Михаил Беляков - Погода и ее предвидение
Рис. 8. Теплый фронт в разрезе.
Ширина всей этой облачной системы обычно равна нескольким сотням километров, длина же вдоль линии фронта может достигать нескольких тысяч километров.
Мощность облачного слоя по вертикали увеличивается по мере снижения фронтальной поверхности и может значительно изменяться в зависимости от активности фронта. В случае резко выраженного теплого фронта, когда теплый воздух активно натекает по клину холодной массы, слой слоистодождевых и высокослоистых облаков превышает 5–6 километров по вертикали. Осадки в виде обложного дождя при этом наблюдаются в зоне до 300 километров вперед от линии теплого фронта, а осадки в виде снега — в зоне до 400 километров. Интенсивность осадков повышается по мере приближения к линии фронта. Прекращаются они либо вдоль линии фронта, либо на некотором расстоянии от нее (не далее 50 километров). Прохождение теплого фронта обычно вызывает потепление.
В теплом воздухе за фронтом в большинстве случаев наблюдается пасмурная погода со слабыми осадками. Если запас влаги в нем невелик, погода может здесь проясняться.
В отдельных случаях, в частности, при очень большой влажности теплого воздуха, натекание его по клину холодного воздуха уже не носит спокойного характера: он довольно бурно поднимается вверх. Это приводит к развитию над фронтальной поверхностью кучеводождевых облаков, из которых выпадают ливневые осадки; иногда наблюдаются и грозы. Подобные явления, однако, сравнительно редки и еще не очень хорошо изучены.
При очень небольшой влажности теплого воздуха теплый фронт может и не вызывать облачности. В этом случае его продвижение можно обнаружить лишь измерением температуры, в частности, по наблюдениям температуры на разных высотах.
На рис. 9 изображено, как выглядит теплый фронт на синоптической карте за 9 часов 3 марта 1955 года.
Рис. 9. Теплый фронт на синоптической карте за 9 часов 3 марта 1955 г.
Фронт обозначен зубчатой линией, полукруглые зубцы на которой обращены в сторону движения фронта. В более теплой массе воздуха, к западу от линии фронта, температура (она указана цифрами слева, сверху близ кружков, обозначающих метеорологические станции) колеблется в пределах от –3 до –9 градусов, а в более холодной массе, к востоку от линии фронта, в пределах от –10 до –22 градусов.
Перед линией фронта широкая полоса, покрытая штрихами, обозначает зону осадков. Об этих осадках в виде снега свидетельствуют расположенные у кружков-станций значки в виде звездочек. Кружки в зоне осадков зачернены полностью: это означает, что во всей зоне сплошная облачность. Высоты нижнего слоя облаков колеблются в пределах 300–600 метров.
Рассматривая стрелки, обозначающие направление ветра, нетрудно видеть, что более теплая воздушная масса перемещается с запада на восток, а более холодная — с юга на север.
Холодный фронт образуется, когда массы холодного воздуха подтекают под отступающий теплый воздух.
Рис. 10. Холодный фронт в разрезе:
а) быстро движущийся холодный фронт, б) медленно движущийся холодный фронт.
Различают два рода таких фронтов (рис. 10). Холодный фронт первого рода (рис. 10, б) характеризуется тем, что холодный воздух, подтекая под теплый, движется сравнительно медленно. При этом вдоль фронта, часто на сотни километров, образуется мощная кучеводождевая облачность с ливнями, грозами и шквалами. По мере продвижения холодного воздуха поверхность раздела между ним и теплым воздухом повышается и становится более пологой. В результате за линией фронта теплый воздух натекает на вторгающийся в него клин холодного воздуха уже более медленно. При этом кучеводождевые облака сменяются равномерным покровом слоистодождевых и высокослоистых облаков, мощность которых по вертикали постепенно уменьшается по мере удаления от линии фронта. Из этих облаков, в зоне до 200 километров за линией фронта, выпадают обложные осадки. Если масса холодного воздуха неустойчива, в зафронтальной зоне могут развиваться облака кучевых форм.
Холодный фронт второго рода (рис. 10, а) отличается от первого тем, что холодный воздух движется значительно быстрее. Вытеснение теплого воздуха происходит очень бурно, сопровождается сильным и быстрым развитием мощных кучеводождевых облаков, грозами и ливнями. Вдоль фронта нередко (при большой разнице в температурах теплой и холодной масс воздуха) возникают шквальные ветры, достигающие разрушительной силы. Впереди фронта, на расстоянии до 200 километров, иногда наблюдаются высококучевые, так называемые чечевицеобразные облака.
