Атмосферный фронт: что это такое, определение в географии и что приносит теплый и холодный

Что такое атмосферный фронт?

это переходная полоса между двумя разными воздушными массами. Он образовался высоко над земной поверхностью в атмосфере, а точнее, в самом нижнем ее слое — тропосфере. В этом случае воздушные массы должны иметь противоположные свойства. Прикасаясь друг к другу, они взаимодействуют, что вызывает резкие изменения погоды.

Немного истории

Понятия «атмосферный фронт» и «передняя поверхность» возникли не одни. Их ввел в метеорологию норвежский ученый Я. Бьеркнес. Произошло это в 1918 году. Бьеркнес показал, что атмосферные фронты являются основными звеньями атмосферного цикла в верхнем и среднем слоях. Однако еще до поиска норвежца в 1863 году адмирал Фицрой предположил, что сильные атмосферные процессы начались в точках встречи воздушных масс с разных сторон света. Но тогда научное сообщество не обратило внимания на эти наблюдения.

Бергенская школа, представителем которой был Бьеркнес, не только делала свои собственные наблюдения, но также объединила все знания и гипотезы, высказанные предыдущими наблюдателями и учеными, и представила их в форме последовательной научной системы.

По определению, наклонная поверхность, которая представляет собой область перехода между различными воздушными потоками, называется передней поверхностью. Но атмосферные фронты — это отображение лицевых поверхностей на карту погоды. Обычно переходная область атмосферного фронта привязана к земной поверхности и поднимается до тех высот, где различия между воздушными массами размыты. Чаще всего порог этой высоты составляет от 9 до 12 км.

Что приносят с собой фронты?

Любой фронт со временем меняет, в том числе силу и направление ветра.

Более опасен холодный фронт, так как он часто приносит с собой порывы ветра, грозы и дождь. Как правило, такая непогода наступает внезапно, но длится недолго: холодный фронт движется довольно быстро — до 80 километров в час. В северном полушарии такие фронты обычно перемещаются с северо-запада на юго-восток, в южном полушарии — с юго-запада на северо-восток.

Холодный фронт приносит сначала непогоду, а потом — ясное или усыпанное холмами небо, хорошую видимость и низкую влажность. Он также имеет восходящие потоки, которые помогут вам, если вы собираетесь взлететь.

Теплый фронт также может вызвать плохую погоду, но дожди будут длиться день или больше, потому что его дождливая область намного шире и к тому же движется намного медленнее, чем холодный — 20-30 км / ч или меньше. Это связано с тем, что менее плотному теплому воздуху труднее вытеснить более плотный холодный воздух. Ветровое усиление с теплым фронтом не такое сильное, как с холодным. В Северном полушарии теплые фронты обычно перемещаются с юго-запада на северо-восток, на юг — с северо-запада на юго-восток.

Теплые фронты часто приносят облачное небо, повышенную влажность, дымку и туман, жару и дождь в течение нескольких дней, что нехорошо для пилотов.

Самыми спокойными являются стационарные фронты: как правило, дуют довольно слабые ветры. Наиболее опасны фронты окклюзии, так как различные динамические процессы могут привести к образованию нового циклона.

Граница воздушных масс

В обычном понимании «фронт» — это военный термин. Это линия, на которой происходит противостояние вражеских сил. А понятие атмосферных фронтов — это граница контакта двух масс воздуха, которые образуются на больших площадях земной поверхности.

По воле природы человек получил возможность жить, развиваться и заселять все большие территории. Тропосфера, нижняя часть земной атмосферы, снабжает нас кислородом и находится в постоянном движении. Все это состоит из отдельных воздушных масс, объединенных общим явлением и схожими показателями.

Среди основных показателей этих масс определяют объем, температуру, давление и влажность. Во время движения разные массы могут сближаться и сталкиваться. Однако они никогда не теряют своих границ и никогда не смешиваются друг с другом.

Атмосферные фронты — это области соприкосновения воздушных масс и внезапных погодных скачков.

Понятия «атмосферный фронт» и «передняя поверхность» возникли не одни. Их ввел в метеорологию норвежский ученый Я. Бьеркнес. Произошло это в 1918 году.

Бьеркнес показал, что атмосферные фронты являются основными звеньями атмосферного цикла в верхнем и среднем слоях.

Однако еще до поиска норвежца в 1863 году адмирал Фицрой предположил, что сильные атмосферные процессы начались в точках встречи воздушных масс с разных сторон света. Но тогда научное сообщество не обратило внимания на эти наблюдения.

