К основным относятся атмосферные фронты, имеющие большую горизонтальную (несколько тысяч километров) и вертикальную (несколько километров) протяжённость. Основные фронты разделяют воздушные массы, существенно различающиеся по своим свойствам, прослеживаются на приземных и высотных картах погоды. Контраст температуры в зоне основного фронта на приземной карте погоды превышает 3...5°С на 100 км, на карте АТ-850 5...8° на 500 км. Фронты, определяемые по географическому признаку (арктические, умеренные, полярные, ВЗК), относятся к основным.

На картах барической топографии основной фронт отражается как зона сгущения изогипс и изотерм - высотная фронтальная зона (ВФЗ). Интенсивность ВФЗ зависит от разности температур встречающихся воздушных масс. В этих зонах концентрируются огромные запасы энергии. При нестационарности движения возникают крупнейшие атмосферные вихри - циклоны и антициклоны. Таким образом, ВФЗ играют огромную роль в развитии погодообразующих процессов.

Центральная изогипса зоны сгущения изогипс называется осевой. Часть ВФЗ слева от оси (по направлению переноса) называется циклонической периферией ВФЗ, справа от оси - антициклонической периферией ВФЗ. Часть ВФЗ, где в направлении потока наблюдается сходимость изогипс, называется входом ВФЗ, часть, где в направлении потока наблюдается расходимость изогипс - дельтой ВФЗ.

Отдельные ВФЗ, сливаясь друг с другом, образуют планетарную высотную фронтальную зону (ПВФЗ). ПВФЗ на огромных участках располагается преимущественно зонально, но может иметь волны большой амплитуды меридионального направления. Существуют две основные ПВФЗ. Одна разделяет арктические воздушные массы и воздушные массы умеренных широт - опоясывает северное полушарие по периферии Арктического бассейна. Вторая - разделяет воздушные массы умеренных широт и тропиков и проходит по северной периферии субтропических антициклонов.

Однозначной связи между высотными фронтальными зонами и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно параллельных фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях атмосферы в одну широкую фронтальную зону. В то же время, при наличии фронтальной зоны на высотах у Земли фронт не всегда существует. Фронт в нижних слоях атмосферы отмечается, когда наблюдается приземная конвергенция потоков (в ложбинах и циклонах). При дивергенции ветра (в гребнях и антициклонах) признаки существования фронта слабо выражены или вообще отсутствуют. Непрерывная ВФЗ на большом протяжении в нижнем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки - существует в циклонах и отсутствует в антициклонах.

Вторичные атмосферные фронты - фронты, которые существуют только в нижней тропосфере - у поверхности Земли и не выше АТ-850, а в поле температуры на больших высотах не обнаруживаются. Это, как правило, фронты внутри неоднородной воздушной массы, разделяющие её на две воздушные массы одного происхождения. Наиболее частый случай вторичного фронта - фронт внутри горизонтально неоднородной холодной воздушной массы (арктического или умеренного воздуха), за которым вторгается более "свежая" и более холодная часть этой же воздушной массы. Вторичные фронты нередко наблюдаются в тылу циклона за основным фронтом (от 1 до 3 вторичных фронтов). Вторичные фронты существуют не более 1-2 суток и обычно не выходят за пределы циклона, с которым они связаны.

Верхние фронты - фронты, отсутствующие у поверхности Земли, но выраженные на высотах. Они могут образоваться вследствие размывания фронта у поверхности Земли, но сохранения его на высотах. Фронты также могут самостоятельно образовываться на высотах, не достигая Земли. Когда зимой тёплый фронт перемещается над приземным слоем очень выхоложенного воздуха, то он становится замаскированным и почти не прослеживается в поле температуры у поверхности Земли. В качестве верхнего фронта можно рассматривать и ВФЗ, с которыми не связаны атмосферные фронты у Земли. Нередко перед активным тёплым фронтом (особенно в холодное полугодие) имеется 1-2 параллельных основному фронту (на расстоянии 150-200 км друг от друга) полосы плотной облачности и интенсивных осадков, называемые "верхними разделами" - по существу, это тоже верхние фронты.

Зоны относительно повышенных горизонтальных градиентов температуры (и давления), прослеживаемые на картах барической топографии, называют высотными фронтальными зонами (ВФЗ).

Прохождение ВФЗ вызывает значительные локальные изменения метеорологических величин не только в нижней и средней тропосфере, но и в верхней тропосфере и нижней части стратосферы. Телепрограмма канал пятница на http://www.awtv.ru/pyatniza/ .

Тропопауза в ВФЗ или сильно наклонена, или разорвана. Стратосфера в холодном воздухе начинается на меньшей высоте, чем в теплом. Таким образом, когда в холодной стороне ВФЗ понижение температуры с высотой прекращается, на противоположной ее стороне температура еще продолжает понижаться. Вследствие этого выше уровня тропопаузы в холодном воздухе горизонтальный градиент температуры быстро уменьшается. Затем его направление меняется на противоположное, а значение постепенно возрастает и достигает максимума в большинстве случаев на уровне тропопаузы теплого воздуха. Выше этого уровня горизонтальные градиенты температуры обычно снова уменьшаются.

