно быстро, это может даже совсем разрушить его. Теплые океанические течения, наоборот, работают «на него» — они являются дополнительным источником тепла и способствуют конвекции.

Сезон ураганов

Всё описанное выше возможно в том случае, если температура океана действительно высокая — от 26,5 °С. Такая температура в водах Атлантики может наблюдаться с начала июня по конец ноября — этот период называют «сезоном ураганов». Пик ураганной активности приходится на конец августа и весь сентябрь.

Есть традиция тропическим штормам и ураганам присваивать собственные имена. Поэтому в разгар ураганного сезона в новостях часто можно встретить заголовки типа «Дориан идёт на США, объявлена эвакуация» или «Флоренс нанёс ущерб имуществу на 50 миллиардов долларов» и тому подобные.

Шквалы

Шквалы – ветры небольшой продолжительности со скоростью более 20 м/с.

Шквалы появляются по разным причинам. В основном – при движении холодного фронта, который часто сопровождают кучево-дождевые облака.

Теплый воздух от нагрева поднимается все выше и выше, происходит конденсация влаги, образуется облако и начинается дождь. При сильных ливнях капли воды увлекают окружающий холодный воздух за собой вниз – это может привести к шквалам. Но самые сильные шквалы связаны все же с другим механизмом быстрого опускания холодного воздуха.

При быстром продвижении холодного фронта холодный воздух на некоторой высоте может опередить теплый – то есть оказаться над ним. Так как у холодного воздуха более высокая плотность и соответственно масса, он обрушивается к земле. Такие шквалы называют «белыми», так как их наблюдают при малой облачности.

Но основная причина выхолаживания воздуха на высоте – все-таки испарение дождевых капель, когда холодный воздух устремляется вниз и встречается с поверхностью земли. У поверхности возникают расходящиеся потоки холодного воздуха – шквалы.

Как известно, при конденсации влаги происходит выделение энергии, то есть в окружающий воздух выделяется тепло. При испарении воды, наоборот, окружающий воздух охлаждается.

Тогда у поверхности возникают потоки холодного воздуха – шквалы.

Если капли дождя оказались в очень сухом воздухе, то они испарятся прежде, чем коснутся земли. Но при испарении охладят окружающий воздух, и мы получим шквал, который не сопровождается осадками. Такое часто случается в пустынях, и в этом случае мы наблюдаем пыльные или песчаные бури.

На что способны шквалы?

О шквалах говорят, если ветер внезапно усиливается как минимум на 8 метров в секунду. Обычно тут же меняется и направление ветра. Скорость ветра при этом может достигать до 25 метров в секунду и более, но длится шквал совсем недолго – от одной до нескольких минут.

Вместе со шквалом холодный фронт часто приносит мощные ливни и грозы, которые тянутся на 80-500 километров и выглядят, как надвигающаяся «стена» плохой погоды. В случае очень сухого воздуха фронт может принести пылевую бурю, а в зимних условиях – снегопад.

Как защитить себя от шквала?

Хотя шквалы быстро проходят (если вы остаетесь на месте), они представляют опасность для небольших самолетов, домов с непрочной конструкцией и неподготовленных людей на улицах, а также яхтсменов.

Если вы на улице, от шквала помогут обычные рекомендации при урагане – укрыться в прочном здании, держаться подальше от шатких конструкций вроде рекламных щитов.

Если вы на судне в море и видите, как приближается «стена» непогоды, следует бросить якорь и спустить паруса, убрать с палубы все не прикрепленные к ней предметы и сложить в безопасное место те, что уже в кабине, но самое важное – зафиксировать себя на корабле всеми возможными способами, то есть привязаться, держаться за что-то. Хорошо, если есть специальная одежда для непогоды.

Можно попробовать доплыть до порта, если он близко, но это опасно: хуже всего оказаться среди шквала совсем близко к порту среди других болтающихся из стороны в сторону кораблей, спешащих к причалам. Поэтому не бойтесь, если придется переждать шквал в открытом море – это не худший вариант.

 

Атмосферный фронт - География - справочник

АТМОСФЕРНЫЙ ФРОНТ (греч. atmos — пар и лат. frontis — 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.

Что такое атмосферный фронт?

В детстве я часто смотрел в родителями кино, и одним из любимых фильмов моего отца, а соответственно в то время и моим, который мы смотрели бесчисленное множество раз, были «Звёздные войны». Поэтому, когда однажды во время того, как мои родители смотрели прогноз погоды, я услышал словосочетание атмосферный фронт в моей голове возникли абсолютно не соответствующие действительности образы. Вопреки моим детским представлениям атмосферные фронты не имеют никакого отношения к фронту военному и, конечно же, к сражающимся в небе космическим кораблям.

Каков атмосферный фронт на самом деле

Практически всем известно, что наша планета окружена газовой оболочкой, которая называется атмосферой. Она состоит из нескольких слоев, из которых ближайшим к нам и самым изученным является тропосфера. Именно в ней и имеют место быть атмосферные фронты, которые поэтому также называют: фронты тропосферные. Стоит уточнить, что в тропосфере космические корабли, спутники и всё подобное не летает, так что моя детская теория уже рушится на корню.

Атмосферный фронт является переходной зоной между воздушными массами, имеющими различные физические свойства. Такие массы в горизонтальных размерах могут достигать нескольких сотен и даже тысяч километров.

Все атмосферные фронты делятся на:

  • тёплые фронты;
  • стационарные фронты;
  • фронты окклюзии;
  • холодные фронты.

Большинство явлений, которые мы с вами видим на небе, связаны с тропосферными фронтами. Именно от них зависит, как будут выглядеть облака и будет ли ими затянуто небо.

Влияние атмосферных фронтов на погоду

Раз я заговорил об облаках, то начну с них. При тёплом фронте мы можем наблюдать небо, часто полностью покрытое облаками, которые имеют перистую форму. Осадки очень обильные, наблюдаются обложные дожди. Также для тёплого фронта характерен сильный ветер. Но отступление такого фронта всегда несет тёплую погоду.

Тёплый фронт, как ни странно, сопровождается похолоданиями, грозами и ливнями. Для него характерен порывистый ветер. Но продолжает такая погода недолго, всего до 2–3 часов.

Атмосферный фронт - обзор

15.5 Атмосферный фронтогенез

Атмосферные фронты - это четкие границы между холодными и теплыми воздушными массами, которые стали привычными чертами ежедневных прогнозов погоды. Холодный фронт, изображенный на погодных картах в виде линии с шипами (рис. 15.10), возникает, когда более холодная воздушная масса догоняет более теплую воздушную массу, тем самым понижая температуру там, где она проходит. Напротив, теплый фронт, изображенный на погодных картах в виде линии с полукругами, возникает, когда теплая воздушная масса догоняет холодную воздушную массу, тем самым повышая местную температуру.Процесс естественного образования резких температурных градиентов в атмосфере называется фронтогенезис и легко идентифицируется на температурных картах (рис. 15.11). Слово фронт было впервые придумано Вильгельмом Бьеркнесом 4 , который инициировал изучение циклона и формирования фронта во время Первой мировой войны и предложил аналогию между встречей двух атмосферных воздушных масс и военной линией, называемой фронтом. Изучение фронтогенеза имеет долгую историю, и читатель может пожелать ознакомиться с основополагающими статьями Сойера (1956), Элиассена (1962) и Хоскинса и Бретертона (1972).Более подробное математическое представление, чем приведенное здесь, можно найти у Педлоски (1987, раздел 8.4).

