Особенности погодных условий атмосферных фронтов.

С атмосферными фронтами связаны особые явления погоды. С одной стороны, переход из одной воздушной массы в другую сопровождается резким колебанием метеорологических элементов. С другой стороны, восходящие движения воздуха во фронтальных зонах приводят к образованию обширных облачных систем, из которых выпадают осадки на больших площадях, а огромные атмосферные волны, возникающие в воздушных массах по обе стороны от фронта, приводят к образованию атмосферных возмущений – крупномасштабных вихрей – циклонов и антициклонов.

Особенности атмосферной циркуляции складываются так, что атмосферные фронты постоянно размываются и возникают вновь. Вместе с ними формируются, меняют свои свойства (трансформируются) воздушные массы по обе стороны фронта.

Приближение атмосферных фронтов достаточно надежно можно проследить по некоторым признакам.

Теплый фронт

Если фронт движется так, что холодный воздух отступает, уступая месту теплому воздуху, то такой фронт называется теплым.

Угол наклона теплого фронта к горизонтальной поверхности составляет около 0,5^◦ . По вертикали в тропосфере находятся две воздушные массы. Холодный воздух остается узким клином у земли. Теплый воздух поднимается вверх по фронтальной поверхности. Поскольку подъем на всех высотах происходит медленно, то на огромных пространствах образуются слоисто-образные облака. Теплый воздух, продвигаясь вперед, не только занимает пространство, где раньше находился холодный воздух, но и поднимается вверх вдоль переходной зоны. По мере подъема теплый воздух охлаждается, водяной пар, находящийся в нем, конденсируется. В результате этого образуются облака, для которых характерная особая облачность, осадки и воздушные течения теплого фронта. Первым признаком приближения теплого фронта будет появление перистых облаков (Ci). Давление при этом начнет падать. Через несколько часов перистые облака, уплотняясь, переходят в пелену перисто-слоистых облаков (Cs). Вслед на перисто-слоистыми облаками натекают еще более плотные высоко-слоистые облака (As), постепенно становящиеся не просвечиваемыми луной или солнцем. Давление падает при этом сильнее, а ветер, несколько поворачивая влево усиливается. Из высоко-слоистых облаков могут выпадать осадки, особенно зимой, когда они по пути не успевают испариться.

Через некоторое время эти облака переходят в слоисто-дождевые (Ns), под которыми обычно бывают разорвано-дождевые (Fr nb) и разорванно-слоистые (St fr). Осадки из слоисто-дождевых облаков выпадают более интенсивно, видимость ухудшается, давление быстро падает, ветер усиливается, часто принимает порывистый характер. При пересечении фронта ветер резко поворачивает вправо, падение давления прекращается или замедляется. Осадки могут прекратиться, но обычно они лишь ослабевают и переходят в моросящие. Температура и влажность воздуха постепенно повышается.

После прохождения фронта температура увеличивается, осадки прекращаются. Зимой видимость может оставаться плохой уже из-за адвективного тумана в теплом воздухе. Возможна морось. В летнее время видимость за линией фронта улучшается. Перед теплым фронтом давление падает.

Признаками того, что приближается теплый фронт, является падение давления, увеличение плотности, водности облаков, снижение их нижней границы, появление nimbostratus, выпадение обложных осадков, появление обрывков stratus fractus (St, fr) или fractonimbus ().

Трудности, которые могут встретиться при пересечении теплого фронта, связаны в основном с длительным пребыванием в зоне плохой видимости, ширина которой колеблется от 150 до 200 миль.

В холодное время года за 400 км до фронта из высокослоистых облаков могут выпадать осадки в виде снега или снежной крупы. Летом зона осадков сужается до 300 км, так как осадки в виде слабого дождя или мороси из As испаряются в теплом воздухе, не доходя до подстилающей поверхности.

Холодный фронт

Когда холодная воздушная масса замещает теплую, линия по которой фронтальная поверхность пересекается с горизонтальной поверхностью на уровне моря, называется холодным фронтом.

