Страница 5 из 13
Наибольшая протяженность фронтов по высоте в наших широтах составляет 8–12 километров.
Основные зоны образования атмосферных фронтов — это разделы между основными воздушными массами по их географической классификации. Это так называемые главные фронты. Названия их определяются по более холодной из двух масс. Так, раздел между арктическим воздухом и воздухом умеренных широт носит название арктического фронта. Раздел между воздухом умеренных широт и тропическим воздухом называется полярным (умеренным) фронтом. Между тропическим и экваториальным воздухом располагается тропический фронт.
Главные фронты подразделяются на отдельные ветви. Кроме того, они претерпевают изменения и во времени, иногда размываясь и возникая вновь. При этом каждый главный фронт на отдельных участках может быть теплым или холодным, в зависимости от того, в какую сторону происходит смещение фронта на том или ином участке.
Следует отметить, что анализ высотных синоптических карт позволяет находить фронтальные зоны на больших высотах. Если рассмотреть эти зоны над всем северным полушарием, то оказывается, что они, как правило, опоясывают весь земной шар, разрываясь лишь на сравнительно небольших расстояниях. Четко выраженные при этом потоки воздуха обладают большими скоростями, порядка 70–100 метров в секунду (т. е. 250–350 километров в час). Эти потоки носят название струйных течений, а зоны, в которых они наблюдаются, называются планетарными высотными фронтальными зонами. Ширина планетарной фронтальной зоны может достигать 500–1000 километров.
Причиной возникновения главных фронтов является перемещение огромных масс воздуха в земной атмосфере в связи с ее общей циркуляцией.
Подробнее об этом мы будем говорить дальше. Сейчас же разберемся в том, как отражается прохождение фронтов на погоде.
Как уже говорилось, при возникновении теплого фронта (рис. 8) более теплый воздух, натекая на отступающую массу более холодного воздуха, медленно поднимается вверх и начинает охлаждаться. Это охлаждение приводит к конденсации содержащегося в теплом воздухе водяного пара и к образованию облачности, а затем и осадков. Так как в этом случае теплая масса воздуха спокойно натекает на более холодную, то образующиеся облака располагаются растянутым слоем вдоль поверхности раздела. При этом впереди теплого фронта на расстоянии до 1000 километров от линии фронта на высоте 9–10 километров образуются тонкие перистые облака. Эти облака, кстати, при их дальнейшем уплотнении являются характерным признаком приближения теплого фронта. Вслед за ними надвигаются также тонкие, но несколько более плотные перистослоистые облака. Затем облака еще более уплотняются, снижаются и переходят в высокослоистые, закрывающие небо сплошной пеленой. В самой фронтальной зоне к этим облакам добавляются низкие слоистодождевые и разорваннодождевые облака.
Рис. 8. Теплый фронт в разрезе.
Ширина всей этой облачной системы обычно равна нескольким сотням километров, длина же вдоль линии фронта может достигать нескольких тысяч километров.
Мощность облачного слоя по вертикали увеличивается по мере снижения фронтальной поверхности и может значительно изменяться в зависимости от активности фронта. В случае резко выраженного теплого фронта, когда теплый воздух активно натекает по клину холодной массы, слой слоистодождевых и высокослоистых облаков превышает 5–6 километров по вертикали. Осадки в виде обложного дождя при этом наблюдаются в зоне до 300 километров вперед от линии теплого фронта, а осадки в виде снега — в зоне до 400 километров. Интенсивность осадков повышается по мере приближения к линии фронта. Прекращаются они либо вдоль линии фронта, либо на некотором расстоянии от нее (не далее 50 километров). Прохождение теплого фронта обычно вызывает потепление.
В теплом воздухе за фронтом в большинстве случаев наблюдается пасмурная погода со слабыми осадками. Если запас влаги в нем невелик, погода может здесь проясняться.
В отдельных случаях, в частности, при очень большой влажности теплого воздуха, натекание его по клину холодного воздуха уже не носит спокойного характера: он довольно бурно поднимается вверх. Это приводит к развитию над фронтальной поверхностью кучеводождевых облаков, из которых выпадают ливневые осадки; иногда наблюдаются и грозы. Подобные явления, однако, сравнительно редки и еще не очень хорошо изучены.
При очень небольшой влажности теплого воздуха теплый фронт может и не вызывать облачности. В этом случае его продвижение можно обнаружить лишь измерением температуры, в частности, по наблюдениям температуры на разных высотах.
На рис. 9 изображено, как выглядит теплый фронт на синоптической карте за 9 часов 3 марта 1955 года.
Рис. 9. Теплый фронт на синоптической карте за 9 часов 3 марта 1955 г.
Фронт обозначен зубчатой линией, полукруглые зубцы на которой обращены в сторону движения фронта. В более теплой массе воздуха, к западу от линии фронта, температура (она указана цифрами слева, сверху близ кружков, обозначающих метеорологические станции) колеблется в пределах от –3 до –9 градусов, а в более холодной массе, к востоку от линии фронта, в пределах от –10 до –22 градусов.
Перед линией фронта широкая полоса, покрытая штрихами, обозначает зону осадков. Об этих осадках в виде снега свидетельствуют расположенные у кружков-станций значки в виде звездочек. Кружки в зоне осадков зачернены полностью: это означает, что во всей зоне сплошная облачность. Высоты нижнего слоя облаков колеблются в пределах 300–600 метров.
Рассматривая стрелки, обозначающие направление ветра, нетрудно видеть, что более теплая воздушная масса перемещается с запада на восток, а более холодная — с юга на север.
Холодный фронт образуется, когда массы холодного воздуха подтекают под отступающий теплый воздух.
Рис. 10. Холодный фронт в разрезе:
а) быстро движущийся холодный фронт, б) медленно движущийся холодный фронт.
Различают два рода таких фронтов (рис. 10). Холодный фронт первого рода (рис. 10, б) характеризуется тем, что холодный воздух, подтекая под теплый, движется сравнительно медленно. При этом вдоль фронта, часто на сотни километров, образуется мощная кучеводождевая облачность с ливнями, грозами и шквалами. По мере продвижения холодного воздуха поверхность раздела между ним и теплым воздухом повышается и становится более пологой. В результате за линией фронта теплый воздух натекает на вторгающийся в него клин холодного воздуха уже более медленно. При этом кучеводождевые облака сменяются равномерным покровом слоистодождевых и высокослоистых облаков, мощность которых по вертикали постепенно уменьшается по мере удаления от линии фронта. Из этих облаков, в зоне до 200 километров за линией фронта, выпадают обложные осадки. Если масса холодного воздуха неустойчива, в зафронтальной зоне могут развиваться облака кучевых форм.
Холодный фронт второго рода (рис. 10, а) отличается от первого тем, что холодный воздух движется значительно быстрее. Вытеснение теплого воздуха происходит очень бурно, сопровождается сильным и быстрым развитием мощных кучеводождевых облаков, грозами и ливнями. Вдоль фронта нередко (при большой разнице в температурах теплой и холодной масс воздуха) возникают шквальные ветры, достигающие разрушительной силы. Впереди фронта, на расстоянии до 200 километров, иногда наблюдаются высококучевые, так называемые чечевицеобразные облака.