Рисунок 15.10. Типичная эволюция фронтов приближается к Бельгии (темная страна). Теплые фронты обозначаются полукругами, холодные - треугольниками. Сторона лицевой стороны, на которой нанесены символы, указывает направление фронтального движения. Для холодного фронта в центре нижней части первой панели есть холодный воздух с западной стороны фасада, который движется на восток.Действительно, на следующий день (средняя панель) фронт прошел над Бельгией с запада на восток. Через день (правая панель) этот фронт исчез с карты. Между тем с запада возник теплый фронт, за которым быстро его догоняет холодный фронт. Как только холодный фронт настигает теплый фронт, теплый воздух, который был в клине между фронтами, поднимается вверх и больше не присутствует на поверхности. Новый фронт, называемый закрытым фронтом, имеет с обеих сторон холодный воздух. Он изображен чередующимися полукругами и треугольниками (центральная верхняя часть правой панели).

Королевский метеорологический институт Бельгии

Рисунок 15.11. Поле температуры, соответствующее средней панели рис. 15.10. Обратите внимание, как холодный фронт гонится за теплым воздухом на восток. Часть теплого воздуха также поднимается поступающим холодным воздухом, создавая конденсацию. Этим объясняются дожди, сопровождающие холодные фронты.

Королевский метеорологический институт Бельгии

Физические процессы, участвующие в фронтогенезе, сложны, и мы начнем анализ с кинематического исследования, чтобы понять, как данное поле скорости может привести к деформации теплового распределения, которое усиливает температурные градиенты.Поскольку наблюдения показывают, что формирование фронта является относительно быстрым процессом, обычно занимающим не более суток, мы можем пренебречь эффектами локального нагрева. Кроме того, создание фронта за счет местного дифференциального нагрева потребует тепловых потоков с резкими градиентами, что маловероятно. Следовательно, мы сосредотачиваемся только на изменениях температуры, вызванных адвекцией.

В простейшем примере (рис. 15.12) предполагается, что поле горизонтальной скорости задается формулой

(15.43) u = ωx, v = −ωy

, где ω - скорость деформации.Отметим, что это поле скорости удовлетворяет закону объема

(15.44) ∂u∂x + ∂v∂y = 0,

, что означает, что вертикальная скорость равна нулю над плоской поверхностью, что мы предполагаем.

Рисунок 15.12. Фронтогенез, индуцированный полем течения u = ωx , v = - ωy . Набор частиц жидкости, образующих прямоугольник размером x = 0, y = 0,9, тянется в направлении x по мере продвижения вниз по потоку.К тому времени, когда участки достигли y = 0,2 (нижний прямоугольник на рисунке), конвергенция в направлении y сжала частицы жидкости, как того требует сохранение объема, чтобы компенсировать расхождение в направлении x . . Задние посылки частично догнали передние. Без нагрева или охлаждения температура сохраняется отдельными частями жидкости, и любой ранее существовавший температурный градиент в направлении усиливается.Фронт возникает, когда за конечное время может образоваться бесконечный градиент температуры. (Фронтогенез может быть использован для отслеживания других групп частиц жидкости.)

Предположим теперь, что это поле потока адвектирует температурное поле с начальным градиентом в направлении y . Без учета турбулентного перемешивания, сжимаемости и нагрева температура сохраняется отдельными частями жидкости, а температурное поле определяется уравнением переноса:

(15.45) dTdt = ∂T∂t + u∂T∂x + v∂T ∂y = 0.

Дифференцирование этого уравнения относительно x дает

(15.46) ddt (∂T∂x) = - ω∂T∂x.

Поскольку начальный градиент температуры был исключительно в направлении y , отсюда следует, что ∂ T / ∂ x изначально было равно нулю и остается нулевым во все последующие моменты времени. Следовательно, градиент температуры может изменяться по интенсивности, но не по направлению.

Что еще интереснее, дифференциация уравнения. (15.45) по отношению к y дает

(15.47) ddt (∂T∂y) = ω∂T∂y,

, что показывает, что величина градиента температуры экспоненциально увеличивается со временем:

(15.48) ∂T∂y = ∂T∂y | t = 0eωt ,

после жидкой посылки. Эволюция положения y данной воздушной посылки определяется правилом

(15.49) dydt = v = −ωy ⇒ y = y0e − ωt.

Следовательно, все частицы жидкости сходятся к y = 0. Другими словами, расстояние между двумя участками с одинаковыми координатами x , изначально разделенными расстоянием δy 0 , уменьшается с течением времени.Поскольку каждый из них сохраняет свою начальную температуру, градиент температуры соответственно увеличивается.

Теперь мы понимаем, как адвекция может усиливать температурные градиенты, но, сохраняя неизменным поле потока, мы не принимали во внимание тот факт, что возрастающий температурный градиент, в свою очередь, может влиять на динамику. В самом деле, более сильный температурный градиент обязательно приведет к более сильному тепловому ветру, и ожидается, что это изменит скорость ветра, адвектирующую температуру. Другими словами, существует двусторонняя связь между полями скорости и температуры.Оказывается, это ускоряет процесс, и бесконечный градиент температуры может быть достигнут за конечное время.

Поскольку динамика ускоряется и возникают более короткие масштабы длины, геострофия оказывается под угрозой, и наша модель должна сохранять эффекты нелинейного ускорения (инерции). Однако фронтальные области характеризуются сильной пространственной анизотропией с резкими изменениями по фронту и слабыми изменениями по фронту. Таким образом, наша модель может сохранять геострофию в одном направлении. Это приводит к полугеострофическому подходу (Hoskins & Bretherton, 1972).

Если ось x выровнена с фронтом, сильные градиенты находятся в направлении y , а геострофическая составляющая скорости составляет u . Более слабая скорость v - это та, для которой геострофические разрушения нарушаются. Плотность (функция температуры) сохраняется как динамически важная переменная, и полугеострофические уравнения на плоскости f :

(15.50a) dudt − fv = −1ρ0∂p∂x

(15.50b) + fu = −1ρ0∂p∂y

(15.50c) −αgT = −1ρ0∂p∂z

(15.50d) ∂u∂x + ∂v∂y + ∂w∂z = 0

(15.50e) dTdt = 0,

, который образует систему из пяти уравнений для пяти переменных, а именно трех составляющих скорости ( u , v , w ), давления p и температуры T . Обратите внимание, что плотность была исключена с помощью линейного уравнения состояния, и что T измеряется от температуры, при которой плотность составляет 0 .

Член ускорения d u / d t находится рядом с членом Кориолиса fv в первом уравнении, потому что u большое и v маленькое, нарушая геострофический баланс в x -моменте. бюджет.Также обратите внимание, что полная материальная производная сохраняется в первом и последнем уравнениях:

(15.51) ddt = ∂∂t + u∂∂x + v∂∂y + w∂∂z.

Тепловой баланс ветра получается путем объединения производной z уравнения. (15.50b) с производной y от (15.50c):

(15.52) ∂u∂z = −αgf∂T∂y.

Затем мы определяем следующую величину:

(15.53) q = (f − ∂u∂y) ∂T∂z + ∂u∂z∂T∂y,

, которая является формой потенциальной завихренности. Эта переменная q полезна, потому что она сохраняется при перемещении частиц жидкости.Действительно, некоторая утомительная алгебра показывает, что предыдущие уравнения дают простое уравнение сохранения:

(15.54) dqdt = 0.

Чтобы работать с максимально простой моделью, мы ограничиваем наше внимание потоком, в котором q изначально везде равно нулю. При q , сохраняемых частицами жидкости с течением времени, q остается нулевым везде во все последующие моменты времени:

(15.55) (f − ∂u∂y) ∂T∂z + ∂u∂z∂T∂y = 0.

Как мы вскоре увидим, этот тип потока имеет простые атрибуты, которые облегчают математические разработки, но он не является вырожденным.