Бергенская школа, представителем которой был Бьеркнес, не только делала свои собственные наблюдения, но также объединила все знания и гипотезы, высказанные предыдущими наблюдателями и учеными, и представила их в форме последовательной научной системы.

По определению, наклонная поверхность, которая представляет собой область перехода между различными воздушными потоками, называется передней поверхностью.

Но атмосферные фронты — это отображение лицевых поверхностей на карту погоды.

Обычно переходная область атмосферного фронта привязана к земной поверхности и поднимается до тех высот, где различия между воздушными массами размыты. Чаще всего порог этой высоты составляет от 9 до 12 км.

Атмосферные фронты разные. Они зависят от направления движения горячего и холодного массивов. Есть три типа фронтов: холодный, горячий и окклюзия, образующиеся на стыке разных фронтов. Давайте подробнее разберемся, что такое жаркая и холодная погода.

Теплый фронт — это движение воздушных масс, при котором холодный воздух сменяется теплым.

То есть воздух более высокой температуры, продвигаясь вперед, оказывается на территории, где преобладали холодные воздушные массы. Он также поднимается вверх по переходной зоне.

При этом температура воздуха постепенно понижается, в результате чего в нем происходит конденсация водяного пара. Так образуются облака.

Основные признаки, по которым можно определить теплый атмосферный фронт:

• резко падает атмосферное давление;
• точка росы увеличивается;
• повышается температура воздуха;
• перистые, затем перисто-слоистые, а затем — высокие облака;
• ветер немного поворачивает влево и усиливается;
• облака становятся слоистыми дождями;
• выпадают осадки разной интенсивности.

Обычно после прекращения осадков становится теплее, но это длится недолго, так как холодный фронт движется очень быстро и достигает теплого атмосферного фронта.

Влияние подстилающей поверхности

На физические свойства воздушных масс влияют радиация и тип подстилающей поверхности Земли.

Поскольку природа такой поверхности может быть разной, трение о нее не равномерное.

Сложные географические очертания могут исказить линию фронта и изменить ее последствия. Например, известны случаи разрушения атмосферных фронтов при перевалке грузов на горных хребтах.

Воздушные массы и атмосферные фронты преподносят метеорологам много сюрпризов. Сравнивая и изучая направления движения масс и причуды циклонов (антициклонов), они составляют графики и прогнозы, которыми люди пользуются каждый день, даже не задумываясь о том, сколько работы им предстоит.

Процесс образования

В процессе перемещения воздушных масс встречаются горячие и холодные токи. Скорость их прохождения может широко варьироваться. Иногда достигает значения 30-35 км / ч. Контактная полоса воздушных потоков называется атмосферным фронтом. Его плоскость наклонена под углом к ​​Земле. Ширина фронта колеблется в пределах 500-900 км, а длина может достигать 2000-3000 км.

Граница фасадов неровная, меняется в зависимости от текучести воздушных потоков. Когда массы сталкиваются, горячий воздух выталкивается из холодного и поднимается вверх. Облака образуются в местах столкновения двух потоков из-за конденсации паров. Поэтому здесь начинаются активные осадки.

Причины образования

Тропосфера, нижняя часть атмосферы, состоит из воздушных потоков неодинакового качества. Все они чем-то похожи и чем-то отличаются. Их принято делить по показателям объема, давления, влажности и температуры. Тропосфера находится в постоянном движении. Из-за этого соприкасаются несколько воздушных потоков, и место их столкновения называется атмосферным фронтом.

Основные причины получения образования:

• разная температура воздушных потоков (горячий / холодный),
• постоянное движение тропосферы.

Виды

AF делятся на разновидности, каждая из которых имеет свои особенности и несет с собой свои климатические условия.

Теплый

Горячий AF всегда направлен на общее направление движения обоих потоков. Он образуется, когда теплая воздушная масса достигает холодной и занимает ее территорию.

Горячий воздух может двигаться быстро, а холодный — нет. Когда обе массы воздуха соприкасаются, холодный воздух образует своего рода склон, по которому поднимается теплый воздух. Теперь оба потока направлены по направлению движения горячего воздуха. Поднимаясь, он остывает и начинает образовывать дождевые облака.

Холодный

Холодный AF всегда направлен в направлении, противоположном направлению массы горячего воздуха. Он образуется, когда холодный воздух догоняет горячий воздух и захватывает его территорию. Последний из-за своей легкости начинает быстро набирать высоту, и его температура быстро падает. Влага производит пар, который образует кучево-дождевые облака. Воздух продолжает двигаться туда, куда был направлен холодный поток. Начинаются ливни и прибывает сильная волна холода.

