Нейтральные (местные) воздушные массы

В любой сезон могут быть и устойчивыми и неустойчивыми, в зависимости от начальных свойств и направления трансформации той воздушной массы, из которой образовалась данная воздушная масса.

Над материками нейтральные массы летом неустойчивы, а зимой – устойчивы. Над океанами и морями – наоборот.

Трансформация воздушных масс

Воздушные массы при перемещении из очагов формирования постепенно изменяют свои свойства. Этот процесс эволюции носит название трансформации воздушных масс.

Под трансформацией воздушных масс понимается изменение всех ее важнейших свойств: температуры, влажности, устойчивости и других характеристик.

В этом смысле процесс трансформации, в силу замкнутости глобальной атмосферной циркуляции, бесконечен. Переход от быстрого изменения свойств к медленному происходит постепенно, поэтому трудно установить момент, начиная с которого можно считать, что воздушная масса одного типа трансформировалась в другой тип.

Критерием окончания трансформации является момент времени, начиная с которого изменения средней суточной температуры на уровне подстилающей поверхности и на уровне 850 мб окажутся менее 1÷1,5°С.

Интенсивность трансформации зависит от скорости перемещения, контрастности значений термодинамических характеристик, характера подстилающей поверхности, сезона года. Период трансформации, т.е. число дней, за которое будут достигнуты условия равновесия, составляет 5–7 дней.

Процессы трансформации воздушных масс над морем и над сушей различны.

Если воздух холоднее поверхности моря, то интенсивность трансформации за счет конвективного и турбулентного перемешивания растет.

Если поверхность воды холоднее воздуха, турбулентное перемешивание замедляется, скорость трансформации падает.

Атмосферные фронты

Основные понятия

Атмосферный фронт - это узкая переходная зона между воздушными массами, которые различаются по протяженности, особенностям перемещения, вертикального и горизонтального строения и условий погоды.

Характерными чертами атмосферных фронтов являются большие значения горизонтальных градиентов давления, температуры, влажности и других метеорологических характеристик. Переходная зона может располагаться от поверхности Земли до верхней границы тропосферы. Ширина переходной зоны у поверхности Земли составляет несколько километров. С высотой ширина зоны увеличивается до нескольких десятков. Угол наклона атмосферных фронтов составляет от 0,01° до 1°.

На приземных картах погоды атмосферные фронты обозначаются линией, которая называется линией фронта. Атмосферные фронты всегда располагаются в барических ложбинах, где имеются условия для сближения разнородных воздушных масс.

В зонах фронтов наблюдаются наиболее сложные погодные условия: осадки, грозовая деятельность, усиление ветра, ухудшение видимости.

Классификация атмосферных фронтов по следующим признакам: Проверить!!

§ по горизонтальной и вертикальной протяженности и циркуляционной значимости:

- основные (тропосферные, высокие);

- вторичные (приземные, низкие);

- верхние;

§ по особенностям перемещения, вертикального строения и условий погоды:

· простые фронты:

- теплые;

Основные (тропосферные, высокие) атмосферные фронты

Это фронты, имеющие большую горизонтальную (в несколько тысяч километров) и вертикальную (в несколько километров) протяженность.

Основные фронты разделяют воздушные массы, существенно различающиеся по своим свойствам. У основных фронтов изменение температуры при переходе из одной воздушной массы в другую более 5°С. Контраст температуры в средней тропосфере превышает 8°С/1000 км. На основных фронтах развиваются внетропические циклоны. Каждый основной фронт прослеживается на картах погоды в течение нескольких дней.

Вторичные (приземные, низкие) атмосферные фронты

Это фронты небольшой горизонтальной (сотни километров) и вертикальной (1–1,5 км) протяженности.

Вторичные фронты наблюдаются в тыловой части циклонов. Время их существования не превышает 1–2 суток. При благоприятных условиях вторичные фронты могут превратиться в основные фронты. Каждый такой фронт не выходит за пределы того циклона, с которым он связан.

Приземные образования, сходные с вторичными фронтами, как правило, наблюдаются в зонах сходимости ветра, обусловленных местными топографическими условиями – вдоль берега моря, вдоль кромки арктических льдов и т.п. Такие образования получили название топографические фронты. Топографические фронты не перемещаются за пределы района, в котором они образовались.

Линии неустойчивости или линии шквалов расположены параллельно основным фронтам на небольшом расстоянии от них. Их протяженность несколько десятков километров. Вдоль линии неустойчивости наблюдаются грозы и шквалы, время их существования несколько часов.

Верхние атмосферные фронты

Это фронты, которые образуются на некоторой высоте в тропосфере.

Такие фронты прослеживаются только на картах барической топографии или на вертикальных разрезах атмосферы. Верхним может стать обычный фронт, если на пути его перемещения встречается сильно охлажденный слой воздуха, выполняющий роль подстилающей поверхности (рис. 2.1).

Рис.2.1. Вертикальный разрез атмосферы. Верхний теплый фронт

Фронты имеют большую горизонтальную протяженность и неоднородны на всех его участках. В зависимости от циркуляции воздушных потоков одни участки смещаются в сторону теплого, другие – в сторону холодного воздуха, а третьи участки некоторое время не меняют своего положения.

Теплыми называются участки атмосферного фронта, смещающиеся в сторону холодного воздуха.

За теплым фронтом перемещается теплая воздушная масса (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Вертикальный разрез атмосферы. Теплый фронт.

Холодными называются участки атмосферного фронта, перемещающиеся в сторону теплого воздуха.

За холодным фронтом перемещается холодная воздушная масса (рис. 2.3).

Рис.2.3. Вертикальный разрез атмосферы. Холодный фронт

Малоподвижными являются участки атмосферного воздуха не изменяющие своего положения в течение длительного времени (более 6 часов).

Это возможно тогда, когда нормальные к линии фронта составляющие вектора отсутствуют или направлены в противоположные стороны.

При изменении циркуляции может измениться направление перемещения фронта, т.е., изменится знак фронта. В этих случаях участки теплого фронта могут превратиться в холодный фронт и наоборот.

Фронты окклюзии

В системе одного и того же циклона участки холодною фронта перемещаются с большей скоростью, чем теплые. Поэтому с течением времени холодные участки догоняют теплые, в результате чего происходит слияние их облачных систем и изменение характеристик этих участков. При этом теплая воздушная масса отрывается от поверхности земли и вытесняется в свободную атмосферу в переднюю часть циклона.

Такой процесс называется окклюдированием циклона, а образовавшаяся в результате этого граница между воздушными массами называется фронтом окклюзии.

В зависимости от соотношения температур воздуха по обе стороны фронта окклюзии и направления его движения различают теплые, холодные или нейтральные фронты окклюзии

(рис. 2.4 – 2.6):

Рис. 2.4. Вертикальный разрез атмосферы. Фронт окклюзии по типу холодного

Рис. 2.5. Вертикальный разрез атмосферы. Фронт окклюзии по типу теплого

Рис. 2.6. Вертикальный разрез атмосферы. Фронт окклюзии по типу нейтрального

Продолжительность существования фронтов окклюзии зависит от продолжительности существования циклонов с момента их окклюдирования, обычно, это 3 – 4 дня.

Фронты любого типа могут быть обостренными или размытыми. Если фронт находится в обостренном состоянии, то при переходе через линию фронта резко изменяется температура и другие характеристики воздуха.

Арктический фронт разделяет массы арктического и полярного (умеренного) воздуха.

Полярный (умеренный) фронт отделяет полярный (умеренный) воздух от тропического воздуха.

Тропический фронт разделяет тропический воздух от экваториального воздуха.