Теперь мы более подробно рассмотрим поле потока, выбрав поле деформации, используемое ранее в этом разделе, с добавлением терминов, отражающих тот факт, что увеличение резкости температурных градиентов будет влиять на тепловой баланс ветра и, следовательно, на само поле потока. Мы предполагаем решение типа

(15.56a) u = + ωx + u ′ (y, z, t)

(15.56b) v = −ωy + v ′ (y, z, t)

( 15.56c) p = −ρ0 fωxy − 12ρ0ω2x2 + p ′ (y, z, t)

(15.56d) w = w (y, z, t)

(15.56e) T = T (y, z, т).

При написании этих выражений было уделено внимание включению в поле давления членов, которые находятся в геострофическом балансе с основным полем деформации ( ωx , - ωy ).Кроме того, из-за анизотропии фронта мы ожидаем, что все компоненты, кроме основного поля деформации, не зависят от координаты x . Вставка в уравнения. (15.50) дает

(15.57a) du′dt + ωu′ − fv ′ = 0

(15.57b) fu ′ = - 1ρ0∂p′∂y

(15.57c) αρ0gT = ∂p′∂z

(15.57d) ∂v′∂y + ∂w∂z = 0

(15.57e) dTdt = 0.

Никакая линеаризация не применялась, и производная по материалам в уравнениях. (15.57a) и (15.57e) являются исходными, за исключением производной x , которая теперь равна нулю.Мы внимательно отмечаем, что в этой материальной производной фигурирует полная скорость v . Соотношение термического ветра (15.52) и q = 0 Уравнение (15.55) становится

(15.58) ∂u′∂z = −αgf∂T∂y

(15.59) (f − ∂u′∂y) ∂T∂z + ∂u′∂z∂T∂y = 0.

Затем мы определяем так называемую геострофическую координату

(15.60) Y = y − u′f,

, которая объединяет координату y , вдоль которой возникают градиенты, и поток в поперечном направлении. Это количество имеет простую производную по материалам:

(15.61) dYdt = −ωY

, потому что d y / d t = v . С этой новой переменной, заменяющей и ′, уравнение. (15.59) (выражая q = 0) становится

(15,62) ∂Y∂y∂T∂z − ∂Y∂z∂T∂y = 0,

, которое может быть преобразовано в

(15,63) - ∂Y / ∂y∂Y / ∂z = −∂T / ∂y∂T / ∂z = S.

Это последнее уравнение утверждает, что наклон S линий Y в вертикальной плоскости ( y , z ) везде равен наклону линий T .Это означает, что линии константы Y совпадают с линиями константы T (изотермы), и мы можем записать

(15,64) Y = Y (T, t),

, выражая тот факт, что в ( y , z ), функция Y постоянна, где T постоянна. Здесь время t играет роль параметра.

Используя соотношение тепла и ветра (15.58), наклон S изотерм может быть выражен через Y и T как

(15.65) S = −∂T / ∂y∂T / ∂z = −f2αg∂Y / ∂z∂T / ∂z = −f2αg∂Y∂T,

, который использует тот факт, что Y является функция T . Это означает, что S также является функцией только температуры T (и, параметрически, времени t ). Затем логика предполагает, что если S не изменяется вдоль изотермы, эта изотерма имеет одинаковый наклон и, следовательно, является прямой линией. Отсюда следует, что все изотермы - прямые. 5 Обратите внимание, что наклон может изменяться от изотермы к изотерме, причем некоторые из них более наклонены, чем другие, и что наклон отдельной изотермы может изменяться со временем.

Затем мы вернемся к формуле. (15.61), управляющий временной эволюцией Y . Используя тот факт, что Y не является функцией x , а является функцией только T и времени, а также тем фактом, что d T / d t = 0, мы получаем

(15,66) dYdt = ∂Y∂t | T = const + ∂Y∂TdTdt

(15,67) ∂Y∂t | T = const = −ωY.

Его решение:

(15,68) Y = Y0 (T) e − ωt,

, в котором Y 0 является начальным распределением Y , функцией только T , что мы и делаем. указывать не нужно.

Переход от Y к S с уравнением. (15.65) имеем

(15.69) S = −f2αgdY0dTe − ωt.

Таким образом, наклон каждой изотермы со временем уменьшается 6 , но в большей степени вдоль одних изотерм, чем других. Теперь осталось определить, как можно сравнивать разные изотермы.

Чтобы получить смещения, мы сначала интегрируем составляющую скорости v по вертикали между горизонтальными и непроницаемыми ( w = 0) границами, например, плоской земной или морской поверхностью внизу и тропопаузой вверху (рис.15.13) Сохранение объема (15.57d) диктует

(15.70) ∂v¯∂y = −ω

, где v¯ - вертикальное среднее значение полной компоненты скорости v (а не только v ′!). Предполагая, что скорость v является полем деформации - ωy на больших расстояниях от исследуемой области, фронтальной области, уравнение. (15.70) говорит, что средняя скорость v¯ везде - ωy . Это означает, что столб жидкости в среднем перемещается в сторону y = 0 и что расстояние y между соседними столбцами экспоненциально уменьшается со временем.

Рисунок 15.13. Расстояние Δ между двумя изопикнами на средней высоте уменьшается со временем как Δ = Δ 0 e - ωt .

Поскольку наклон вокруг z = H /2 не изменяет объем между двумя изотермами, которые являются материальными поверхностями, поскольку T является сохраняющейся величиной, расстояние Δ между двумя линиями на среднем уровне z = H /2 должен убывать экспоненциально согласно Δ = Δ 0 e - ωt .Это означает, что положение данной изотермы y на среднем уровне z = H /2 есть не что иное, как геострофическая координата Y . Далее, по определению наклона S , мы имеем право явно написать

(15.71) Y = y-z-H / 2S.

Хотя последнее уравнение дает Y в терминах y и z , лучше всего рассматривать его как дающее ( y , z ) структуру изотерм с точки зрения переменных Y и S , которые зависят только от T и времени.Поскольку мы знаем, как Y и S меняются во времени, мы можем определить эволюцию каждой изотермы от ее начального состояния.

Учитывая начальное монотонное распределение температуры при z = H /2, скажем,

(15,72) T (y, z = H / 2, t = 0) = F (y),

обратное функция G = F - 1 , которая существует, потому что F является монотонным, обеспечивает начальное распределение геострофической координаты с точки зрения температуры

(15.73) Y0 = G (T),

, начиная с Y = y при z = H /2. Обратите внимание, что, как и F , функция G также является монотонной. Известно, что начальный наклон изотермы равен

(15,74) S0 (T) = - f2αgdY0dT.

Затем мы переходим к соотношениям Y = Y 0 e - ωt и S = S 0 e - ωt для отслеживания отдельных изотерм во времени.На рис. 15.14 показан график, построенный с использованием кода sgfrontogenesis с использованием начального распределения температуры F со слегка увеличенным градиентом около y = 0.

Рис. 15.14. Эволюция изотерм в вертикальной плоскости в процессе фронтогенеза. Обратите внимание, как изотермы постепенно становятся менее крутыми в центре. В конце концов (последняя панель) некоторые изотермы догоняют своих соседей и происходит перекрытие. Физически разрыв, который мы называем фронтом, сформировался за конечное время.Обратите внимание, что неоднородности сначала появляются на верхней и нижней границах. Позже (не показано) они распространяются внутрь, к среднему уровню.

