Атмосферный фронт как поверхность раздела воздушных масс

Переход от одной воздушной массы к другой сравнительно редко наблюдается как постепенное изменение их свойств с расстоянием; чаще всего такой переход выражен резко. На границах воздушных масс развиваются сложные динамические и термодинамические процессы и явления, связанные с атмосферными фронтами.

Общие условия образования фронтов. Атмосферным фронтом называется относительно узкая переходная зона между двумя смежными воздушными массами, характеризующаяся резкими изменениями метеорологических элементов как в горизонтальном направлении, так и в направлении, перпендикулярном расположению зоны в пространстве.

Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли называется линией фронта (иногда ее называют также фронтом). Из-за перемешивания воздушных масс в действительности мы наблюдаем не линию, а полосу, которая имеет ширину в несколько десятков километров, а фронтальная поверхность представляется слоем толщиной в несколько сотен метров.

В тех случаях, когда на фронте метеорологические элементы меняются резко, скачком (что обычно бывает при узкой фронтальной полосе) — говорят, что фронт выражен резко.

Иногда фронтальная полоса имеет ширину, измеряемую сотнями километров. В этом случае метеорологические элементы изменяются постепенно, а это значит, что фронт размыт или же выражен слабо; тогда правильнее линию фронта называть фронтальной зоной.

Фронтальная поверхность всегда имеет наклон от вертикали в сторону холодного воздуха (ХВ). Угол ее наклона к горизонту обычно очень мал (десятые доли градуса). Тангенс этого угла α (рис. 127) колеблется от 1/50 до 1/300.

Данные детального самолетного зондирования атмосферы показывают, что на отдельных участках фронтальные поверхности могут иметь углы до 10°. По всей вероятности это относится к случаям, когда фронтальная поверхность не стационарна, т. е. ее наклоны изменяются во времени. Причиной таких изменений может быть деформация у неровностей земной поверхности, например, когда фронт проходит из гористого континента на море или равнину или с ровной поверхности на гористую.

Угол наклона стационарной фронтальной поверхности определяется формулой Маргулеса, которая имеет вид:

Из формулы видно, что:
- угол наклона зависит от широты, с увеличением которой он увеличивается; на экваторе (sin ϕ = 0) фронтальная поверхность вообще не образуется;
- он увеличивается с уменьшением разности температур теплого (ТВ) и холодного воздуха;
- значение его тем больше, чем больше скачок скорости ветра при переходе из одной массы в другую.

Благодаря трению о подстилающую поверхность профиль фронта при движении изменяется; у теплого фронта нижняя часть становится все более пологой, а у холодного — более крутой, иногда он приобретает вид крутого вала.

Процесс образования (или обострения) фронта называется фронтогенезом, а процесс размывания фронта — фронтолизом. Эти процессы в природе протекают постоянно и вызывают эволюцию фронтов. Поскольку для образования фронта необходимо наличие горизонтальных градиентов температуры, в качестве меры фронтогенеза F принимается изменение модуля этого градиента во времени

Фронтогенез и фронтолиз происходят при определенных кинематических, динамических и термодинамических условиях.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. И. Егоров, И. М. Безуглый, В. А. Мнежинский, и др.

Источник: Морская гидрометеорология

Данные публикации будут полезны для курсантав морских учебных заведений и капитанаов/штурманов гражданского флота, интересующимся глубоким пониманием гидрометеорологии