Большая советсткая энциклопедия Фронты атмосферные

Фронты атмосферные

Фронты атмосферные, фронты тропосферные, промежуточные, переходные зоны между воздушными массами в тропосфере. Зона Ф. а. очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому для целей теоретического исследования её приближённо рассматривают как поверхность раздела двух воздушных масс разной температуры и называемой фронтальной поверхностью. По той же причине на синоптических картах Ф. а. изображают в виде линии (линия фронта). Если бы воздушные массы были неподвижны, поверхность Ф. а. была бы горизонтальной, с холодным воздухом внизу и тёплым над ним, но поскольку обе массы движутся, она располагается наклонно к земной поверхности, причём холодный воздух лежит в виде очень пологого клина под тёплым. Тангенс угла наклона фронтальной поверхности (наклон фронта) — порядка 0,01. Ф. а. могут простираться иногда до самой тропопаузы, но могут и ограничиваться нижними км тропосферы. В пересечении с земной поверхностью зона Ф. а. имеет ширину порядка десятков км, горизонтальные же размеры самих воздушных масс — порядка тысяч км. В начале образования Ф. а. и при их размывании ширина фронтальной зоны будет больше. По вертикали Ф а. представляют собой переходный слой толщиной в сотни м, в котором температура с высотой уменьшается меньше обычного (вертикальный градиент температуры уменьшен) или возрастает, т. е. наблюдается инверсия температуры.

У земной поверхности Ф. а. характеризуются увеличенными горизонтальными градиентами температуры воздуха — в узкой зоне фронта температура резко переходит от значений, свойственных одной воздушной массе, к значениям, свойственным другой, причём изменение иногда превышает 10°С. Меняются во фронтальной зоне также влажность воздуха и его прозрачность. В барическом поле Ф. а. связаны с ложбинами пониженного давления (см. Барические системы); поэтому при прохождении Ф. а. происходят соответствующие изменения атмосферного давления и ветра. Над фронтальными поверхностями образуются обширные облачные системы, включающие слоисто-дождевые и кучево-дождевые облака, дающие осадки. Ф. а. перемещается со скоростью, равной нормальной составляющей к фронту скорости ветра, поэтому прохождение Ф. а. через место наблюдения приводит к быстрому (в течение часов) и подчас резкому изменению важных метеорологических элементов и к изменению всего режима погоды.

Ф. а. характерны для внетропических широт Земли, в особенности для умеренных широт, где между собой граничат основные воздушные массы тропосферы. В тропиках Ф. а. редки, а постоянно имеющаяся там внутритропическая зона конвергенции существенно отличается от Ф. а., не являясь температурным разделом. Основная причина возникновения Ф. а. — фронтогенеза — наличие таких систем движения в тропосфере, которые приводят к сближению (сходимости) масс воздуха, обладающих разной температурой. Первоначально широкая переходная зона между воздушными массами становится при этом резким фронтом. В особых случаях возможно образование Ф. а. при течении воздуха вдоль резкой температурной границы на подстилающей поверхности, например над кромкой льда в океане — т. н. топографический фронтогенез. В процессе общей циркуляции атмосферы между воздушными массами разных широтных зон с достаточно большими контрастами температуры возникают длинные (тыс. км), вытянутые преимущественно по широте главные фронты — арктические, антарктические, полярные, на которых происходит образование циклонов и антициклонов. При этом динамическая устойчивость главного Ф. а. нарушается, он деформируется и продвигается на одних участках к высоким широтам, на других — к низким широтам. По обе стороны поверхности Ф. а. при этом возникают вертикальные составляющие ветра порядка см/сек. Особенно важно восходящее движение воздуха над поверхностью Ф. а., которое приводит к образованию облачных систем и осадков.

В передней части циклона главный Ф. а. принимает характер тёплого фронта (рис., а): при его продвижении к высоким широтам тёплый воздух занимает место отступающего холодного воздуха. При этом восходящее скольжение тёплого воздуха над очень пологой фронтальной поверхностью приводит к образованию перед линией Ф. а. облачной системы в несколько сот км шириной, в которой облачность меняется от тонких и высоких перистых облаков в передней части до мощных слоисто-дождевых облаков с обложными осадками непосредственно перед линией Ф. а. В тыловой части циклона Ф. а. принимает характер холодного фронта (рис., б) с продвижением холодного клина вперёд и с вытеснением тёплого воздуха перед ним в высокие слои. Облачная система холодного фронта не так широка, как тёплого Ф. а., и для неё характерно преобладание или, во всяком случае, наличие кучево-дождевых облаков, дающих ливневые осадки; перед Ф. а. нередко возникают шквалы и грозы. При окклюзии циклона тёплый и холодный Ф. а. соединяются, образуя сложный фронт окклюзии с соответствующими изменениями облачных систем. В итоге эволюции фронтальных возмущений сами Ф. а. размываются (т. н. фронтолиз). Однако изменения в поле атмосферного давления и ветра, создаваемые циклонической деятельностью, приводят к возникновению условий для образования новых Ф. а. и, следовательно, к постоянному возобновлению процесса циклонической деятельности на фронтах.

В верхней части тропосферы в связи с Ф. а. возникают т. н. струйные течения. От главных фронтов отличают вторичные Ф. а., возникающие внутри воздушных масс той или иной природной зоны при некоторой их неоднородности; они не играют значительной роли в общей циркуляции атмосферы. Бывают случаи, когда Ф. а. хорошо развит в свободной атмосфере (верхний Ф. а.), но мало выражен или вовсе не проявляется вблизи земной поверхности.

Лит.: Пальмен Э., Ньютон Ч., Циркуляционные системы атмосферы, пер. с англ., Л., 1973; Петерсен С., Анализ и прогнозы погоды, пер. с англ., Л., 1961.

С. П. Хромов.