Теплий атмосферний фронт
Висхідне ковзання охоплює потужні шари теплого повітря над усією фронтальною поверхнею і виникає велика система високо-шаруватих - шарувато-дощових хмар з обложними опадами. Теплий фронт має антіціклоніческіх кривизну і рухається в бік холодного повітря. На карті погоди теплий фронт відзначається червоним кольором або зачернённимі полукружкамі, спрямованими в бік переміщення фронту (рис. 1). У міру наближення лінії теплого фронту починає падати тиск, ущільнюються хмари, випадають обложні опади. Взимку при проходженні фронту зазвичай з'являються низькі шаруваті хмари. Температура і вологість повітря повільно підвищуються. При проходженні фронту температура і вологість зазвичай швидко зростають, вітер посилюється. Після проходження фронту напрямок вітру змінюється (вітер повертає за годинниковою стрілкою), швидкість його зменшується, падіння тиску припиняється і починається його слабке зростання, хмари розсіюються, опади припиняються. Поле барических тенденцій представлене в такий спосіб: перед теплим фронтом розташовується замкнута область падіння тиску, за фронтом - або зростання тиску, або відносне зростання (падіння, але менше, ніж перед фронтом). Проходження теплого фронту зазвичай супроводжується потужною купчасто-дощової, яка затягує все небо, хмарністю з облогових дощів. Перший вісник теплого фронту - перисті хмари. Поступово вони перетворюються в суцільну білу вуаль в перістослоістие хмари. У верхніх шарах атмосфери вже рухається тепле повітря. Падає тиск. Чим ближче до нас лінія фронту, тим щільніше стають хмари. Сонце просвічує тьмяним плямою. Потім хмари опускаються нижче, сонце ховається зовсім. Вітер посилюється і змінює свій напрямок за годинниковою стрілкою (наприклад, спочатку був східний, потім південно-східний і навіть південно-західний) Приблизно за 300 400 км до фронту хмари згущаються. Починається невеликий буря дощ або сніг. Але ось теплий фронт минув. Дощ чи сніг припинився, хмари розсіюються, настає потепління - прийшла більш тепла повітряна маса. Теплий фронт у вертикальному розрізі представлений на рис. 2.
Холодний атмосферний фронт
Якщо ж тепле повітря відступає, а холодний розтікається слідом за ним значить, наближається холодний фронт. Його прихід завжди викликає похолодання. Але при русі не всі верстви повітря мають однакову швидкість. Самий нижній шар в результаті тертя об земну поверхню трохи затримується, а більш високі витягуються вперед. Таким чином, холодне повітря обрушується на теплий у вигляді валу. Тепле повітря швидко витісняється вгору, і створюються потужні нагромадження купчастих і купчасто-дощових хмар. Хмари холодного фронту несуть зливи, грози, що супроводжуються сильним поривчастим вітром. Вони можуть досягати дуже великої висоти, але в горизонтальному напрямку простягаються всього на 20. 30 км. А так як холодний фронт рухається зазвичай швидко, то бурхлива погода триває недовго - від 15. 20 хв. до 2. 3 ч. У результаті взаємодії холодного повітря з теплою підстильної поверхнею утворюються купчасті хмари з прорізами. Потім настає повне прояснення.
У разі холодного фронту висхідний рух теплого повітря обмежена більш вузькою зоною і особливо сильно перед холодним клином, де тепле повітря витісняється холодним. Хмари тут будуть значною мірою мати характер купчасто-дощових з зливовими опадами і грозами (рис. 3, рис. 4). Холодний фронт має циклонічну кривизну (опуклість в бік теплого повітря) і рухається в бік теплого повітря. На карті погоди холодний фронт відзначається синім кольором або зачернённимі трикутниками, спрямованими в бік переміщення фронту (рис.1). Перебіг в холодному повітрі має складову, спрямовану до лінії фронту, тому холодне повітря, просуваючись вперед, займає простір, де до цього знаходився тепле повітря, що збільшує його нестійкість.