Холодным фронтом называется фронт, перемещающийся в сторону теплой воздушной массы. Различают два основных типа холодных фронтов:

• 1) холодные фронты первого рода—медленно движущиеся или замедляющиеся фронты, которые чаще всего наблюдаются на периферии циклонов или антициклонов;

• 2) холодные фронты второго рода — быстро движущиеся или перемещающиеся с ускорением, они возникают во внутренних частях циклонов и ложбин, перемещающихся с большой скоростью.

На холодном фронте первого рода теплый воздух достаточно медленно восходит вверх по клину холодного. В этом случае теплый воздух медленно восходит вверх по вторгающемуся под него клину холодного воздуха. Над зоной раздела воздушных масс образуются сначала слоисто-дождевые (Ns) облака, переходящие на некотором расстоянии за фронтом в высокослоистые (As) и перисто-слоистые (Cs) облака. Осадки выпадают непосредственно на линии фронта и за фронтом. Ширина зоны осадков обычно не превышает 50–120 миль. Летом над океанами в особо глубоких циклонах и зимой в передней части холодного фронта первого рода образуются мощные кучево-дождевые (Сb) облака, из которых выпадают ливневые осадки, сопровождающиеся грозами. Атмосферное давление перед фронтом резко падает, а за фронтом – растет. Одновременно с этим наблюдается поворот ветра влево перед фронтом и резкий его поворот вправо за фронтом. Особенно резко меняет ветер свое направление (иногда на 180°) тогда, когда фронт располагается вблизи оси узкой ложбины. С прохождением фронта наступает похолодание. На условия плавания при пересечении холодного фронта первого рода будет влиять ухудшение видимости в зоне осадков и шквалистый ветер.

На холодном фронте второго рода быстрое движение холодного воздуха приводит к развитию интенсивного конвективного движения предфронтального теплового влажного воздуха и, следовательно, к мощному развитию кучевых (Си) и кучево-дожде-вых (СЬ) облаков.

На больших высотах (у тропопаузы) кучево-дождевые облака вытягиваются вперед на 50–80 миль от линии фронта. Передняя часть облачной системы холодного фронта второго рода наблюдается в виде перисто-слоистых (Cs), перисто-кучевых (Сс), а также чечевицеобразных высококучевых (Ас) облаков. Полезную и достаточно своевременную информацию о приближающемся холодном фронте можно получить с помощью судовых РЛС.

Атмосферное давление перед холодным фронтом второго рода падает медленно, а за линией фронта быстро растет. Ветер поворачивает влево, а за фронтом резко отворачивается вправо и нередко усиливается до штормового. Перед фронтом и на фронте выпадают ливневые осадки, возможны грозы. В теплое время года на некотором удалении от фронта (в холодной воздушной массе) возможно образование вторичного холодного фронта с ливневыми осадками и грозами.

Условия плавания при пересечении такого фронта неблагоприятные, т.к. у самой линии фронта мощные восходящие токи воздуха способствуют образованию вихря с разрушительными скоростями ветра. Ширина такой зоны может достигать 30 миль.

Фронты окклюзии

Фронт, состоящий из двух фронтов и сформированный таким образом, что холодный фронт перекрывает теплый или стационарный фронт, называют фронтом окклюзии. Комплексные сложные фронты – фронты окклюзии образуются путем смыкания холодного и теплого фронтов при окклюдировании циклонов. Холодный фронт следует за теплым фронтом. Холодный фронт, как правило, движется быстро. Со временем он догоняет теплый и фронты смыкаются.

Это обычный процесс в последней стадии развития циклона, когда холодный фронт догоняет теплый. Существует три основных типа фронтов окклюзии, обусловленных относительной прохладностью воздушной массы, идущей вслед за первоначальным холодным фронтом к воздуху впереди теплого фронта. Это фронты холодной, теплой и нейтральной окклюзии.

Различают теплый фронт окклюзии, если воздух за холодным фронтом оказывается теплее, чем воздух перед теплым фронтом, и холодный фронт окклюзии, когда воздух за холодным фронтом холоднее, чем воздух перед теплым фронтом.