Отметим, что изотермы постепенно становятся менее крутыми в соответствии с формулой. (15,69). Это форма гравитационной релаксации, когда более плотная жидкость (более холодный воздух в нижней левой области) проникает под и поднимает более легкую жидкость (более теплый воздух в верхней правой области). Провисание изотерм усиливается в центре, где начальный градиент температуры был немного больше (меньшее значение | d Y 0 / d T |).Постепенно некоторые изотермы настигают своих соседей и начинают пересекаться. За конечное время образуется пара разрывов. Разрывы сначала появляются на верхней и нижней границах, а затем распространяются внутрь, к среднему уровню, где в конечном итоге встречаются. Физически скачок температуры интерпретируется как фронт, место, где температура изменяется очень быстро на очень коротком расстоянии. Обратите внимание, что на нижней (верхней) границе разрыв появляется для положительного (отрицательного) значения y , которое находится на теплой (холодной) стороне области конвергенции, определенной из основного потока деформации v = - ωy .Сдвиг объясняется составляющей v ′ поля потока.

Согласно формуле. (15.71) пересечение изотермы с нижней поверхностью ( z = 0) происходит в позиции

(15.75) yb = Y − h3S = Y0e − ωt − h3S0e + ωt,

или, используя уравнение. (15,74),

(15,76) yb = Y0e − ωt + αgh3f21dY0 / dTe + ωt = Y0e − ωt + αgh3f2dTdY0e + ωt.

Две соседние изотермы начинают пересекаться, когда их положение на земле совпадает, то есть когда они находятся в одном положении на земле y b , сохраняя при этом свои различные температуры.Математически это выражается исчезающей вариацией y b для ненулевой вариации T , то есть

(15.77) ∂yb∂T = 0.

Переходя от переменной T к переменной Y 0 , которая находится в монотонной связи с ней, (15.73), мы можем преобразовать предыдущее условие в

(15.78) ∂yb∂Y0 = 0,

, что дает

(15,79) e − ωt + αgh3f2d2TdY02eωt = 0.

В этом последнем уравнении вторая производная d2T / dY02 известна из начального распределения температуры на среднем уровне, уравнения.(15.72) и (15.73). Следовательно, для каждой изотермы, для которой эта вторая производная отрицательна, существует конечное время t , задаваемое формулой

(15.80) t = 12ωln [2f2αgH (−d2T / dY02)]

, для которого выполняется условие (15.77) . В это время изотерма начинает пересекать своего соседа, и появляется скачок температуры. Фронт происходит в момент времени t f , который является самым коротким из всех возможных моментов времени t , приведенных выше:

(15.81) tf = 12ωln [2f2αgH | d2T / dY02 | max].

Чтобы сделать этот результат несколько более конкретным, представьте координату y , идущую на север в сторону более холодного воздуха (случай на рис. 15.14). В этом случае d Y 0 / d T отрицательно, как и d T / d Y 0 . Нахождение максимума отрицательного d2T / dY02 тогда эквивалентно выбору изотермы, отмечающей место, где начальная средняя температура уменьшается быстрее всего с широтой.

Как только изотермы начинают пересекаться, температурное поле становится многозначным, и математическое решение теряет физический смысл.В действительности диссипативный процесс (динамическая нестабильность, трение и диффузия) становится значительным, сохраняя температуру как уникальную функцию пространства и температурных градиентов большими, но конечными.

Погодные фронты | Центр естественнонаучного образования UCAR

Штормовой фронт над озером Верхнее, США
Авторы и права: EPA

Когда фронт проходит по местности, это означает изменение погоды. Многие фронты вызывают погодные явления, такие как дождь, грозы, порывистые ветры и торнадо.На холодном фронте могут быть сильные грозы. На теплом фронте могут быть низкие слоистые облака. Обычно небо проясняется после того, как фронт миновал.

Что такое погодный фронт?

Погодный фронт - это переходная зона между двумя разными воздушными массами на поверхности Земли. Каждая воздушная масса имеет уникальные температурные и влажностные характеристики. Часто есть турбулентность на фронте, который является границей, где встречаются две разные воздушные массы. Турбулентность может вызвать облака и штормы.

Вместо того, чтобы вызывать облака и штормы, некоторые фронты просто вызывают изменение температуры. Однако некоторые штормовые фронты вызывают самые сильные ураганы на Земле. Тропические волны - это фронты, которые развиваются в тропическом Атлантическом океане у побережья Африки. Эти фронты могут перерасти в тропические штормы или ураганы, если позволят условия.

фронтов перемещаются по поверхности Земли в течение нескольких дней. Направление движения часто определяется сильным ветром, например, Jet Streams. Формы рельефа, такие как горы, также могут изменить путь фронта.

Есть четыре различных типа погодных фронтов: холодные фронты, теплые фронты, стационарные фронты и фронты окклюзии.

Холодный фронт

Вид сбоку холодного фронта (A, вверху) и его отображение на погодной карте (B, внизу).

Кредит: Лиза Гардинер

Холодный фронт образуется, когда холодная воздушная масса проталкивается в более теплую воздушную массу. Холодные фронты могут привести к резким изменениям погоды. Они движутся быстро, в два раза быстрее, чем теплый фронт.По мере того как холодный фронт движется в область, более тяжелый (более плотный) холодный воздух проталкивается под более легкий (менее плотный) теплый воздух, заставляя его подниматься в тропосферу. Поднимаемый теплый воздух перед фронтом создает кучевые или кучево-дождевые облака и грозы, как на изображении слева (A).

По мере прохождения холодного фронта дует порывистый ветер. Бывает резкое понижение температуры, а также проливной дождь, иногда с градом, громом и молниями. Атмосферное давление спереди меняется с падающего на повышающееся.После того, как холодный фронт прошел по вашей местности, вы можете заметить, что температура снизилась, дождь прекратился, а кучевые облака сменились слоистыми и слоисто-кучевыми облаками или чистым небом.

На погодных картах холодный фронт представлен сплошной синей линией с закрашенными треугольниками вдоль нее, как на карте слева. Треугольники похожи на стрелки, указывающие в направлении движения передней части. Обратите внимание на карте, что температура на уровне земли меняется с теплой на холодную по мере того, как вы пересекаете линию фронта.

Теплый фронт

Вид сбоку теплого фронта (A, вверху) и его отображение на погодной карте (B, внизу).

Кредит: Лиза Гардинер

Теплый фронт образуется, когда теплая воздушная масса проталкивается в более прохладную воздушную массу, как показано на изображении справа (A). Теплые фронты часто приносят штормовую погоду, поскольку теплая воздушная масса у поверхности поднимается над прохладной воздушной массой, создавая облака и штормы. Теплые фронты движутся медленнее, чем холодные, потому что теплому воздуху труднее вытолкнуть холодный плотный воздух по поверхности Земли.Теплые фронты часто образуются на восточной стороне систем низкого давления, где более теплый воздух с юга выталкивается на север.

Вы часто будете видеть высокие облака, такие как перистые, перисто-слоистые, и средние облака, такие как альтослоистые, впереди теплого фронта. Эти облака образуются в теплом воздухе, который находится высоко над прохладным. По мере того, как фронт проходит над районом, облака становятся ниже, и возможен дождь. Вокруг теплого фронта могут быть грозы, если воздух нестабилен.

На погодных картах расположение теплого фронта на поверхности представлено сплошной красной линией с красными закрашенными полукругами вдоль нее, как на карте справа (B).Полукруги указывают направление движения передней части. Они находятся на той стороне линии, где движется фронт. Обратите внимание на карте, что температура на уровне земли перед передней частью ниже, чем за ней.

Стационарный передний

Стационарный фронт представлен на карте треугольниками, указывающими в одном направлении, и полукругами, направленными в другом направлении.

Кредит: Лиза Гардинер

Стационарный фронт образуется, когда холодный или теплый фронт перестает двигаться.Это происходит, когда две воздушные массы сталкиваются друг с другом, но ни одна из них не является достаточно мощной, чтобы сдвинуть другую. Ветер, дующий параллельно переду, а не перпендикулярно, может помочь ему оставаться на месте.

Стационарный фронт может оставаться на месте в течение нескольких дней. Если направление ветра изменится, фронт снова начнет двигаться, превратившись в холодный или теплый фронт. Или передняя часть может развалиться.