При переході через лінію теплого фронту вітер, як і в випадку теплого фронту, повертає вправо, але поворот більш значний і різкий - від південно-західного, південного (перед фронтом) до західного, північно-західного (за фронтом). При цьому збільшується швидкість ветра.Атмосферное тиск перед фронтом змінюється повільно. Воно може падати, але може і зростати. З проходженням холодного фронту починається швидке зростання тиску. За холодним фронтом розташовується замкнута ізаллобаріческая область зростання тиску, причому, зростання може досягати 3-5 гПа / 3ч. Зміна тиску в бік його зростання (від падіння до зростання, від повільного зростання до сильнішого) свідчить про проходження лінії приземного фронту.
Перед фронтом часто спостерігаються грози і шквали. Температура повітря після проходження фронту падає, причому часто швидко і різко - на 10 ° С і більше за 1-2 години. Масова частка водяної пари знижується одночасно з температурою повітря. Видимість, як правило, покращується, оскільки за холодним фронтом вторгається полярний або арктичне повітря. Крім того, нестійкість повітряної маси перешкоджає конденсації поблизу поверхні Землі.
Характер погоди на холодному фронті помітно різниться в залежності від швидкості зсуву фронту, властивостей теплого повітря перед фронтом, характеру висхідних рухів теплого повітря над клином холодного.На холодних фронтах 1-го роду переважає впорядковане підняття теплого повітря над клином холодного повітря. Холодний фронт 1-го роду є пасивною поверхнею висхідного ковзання. До цього типу належать повільно рухаються або сповільнюють свій рух фронти, переважно на периферії циклонічних областей в глибоких барических улоговинах При цьому хмари розташовані головним чином за лінією фронту. Відмінність від хмарності теплого фронту все ж існує. Внаслідок тертя поверхню холодного фронту в нижніх шарах стає крутий. Тому перед самою лінією фронту замість спокійного і пологого висхідного ковзання спостерігається більш крутий (конвективний) підйом теплого повітря (рис.3) .Завдяки цьому, в передній частині хмарної системи іноді виникають потужні купчасті і купчасто-дощові хмари, розтягнуті на сотні кілометрів уздовж фронту , зі зливами влітку, снігопадами взимку, грозами, градом і шкваламі.Над вищерозміщеної частиною фронтальної поверхні з нормальним нахилом в результаті висхідного ковзання теплого повітря хмарна система являє рівномірний по рів слоістообразних хмар. Зливові опади перед фронтом після проходження фронту змінюються більш рівномірними обложними осадкамі.Наконец, з'являються перисто-шаруваті і перисті хмари. Вертикальна потужність системи і ширина хмарної системи та області опадів при цьому буде майже в 2 рази менше, ніж в разі теплого фронту. Верхня межа системи знаходиться приблизно на висоті 4-4.5 км. Під основний хмарної системою можуть виникати шаруваті розірвані хмари, іноді утворюються фронтальні тумани.Продолжітельность проходження холодного фронту 1-го роду через пункт спостереження становить 10 год. І більше.