Фронты окклюзий в своем развитии проходят ряд стадий. Наиболее сложные условия погоды на фронтах окклюзий наблюдаются в начальный момент смыкания теплого и холодного фронтов. В этот период облачная система представляет собой сочетание облаков теплого и холодного фронтов. Осадки обложного характера начинают выпадать из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков, в зоне фронта они переходят в ливневые.

Ветер перед теплым фронтом окклюзии усиливается, после прохождения ослабевает и поворачивает вправо.

Перед холодным фронтом окклюзии ветер усиливается до штормового, после прохождения ослабевает и резко поворачивает вправо. По мере вытеснения теплого воздуха в более высокие слои, фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается, появляются безоблачные прослойки. Слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высокослоистая — в высококучевую и перисто-слоистая — в перисто-кучевую. Осадки прекращаются. Прохождение старых фронтов окклюзии проявляется в натекании высоко-кучевой облачности 7—10 баллов.

Условия плавания через фронты окклюзии в начальной стадии развития почти не отличаются от условий плавания при пересечении теплого или холодного фронтов соответственно.

В своем развитии фронты окклюзии проходят три стадии. Особенно сложные погодные условия на фронтах наблюдаются в момент смыкания теплого и холодного фронтов. Облачная система представляет собой сложное сочетание облаков, характерных как для теплого, так и для холодного фронтов. Предфронтовые обложные осадки из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков переходят в ливневые непосредственно в зоне фронта. Направление и скорость ветра при прохождении фронтов окклюзии меняются так же, как на простых фронтах. С течением времени теплый воздух вытесняется вверх и фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается и в облачном покрове появляются просветы. При этом слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высокослоистая – в высококучевую, а перисто-слоистая, в свою очередь,– в перисто-кучевую. Эта перестройка облачных систем приводит к прекращению осадков.

Гидрометеорологические условия плавания в зонах фронтов окклюзии незначительно отличаются от условий плавания при прохождении простых фронтов: холодного или теплого.

Облачная система представляет собой сложное сочетание облаков, характерных как для теплого, так и для холодного фронтов. Погодные условия при прохождении таких фронтов также неблагоприятны для яхтсменов – они сопровождаются дождями с грозами и градом, сильными и порывистыми ветрами с резкой сменой направлений и временами - плохой видимостью.

Предфронтовые обложные осадки из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков переходят в ливневые непосредственно в зоне фронта. Направление и скорость ветра при прохождении фронтов окклюзии меняются так же, как на простых фронтах. С течением времени теплый воздух вытесняется вверх и фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается и в облачном покрове появляются просветы. При этом слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высокослоистая – в высококучевую, а перисто-слоистая, в свою очередь,– в перисто-кучевую. Эта перестройка облачных систем приводит к прекращению осадков.

Малоподвижные, или стационарные фронты

Фронт, который не испытывает заметного смещения ни в сторону теплой, ни в сторону холодной воздушной массы, называется стационарным.

Стационарные фронты располагаются обычно в седловине, либо в глубокой ложбине или на периферии антициклона. Облачная система стационарного фронта представляет собой систему перисто-слоистых, высоко-слоистых и слоисто-дождевых облаков, которая выглядит примерно так, как у теплого фронта. Летом на фронте часто образуются кучево-дождевые облака.

Направление ветра на таком фронте почти не изменяется. Сила ветра на стороне холодного воздуха меньше. Давление значительных изменений не испытывает. В узкой полосе (30 миль) выпадает обложной дождь.

На стационарном фронте могут образовываться волновые возмущения. Волны быстро перемещаются вдоль стационарного фронта таким образом, что холодный воздух остается слева, т. е. в направлении изобар в теплой воздушной массе. Скорость перемещения достигает 30 и более узлов.

После прохождения волны фронт восстанавливает свое положение. Усиление волнового возмущения до образования циклона наблюдается, как правило, в том случае, если с тыла подтекает холодный воздух.

Весной и осенью, а особенно летом прохождение волн на стационарном фронте обусловливает развитие интенсивной грозовой деятельности, сопровождаемой шквалами.

Условия плавания при пересечении стационарного фронта осложняются вследствие ухудшения видимости, а в летний период — вследствие усиления ветра до штормового.