Характер облачности быстро движущегося холодного фронта второго рода зависит от времени суток. Ночью и утром фронт зачастую значительно размывается и сопровождается образованием низких облаков, разорваннодождевых или слоистых. Днем этот фронт рождает мощную кучеводождевую облачность.
Холодные фронты особенно отчетливо проявляют себя в теплое время года. В холодное время года все явления холодного фронта выражены гораздо менее резко. Обычно в этом случае дело ограничивается тем, что на линии фронта развивается слоистокучевая или слоистая облачность и выпадают осадки.
Зона ливневых осадков при прохождении холодного фронта второго рода обычно ограничивается шириной в 10–20 километров. Прохождение холодного фронта, как правило, вызывает похолодание.
На рис. 11 показан холодный фронт на синоптической карте за 15 часов 17 июня 1955 года. Он обозначен зубчатой линией; острия зубцов направлены в сторону перемещения фронта. В более холодной массе воздуха, к западу от линии фронта, температура воздуха колеблется в пределах от 12 до 16 градусов. В менее холодной массе, к востоку от линии фронта, температура достигает 25–28 градусов. Значки облачности на линии фронта свидетельствуют о наличии кучеводождевых облаков, а значки обозначают грозы.
Рис. 11. Холодный фронт на синоптической карте за 15 часов 17 июня 1955 г.
По стрелкам, указывающим направление ветра, видно, что более холодная масса воздуха перемещается с северо-запада на юго-восток, а более теплая масса воздуха — в основном с юга на север.
Помимо основных типов фронтов, теплого и холодного, в атмосфере возникают еще так называемые фронты окклюзии. Дело в том, что холодный фронт всегда следует за теплым, и так как он движется быстрее теплого, то в конце концов нагоняет его. В результате массы воздуха, следующие за холодным фронтом, смыкаются с массами воздуха, отступающими перед теплым фронтом, а теплый воздух вытесняется вверх. Это явление и называется окклюзией[5]. Различают три типа окклюзий.
Окклюзия по типу холодного фронта возникает в том случае, когда массы воздуха, следующие за холодным фронтом, оказываются более холодными, чем массы воздуха, отступающие перед теплым фронтом. При этом более холодный воздух, смыкаясь с менее холодным, будет подтекать под последний и заставлять его подниматься вверх. В результате этого движения, а также смыкания облачности и осадков холодного и теплого фронтов, получается картина, изображенная на рис. 12.
Рис. 12. Фронт окклюзии по типу холодного фронта.
Рис. 13. Фронт окклюзии по типу теплого фронта.
Окклюзия по типу теплого фронта возникает в случае, если массы воздуха, следующие за холодным фронтом, оказываются менее холодными, чем массы воздуха, отступающие перед теплым фронтом. Нетрудно видеть, что при этом менее холодные массы, встречаясь с более холодными, начинают скользить вверх, натекая вдоль поверхности раздела теплого фронта.
Распределение облачности и осадков при этом типе окклюзии показано на рис. 13. Облачность имеет здесь различную мощность, распространяясь по вертикали иногда на значительную высоту. В большинстве случаев наблюдается несколько слоев облаков. Верхняя граница самого нижнего слоя лежит обычно на высоте 1000–1500 метров, а самого верхнего слоя — достигает высоты 5000 и более метров.
На рисунках 12 и 13 изображена начальная стадия окклюзии. В дальнейшем в массе вытесняемого теплого воздуха образуется плотный слой волнистых облаков.
Горизонтальные движения воздуха и их влияние на погоду
Итак, изменения погоды обусловливаются движением и взаимодействием воздушных масс. Если по синоптическим картам будет установлено, что какая-либо воздушная масса в каком-то районе задерживается, то можно считать, что погода в этом районе будет меняться мало. Если же по картам видно, что воздушная масса скоро уступит свое место другой, с иными свойствами, то следует ожидать и соответствующего изменения погоды. Отсюда становится ясно: чтобы решать вопросы о вероятных переменах погоды, необходимо разбираться в причинах и закономерностях горизонтальных движений воздуха.