Фронти 2-го роду в нижньому шарі атмосфери є пасивною поверхнею висхідного ковзання, а вище - активною поверхнею спадного ковзання. До цього типу належить більшість швидко рухаються холодних фронтів в циклонах. Тут відбувається витіснення теплого повітря нижніх шарів вгору продвигающимся вперед холодним валом. Поверхня холодного фронту в нижніх шарах розташовується дуже круто, утворюючи навіть опуклість у вигляді валу (рис.4) .Бистрое переміщення клина холодного повітря викликає вимушену конвекцію витісняється теплого повітря у вузькому просторі у передній частині фронтальної поверхні. Тут створюється потужний конвективний потік з утворенням купчасто-дощової хмарності, що посилюється в результаті термічної конвекціі.Предвестнікамі фронту є високо сочевицеподібні хмари, які поширюються перед ним на відстані до 200 км.Вознікающая хмарна система має невелику ширину (50-100 км) і являє собою непоодинокі конвективні хмари, а безперервний ланцюг, або хмарний вал, який іноді може бути не сплошним.В теплу половину року верхня межа купчасто-дощових хмар поширюється до вис Оти Тропопауза. На холодних фронтах 2-го роду спостерігається інтенсивна грозова діяльність, зливи, іноді з градом, шквалисті вітри. В хмарах сильна бовтанка і обмерзання. Ширина зони небезпечних явищ погоди становить кілька десятків кілометров.В холодну половину року вершини купчасто-дощових хмар досягають 4 км. Ширина зони снігопаду становить 50 км. З цієї хмарністю пов'язані сильні снігопади, хуртовини при видимості менше 1000 м, різке посилення швидкості вітру, бовтанка.
При проходженні холодних фронтів 2-го роду через пункт спостережень спочатку (години за 3-4 до проходження лінії фронту у Землі) з'являються перисті хмари, які швидко змінюються високо, іноді чечевицеобразного, які швидко змінюються громадою зі зливами, грозами, градом, шквалами. Тривалість переміщення системи хмар з зливовими опадами і грозами зазвичай не перевищує 1-2 години. Після проходження холодного фронту зливові опади прекращаются.Особенностью холодних фронтів як першого, так і другого роду є предфронтальной шквали. Оскільки в передній частині холодного клину, завдяки тертю, створюється крутий нахил фронтальної поверхні, частина холодного повітря виявляється над теплим. Далі відбувається "обрушення" вниз холодних повітряних мас в передній частині просувається холодного вала. Обрушення холодного повітря призводить до витіснення вгору теплого повітря і до виникнення уздовж фронту вихору з горизонтальною осью.Особенно інтенсивними бувають шквали на суші влітку, при великій різниці температур між теплим і холодним повітрям по обидва боки від фронту і при нестійкості теплого повітря. У цих умовах проходження холодного фронту супроводжується руйнівними швидкостями вітру. Швидкість вітру нерідко перевищує 20-30 м / с, тривалість явища зазвичай кілька хвилин, іноді спостерігаються пориви.
фронти оклюзії
Внаслідок низхідних рухів в холодному повітрі в тилу циклону, холодний фронт рухається швидше теплого фронту і з часом наганяє його. На стадії заповнення циклону виникають комплексні фронти - фронти оклюзії, які утворюються при змиканні холодного і теплого атмосферних фронтів.
В системі фронту оклюзії взаємодіють три повітряні маси, з яких тепла вже не стикається з поверхнею Землі. Процес витіснення теплого повітря у верхні шари називається окклюдірованіем. При цьому тиловий клин холодного повітря циклону змикається з переднім клином холодного повітря. Тепле повітря у вигляді воронки поступово піднімається вгору, а його місце займає холодне повітря, що надходить з боків (рис. 5) .Поверхность розділу, що виникає при змиканні холодного і теплого фронтів, називають поверхнею фронту оклюзії.
У разі холодного фронту оклюзії опади можуть випадати по обидва боки від нижнього фронту, а перехід від облогових опадів до зливовим, якщо він має місце, відбувається не попереду нижнього фронту, а в безпосередній близькості до нему.В випадку теплого фронту оклюзії воронка теплого повітря витісняється більш теплим повітрям, натекает на клин більш холодного повітря. Тиловий клин менш холодного повітря, наганяє передній клин більш холодного повітря, і холодний фронт, відокремившись від поверхні Землі, піднімається по поверхні теплого фронту.
Слабке висхідне ковзання тилового повітря по передньому уздовж поверхні оклюзії може привести до утворення уздовж неї хмар типу St-Sc, що не досягають рівня крижаних ядер. З них перед нижнім теплим фронтом буде випадати моросящие опади.