В результате при большой разности высот тропопаузы с разных сторон тропосферной фронтальной зоны в нижней части стратосферы также возникает фронтальная зона. Она наклонена в противоположную сторону по сравнению с наклоном фронтальной зоны в тропосфере и отделена от нее слоем с малыми горизонтальными градиентами температуры. В стратосфере могут возникнуть зоны больших горизонтальных градиентов температуры, явно не связанные с тропосферными фронтальными зонами. Главную роль в их образовании играют радиационные факторы.

В ВФЗ направление изотерм с высотой изменяется мало; ветер стремится принять направление, параллельное изотермам средней температуры нижележащего слоя воздуха, и усиливается, переходя в верхней части тропосферы в струйные течения. Таким образом, фронтальные зоны характеризуются как большими горизонтальными градиентами температуры, так и значительными скоростями ветра. Однозначной связи между фронтальными зонами на высотах и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно параллельных друг другу фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях в. Одну широкую фронтальную зону. В то же время не всегда при наличии фронтальной зоны на высотах существует фронт у поверхности Земли. Фронт в нижних слоях отмечается, как правило, там, где наблюдается приземная конвергенция трения. При дивергенции ветра признаки существования фронта обычно отсутствуют.

Таким образом, фронтальная зона, непрерывная на большом протяжении на высотах, в нижнем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки - существует в циклонах и отсутствует в антициклонах. В средней и верхней тропосфере высотные фронтальные зоны часто опоясывают все полушарие Земли. Такие фронтальные зоны называются планетарными.

Изменение контраста температуры в области фронтальной зоны определяется в первую очередь характером горизонтального переноса воздуха с различной температурой. Существенную роль играют также вертикальные движения и трансформация воздуха. В обширных горных районах с высокими горными цепями на изменение контраста температуры сильно влияет рельеф.

В фронтальных зонах концентрируются большие запасы энергии, поэтому в них, как правило, сильно изменяется давление и происходят процессы цикло- и антициклогенеза. Здесь развиваются интенсивные вертикальные движения. С планетарными фронтальными зонами неразрывно связаны струйные течения.

Человеческий потенциал республики Удмуртия
Численность населения к 2010 году составила - 1 526 304. Удмуртия занимает 29 место по численности населения. Плотность населения - 36,3 чел./км², удельный вес городского населения - 67,8 %. Национальный состав В республике проживают представители более ста национальностей. Для приграничных ра...

Демографическая ситуация в России
По численности населения (142,2 млн. человек на 1 января 2007 г.) Российская Федерация занимает седьмое место в мире после Китая, Индии, США, Индонезии, Бразилии и Пакистана. Таблица 1.1. Численность населения Годы Все население, млн. человек в том числе В общей численности населения, процентов...

Колизей
Амфитеатр строился при трех им­ператорах. Император Веспасиан начал строительство в 72 г. н.э. си­лами пленных иудеев, пригнанных из покоренного его сыном Титом Иерусалима. Для постройки амфи­театра Веспасиан выбрал террито­рию искусственного озера, выры­того когда-то в садах Золотого до­ма, гранди...

Атмосферные фронты

Фрагмент из руководства по краткосрочным прогнозам погоды под редакцией редакцией д-ра физ.мат. наук Н. Ф. Вельтищева

