Атмосферные фронты. Причины образования. Виды атмосферных фронтов.

 

 

Воздушные массы, отличающиеся своими физическими свойствами, отделяются друг от друга слоем воздуха, называемым фронтальной поверхностью. В слое фронтальной зоны температура, влажность, плотность, ветер резко изменяются. Фронтальная зона всегда наклонена в сторону холодного воздуха. Над нею расположен тёплый воздух, как менее плотный и лёгкий, а над ним в виде клина – холодный. Основной причиной образования фронтов является сближение разнородных воздушных масс. Фронт считается динамически выраженным, если на 1000км расстояния разница температур тёплого и холодного воздуха составляет 8-10С. Скорость фронта зависит от угла пересечения фронта с изобарами.

Фронты, разделяющие основные географические типы воздушных масс, называются главными фронтами.

Различают:

· арктический фронт, отделяющий арктический воздух от воздуха умеренных широт;

· полярный фронт, разделяющий умеренный и тропический воздух;

· тропический фронт, лежащий между тропическим и экваториальным воздухом.

По скорости движения эти фронты могут быть стационарными (средняя скорость их движения 5-10км/час. Они располагаются на периферии циклона или антициклона) медленно движущимися, быстродвижущимися. По температуре теплыми, холодными и фронтами окклюзии. По высоте развития - приземными, тропосферными, высотными.

Тёплым фронтом называется участок главного фронта, перемещающийся в сторону холодного воздуха, за этим фронтом движется тёплый воздух, который, будучи менее плотным, натекает на холодный воздух.

Холодным фронтом называется участок главного фронта, перемещающийся в сторону тёплого воздуха. За эти фронтом движется холодный воздух, который более плотный и подклинивается под тёплый воздух.

Фронт, образовавшийся в результате смыкания тёплого и холодного воздуха, называется фронтом окклюзии.

 

3.3 Тёплый фронт зимой и летом. Условия полётов.

 

На тёплом фронте тёплый воздух натекает на холодный, расположенный в виде клина внизу. Впереди приземной линии наблюдается область падения давления, которая обусловлена заменой холодного воздуха тёплым. С падением давления усиливается ветер, максимальной скорости от достигает перед прохождением фронта, затем ослабевает. Пред фронтом преобладают ветры юго-восточного направления, переходящие за фронтом на южные и юго-западные.

 

Медленное восходящее движение тёплого воздуха вдоль фронтальной поверхности приводит к его адиабатическому охлаждению и образованию облачной системы и зоны осадков большой протяженности, ширина зоны облаков простирается до 600-700км.

Наклон фронтальной поверхности наблюдается в пределах 1/100 до 1/200.

Основной облачной системой фронта являются слоисто-дождевые и высоко-слоистые облака Ns-As, расположенные в нижнем и среднем ярусах (5-6 км). Их верхняя граница почти горизонтальная, а нижняя понижается от переднего края к линии фронта, где достигает высоты около 100м (в холодное время может быть ниже). Выше As-Ns располагаются перисто-слоистые и перистые облака. Иногда они сливаются с нижележащей облачной системой. Но зачастую облака верхнего яруса отделены от системы Ns-As облачной прослойкой. Под основной облачной системой наблюдается зона обложных осадков. Она лежит впереди приземной линии фронта и имеет протяженность по нормали от фронта до 400 км.

В зоне осадков образуются низкие разорванно-дождевые облака с нижней границой 50-100м, иногда возникают фронтальные туманы, при температурах от 0 до –3 наблюдается гололёд.

Зимой при сильных ветрах прохождение фронта сопровождается сильными метелями, Летом на тёплом фронте могут возникать отдельные очаги кучево-дождевых облаков с ливнями и грозами. Чаще всего они возникают ночью. Их развитие объясняется сильным ночным выхолаживанием верхнего слоя основной фронтальной облачной системы при относительно неизменной температуре в нижних слоях облака. Это приводит к возрастанию температурных градиентов и к увеличению вертикальных токов, которые и приводят к образованию кучево-дождевых облаков. Они, как правило, замаскированы слоисто-дождевой облачностью, что затрудняет их визуальное определение. При подлёте к слоисто-дождевым облакам, внутри которых скрыты кучево-дождевые, начинается болтанка (турбулентность), повышенная электризация, отрицательно влияющая на работу приборного оборудования.

Зимой в зоне отрицательных температур облачности тёплого фронта имеется опасность обледенения самолётов. Нижней границей обледенения является нулевая изотерма. Сильное обледенение наблюдается в полёте в зоне переохлажденного дождя. В холодное время года тёплый фронт обостряется и чаще даёт сложные погодные условия: низкую облачность, ухудшенную видимость в метелях, осадках, туманах, обледенение в осадках, гололёд на земле, электризацию в облаках.

Видимость после прохождения фронта некоторое время сохраняется ограниченной, так как воздух насыщен большим количеством влаги, что позволяет долгое время удерживаться туманам, дымке и низкой облачности.

За тёплым фронтом температура повышается. На картах погоды теплый фронт обозначается красной линией.

 

3.4 Холодный фронт 1 рода зимой и летом. Условия полётов.

 

Холодный фронт 1 рода перемещается со скоростью не более 30 км/час.