Поскольку неподвижный фронт отмечает границу между двумя воздушными массами, часто наблюдаются различия в температуре воздуха и ветре на противоположных сторонах от него.На неподвижном фронте часто бывает пасмурная погода, часто идет дождь или снег, особенно если фронт находится в области низкого атмосферного давления.

На погодной карте неподвижный фронт показан в виде чередующихся красных полукругов и синих треугольников, как на изображении слева. Обратите внимание, как синие треугольники указывают в одном направлении, а красные полукруги - в противоположном.

Передняя окклюзия

Фронт окклюзии представлен на карте погоды фиолетовой линией с чередующимися треугольниками и полукругами.

Кредит: Лиза Гардинер

Иногда холодный фронт следует сразу за теплым фронтом. Теплая воздушная масса проталкивается в более холодную воздушную массу (теплый фронт), а затем другая холодная воздушная масса проталкивается в теплую воздушную массу (холодный фронт). Поскольку холодные фронты движутся быстрее, холодный фронт, вероятно, обгонит теплый фронт. Это известно как закрытый фронт.

На фронте окклюзии масса холодного воздуха от холодного фронта встречается с холодным воздухом, который был впереди теплого фронта.Теплый воздух поднимается вверх, когда эти воздушные массы собираются вместе. Фронты окклюзии обычно образуются вокруг областей с низким атмосферным давлением.

Вдоль закрытого фронта часто выпадают кучево-дождевые или нимбослоистые облака. Ветер меняет направление по мере прохождения фронта, и температура либо нагревается, либо понижается. После прохождения фронта небо обычно чище, а воздух суше.

На погодной карте, показанной слева, закрытый фронт выглядит как пурпурная линия с чередующимися треугольниками и полукругами, указывающими в направлении движения фронта.Он заканчивается областью низкого давления, показанной на карте большой буквой «L», начинается на другом конце, когда соединяются холодный и теплый фронты.

Погодный фронт | Физическая география

Остальная часть этого раздела будет посвящена четырем типам фасадов. Три из этих фронтов движутся, а один неподвижен. С холодным фронтом и теплым фронтом воздушная масса на переднем крае фронта дает имя фронту. Другими словами, холодный фронт находится прямо на переднем крае движущегося холодного воздуха, а теплый фронт отмечает передний край движущегося теплого воздуха.

Когда две воздушные массы встречаются вместе, граница между ними называется погодным фронтом . Спереди две воздушные массы имеют разную плотность в зависимости от температуры, и их нелегко смешивать. Одна воздушная масса поднимается над другой, создавая зону низкого давления. Если поднимаемый воздух влажный, будет конденсат и осадки. Ветры на фронте обычны. Чем больше разница температур между двумя воздушными массами, тем сильнее будет ветер. Фронты - основная причина непогоды.

Остальная часть этого раздела будет посвящена четырем типам фасадов. Три из этих фронтов движутся, а один неподвижен. С холодным фронтом и теплым фронтом воздушная масса на переднем крае фронта дает имя фронту. Другими словами, холодный фронт находится прямо на переднем крае движущегося холодного воздуха, а теплый фронт отмечает передний край движущегося теплого воздуха.

Стационарные фасады

На неподвижном фронте воздушные массы не двигаются.Фронт может стать неподвижным, если воздушная масса остановлена ​​преградой, например горным хребтом.

Неподвижный фронт может приносить дни с дождем, изморосью и туманом. Ветры обычно дуют параллельно фронту, но в противоположных направлениях. Через несколько дней передняя часть, скорее всего, развалится. Когда холодная воздушная масса заменяется теплой воздушной массой, возникает холодный фронт.

Холодные фронты

Представьте, что вы стоите в одном месте, когда приближается холодный фронт .Вдоль холодного фронта более плотный холодный воздух выталкивает теплый воздух, вызывая снижение давления воздуха. Если влажность достаточно высока, некоторые типы кучевых облаков будут разрастаться. Высоко в атмосфере ветры сдувают кристаллы льда с вершин этих облаков, образуя перисто-слоистые и перистые облака. Впереди будет линия ливневых дождей, снегопадов или гроз с порывистыми ветрами. Линия шквала - это линия сильных гроз, которая формируется вдоль холодного фронта. За передней частью находится холодная воздушная масса.Эта масса более сухая, поэтому осадки прекращаются. Погода может быть холодной и ясной или лишь частично пасмурной. Ветры могут и дальше дуть в зону низкого давления спереди. Погода на холодном фронте меняется в зависимости от сезона.

  • весна и лето: воздух нестабилен, поэтому могут образовываться грозы или торнадо.
  • Пружина
  • : При большом перепаде температур дуют сильные ветры.
  • осень: сильные дожди выпадают на большую территорию.
  • зима: Холодная воздушная масса, вероятно, образовалась в холодной Арктике, поэтому здесь низкие температуры и сильный снегопад.

Теплые фасады

Вдоль теплого фронта теплая воздушная масса скользит по холодной воздушной массе. Когда теплый, менее плотный воздух перемещается над более холодным и более плотным воздухом, атмосфера относительно стабильна. Представьте, что вы находитесь на земле зимой под холодными зимними воздушными массами с приближением теплого фронта. Переход от холодного воздуха к теплому происходит на большом расстоянии, поэтому первые признаки перемены погоды появляются задолго до того, как фронт действительно оказывается над вами.

Изначально воздух холодный: холодная воздушная масса находится над вами, а теплая - над ней. Высокие перистые облака отмечают переход от одной воздушной массы к другой. Со временем перистые облака становятся толще и образуются перисто-слоистые облака. По мере приближения фронта появляются высококучевые и высокослоистые облака, и небо становится серым. Так как сейчас зима, падают снежинки. Облака сгущаются и образуются нимбослоистые облака. Снегопад увеличивается. С приближением низкого давления ветры усиливаются. По мере приближения фронта холодная воздушная масса оказывается чуть выше вас, но теплая воздушная масса не намного выше нее.Погода ухудшается. По мере приближения теплой воздушной массы температура повышается, и снег превращается в мокрый снег и ледяной дождь. Теплый и холодный воздух смешиваются спереди, что приводит к образованию слоистых облаков и тумана.

Окклюзия фронтов

Окклюзия передней части обычно образуется вокруг системы низкого давления. Окклюзия начинается, когда холодный фронт догоняет теплый фронт. Воздушные массы по порядку спереди назад холодные, теплые, а затем снова холодные.

Эффект Кориолиса изгибает границу, где встречаются два фронта, по направлению к полюсу.Если воздушная масса, которая прибывает третьей, холоднее, чем любая из первых двух воздушных масс, эта воздушная масса проскальзывает под ними обеими. Это называется холодным прикусом. Если воздушная масса, которая прибывает третьей, теплая, эта воздушная масса движется над другой воздушной массой. Это называется теплой окклюзией. Погода на передней части окклюзии особенно суровая прямо на окклюзии. Типичны осадки и переменчивые ветры. Тихоокеанское побережье имеет частые фронты окклюзии.

Помните, погодный фронт - это, по сути, граница между двумя воздушными массами разной плотности.В центре каждой воздушной массы обычно находится высокое давление. Это означает, что погода обычно солнечная в пределах воздушных масс, но их температура может меняться в зависимости от сезона, а влажность может меняться в зависимости от региона источника воздушной массы.

Чаще всего эти погодные фронты не единичные явления. Часто они являются частью более крупной вращающейся системы, называемой циклонами средних широт. Этот тип циклона будет обсуждаться позже в этой главе, но в качестве введения это система низкого давления, которая обычно смешивает более теплый воздух с юга (в северном полушарии) и более холодный воздух с севера.