Классификация фронтов. Атмосферные фронты - переходные зоны или поверхности раздела между различными по свойствам воздушными массами, как правило, характеризующиеся относительно повышенными значениями горизонтальных градиентов температуры воздуха и давления, а также особенностями в полях ветра и влажности воздуха. С атмосферными фронтами связаны наиболее сложные условия погоды, опасные и особо опасные явления.
Атмосферные фронты разделены на группы в зависимости от различных условий и признаков:
а) по их перемещению относительно расположения разделяемых фронтами воздушных масс;
б) по пространственной (вертикальной и горизонтальной) протяженности и циркуляционной значимости;
в) по географическим признакам.
По относительному перемещению фронты разделяют на теплые, холодные, малоподвижные, фронты окклюзии (теплые, холодные и нейтральные).
По пространственной протяженности и циркуляционной значимости фронты разделяются на основные (тропосферные, высокие), вторичные (приземные, низкие) и верхние.
По географическим признакам фронты разделяются на арктические и полярные (фронты умеренных широт). Выделяется также внутритропическая зона конвергенции (ВЗК), называемая ранее тропическим фронтом.
Вертикальную протяженность фронтов определяют по полю температуры, используя для этого, в первую очередь, карту Вертикальную протяженность фронтов определяют по полю температуры, используя для этого, в первую очередь, карту ОТ5001000. Если по карте ОТ5001000 четко видна фронтальная зона, соответствующая фронту у поверхности Земли, то какой фронт называют основным (тропосферным, высоким). У основных фронтов скачок температуры при переходе через линию фронта у поверхности Земли обычно превышает 5°С. В высотной фронтальной зоне, связанной с основным фронтом, контрасты температуры в средней тропосфере обычно превышают 8°С/1000 км (градиент относительного геопотенциала ОТ5001000 более 16 гп. дам/1000 км). Фронты, определяемые по географическому признаку (арктические, полярные, а также ВЗК) являются основными.
Фронты, которые существуют у поверхности Земли, но в поле температуры на высотах либо совсем не обнаруживаются, либо прослеживаются до небольшой высоты (часто не видны уже на поверхности 850 гПа), относятся ко вторичным (приземным, низким). Холодные вторичные фронты чаще всего образуются в тылу циклонов при возникновении сходимости потоков в нижних слоях атмосферы.
Верхними называются фронты, отсутствующие у поверхности Земли, но достаточно хорошо выраженные на высотах. Они могут быть обнаружены только по характеру облачности и осадкам или одновременно и в поле температуры на каком-либо уровне. Причины образования верхних фронтов различны. Например, они могут образовываться вследствие фронтогенеза, возникшего лишь в верхних слоях тропосферы, или вследствие размывания фронта у поверхности Земли, но еще сохранившегося на высотах. Верхний фронт возникает также в процессе окклюдирования как один из компонентов фронта окклюзии. Наконец, зимой верхним может быть замаскированный у поверхности Земли фронт, перемещающийся над тонким приземным слоем сильно выхоложенного воздуха. Такой слой в течение длительного времени может сохраняться над одним и тем же районом, не участвуя в общем движении воздуха. В ряде случаев по данным на синоптических картах крупного масштаба, также по данным спутниковых и радиолокационных наблюдений обнаруживаются узкие зоны конвективной облачности, часто с грозами и шквалами (линии неустойчивости, линии шквалов), а также другие циркуляционные разделы (разделы вдоль берега моря, кромки арктических льдов и т.п.), по ряду признаков сходные с атмосферными фронтами, но не являющиеся ими. О линиях неустойчивости несколько подробнее будет сказано далее.

Высотные фронтальные зоны. Зоны относительно повышенных горизонтальных градиентов температуры (и давления), прослеживаемые на картах барической топографии, называют высотными фронтальными зонами (ВФЗ).
Прохождение ВФЗ вызывает значительные локальные изменения метеорологических величин не только в нижней и средней тропосфере, но и в верхней тропосфере и нижней части стратосферы.
Тропопауза в ВФЗ или сильно наклонена, или разорвана. Стратосфера в холодном воздухе начинается на меньшей высоте, чем в теплом. Таким образом, когда в холодной стороне ВФЗ понижение температуры с высотой прекращается, на противоположной ее стороне температура еще продолжает понижаться. Вследствие этого выше уровня тропопаузы в холодном воздухе горизонтальный градиент температуры быстро уменьшается. Затем его направление меняется на противоположное, а значение постепенно возрастает и достигает максимума в большинстве случаев на уровне тропопаузы теплого воздуха. Выше этого уровня горизонтальные градиенты температуры обычно снова уменьшаются.
В результате при большой разности высот тропопаузы с разных сторон тропосферной фронтальной зоны в нижней части стратосферы также возникает фронтальная зона. Она наклонена в противоположную сторону по сравнению с наклоном фронтальной зоны в тропосфере и отделена от нее слоем с малыми горизонтальными градиентами температуры. В стратосфере могут возникнуть зоны больших горизонтальных градиентов температуры, явно не связанные с тропосферными фронтальными зонами. Главную роль в их образовании играют радиационные факторы.
В ВФЗ направление изотерм с высотой изменяется мало; ветер стремится принять направление, параллельное изотермам средней температуры нижележащего слоя воздуха, и усиливается, переходя в верхней части тропосферы в струйные течения. Таким образом, фронтальные зоны характеризуются как большими горизонтальными градиентами температуры, так и значительными скоростями ветра. Однозначной связи между фронтальными зонами на высотах и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно параллельных друг другу фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях в. одну широкую фронтальную зону. В то же время не всегда при наличии фронтальной зоны на высотах существует фронт у поверхности Земли. Фронт в нижних слоях отмечается, как правило, там, где наблюдается приземная конвергенция трения. При дивергенции ветра признаки существования фронта обычно отсутствуют.
Таким образом, фронтальная зона, непрерывная на большом протяжении на высотах, в нижнем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки - существует в циклонах и отсутствует в антициклонах. В средней и верхней тропосфере высотные фронтальные зоны часто опоясывают все полушарие Земли. Такие фронтальные зоны называются планетарными.
Изменение контраста температуры в области фронтальной зоны определяется в первую очередь характером горизонтального переноса воздуха с различной температурой. Существенную роль играют также вертикальные движения и трансформация воздуха. В обширных горных районах с высокими горными цепями на изменение контраста температуры сильно влияет рельеф.
В фронтальных зонах концентрируются большие запасы энергии, поэтому в них, как правило, сильно изменяется давление и происходят процессы цикло- и антициклогенеза. Здесь развиваются интенсивные вертикальные движения. С планетарными фронтальными зонами неразрывно связаны струйные течения.

Пространственная структура атмосферных фронтов. Атмосферный фронт не является геометрической поверхностью, не имеющей толщины, а представляет собой некоторый переходный слой, в котором происходит изменение основных метеорологических величин (температуры, ветра, влажности, давления), существенное для динамики атмосферы.

Вертикальный разрез фронтального переходного слоя (масштаб по вертикали и горизонтали различен). L - ширина переходной зоны, h - толщина переходного слоя.

На любом уровне фронт представляет собой не линию, а некоторую переходную зону, а условная линия фронта находится посреди этой зоны.
Переходная зона у поверхности Земли имеет ширину несколько десятков километров, а толщина переходного слоя в вертикальной плоскости составляет несколько сотен метров. Горизонтальная протяженность линии фронта составляет сотни и тысячи километров. При анализе синоптических карт фронт проводится в виде одной линии. Лишь на вертикальных разрезах атмосферы крупного масштаба иногда удается разделить нижнюю и верхнюю границы переходного слоя. Угол наклона фронтальной поверхности к горизонту составляет примерно 1°. Установлено, что тангенс угла наклона фронта имеет порядок 0,01-0,03, а для катафронтов - около 0,001.
Известные теоретические формулы наклона фронтальной поверхности неприменимы к пограничному слою атмосферы, так как при их получении не учитывались особенности распределения ветра в этом слое: здесь при прочих равных условиях в холодных фронтах профиль является более крутым, чем в теплых фронтах.
При сильных ветрах фронтальная поверхность вблизи линии приземного фронта в связи с турбулентным перемешиванием выражена нечетко и определение наклона ее затруднено.
Еще более важным следствием отклонения приземного ветра от геострофического является конвергенция ветра вдоль линии фронта. Вследствие конвергенции замедляется движение фронта и усиливается восходящее движение теплого воздуха вдоль фронтальной поверхности. По этой же причине в действительности отсутствуют абсолютно стационарные фронты. Если линия фронта параллельна изобарам, то все же происходит хотя бы и небольшое перемещение линии фронта. На наличие восходящих движений вдоль поверхностей малоподвижных фронтов, в частности, указывают наблюдающиеся здесь зоны облачности и осадков.

Средние карты относительной топографии показывают, что зоны наибольших горизонтальных градиентов температуры окаймляют средние широты северного и южного полушарий. В северном полушарии благодаря распределению материков и океанов и соответствующей трансформации масс воздуха, движущихся с запада на восток, зона наибольших градиентов как бы расчленяется на две части, образуя две крупные фронтальные зоны тропосферы. Наиболее ярко это расчленение обнаруживается как на средних месячных картах относительной топографии, так и на приземных картах изотерм в зимнее полугодие. Благодаря трансформации движущихся над северными частями материков масс воздуха арктическая область тропосферного холода распространяется зимой в глубь материков Азии и Америки и вызывает здесь увеличение горизонтальных градиентов температуры. Одна из этих зон захватывает восток Азии и прилегающую часть Тихого океана, вторая - восточную половину Северной Америки и прилегающую часть Атлантики. К западу от районов наибольших контрастов температуры изотермы средней температуры слоя нижней половины тропосферы сходятся, а к востоку - расходятся.

В соответствии со структурой термического и барического полей в тропосфере северного полушария намечаются две главные фронтальные зоны, границы которых определяются положением гребней высокого давления. Характерное для тропосферных фронтальных зон распределение контрастов температуры в рассматриваемом случае обязано не только сходимости изотерм на материках и расходимости на океанах. Оно зависит и от общерадиационных условий, определяющих существующую разность температуры между материками и океанами на одних и тех же широтах. Эта разность в средних широтах значительно больше, чем в низких.

Хотя структура среднего высотного барического поля в основных чертах повторяет структуру поля средней температуры соответствующего слоя тропосферы, однако они полностью не совпадают вследствие того, что давление на уровне моря не является постоянной величиной. Именно по этой причине в тропосфере осуществляется перенос холодных и теплых масс воздуха, т. е. адвекция.

Если наложить среднюю месячную карту абсолютной топографии поверхности 500 мб (АТ 500) на среднюю карту относительной топографии 500 над 1000 мб за январь, то можно выделить районы с интенсивной адвекцией холода и тепла в тропосфере. Следует особо отметить, что над западными частями океанов адвекция холода ослабевает с севера на юг вследствие уменьшения разности температуры между сушей и морем. Это является основной причиной сезонной смены условий фронтогенеза в термобарическом поле тропосферы в этих районах.

На средних месячных картах обычно находят отражение лишь те явления, которые обусловлены более или менее постоянными причинами, а потому являются преобладающими. В частности, сезонная высотная планетарная фронтальная зона отражает преобладающее положение индивидуальных тропосферных фронтов и основные процессы, развивающиеся в различных географических районах, в различные сезоны. Основные климатологические фронты, обнаруженные во внетропических широтах, по С. П. Хромову, в основном совладают с высотными фронтальными зонами соответствующих сезонов, что указывает на их реальность.

Те процессы фронтогенеза, которые в различных географических районах носят спорадический характер, на среднем термобарическом поле отражены плохо. Такой имеющий спорадический характер процесс фронтогенеза, проявляющийся лишь при развитии меридионального переноса холодных масс воздуха с севера на юг, имеет место, например, в районе Средиземного моря. Этот процесс хотя и не отражен на распределении адвекции температуры в среднем термобарическом поле тропосферы, тем не менее реальность его подтверждается увеличенными здесь горизонтальными градиентами температуры.

Следует отметить, что в некоторых районах наблюдаются малые градиенты температуры и давления, как например, на севере Европы и Азии зимой или над Восточной Европой и Западной Сибирью летом. Малые величины горизонтальных градиентов температуры в этих районах указывают не на малую интенсивность происходящих здесь синоптических процессов, а на многообразие их видов. При этом вследствие резкого различия процессов градиенты температуры и давления имеют разные направления. Так как в таких случаях нельзя определить преобладающее положение тропосферного фронтогенеза, то нельзя определить и среднее сезонное положение атмосферных фронтов.

Тропосферные фронты являются переходными зонами между массами воздуха, обладающими различными свойствами. Наиболее важное значение имеет температура. Поэтому распределение контрастов температуры на единицу расстояния в сезонных термобарических полях тропосферы может служить основанием для определения географического положения фронтальных зон и соответствующих им тропосферных фронтов в климатологическом аспекте. При этом, имея в виду тропосферные фронты внетропических широт, подразумевают фронты, обусловливающие резкие изменения погоды. Так как преобладающее географическое положение множества фронтов в сезоне, разбросанных по территории, целесообразно представлять не линией фронта, а некоторой зоной, то можно назвать ее климатологической фронтальной зоной.

Во избежание субъективизма в установлении географического положения климатологических фронтальных зон во внетропических широтах, нужно исходить из условия, что климатологические фронтальные зоны представляют собой совокупность индивидуальных тропосферных фронтов, связанных с тропосферными фронтальными зонами, а соответственно - с зонами увеличенных контрастов температуры в тропосфере. На основе принятого условия обратимся к картам средних контрастов температуры северного полушария, составленных для различных сезонов (рис. 31-34).

Карты контрастов температуры получены путем определения величины разностей температуры по средним месячным картам ОТ 500 1000 на расстоянии 1000 км. Изолинии на этих картах характеризуют распределение числовых величин контрастов температуры на земном шаре.

С воной наибольших контрастов температуры в нижней тропосфере связана активная цикло- и антициклоническая деятельность. Вполне понятна связь между зоной наибольшего контраста температуры и циклонической деятельностью, влекущей резкие изменения атмосферных процессов и погоды, так как контрасты температуры являются выражением запасов энергии циркуляции атмосферы. Однако контрасты температуры между экватором и полюсами как в северном, так и в южном полушарии распределяются неравномерно. Относительно узкая зона наибольших средних сезонных контрастов наблюдается на широтах около 40°, претерпевая сезонные смещения вдоль меридианов. Последние обусловлены сезонным распределением притока тепла. Как видно из рис. 31-34, значительная часть общих контрастов температуры экватор - полюса в обоих полушариях заключена в этой сравнительно узкой зоне - планетарной фронтальной зоне тропосферы. Зоны наибольших контрастов температуры (планетарные фронтальные зоны) совпадают с зонами наибольших скоростей ветра.

По конфигурации планетарные фронтальные зоны в северном полушарии резко отличаются от таковых в южном полушарии. В северном полушарии зимой (рис. 31) планетарная фронтальная зона не является непрерывной, а делится на две части у западных берегов Европы и Северной Америки.

Первая зона располагается над Средней и Восточной Азией, и прилегающей частью Тихого океана, вторая - над Северной Америкой и прилегающей частью Атлантики. Максимальные контрасты температуры в планетарных высотных фронтальных зонах на обоих материках достигают 11 -12° на расстоянии 1000 км. Заметим, что такие значительные контрасты температуры в остальных частях умеренных и высоких широт северного полушария наблюдаются нечасто. Наличие на средней месячной карте значительных контрастов температуры указывает на то, что в этих районах наиболее часто происходит, интенсивный тропосферный фронтогенез и чаще наблюдаются резко выраженные фронты. Действительно, как показывают исследования, районы максимальных контрастов температуры у восточных берегов Азии и восточных берегов Северной Америки являются районами максимальной частоты возникновения не только резко выраженных, но почти одинаково ориентированных тропосферных фронтов. Убывание контрастов температуры в северо-восточном направлении от этих районов указывает на уменьшение

повторяемости фронтов и на возрастание территориальной разбросанности их. При этом планетарные высотные фронтальные зоны с относительно большими контрастами средней температуры слоя в январе охватывают все северное полушарие.

Приблизительно в тех районах, где находятся наибольшие контрасты температуры, на картах АТ 300 наблюдаются и наибольшие скорости ветра. Карты абсолютной топографии более высоких уровней показывают, что полоса наибольших скоростей ветра в северном полушарии более отчетливо выражена на высотах 8-12 км под тропопаузой.

В южном полушарии планетарная высотная фронтальная зона в течение всех сезонов вытянута вдоль широт. Наибольшие значения контрастов температуры в них не превышают 8-9°„ наблюдавшихся в декабре - феврале между 40 и 50° ю. ш.

На картах контрастов температуры (рис. 31-34) изображены величины 3°,0 и более. Изолиния величин контрастов температуры на январской карте проходит в обоих полушариях приблизительно вдоль широты 20°. В низких широтах контрасты в преобладающем числе случаев не превышают 0,5-1°,0 на принятую единицу расстояния (1000 км). Это указывает на малую интенсивность процессов, обусловливающих изменение поля давления.

Относительно малые величины контрастов температуры наблюдаются и в высоких широтах северного полушария.

Весной (рис. 32) планетарные фронтальные зоны, сохраняя общую конфигурацию изогипс зимы (рис. 31) в северном полушарии и лета в южном полушарии, несколько меняют свою интенсивность. В связи с наступлением равноденствия и нагревом материков в низких широтах планетарная высотная фронтальная зона на материках северного полушария перемещается на 800-1000 км к северу. Величина контрастов здесь не превышает 8°. В южном полушарии переход к осени сопровождается понижением температуры в Антарктике, что приводит к возрастанию величины контрастов до 9-10° и к небольшому смещению планетарной высотной фронтальной зоны также к северу. Полоса малых величин контрастов температуры к северу и югу от экватора в среднем ограничивается широтами 20°.

В июле (рис. 33) положение заметно меняется. В северном полушарии материки сильно нагреваются, и отрицательные приземные температуры в Арктике почти исчезают. Это приводит к общему уменьшению горизонтальных градиентов температуры над материками. Однако это уменьшение в некоторой степени" происходит и над океанами, поскольку поверхностные воды океанов к лету еще не успевают значительно нагреться, а на севере очаг холода в Арктике становится умеренным. На материках наибольшие контрасты температуры не превышают 6°. При этом вследствие сильного прогревания воздуха на севере Африки на юге Западной Европы образуется.небольшая замкнутая

область наибольших величин контрастов. Вторая область наибольших контрастов температуры располагается в Азии к северу от 50° с. ш., наконец, третья область - на Тихом океане, между 40 и 50° с. ш.

В южном полушарии в июне - августе контрасты температуры возрастают до 10-11°.

Осенняя карта (рис. 34) представляет черты зимнего, распределения планетарных высотных фронтальных зон в северном полушарии. В них к осени наибольшие величины контрастов температуры возрастают до 7-8° против 6° летом. В южном полушарии, где начинается весна, контрасты температуры несколько ослабевают, достигая лишь 8°. против 10-11° зимой.

Таким образом, планетарная фронтальная зона с наибольшими контрастами температуры в северном полушарии претерпевает сезонное смещение к северу от зимы к лету и к югу от лета к зиме. Конфигурация этой зоны существенно меняется летом в сравнении с другими сезонами. Это объясняется наличием огромных материков, способствующих быстрому прогреванию тропосферного воздуха. По этой же причине величины наибольших контрастов температуры в планетарной фронтальной зоне, окаймляющей земной шар от зимы к лету, уменьшаются почти вдвое.

В южном полушарии благодаря наибольшим размерам материков, притом по существу ограниченных 40° ю. ш. (за исключением остроконечного выступа Южной Америки), они играют малую роль не только в изменении конфигурация планетарной фронтальной зоны, но л в существенном изменении величины контрастов температуры. Именно поэтому разность между наибольшими величинами контрастов температуры в планетарных фронтальных зонах зимой и летом составляет всего лишь около 2-3°.

Планетарная фронтальная зона с наибольшими контрастами температуры в южном полушарии располагается, как правило, над Атлантическим и Индийским океанами. Над Тихим океаном планетарная фронтальная зона расширена, а величины контрастов температуры в ней меньше. Объяснение этому можно найти в расположении холодной Антарктиды, которая более всего выдается в сторону Индийского океана. Соответственно расположению Антарктиды, особенностям орографии и западному холодному океаническому течению граница плавучих льдов в августе - сентябре распространяется далеко за пределы 60° ю. ш., а в районах Тихого океана она не переходит эту широту. Разность распространения льдов к северу достигает в среднем 1000 км. Несколько меньшая разность в распространении плавучих льдов в Индийском и Тихом океанах существует в феврале - марте. Естественно, что распределение температуры поверхностных вод океанов отражается на термическом поле тропосферы и на горизонтальном градиенте температуры

воздуха. В течение всего года градиенты температуры южнее 40° ю. ш. над Тихим океаном меньше, чем над Индийским океаном и Атлантикой.

Благодаря влиянию Антарктиды как вблизи поверхности воды, так и на высотах южнее 40° ю. ш. над Атлантикой и Индийским океаном температура воздуха ниже средней широтной, а над Тихим океаном выше нее (см. рис. 7).

Рассмотренные карты географического расположения планетарных фронтальных зон и контрастов температур, построенные на основании средних месячных карт ОТ 500 1000 для различных сезонов в северном и южном полушариях характеризуют лишь нижние слои атмосферы, до высоты 5-6 км. Естественно, что выше этого слоя в связи с неодинаковым режимом температуры над различными широтами зоны наибольших контрастов температуры и сильных ветров, а следовательно, и планетарные фронтальные зоны должны претерпевать изменения как по интенсивности, так и по географическому их положению.

В средних широтах распределение величины контрастов в системе высотных фронтальных зон в нижней и верхней тропосфере приблизительно одного порядка. В низких широтах положение иное. Здесь в связи с интенсивным прогревом вторгающихся холодных масс воздуха со средних широт разности температуры у поверхности земли и в слоях до 4-6 км уничтожаются. В то же время в верхней тропосфере до высот 12-16 км эти разности остаются. Поэтому планетарные фронтальные зоны в субтропиках не везде находят четкое отражение на картах контрастов температур. В частности, над Северной Африкой, Аравией и Северной Индией зимой контрасты температуры, как и скорости ветра, на высотах достигают больших величин. На приведенных картах контрастов температур (см. рис. 31-34) они не везде одинаково отобразились. Естественно, что положение планетарных фронтальных зон, как и величин контрастов температуры, в более высоких слоях тропосферы, определенные по картам ОТ 300 1000 или ОТ 200 1000 , более близко отразят действительную картину.

В поле температуры и ветра фронты наиболее чётко выражены у поверхности Земли в системе развивающихся циклонов и барических ложбин. Этому способствует сходимость воздушных течений у поверхности Земли, вследствие которой в зоне фронта встречаются массы воздуха с различными характеристиками, в том числе, с различной температурой. В системе антициклонов и гребней фронты в приземном слое размываются. Это происходит при расходящихся воздушных течениях (дивергенции).

11.2. Классификация фронтов

Существует несколько общепринятых классификаций фронтов, основанных на циркуляционной значимости фронтов и их пространственной протяженности, особенностях перемещения, вертикального строения и условиях погоды

11.2.1. Географическая классификация атмосферных фронтов

По географическим признакам в соответствии с географической классификацией воздушных масс различают следующие фронты:

Арктический фронт (АФ) – фронт между арктическими и полярными (умеренными) воздушными массами северного полушария. Располагается на южной границе арктической воздушной массы. Обычно различают несколько одновременно существующих ветвей АФ, иногда АФ огибает непрерывно всё северное полушарие.

Полярный фронт или фронт умеренных широт – является южной границей умеренной воздушной массы, разделяющий воздушные массы умеренных широт и тропический воздух.

Пассатный фронт 1 – фронт в тропиках, разделяющий две массы тропического воздуха с различными свойствами – старый ТВ и более свежий ТВ, который недавно образовался путем трансформации массы полярного воздуха. Пассатный фронт обычно проходит в пассатной ложбине между двумя субтропическими антициклонами, являясь продолжением в тропиках полярного фронта. Осадки в пассатной зоне выпадают главным образом, в связи с пассатными фронтами.

Внутритропическая зона конвергенции (ВЗК)2 – достаточно узкая и выраженная зона сходимости между северным и южным пассатами (либо между пассатом и муссоном, или между пассатом и экваториальными западными ветрами).

11. Атмосферные фронты

Арктический, полярный, пассатный, тропический (ВЗК) фронты относятся к климатологическим фронтам.

i Климатологические фронты показывают среднее положение фронтов опре-

делённого типа в конкретном районе. Расположение климатологических фронтов тесно связано с центрами действия атмосферы.

Кроме географической, существуют и другие классификации атмосферных фрон-

11.2.2. Классификация фронтов по циркуляционной значимости

и пространственной протяжённости

По циркуляционной значимости и пространственной протяжённости выделяют: основные (тропосферные, высокие), вторичные (приземные, низкие) и верхние атмосферные фронты.

Основные атмосферные фронты. К основным относятся атмосферные фронты, имеющие большую горизонтальную (несколько тысяч километров) и вертикальную (несколько километров) протяжённость. Основные фронты разделяют воздушные массы, существенно различающиеся по своим свойствам. Прослеживаются на приземных и высот-

ных картах погоды. На высотах в тропосфере и на картах ОТ 1000 500 основной фронт отража-

ется как зона сгущения изогипс – высотная фронтальная зона (ВФЗ).

Контраст температуры в зоне основного фронта на приземной карте погоды превышает 5 °С на 100 км. В высотной фронтальной зоне, связанной с основным фронтом, градиенты геопотенциала в средней тропосфере (на карте ОТ 500/1000) составляют более 16 гп. дам/1000км и более (или 8 °С/100 км и более).

Фронты, определяемые по географическому признаку (арктические, полярные, а также ВЗК), относятся к основным.

Высотные фронтальные зоны. На картах барической топографии АТ500 , АТ300 ,

ОТ 1000 500 (т.е. в средней и верхней тропосфере) в виде области значительного сгущения изо-

гипс представлены зоны перехода между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами – высотные фронтальные зоны (рис. 11.4, 11.5 ).

11. Атмосферные фронты

Рис. 11.4. Карта абсолютной топографии и температуры на уровне 500 гПа

Фронтальные зоны постоянно возникают, обостряются и разрушаются. Интенсивность их зависит от разности температур встречающихся воздушных масс.

В этих зонах концентрируются огромные запасы энергии. При нестационарности движения возникают крупнейшие атмосферные вихри – циклоны и антициклоны. Таким образом, фронтальные зоны играют огромную роль в развитии погодообразующих процессов.

Н Холод

Рис. 11.5. Участок высотной фронтальной зоны над Азиатско-Тихоокеанским регионом: поле изогипс (вверху), поле ветра, поле температуры (внизу)

11. Атмосферные фронты

Центральная изогипса этой зоны сгущения называется осевой.

Часть ВФЗ слева от оси (по направлению переноса) называется циклонической периферией ВФЗ, справа от оси – антициклонической периферией ВФЗ.

Часть ВФЗ, где в направлении потока наблюдается сходимость изогипс, называется входом ВФЗ, часть, где в направлении потока наблюдается расходимость изогипс – дельтой ВФЗ.

Отдельные ВФЗ, сливаясь друг с другом, образуют планетарную высотную фронтальную зону (ПВФЗ). ПВФЗ на огромных участках располагается преимущественно зонально, но может иметь волны большой амплитуды меридионального направления.

Существуют две основные ПВФЗ. Одна разделяет арктические воздушные массы и воздушные массы умеренных широт – опоясывает северное полушарие по периферии Полярного бассейна. Вторая – разделяет воздушные массы умеренных широт и субтропиков и проходит по северной периферии субтропических антициклонов.

Однозначной связи между высотными фронтальными зонами и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно параллельных фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях атмосферы в одну широкую фронтальную зону. В то же время, при наличии фронтальной зоны на высотах у Земли фронт не всегда существует. Фронт в нижних слоях атмосферы отмечается, когда наблюдается приземная конвергенция трения. При дивергенции ветра признаки существования фронта обычно отсутствуют. ВФЗ. Непрерывная ВФЗ на большом протяжении в нижнем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки – существует в циклонах и отсутствует в антициклонах.

4 Вторичные атмосферные фронты. Фронты, которые существуют только в нижних слоях атмосферы – у поверхности Земли или у Земли и не выше АТ850 , а в поле температуры на высотах не обнаруживаются, относятся к вторичным (приземным, низким). Это, как правило, фронты внутри неоднородной воздушной массы, разделяющие её на две воздушные массы одного происхождения.

Наиболее частый случай вторичного фронта – фронт внутри горизонтально неоднородной холодной воздушной массы (арктического или полярного воздуха), за которым вторгается более “свежая” и более холодная часть этой же воздушной массы. Вторичные фронты нередко наблюдаются в тылу циклона за основным фронтом. Вторичные фронты существуют не более 1-2 суток, не связаны с ВФЗ и обычно не выходят за пределы циклона, с которым они связаны.

11. Атмосферные фронты

Верхние атмосферные фронты. Верхними называются фронты, отсутствующие у поверхности Земли, но выраженные на высотах. Они могут образоваться вследствие размывания фронта у поверхности Земли, но сохраняющегося на высотах. Фронты также могут самостоятельно образовываться на высотах, не достигая Земли. Когда зимой фронт перемещается над приземным слоем очень выхоложенного воздуха, то он становится замаскированным и не прослеживается в поле температуры у поверхности Земли. В качестве верхнего фронта можно рассматривать и ВФЗ, с которыми не связаны атмосферные фронты у Земли.

11.2.3. Классификация фронтов по особенностям перемещения, вертикального строения и условиям погоды

В соответствии с данной классификацией атмосферные фронты подразделяются на тёплые, холодные, малоподвижные, фронты окклюзии (последние относятся к сложным фронтам и могут быть тёплыми, холодными и нейтральными).

Тёплыми называются фронты, перемещающиеся в сторону более холодного воздуха. За тёплым фронтом перемещается тёплая воздушная масса.

Холодными называются фронты, перемещающиеся в сторону более тёплой воздушной массы. За холодным фронтом движется холодная воздушная масса.

Такое перемещение фронтов определяется условиями атмосферной циркуляции – в случае тёплого фронта нормальная к линии фронта составляющая вектора ветра направлена в холодной массе от линии фронта, в тёплой – к линии фронта. В случае холодного фронта соотношение обратное.

В 20-х годах норвежские метеорологи предложили деление атмосферных фронтов на поверхности восходящего (анафронты) и нисходящего (катафронты) скольжения тёплого воздуха. К анафронтам относят все тёплые фронты и медленно смещающиеся холодные фронты, к катафронтам – быстро смещающиеся холодные фронты.

Фронты вместе с воздушными массами перемещаются со скоростью 30-35 км/ч. За сутки они могут пройти 600-800 км. При определённых условиях атмосферные фронты могут длительное время оставаться на месте. Если от срока к сроку фронт практически не перемещается, то его называютмалоподвижным (квазистационарным).

При изменении циркуляционных условий может измениться направление перемещения фронта (знак фронта): участок тёплого фронта может превратиться в участок хо-