Фронт окклюзий

Это зона встречи двух других AF, где холодный является самым сильным и прерывает горячий или неподвижный.

Знаки:

• сплошной облачный покров,
• продолжительные осадки относительно постоянной интенсивности на большой территории,
• изменить направление ветра, не увеличивая его скорость,
• постоянство атмосферного давления,
• постоянная температура,
• образование циклонов.

Малоподвижные стационарные

Стоящие на месте и не движущиеся вбок воздушные потоки называются стационарными. Обычно они образуются в местах глубоких впадин. Образование облаков примерно такое же, как при приближении теплой полосы. Часто наблюдаются осадки. Атмосферное давление практически не меняется, ветер не меняет направления.

В этом случае возможны волновые возмущения. Они быстро проходят по всему фронту. На этом этапе можно сформировать циклон. Когда это происходит осенью и весной, наблюдается усиление грозовой активности. Реже летом бывают бури.

Циклоны и антициклоны

В результате неравномерного распределения воздуха образуются зоны высокого и низкого давления. Если в этой области слишком много воздуха, значит, в этой области высокое давление. Те места, где меньше воздуха, называются зонами низкого давления. По законам природы воздушные массы перетекают из мест высокого давления в зоны низкого давления. Это выражается в аспекте ветра.

Так появилось такое понятие, как циклон. Ее можно охарактеризовать как воронку низкого давления, куда воздух всасывается из мест, где его избыток.

Следовательно, есть определение антициклона. Это ветер, возникающий из-за вытеснения воздуха из зоны высокого давления в места с низким содержанием.

География движения воздуха

В соответствии с существующими климатическими поясами науке удалось установить, какие типы атмосферных фронтов существуют на каждой из территорий. Географически они делятся на:

1. Арктический. Он отделяет холодный воздух Арктики от умеренного воздуха на прилегающих территориях.
2. Полярный. Расположен между умеренными и тропическими воздушными течениями.
3. Тропический. Находится между тропической и экваториальной воздушными массами.

В зависимости от географии земной поверхности меняется конфигурация первой атмосферной линии. Например, он деформируется при перевалке на высоких горных хребтах.

Прогноз погоды — очень сложная процедура. Это связано с непостоянством поведения воздушных масс. Только кропотливая работа синоптиков может правильно составить графики работ.

Влияние на погоду

Роль активности атмосферных фронтов в формировании климатических особенностей в разных широтах выражается по-разному. Особенно велико его значение в формировании климата умеренного широтного пояса. Этим объясняется нестабильность погодных условий на большей части территории России.

Наиболее постоянно существующие воздушные потоки наносятся специалистами на метеорологическую карту, а их основные параметры (сезонность, время формирования, скорость прохождения) заносятся в специальные таблицы.

Максимальная мощность характерна для климатических границ, возникающих при соприкосновении основных типов воздушных масс:

• тропический;
• умеренный;
• арктический.

В северных широтах России, на пересечении умеренных и арктических атмосферных масс, формируется арктическая климатическая граница. Полярный фронт умеренного воздуха разделяет тропические и умеренные воздушные массы и расположен к югу от границы с Россией.

Зимой арктический и полярный фронты перемещаются на юг, а летом — на север.

В зимние месяцы на востоке России граница атмосферы Арктики достигает берегов Охотского моря. К северо-востоку от него в этот период бушуют сухие и очень холодные арктические воздушные массы.

Влияние Североатлантического течения не позволяет Арктическому фронту простираться на европейскую часть страны: его согревающее воздействие смягчает климат. Влияние полярного фронта возможно только летом — его ответвления пересекают южные районы России.

Формула Маргулиса

Если бы воздушные потоки не двигались, поверхность AF была бы параллельна поверхности земли, то есть горизонтально. Но массы находятся в постоянном движении, поэтому AF наклонен к Земле в среднем на 1 °. Горячий AF наклонен в сторону своего движения, холодный AF — в противоположную сторону. Вы можете рассчитать угол наклона по формуле Маргулиса.

Макс Маргулис — австрийский метеоролог, проводивший свои исследования в конце 19 — начале 20 веков. Годы жизни — 1856-1920 гг. Он разработал формулу, которая позже была названа его именем (формула Маргулиса).

Атмосферные фронты России

На территории страны в основном 2 фронта из 3-х: полярный и арктический. Влияние третьего, тропического, сказывается на юге Дальнего Востока.

Циклоны в основном образуются в Охотском, Карском и Баренцевом морях. Океаны имеют большое влияние на атмосферу: Северный Ледовитый океан, Тихий океан и Атлантический океан.