Передний | метеорология | Britannica

Front , в метеорологии, граница раздела или переходная зона между двумя воздушными массами разной плотности и температуры; Для норвежских метеорологов, давших ему название во время Первой мировой войны, спорадические погодные явления в этой зоне со случайными грозами и электрической активностью были аналогичны боевым действиям на линии фронта в Европе. Фронтальные зоны часто сопровождаются низким барометрическим давлением (напор), заметными изменениями направления ветра и относительной влажности, значительной облачностью и осадками.

Есть несколько различных типов фронтов, в зависимости от направления движения более холодной воздушной массы. Метеорологи называют передний край надвигающейся массы относительно холодного воздуха холодным фронтом. В средних и высоких широтах обоих полушарий холодные фронты имеют тенденцию перемещаться к экватору и на восток, причем наиболее продвинутое положение находится прямо у земли. На высоте около 1,5 км (1 миля) фронт обычно находится на 80–160 км (от 50 до 100 миль) позади своего положения на поверхности; таким образом, его наклон составляет от 1 / 50 до 1 / 100 .Холодный фронт обычно ассоциируется с ливнями и грозами. По мере того, как он продвигается, часто довольно быстро (от 50 до 65 км [от 30 до 40 миль] в час), холодный воздух, который является относительно плотным, подрезает вытесненный теплый воздух, заставляя его подниматься. В крайних случаях возникающая в результате нестабильность может привести к формированию шквальной линии сильных гроз и, возможно, торнадо, параллельных поверхности холодного фронта и примерно в 80 км от нее. Осадки обычно резко прекращаются после прохождения фронта.

Мировые закономерности повторяемости гроз.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Теплый фронт - это граница между массой теплого воздуха и отступающей массой холодного воздуха. При постоянном атмосферном давлении теплый воздух менее плотный, чем холодный, поэтому он имеет тенденцию подавлять, а не вытеснять холодный воздух. В результате теплый фронт обычно движется медленнее, чем холодный. Его наклон, или наклон, намного меньше, чем у холодных фронтов. На высоте около 1.5 км, фронт обычно лежит примерно на 320 км (200 миль) впереди (на север или северо-восток в северном полушарии) от его положения на поверхности. Осадки на теплых фронтах обычно гораздо более однородны и распространены, чем осадки на холодных фронтах. Иногда зимой, если теплый воздух преобладает над холодным воздухом при минусовых температурах, сильные ледяные бури могут развиваться более чем на 100 км (62 мили) впереди от поверхности теплого фронта.

Если, как это часто бывает, теплый фронт обгоняет холодный фронт, движущийся вокруг центра низкого давления, конечным результатом является фронт окклюзии.Циклонические штормы в высоких и средних широтах часто начинаются с волн или волн на фронтальной границе между теплыми и холодными воздушными массами. Если волна усиливается, приземное атмосферное давление в центре циклона падает. В конце концов, продвигающийся холодный воздух за холодным фронтом догоняет более медленно движущийся холодный воздух под теплым фронтом. Промежуточный язык теплого воздуха выталкивается вверх, и говорят, что циклон перекрылся. В этот момент кинетическая энергия шторма, полученная за счет опускания холодного воздуха и подъема теплого воздуха, больше не увеличивается.Волновой циклон с сопутствующим ему низким атмосферным давлением и штормовой погодой иногда развивается на стационарном фронте (граница между воздушными массами, где более холодные воздушные массы практически не движутся по горизонтали). Например, штормы, поражающие северо-восток Соединенных Штатов, часто возникают из-за волны на стационарном фронте над южными или юго-восточными штатами; такие штормы часто бывают довольно сильными, энергия движения обеспечивается большим тепловым контрастом между холодным полярным воздухом на севере и теплым тропическим воздухом на юге.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Переменные погодные условия, типичные для высоких и средних широт, в значительной степени связаны с колебаниями положения и интенсивности этой границы между воздушными массами, называемой полярным фронтом. Полярные фронты обычно расположены к полюсу на 30 ° широты в обоих полушариях и иногда простираются до Арктического и Антарктического кругов (66 ° 30 ′ северной и южной широты). Струйное течение на полярном фронте, которое представляет собой область особенно сильных западных ветров, обусловленную большим тепловым контрастом между воздушными массами, расположено на 10–12 км (от 6 до 7 миль) непосредственно над местом расположения фронта.Сильный тепловой контраст внутри фронта служит источником потенциальной энергии для развития циклонических (сосредоточенных в области низкого давления) штормовых систем вдоль фронта.

Модели горизонтальной дивергенции и конвергенции, связанные с джетом полярного фронта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Погодные фронты: определение и факты

Погодный фронт - это термин, используемый в метеорологии для описания передней или наступающей границы воздушной массы, которая вскоре заменит воздушную массу, которая находится над определенным регионом.Эти воздушные массы обозначаются буквами P для «полярных» (холодных), T для тропических (теплых), M для морских (влажных) и C для континентальных (сухих).

Проект ежедневных карт погоды США Центральной библиотеки NOAA - интересный и потенциально ценный погодный ресурс для исследователей. Веб-сайт обеспечивает доступ к историческим ежедневным картам погоды с 1871 по 2003 годы. Практически все карты погоды, опубликованные в течение этого 132-летнего периода - более 48 000 из них - доступны здесь. Если вы посмотрите карты, опубликованные до 1 августа 1941 года, вы можете заметить, что чего-то не хватает.Не было нанесено погодных фронтов!

В 1919 году Якоб Бьеркнес, сын известного норвежского метеоролога Вильгельма Бьеркнеса, объявил о своем открытии воздушных масс и фронтов. До этого считалось, что если сегодня и было холоднее, то это был просто вчерашний воздух с некоторым количеством тепла, которое было потеряно в космосе. Или, если сегодня оказался теплее, тогда предполагалось, что это был вчерашний воздух с добавлением тепла. Но Бьеркнес понял, что есть массы более холодного и более теплого воздуха, которые пронеслись по земному шару и столкнулись друг с другом, и в процессе создавали зоны неустойчивой погоды вблизи и вдоль их соответствующих границ.

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

Холодные фронты

Холодные фронты обозначены на погодных картах символом в виде синей линии треугольников / шипов (точек), указывающих в направлении движения, и расположены у переднего края более холодной воздушной массы. Этот холодный / плотный воздух проникает под теплый воздух впереди него.

Холодные фронты очень похожи на атмосферные плуги, отталкивая теплый влажный воздух и заменяя его более прохладной и сухой воздушной массой. Еще одна хорошая метафора холодного фронта - это ручной рубанок. Когда резак или заостренная металлическая пластина продвигается вперед по деревянной поверхности, она режет стружку, которая скручивается вверх перед резцом. При холодном фронте теплый воздух быстро выталкивается вверх (подобно стружке) перед фактическим фронтом («резак»), создавая возвышающиеся кучевые облака, некоторые сильные ливни и, вполне возможно, несколько порывистых гроз, за ​​которыми следует толчок более прохладной. и более сухой воздух за ним.

В некоторых случаях кажется, что нет большой разницы в температуре между воздухом перед холодным фронтом и воздухом, движущимся за ним; 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 мы могли бы говорить о фронтальной границе не столько как о «холодном» фронте, а как о «сухом» фронте.

Холодный фронт обычно продвигается 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 смещаются после фронтального прохода (называемого метеорологами «фропой») на северо-запад.

Но иногда холодная воздушная масса может накапливаться над восточной Канадой и опускаться на юг через северный Нью-Йорк и Новую Англию. В результате холодный фронт продвигается на запад и юг. Такой сценарий называется «черным ходом» холодного фронта и обычно происходит в весенние и летние месяцы.Весной, когда многие стремятся к более умеренным температурам, задняя дверь воспринимается как отступление, когда температура падает с не по сезону приятных температур обратно до холодных или даже холодных уровней. И наоборот, летом фасады задней двери могут быть долгожданным изменением, так как изнуряющая волна тепла может внезапно отодвинуться, поскольку фронт, приходящий с севера или северо-востока, приносит прохладный освежающий ветерок.

