Атмосферные фронты и воздушные массы
Классификация воздушных масс
Континентальный полярный воздух
Морской полярный воздух
Континентальный тропический воздух
Морской тропический воздух
Волновой циклон
Образование циклона
Развитие атмосферных фронтов
Теплые фронты
Теплые фронты образуются в том случае, когда масса теплого и обычно влажного воздуха надвигается на более холодную и сухую воздушную массу. При этом теплый воздух перемещается вверх по „клину" более холодного воздуха, остающегося внизу. Однако поднимается теплый воздух под очень небольшим углом к земной поверхности. Отношение высоты „клина" к длине его основания составляет около 1/300 .
При формировании теплого фронта на значительной территории наблюдаются определенные условия погоды. В связи с восходящим движением теплого воздуха вдоль фронта развивается мощный облачный покров, из которого выпадают осадки. При этом теплая воздушная масса обычно неустойчива и развивающаяся в ней конвекция тоже приводит к быстрому подъему воздуха и выпадению осадков.
Приближению теплого фронта к данному району предшествует постепенное понижение атмосферного давления. Затем последовательно появляются перистые и перисто-слоистые облака, которые при приближении теплого фронта к данному району сменяются облаками среднего яруса. Постепенно высоко-слоистые и высоко-кучевые облака могут закрыть все небо. При подходе фронта к данному месту температура воздуха несколько повышается, а давление быстро падает. Перед самым фронтом появляются слоисто-кучевые и слоисто-дождевые облака, имеющие значительную вертикальную протяженность. Если выпадают осадки, то не особенно сильные, но непрерывные. Иногда на теплом фронте наблюдаются кучево-дождевые облака и даже с грозой. Иногда же теплому фронту предшествуют слоистые облака или туман.
После того как теплый фронт пройдет, обычно температура воздуха повышается — за этим фронтом в данный район приходит теплая воздушная масса — и либо наступает полное прояснение, либо сохраняется лишь незначительная облачность.
Холодные фронты
Холодный фронт обычно создает погоду в гораздо более узкой полосе местности, чем теплый фронт. Кроме того, конвективные движения на холодном фронте значительно интенсивнее, чем на теплом, и преобладают облака вертикального развития.
Холодный фронт образуется тогда, когда северные ветры приносят холодный воздух в область, ранее занятую теплым воздухом. Более холодный и потому плотный воздух вклинивается под теплый воздух и заставляет последний подниматься под значительным углом к земной поверхности. Таким образом, холодный фронт образует круче наклоненный воздушный клин, чем теплый фронт. Отношение высоты этого клина к его длине составляет около 1/50.
Фронтальная поверхность довольно сильно наклонена в сторону, противоположную направлению перемещения фронта. Теплый воздух, первоначально располагавшийся у поверхности земли, замещается поступающим холодным воздухом. Обычно холодный воздух перемещается быстрее, чем теплый. На холодном фронте преобладают кучевообразные облака, часто возникают и грозы, тогда как на теплом фронте они бывают лишь в виде исключения.
Приближение холодного фронта, как и теплого, отмечается понижением давления. После же того как он пройдет, давление растет, а температура воздуха резко падает. Скорость ветра перед холодным фронтом увеличивается, а направление его после прохождения фронта сменяется с юго-западного на северо-западное. Спустя 12—24 часа после . прохождения фронта небо обычно проясняется.
Характеристики отдельных холодных фронтов заметно отличаются друг от друга. Особенности каждого такого фронта зависят от нескольких факторов, в частности, от скорости восходящего движения теплого воздуха, вытесняемого натекающим холодным воздухом. Время начала осадков и их количество как перед фронтом, так и за ним зависят также от угда наклона фронта к земной поверхности и от скорости его перемещения. Кроме того, в очень крупных массах холодного воздуха могут образоваться вторичные холодные фронты. Они следуют за основным холодным фронтом и вызывают аналогичные изменения погоды.
Летом холодному фронту нередко предшествует полоса сильных шквалов и гроз, являющихся результатом быстрой конвекции воздуха непосредственно перед фронтом. Они могут наблюдаться за 80—240 км перед фронтом. Так как шквалы движутся быстрее, чем сам фронт, то расстояние между ними и фронтом быстро возрастает. В результате шквалы настолько опережают породивший их фронт, что порой теряют с ним связь, ослабевают и наконец полностью рассеиваются.
Стационарные фронты
Стационарные фронты образуются в том случае, когда поступательное движение фронта замедляется, т. е. когда теплый или холодный фронт застаивается в каком-либо районе. Стационарные фронты могут оставаться неподвижными в течение нескольких суток. Однако в некоторых случаях они могут снова начать двигаться в качестве обычного теплого или холодного фронта. Иногда же контраст температур воздуха на таком фронте постепенно уменьшается и фронт размывается. При стационировании фронта погода обычно характеризуется слабым ветром и осадками по всему району, охваченному влиянием этого фронта.
Фронты окклюзии
Фронты окклюзии являются следствием наложения одного фронта на другой, ранее образовавшийся фронт.
Между двумя такими фронтами находится большая масса воздуха, значительно более теплого, чем остальной окружающий воздух. Окклюдирование возникает в результате вытеснения теплого воздуха вверх и отрыва его от земной поверхности. При этом фронт у земной поверхности перемещается в сущности уже под влиянием перемещения двух холодных воздушных масс.
На фронтах окклюзии часто располагаются глубокие волновые циклоны. Они образуются в виде крайне беспорядочных волновых возмущений на таких фронтах. При этом волна движется вдоль фронта или слегка впереди него. Когда образуется волновой циклон, давление понижается и вокруг волны возникает циклоническая циркуляция воздуха. При формировании волнового циклона теплый фронт перемещается в передней его части, а холодный — в тыловой, причем холодный фронт, обычно двигающийся быстрее, постепенно догоняет теплый. При этом быстро усиливается ветер и волна становится отчетливее выраженной. В конце концов фронт окклюзии превращается в обширную размытую фронтальную зону и постепенно полностью исчезает.
В любое время года в различных районах Земли можно обнаружить различные атмосферные фронты. Они являются главной причиной быстрых и разнообразных изменений погоды на Земле.