Примеры

Полярный фронт, действующий в июле на территории Российской Федерации, вызывает обильные осадки в центральных районах страны и в средней полосе России.

Арктические воздушные массы образуются над Северным Ледовитым океаном, северной Евразией и Северной Америкой. Особенность: низкая температура, низкая влажность, высокая прозрачность воздуха. Если арктические потоки перемещаются в умеренные широты из-за столкновения с противоположными потоками, в плохую или безоблачную погоду происходит быстрое похолодание.

Континентальные арктические воздушные массы образуются в центре и востоке Арктики, а также (зимой) на северных побережьях континентов. Для них характерны очень низкая температура и влажность. Они приносят похолодание и безоблачный климат.

Арктические морские массивы образуются в районах с повышенной температурой и влажностью — в европейской части Арктики, свободной ото льда. Эти потоки несут на материк потепление даже зимой.

Место с наиболее интенсивным присутствием тропических циклонов находится в юго-западной части северной части Тихого океана. В период с 1940 по 1955 год здесь было зарегистрировано 27 тайфунов, затем 28 с 1955 по 1965 год и 29 тайфунов с 1966 по 1975 год. В последнее время их количество колебалось от 26 до 30.

Холодные и тёплые атмосферные фронты

Зона взаимодействия воздушных потоков называется атмосферным фронтом (далее АФ), то есть границей, вдоль которой разные слои воздуха с разными физическими параметрами влияют друг на друга.

Например, атмосферный фронт возникает, когда массы холодного и теплого воздуха приближаются и встречаются в нижних слоях атмосферы. Они приносят характерные изменения климата.

Признаки

Если вы умеете различать признаки жаркого и холодного погодных фронтов, вы можете предсказывать погоду в обозримом будущем. Чтобы различать эти два типа, необходимо наблюдать облака, осадки, температуру, ветер и атмосферное давление.

Симптомы горячей ФП:

• атмосферное давление понижается,
• температура воздуха повышается, становится относительно жарко ,
• видны перистые облака, которые затем превращаются в перисто-слоистые, которые, в свою очередь, постепенно превращаются в сильно стратифицированные,
• облака становятся тяжелыми
• скорость ветра увеличивается, меняется его направление,
• выпадают осадки.

Симптомы холодной ФП:

• давление скачет за передней кромкой и впереди нее,
• температура быстро падает (до 10 ° С за один раз), становится холодно,
• кучи в небе,
• за линией облаков видны участки безоблачного неба,
• дует бурный ветер и быстро меняет ориентацию,
• сильные дожди (включая возможные грозы и град).

Чем опасны фронты и как себя защитить?

Если теплый фронт с плохой видимостью неприятен для самолетов, то холодный фронт, а точнее его грозы и грозы, опаснее для неподготовленных людей на улицах и для яхтсменов. Но если на улице от ливня и сильного ветра всегда можно спрятаться в солидных постройках, то на море важно заранее знать, столкнется ли вам непогода или нет, и лучше этого избегать.

Еще перед выходом в море необходимо уточнить прогноз погоды как на предполагаемом маршруте, так и в его окрестностях. Если у вас есть Интернет, вы должны делать это дважды в день, вы также можете проверить индекс CAPE (доступная конвективная потенциальная энергия). Если он выше 500, стоит подготовиться к возможной непогоду.

При отсутствии интернета начало холодного фронта видно издалека — часто это выглядит мрачной стеной непогоды. Резкое падение давления тоже может быть предвестником.

Влияние на жизнедеятельность человека

Резкие погодные изменения, сопровождающие наступление ВС, могут существенно повлиять на жизнь людей.

Отрицательные последствия:

• возникновение стихийных бедствий и опасных для человека условий (тайфуны, гололед, проливные дожди и т д);
• материальный ущерб, негативное воздействие на оборудование;
• негативное влияние на самочувствие человека через атмосферное давление (люди, зависящие от погоды или чувствительные к погодным условиям, особенно чувствительны к этому эффекту).

Сильный дождь, гроза, резкие перепады температуры и ветра могут привести к опасным ситуациям на дорогах: зимняя оттепель и гололед, сильный ветер и падающие деревья, повреждение линий электропередач, пожары, сильные грозы, молнии на незащищенных объектах и ​​т. Д. Циклоны часто превращаются в мощные ураганы.

Неожиданные толчки и сильные падения / повышения давления воздуха могут отрицательно сказаться на людях, страдающих проблемами с собственным давлением. Кроме того, резкая смена погодных условий негативно сказывается на метеорологических или метеорологических людях, может вызвать обострение хронических заболеваний, рецидивы и т.д.