Теплые фронты

Теплые фронты отмечены на погодных картах красной линией из полукругов, указывающей в направлении движения и обозначающей край надвигающейся массы теплого воздуха; поток более теплого воздуха, который вытесняет более холодный воздух и заменяет его.Обычно они находятся на восточной стороне ливневых систем низкого давления. Поскольку холодный воздух более плотный, чем теплый, холодный воздух обнимает землю. 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 продвижении теплого воздуха. Эта медлительность отступления холодного воздуха создает более плавный атмосферный уклон, чем более крутой уклон, который сопровождает холодный фронт.

Разумная погода, связанная с теплым фронтом, может простираться на тысячу миль впереди и на 36–48 часов до его фактического прибытия.Увеличивающаяся влажность перед теплым фронтом сначала достигает высоких уровней атмосферы в виде тонких тонких перистых (ледяных кристаллов) облаков. Вы даже можете заметить ореол вокруг солнца или луны; моряки восприняли бы это как знак того, что погода, вероятно, изменится в течение следующих 18–24 часов. И действительно, с течением времени эти тонкие облака постепенно опускаются и сгущаются, и в конце концов начнет падать устойчивый легкий дождь или морось. Вблизи фактической фронтальной границы осадки имеют тенденцию становиться более устойчивыми и тяжелыми, а также могут быть области тумана.

Теплые фронты редко так же хорошо обозначены, как холодные, и обычно они движутся примерно вдвое медленнее, от 10 до 15 миль в час, а иногда даже медленнее. Поэтому осадки, связанные с теплыми фронтами, в общем, продолжительны.

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 в конечном итоге искажается, как бы зацикливаясь на более холодной воздушной массе.

Стационарные фасады

Стационарные фасады изображаются чередующимися красными полукругами и синими шипами (шипами), указывающими в противоположных направлениях, что указывает на отсутствие значительного движения. Когда ни одна воздушная масса не замещает другую, фронтальная граница становится более или менее неподвижной; противодействующие силы, действующие со стороны соседних воздушных масс разной 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 является низкой облачностью и продолжительными осадками и незначительным ветром.

Если передняя часть «прогнется», волна низкого давления может развиться в передней части и затем прокатиться по ней на восток или северо-восток. Иногда по фронту развивается более одной волны низкого давления, а в других случаях; сформируется сингулярная волна низкого давления, которая затем усилится по мере продвижения на восток или северо-восток, увлекая за собой задний конец фронта.

Окклюзионные фронты

Холодные фронты почти всегда движутся быстрее, чем теплые фронты, и в конечном итоге они догоняют их. Когда это происходит, теплый воздух вытесняется от земли, а связанная с ними система низкого давления считается перекрытой. Точка окклюзии также известна как «тройная точка», из которой тянется холодный фронт на юг, теплый фронт, простирающийся на восток, и фронт окклюзии, который простирается на север обратно к центру низкого давления.

Штормовые системы обычно достигают максимальной интенсивности, когда они впервые оказываются окклюзионными; затем они начинают постепенно ослабевать в течение следующих нескольких дней, поскольку воздух во время шторма «перемешивается», различные воздушные массы и температурные контрасты разрушаются.Это лишает шторм его источника энергии, и поэтому он в конечном итоге умирает. Закрытые фронтальные проходы обычно отмечены порывами ветра и приступами сильного дождя, возможно, даже с грозой. Они отмечены на погодной карте фиолетовой линией с чередующимися полукругами и треугольниками, указывающими в направлении их движения.

Желоба

Наконец, желоб (произносится «троф») - это удлиненная область относительно низкого атмосферного давления, часто связанная с фронтами, которые могут возникать либо на поверхности Земли, либо на больших высотах.Давление воздуха по осям желоба ниже, чем с двух его сторон. Иногда изобары с желобом имеют ярко выраженную V-образную форму. Активные погодные фронты всегда лежат внутри впадин, но не все впадины являются фронтальными. Прохождение желоба верхнего уровня может дать почувствовать его присутствие, создав нарастание облаков, за которым последует быстрый выстрел осадков, а затем прояснение неба.

В отличие от фасадов, на метеокарте нет универсального обозначения желоба. В Соединенных Штатах, например, желоб обозначен черной пунктирной линией.В Великобритании это обозначено жирной линией, идущей от системы низкого давления, а в Австралии - пунктирной линией.

Для получения последней информации о погоде посетите:

Погодные фронты - Метеорологическое бюро

Воздух вокруг земного шара имеет различные свойства. Например, воздух с севера обычно холоднее, и обычно есть резкая граница, где он встречается с более теплым воздухом с юга (а не постепенное повышение температуры). Еще одна сложность заключается в том, что воздух часто бывает сухим, если он пришел с большого континента, или содержит много влаги, если он пересек 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 рассматривать как линию фронта в битве, где теплый воздух представляет одну сторону и ее «врага», а холодный воздух - другую сторону.

На передней панели возможны большие колебания температуры, так как теплый воздух соприкасается с более холодным. Разница в температуре может указывать на «силу» фронта. Например, если очень холодный воздух соприкасается с теплым тропическим воздухом, передняя часть может быть «сильной» или «интенсивной». Однако, если разница температур между двумя воздушными массами небольшая, 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, большой сушей к востоку от нас и из-за нашего положения к северу от экватора.Эти факторы означают, что мы испытываем большое количество фронтальных систем и связанных с ними погодных условий.

Большинство фронтальных систем, влияющих на Великобританию, формируются над Атлантическим океаном и движутся с запада на восток. Диаграммы приземного давления Метеорологического бюро показывают прогнозируемое давление и погодные условия на пять дней вперед для Европы и северо-западной Атлантики. Ниже описаны три наиболее распространенных погодных фронта, отображаемых на этих картах.

Холодные фронты

Холодный фронт обозначен на погодной карте линией с треугольниками.Треугольники можно рассматривать как сосульки. Холодные фронты часто окрашены в синий цвет.

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

Теплые фасады

Теплый фронт символизируется на погодной карте линией с полукругами.Полукруги можно рассматривать как полусолнца. Теплые фасады часто окрашены в красный цвет.

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

Фронты окклюзии

Закрытый фронт обозначен на погодной карте линией, состоящей как из полукругов, так и из треугольников.Часто они окрашены в фиолетовый цвет.

Они немного сложнее, чем холодный или теплый фронт. Слово окклюзия означает «скрытый», и окклюзия возникает, когда холодный фронт «догоняет» теплый фронт. Затем теплый воздух поднимается с поверхности и, следовательно, скрывается. Окклюзию можно рассматривать как имеющую характеристики как теплого, так и холодного фронта.

Базовое обсуждение давления

На этом рисунке показан пример системы высокого и низкого давления.На поверхности ветры движутся против часовой стрелки (циклонически) вокруг низкого давления и по часовой стрелке (антициклонически) вокруг высокого давления. Фактическое давление в этих системах может быть измерено либо в дюймах ртутного столба (например, 30,10), либо в миллибарах (например, 1004 мбар). Линии равного давления между максимумами и минимумами называются «изобарами ». Приземный ветер обычно течет под углом к ​​изобарам от высокого до низкого давления.

Здесь типичная карта погоды на поверхности показывает ветры, вращающиеся против часовой стрелки вокруг системы низкого давления.Наблюдение за каждой станцией сообщает направление и скорость ветра, температуру, точку росы и давление на этой станции.