В этом случае имеется упорядоченное медленное поднятие тёплого воздуха по вторгающемуся клину холодного воздуха. В холодное полугодие в восходящем тёплом воздухе процесс конденсации не носит бурного характера. Вследствие этого над фронтальной поверхностью образуются слоисто-дождевые облака. Осадки начинаются у самой линии фронта, ширина зоны осадков составляет 100-200 км.

 

 

В этот сезон облачная система имеет сходство с облачностью системы тёплого фронта, расположенной в обратной последовательности. Облака верхнего яруса располагаются позади приземной линии фронта и могут быть отделены от основной облачной системы безоблачной прослойкой.

Верхняя граница слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков (Ns-As) располагается на высоте 4-5км.

В тёплое время года перед системой облаков Ns-As образуются кучево-дождевые облака большой вертикальной мощности, их которых выпадают ливневые осадки, сопровождающиеся грозами, эти облака располагаются грядами вдоль линии фронта с шириной 50-100 км. Верхняя граница может достигать тропопаузы и выше. Под облаками наблюдаются ливневые осадки, грозы, шквалы. В зоне осадков почти всегда образуются низкие разорванно-дождевые облака, Ветер после прохождения фронта поворачивает вправо и ослабевает, давление перед фронтом падает, за фронтом плавно растёт, температура понижается.

 

3.5 Холодный фронт 2 рода зимой и летом. Условия полётов.

 

Быстродвижущийся холодный фронт 2 рода является самым опасным их всех видов атмосферных фронтов. Вследствие большой скорости перемещения (40-50 км/час) холодный воздух с большой энергией вытесняет тёплый воздух вверх до больших высот. В летнее время в результате этой сильной динамической конвекции в тёплом воздухе образуются кучево-дождевые облака большой вертикальной мощности, иногда пробивая тропопаузу. В холодное время года

мощность облаков бывает меньшей.

Кучево-дождевые облака вытесняются вперед по направлению ветра на больших высотах, на 100-300км от линии фронта. Предвестником приближения такого фронт являются высококучевые облака чечевицеобразные (Ac), появляющиеся за 200км перед приземной линией фронта. У самой линии фронта кучево-дождевые облака сопровождаются шкваловыми вихрями с разрушительными скоростями ветра и грозами. Ширина облачной системы достигает нескольких десятков километров, нижняя граница находится обычно на высоте 300-400м, а в зоне осадков может опускаться до 100-200м.

В облаках большую опасность представляют восходящие потоки силой до 30м/с и более и нисходящие до 15 м/с и более. Кроме того, в облаках могут быть грозы, сильные ливневые осадки, а в зоне отрицательных температур – интенсивное обледенение. Но ширина этой опасной зоны небольшая, примерно 50 км.

У земли этот фронт сопровождается шквалами, ливнями, грозами, ширина зоны ливневых осадков – несколько десятков километров и наблюдается обычно впереди приземной линии фронта. Давление перед фронтом резко падает, за фронтом быстро растёт. Ветер после прохождения фронта резко меняет направление вправо и усиливается до 20-30 м/с. Температура за фронтом понижается на 10-12°С за 1 час.

Наиболее ярко выражена погода на этом фронте летом во второй половине дня.

Зимой при прохождении фронта отмечаются сильные снегопады, метели, ухудшающие видимость до нескольких десятков метров. Основные облака – кучево-дождевые (Cb) с верхней границей 4-5 км.

Полёты на эшелоне проходят в простых метеоусловиях, а основное влияние их проявляется на низких эшелонах при взлёте, посадке и в наборе.

 

3.6 Фронты окклюзии. Условия полётов.

 

Тёплые и холодные фронты являются фронтами молодых циклонов. Холодный фронт, как более активный и быстродвижущийся, обычно нагоняет тёплый фронт и смыкается с ним. При этом смыкаются две холодные воздушные массы – находящаяся перед тёплым фронтом и лежащая за холодным фронтом. Тёплый воздух, заключенный между фронтами, отрезается от земли и вытесняется вверх. Облачные системы тёплого и холодного фронтов сближаются и частично накладываются друг на друга и также вытесняются вверх. Указанный процесс называется процессом окклюдирования циклона, а образовавшийся в результате фронт называется фронтом окклюзии (окклюзия – «оклюзис» - запирать замыкать).

В результате окклюдирования возникают два типа фронтов окклюзии:

1. тёплый фронт окклюзии (окклюзия по типу тёплого фронта);

2. холодный фронт окклюзии (окклюзия по типу холодного фронта).

 

Тёплый фронт окклюзии.

 

Этот фронт возникает, если в тыловой части циклона холодный воздух является более тёплой воздушной массой, чес холодный воздух в его передней части. При окклюдировании циклона менее холодный воздух натекает на более холодный воздух, образуется многоярусная система облаков, состоящая из системы облаков тёплого фронта – слоистообразной и облаков холодного фронта – кучево-дождевыми, под которой могут возникнуть низкие разорванно – дождевые облака.

Обложные осадки начинаются впереди линии фронта за 300-400 км, постепенно переходя в ливневые у точки окклюзии. Ветер у земли имеет резкое правое вращение и усиливается. Давление быстро падает. Окклюзии данного типа встречаются в основном в холодное полугодие. На средних и больших высотах полёта ВС могут встретить замаскированные кучево-дождевые облака, которые вызывают сильную турбулентность и обледенение. Ширина такой зоны по нормали к фронту 50 км. При полетах на малых высотах всегда встречается низкая облачность, переходящая в туман, обледенение, на аэродроме гололёд..