Вертикальная протяженность облаков теплого фронта

Определение вертикальной протяженности облаков теплого фронта на различном удалении от линии фронта с использованием материалов самолетного зондирования, охватывающего всю тропосферу, было предпринято впервые автором в 1954 г. Некоторые из полученных результатов приведены в работах и др. До этого провести количественную оценку вертикальной протяженности облаков было трудно ввиду отсутствия точных данных о высоте верхней границы облаков. Более обширный материал, проанализированный к настоящему времени, позволяет подробнее рассмотреть данную характеристику пространственной структуры облаков.

Под вертикальной протяженностью облаков здесь понимается толщина всех облачных слоев и безоблачных прослоек, вместе взятых, над пунктом зондирования в зоне фронта, за исключением несплошных разорванных облаков. Иначе говоря, за нижнюю границу облаков принимается нижняя граница основного облачного слоя или, в случае расслоения облаков, нижняя граница самого нижнего слоя облаков, а за верхнюю границу — верхняя граница самого высокого облачного слоя, включая облака верхнего яруса. Толщина облачных слоев и безоблачных прослоек рассмотрена отдельно. Такой подход к анализу материала выбран потому, что для метеорологического обеспечения полетов часто необходимо знать, какова вертикальная протяженность (толщина) слоя атмосферы, занятого облаками, в том числе и расслоенными.

Приведенные в табл. 6 и 7 данные, полученные по такому же числу зондирований, как и для высоты верхней границы облаков, позволяют судить о распределении облаков различной вертикальной протяженности в зоне фронта. Они показывают, что по мере приближения к линии фронта вертикальная протяженность облаков возрастает. Наиболее значительная часть тропосферы занята облаками на участке до 300 км от линии фронта. Здесь чаще, чем на других участках фронта, облака могут простираться в верхние слои тропосферы и достигать тропопаузы.

Таблица. 6.

Таблица 7.

Облака с вертикальной протяженностью более 8 км имеют повторяемость в холодное полугодие вблизи линии фронта 5,9%, на расстоянии 100 км перед фронтом—16,5%, 200 км — 10,3%, 300 км — 8,7%, 400 км — 9,4%, 500 км — 2,8%; далее облака с указанной вертикальной протяженностью не наблюдаются. Во всей зоне фронта повторяемость равна 9,6%.

В теплое полугодие облака с данной вертикальной протяженностью имеют повторяемость вблизи линии фронта 14,0%, на расстоянии 100 км —27,1%, 200 км—17,7%, 300 км—15,5%, 400 км — 8,9%), 500 км—12,1%, далее — 0%. Во всей зоне фронта повторяемость их равна 15,8%.

Приведенное выше распределение облаков различной вертикальной протяженности объясняется характером вертикальны токов в зоне фронта. Теоретическими исследованиями А. Ф. Дюбюка, Л. Т. Матвеева, Н. В. Лебедевой и др. показано, что наиболее значительные по величине вертикальные движения положительного знака наблюдаются у линии фронта и в непосредственной близости от нее перед фронтом. По мере удаления от линии фронта вертикальные токи становятся меньше, упорядоченный подъем теплого воздуха ослабевает и образующиеся облака бывают тоньше.

Такое распределение упорядоченных вертикальных движений в зоне фронта обусловливает клинообразную форму облачного массива. Клинообразный характер массива фронтальных облаков виден и из данных, приведенных в табл. 6 и 7.

Вместе с тем значения повторяемости показывают, что вертикальная мощность облаков на теплом фронте бывает весьма различной и при пересечении фронта можно встретить облачность вертикальной протяженностью от 1—3 до 10—12 км. Наибольшая повторяемость приходится на толщину облаков до 6 км. В теплое полугодие наблюдается некоторое увеличение вертикальной протяженности облаков по сравнению с холодным периодом года, хотя в общем и не очень значительное.

Данные о вертикальной протяженности облаков хорошо согласуются с результатами исследований водности облаков теплого фронта, выполненных В. Е. Минервиным и С. Н. Бурковской. Наиболее значительная водность облаков наблюдается вблизи линии фронта и в непосредственной близости от нее, т. е. там, где упорядоченный вертикальный подъем воздуха сильнее, где облака имеют большую вертикальную протяженность по сравнению с другими участками фронта. Это хорошо видно из данных, приведенных на рис. 4, заимствованных у Бурковской. У линии фронта и вблизи фронтальной поверхности водность облаков больше, чем в соседних районах.

Рис. 4. Распределение водности (в г/м³) в зоне теплого фронта

Вертикальная протяженность облаков находится в прямой зависимости от синоптической обстановки, с которой связан теплый фронт. Уже на основании данных о высоте верхней границы облаков при различных синоптических положениях можно предположить, что наиболее мощная облачность теплого фронта должна быть в углубляющихся циклонах, где наблюдается наиболее интенсивный подъем теплого воздуха.

Наименьшая вертикальная протяженность облаков должна быть на фронтах, проходящих по периферии антициклонов, так как подъем теплого воздуха в зоне фронта здесь менее интенсивен. Это полностью подтверждается данными, приведенными в табл. 8 и показывающими, что наиболее мощную облачность действительно имеют теплые фронты, связанные с углубляющимися циклонами и ложбинами.

Таб. 8. Повторяемость (в %) вертикальной протяженности облаков на теплом фронте при различной синоптической обстановке (холодное полугодие 1952-53 г.)

Например, повторяемость облаков вертикальной протяженностью более 5 км в углубляющихся циклонах равна примерно 41%, в зоне волн — 36%, в углубляющихся ложбинах— 22%. На теплых фронтах в заполняющихся циклонах и ложбинах, а также на периферии антициклона повторяемость облаков с указанной вертикальной протяженностью составляет 3-7%.