Поверхностные системы низкого давления обычно имеют фасад, связанный с ними. Фронт представляет собой границу между двумя воздушными массами, которые обладают разными свойствами температуры, ветра и влажности. Здесь показан холодный фронт, который может присутствовать в любое время года, но наиболее выражен и заметен зимой.Воздух обычно теплее перед холодным фронтом и холоднее за ним. При холодном фронте холодный воздух продвигается вперед и вытесняет теплый воздух, поскольку холодный воздух более плотный (тяжелый), чем теплый.

На этом вертикальном разрезе холодного фронта показан холодный воздух за холодным фронтом (темно-синие линии), переходящий в более теплый воздух впереди фронта. Там, где встречаются две воздушные массы, часто происходит их сближение, что может привести к восходящему движению воздушных частиц.Если в воздухе содержится достаточно влаги, возможен дождь. Если воздух также нестабилен, также могут развиваться грозы. Это упрощенный вид холодного фронта. Иногда фронты наверху (над поверхностью) могут приводить к выпадению осадков впереди холодных фронтов.

Теплые фронты также обычны, особенно с осени по весну, когда в Соединенных Штатах существуют большие перепады температур.Относительно прохладный или холодный воздух присутствует впереди теплого фронта, а более теплый воздух позади фронта, т. Е. В отличие от холодного фронта. Однако, в то время как холодный воздух на поверхности существует перед теплым фронтом, относительно более теплый воздух часто находится над ним, поскольку более теплый поверхностный воздух позади фронта поднимается вверх и над холодным воздухом внизу. Если присутствует достаточное количество влаги, это может привести к выпадению осадков вдоль и перед фронтом. При теплом фронте холодный воздух впереди должен отступить, прежде чем теплый воздух позади него сможет продвинуться вперед.

Вертикальное поперечное сечение теплого фронта (темно-красные линии) показывает, как поверхностный теплый воздух за теплым фронтом течет вверх под наклоном вверх поверх нижнего холодного или холодного воздуха перед положением поверхностного теплого фронта. Это вызывает облака и осадки перед поверхностным теплым фронтом, при условии достаточного восходящего движения частиц воздуха и имеющейся влаги.

Стационарный фронт подобен теплому фронту, т.е.е., позади него (к югу от него) присутствует теплый воздух, а впереди (к северу) - холодный воздух. Однако, в то время как теплый фронт показывает движение, неподвижный фронт практически не движется, так как более прохладный и плотный воздух остается неизменным и не отступает. Обратите внимание на ветры с северо-востока на картинке справа вверху. Поскольку эти ветры несколько дуют вперед, этот более прохладный воздух не уходит, поэтому более теплый воздух к югу от фронта не может подниматься на север. При неподвижном фронте обычно существует баланс между более теплыми и более холодными воздушными массами по обе стороны фронта, так что ни одна воздушная масса не может продвигаться по другой.Таким образом, фронт остается практически неподвижным.

Здесь мы видим, как может выглядеть типичная система низкого давления на карте погоды на поверхности. Холодный фронт простирается к югу от центра низкого давления, а теплый - к востоку. Теплый воздух расположен впереди холодного фронта и позади теплого фронта (так называемый «теплый сектор»), тогда как холодный воздух находится впереди теплого фронта, а холодный воздух - позади холодного фронта.Однако не все погодные системы так просты, как эта модель.

На графике показано, как происходит температура «, адвекция ». «Адвект» означает переход с одного места на другое по ветру. В крайнем левом углу теплый воздух переносится на север, то есть снизу (теплее) вверх (прохладнее) южным ветром. Это называется « адвекция теплого воздуха » и происходит, например, с теплыми фронтами. Адвекция теплого воздуха может происходить на поверхности или вверху, и при достаточном подъеме и влажности приведет к выпадению осадков.Слева противоположное. Ветер дует с севера на юг, перемещая более прохладный воздух в сторону более теплого. Это называется « адвекция холодного воздуха » и обычно происходит за холодным фронтом.

Погода на поверхности земли в значительной степени зависит от того, что происходит в атмосфере над ней. Поэтому метеорологи всегда анализируют "карты верхнего слоя атмосферы" на предмет погодных явлений, влажности, температуры и т. Д.и их ожидаемые изменения для определения вероятной погоды на поверхности. На изображениях выше показано, как может выглядеть очень простая карта погоды в верхних слоях атмосферы (в этом примере на высоте 500 мбайт или около 18 000 футов). Слева мы видим «впадину » низкого давления, которая может быть связана с системой низкого давления (красная «L»), фронтами и осадками на поверхности перед расположением верхней впадины. Справа мы видим " гребень " высокого давления наверху. Поверхностная система высокого давления и часто хорошая погода обычно расположены впереди (к востоку) от оси верхнего гребня, а более низкое поверхностное давление позади (к западу от) гребня.Желоба и гребни могут быть слабыми или довольно сильными.

Изучая данные о верхних слоях атмосферы, мы также внимательно изучаем « реактивный поток », который представляет собой относительно высокоскоростную воздушную ленту на высоте от 25 000 до 40 000 футов над землей. Струи наиболее сильны зимой, когда в Северном полушарии наблюдаются самые большие перепады температур. В общем, самые теплые воздушные массы расположены к югу от струи, а холодный - к северу (рисунок слева).Изменения в структуре струйного течения и различные скорости ветра внутри струи играют важную роль в приземной температуре и характере осадков. Справа - типичная карта высот (300 или 200 мб, т. Е. Около 30 000 или 40 000 футов), показывающая (белые) линии высот, показывающие впадины в южной Калифорнии / Нижней Мексике и восточной части Соединенных Штатов, с гребнем на большей части территории. Скалистые горы. Кроме того, векторы ветра и цветные изотахи (линии равной скорости ветра) показывают местоположение струйного течения (зеленые цвета).Изотахи желтого, красного и розового цвета представляют собой ленту более высокоскоростных ветров внутри струи. Обратите внимание, что внутри реактивного течения скорости ветра обычно различаются. Именно эти различия в скоростях ветра внутри струйного течения могут вызвать значительные погодные условия. В этом примере самые сильные ветры расположены вдоль восточного побережья. Это называется «полоса » в общем струйном потоке.

Это изображение со спутника, на котором показаны облака, связанные с основной системой низкого давления.Спутниковые снимки сделаны метеорологическими спутниками, расположенными на высоте около 22 000 миль над землей. Нижний центр поверхности в этом случае, вероятно, будет расположен в западной части Айовы с холодным фронтом, простирающимся на юг через Миссури в восточный Техас вдоль полосы облаков. В этом диапазоне могут быть ливневые дожди. Между тем, в Небраске, Южной Дакате, Миннесоте и северном Висконсине более устойчивый дождь или снег могут идти к северу и западу от поверхностного низкого и теплого фронта (который, вероятно, простирается на северо-восток от низкого уровня через центральный Висконсин).

Теперь рассмотрим разные типы осадков. Красная линия выше представляет собой вертикальный профиль температуры в атмосфере. Обратите внимание, что температура (красная линия) остается ниже 0 ° C (32 ° F) по всей атмосфере. Таким образом, снег будет формироваться наверху и оставаться в виде снега при падении на землю.

Теперь мы видим другой температурный профиль.На высоте, где образуется снег, воздух холоднее 0 ° C, но затем немного нагревается до температуры чуть выше нуля. В этом слое падающий снег частично тает, так что осадки теперь частично состоят из снега и частично из воды. По мере того как осадки продолжают падать к поверхности, где снова присутствует холодный воздух (температура ниже нуля), осадки повторно замерзают, образуя мокрый снег или ледяные шарики.

Этот температурный профиль довольно похож на профиль для мокрого снега, хотя существует более теплый и более глубокий теплый слой с более мелким холодным слоем у поверхности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *