Трансформация воздушных масс.
Воздушные массы, перемещаясь из очагов формирования в другие области Земли, изменяют свои основные характеристики вследствие изменения свойств ПП (относительная трансформация), а при длительной задержке в новом географическом районе превращаются в воздушные массы другого основного типа (абсолютная трансформация).
Скорость трансформации воздушных масс зависит от скорости перемещения и контрастности их термодинамических свойств и характера ПП, сезона года и т. д. Если поверхность моря теплее воздуха, то в этом случае приводный слой воздушной массы характеризуется неустойчивой стратификацией и потоки тепла и влаги направлены в атмосферу н, следовательно, скорость трансформации возрастает. Если, напротив, вода холоднее воздуха, турбулентное перемешивание замедляется и скорость трансформации падает. Особенно это заметно вдали от берега.Переходные зоны между соседними воздушными массами, обладающими различными свойствами, называются атмосферными фронтами. Главной характерной чертой атмосферных фронтов являются большие значения горизонтальных градиентов: давления, температуры, влажности и др. Переходные зоны начинаются от поверхности Земли и простираются вверх до той высоты, где различия между воздушными массами стираются (обычно до верхней границы тропосферы). Ширина переходных зон у поверхности Земли обычно не превышает 80—100 км, а длина их может 58
Рис. 25. Образование теплого фронта окклюзии:
а — нижний теплый фронт; б — верхний холодный фронт; об — поверхность окклюзии
Рис. 26. Образование холодного фронта окклюзии:
а — нижний холодный фронт; б — верхний теплый фронт; аб — поверхность окклюзии
достигать тысяч километров. На синоптических картах атмосферные фронты обозначаются условными линиями в месте пересечения фронтальных поверхностей с уровенными поверхностями.
Фронтальные поверхности имеют угол наклона с уровенными поверхностями не более 1° (обычно 30—401). Величина угла нак-Таблица2
Рис. 27. Изменение метеорологических элементов при прохождении холодного фронта в Северном море 12- ря 1985 г.
-13 октяб
лона зависит в основном от разности температур и скорости ветра в двух соседних воздушных массах: теплой и холодной.
Фронты между воздушными массами указанных выше основных географических типов называют главными атмосферными фронтами. Главные фронты: арктический (между арктическим и полярным воздухом), полярный (между полярным и тропическим воздухом) и тропический (между тропическим и экваториальным воздухом).
По термодинамическим свойствам атмосферные фронты между воздушными массами одного и того же географического типа подразделяются на теплые, холодные и малоподвижные (стационарные), которые могут быть основными, вторичными и верхними, а также простыми и сложными (окклюдированными). Комплексные сложные фронты — фронты окклюзии образуются путем смыкания холодного и теплого фронтов при окклюдировании циклонов. 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. Динамика образования фронтов окклюзии показана на рис. 25 и 26. В каждом фронте окклюзии различают нижний фронт — линию пересечения одной из фронтальных поверхностей с подстилающей поверхностью, верхний фронт — линию, вдоль которой граничат три воздушные массы и поверхность окклюзии — поверхность раздела двух холодных масс между нижним и верхним фронтами.
Облака и осадки фронтов окклюзии являются результатом объединения облачных систем и осадков теплого и холодного фронтов.
Со временем нижняя граница облаков фронта окклюзии повышается, облачность постепенно размывается, осадки прекращаются.Условные обозначения атмосферных фронтов показаны в табл. 2.
С атмосферными фронтами связаны особые явления погоды. С одной стороны, переход из одной воздушной массы в другую сопровождается резким колебанием метеорологических элементов (рис. 27). 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.
Таблица 3
| Метеорологическое поле | Характерное распределение элементов | |
| перед фронтом | три прохождении фронта и за фронтом | |
| Форма изобар | Передняя часть неглубокой ложбины | Ось ложбины, за нею изобары со слабым циклоническим изгибом или почти прямолинейные |
| Барическая тенденция | Обширная область падения с увеличивающимся изалло- барическим градиентом и резко выраженным очагом падения | Уменьшение изаллобаричес- кого градиента, часто падения сменяются небольшим ростом |
| Ветер | Вращение влево, усилие, порывистость | Вращение по часовой стрелке (вправо) |
| Температура | Зимой — медленное повышение, летом в области дождя — понижение | Повышение, иногда значительное |
| Разность между температурой и точкой росы | Уменьшается в области предфронтальных осадков | Уменьшение разности, часто до нуля |
| Облачность | Облака сменяются в порядке появления: Сі — Cs— As — Ns | При прохождении фронта и за фронтом Ns — Sc — Ac |
| Осадки | Ширина зоны обложных осадков 100—200 миль (зимой до 400 миль) | Моросящие, обширные зоны туманов |
| Видимость | Ухудшается в области осадков | Пониженная |
| Метеорологическое поле | Характерное распределение элементов | |
| перед фронтом | при прохождении фронта н за фронтом | |
| Форма изобар | Передняя часть узкой, хорошо выраженной ложбины | Ось ложбины |
| Барическая тенденция | Узкая область падения, вытянутая вдоль фронта | Овальная область роста с резко выраженным очагом |
| Ветер | Вращение влево до направления, параллельного линии фронта | Резкий поворот вправо, резкое возрастание скорости. Поворот ветра к N румбам |
| Температура | Высокая | Значительное понижение, за исключением случаев, когда за холодным фронтом поступают морские воздушные массы |
| Разность между температурой и точкой росы | Малая | Заметное уменьшение |
| Облачность | Непосредственно перед фронтом усилие конвекции, вызывающее переход слоистых облаков и разорванно- слоистых в мощно-кучевые облака | При прохождении фронта СЬ, Си, далее облака внутри- массового происхождения с преобладанием кучевых форм |
| Осадки | Узкие зоны ливневых осадков вдоль линии фронта | За фронтом осадки ливневого типа в отдельных местах |
| Видимость | Резко ухудшена в зоне осадков. При прояснениях улучшается | Вне зоны осадков — отличная |
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.
В табл. 3 приведены признаки теплого фронта, а в табл. 4— холодного.