Obserwowanie zmian pogody jest bardzo ekscytujące. Słońce ustępuje deszczowi, deszcz śniegowi, a nad całą tą różnorodnością wieją porywiste wiatry. W dzieciństwie budzi to podziw i zaskoczenie, u osób starszych chęć zrozumienia mechanizmu tego procesu. Spróbujmy zrozumieć, co kształtuje pogodę i jak są z nią powiązane fronty atmosferyczne.
Granica masy powietrza
W zwykłym rozumieniu „front” jest terminem wojskowym. To krawędź, na której toczy się starcie sił wroga. A pojęcie frontów atmosferycznych to granice kontaktu między dwiema masami powietrza, które tworzą się na ogromnych obszarach powierzchni Ziemi.
Z woli natury człowiek otrzymał możliwość życia, ewolucji i zaludniania coraz większej liczby terytoriów. Troposfera, dolna część ziemskiej atmosfery, dostarcza nam tlenu i jest w ciągłym ruchu. Wszystko to składa się z oddzielnych mas powietrza, połączonych wspólnym zjawiskiem i podobnymi wskaźnikami. Wśród głównych wskaźników tych mas określa się objętość, temperaturę, ciśnienie i wilgotność. Podczas ruchu różne masy mogą zbliżać się i zderzać. Jednak nigdy nie tracą swoich granic i niesą zmieszane ze sobą. Fronty atmosferyczne to obszary, w których dotykają się masy powietrza i występują gwałtowne skoki pogody.
Trochę historii
Koncepcje „frontu atmosferycznego” i „powierzchni czołowej” nie powstały same z siebie. Do meteorologii wprowadził je norweski naukowiec J. Bjerknes. Stało się to w 1918 roku. Bjerknes udowodnił, że fronty atmosferyczne są głównymi ogniwami cyklu atmosferycznego w warstwie wysokiej i środkowej. Jednak przed badaniami Norwegów, jeszcze w 1863 r., admirał Fitzroy sugerował, że gwałtowne procesy atmosferyczne rozpoczynają się w miejscach spotkań mas powietrza pochodzących z różnych części świata. Ale w tamtym momencie społeczność naukowa nie zwróciła uwagi na te obserwacje.
Szkoła bergenska, której Bjerknes był reprezentantem, nie tylko przeprowadziła własne obserwacje, ale również zebrała całą wiedzę i założenia wyrażone przez wcześniejszych obserwatorów i naukowców i przedstawiła je w formie spójnego naukowego system.
Z definicji nachylona powierzchnia, która jest obszarem przejściowym między różnymi przepływami powietrza, nazywana jest powierzchnią czołową. Ale fronty atmosferyczne są pokazem powierzchni czołowych na mapie meteorologicznej. Zwykle obszar przejściowy frontu atmosferycznego jest związany blisko powierzchni Ziemi i wznosi się do tych wysokości, na których zacierają się różnice między masami powietrza. Najczęściej próg tej wysokości wynosi od 9 do 12 km.
Ciepły przód
Fronty atmosferyczne są inne. Zależą od kierunku.ruch masywów ciepłych i zimnych. Wyróżnia się trzy rodzaje frontów: zimne, ciepłe i okluzyjne, powstające na styku różnych frontów. Przyjrzyjmy się bliżej, czym są ciepłe i zimne fronty atmosferyczne.
Ciepły front to ruch mas powietrza, w którym zimne powietrze ustępuje miejsca ciepłemu. Oznacza to, że powietrze o wyższej temperaturze, poruszające się do przodu, znajduje się na terytorium, w którym dominowały masy zimnego powietrza. Ponadto wznosi się wzdłuż strefy przejściowej. Jednocześnie temperatura powietrza stopniowo spada, przez co dochodzi do kondensacji w nim pary wodnej. Tak tworzą się chmury.
Główne znaki, dzięki którym można rozpoznać ciepły front atmosferyczny:
- ciśnienie atmosferyczne gwałtownie spada;
- wzrost punktu rosy;
- temperatura wzrasta;
- pojawiają się cirrus, potem cirrostratus, a potem wysokie chmury stratus;
- wiatr skręca lekko w lewo i staje się silniejszy;
- chmury stają się nimbostratusem;
- Opady mają różną intensywność.
Po ustaniu deszczu zwykle robi się cieplej, ale nie trwa to długo, ponieważ zimny front porusza się bardzo szybko i dogania ciepły front atmosferyczny.
Zimny front
Jest taka cecha: ciepły front jest zawsze nachylony w kierunku ruchu, a zimny front jest zawsze nachylony w przeciwnym kierunku. Kiedy fronty się poruszają, zimne powietrze wciska się w ciepłe powietrze, wypychając je do góry. Zimne fronty atmosferyczne prowadzą do obniżenia temperatury i ochłodzenia na dużej powierzchni. Gdy wznoszące się masy ciepłego powietrza ochładzają się, wilgoć skrapla się w chmury.
Główne oznaki zimnego frontu:
- przed frontem ciśnienie spada, za linią frontu atmosferycznego gwałtownie wzrasta;
- tworzą się chmury cumulus;
- pojawia się porywisty wiatr z gwałtowną zmianą kierunku zgodnie z ruchem wskazówek zegara;
- rozpoczyna się ulewny deszcz z grzmotem lub gradem, opady trwają około dwóch godzin;
- temperatura gwałtownie spada, czasami o 10°C naraz;
- Za frontem atmosferycznym znajdują się liczne polany.
Podróżowanie przez zimny front nie jest łatwym zadaniem dla podróżnych. Czasami trzeba pokonać trąby powietrzne i szkwały w warunkach słabej widoczności.
Przód okluzji
Mówiło się już, że fronty atmosferyczne są różne, jeśli wszystko jest mniej więcej jasne przy frontach ciepłych i zimnych, to front okluzji rodzi wiele pytań. Powstawanie takich efektów następuje na styku frontu zimnego i ciepłego. Ciepłe powietrze jest wtłaczane do góry. Główna akcja zachodzi w cyklonach w momencie, gdy szybszy front chłodny dogania front ciepły. W rezultacie fronty atmosferyczne poruszają się i zderzają się trzy masy powietrza, dwie zimne i jedna ciepła.
Główne znaki, dzięki którym można określićprzód okluzji:
- chmury i niejednolite opady;
- nagłe zmiany kierunku wiatru bez większych zmian prędkości;
- płynna zmiana ciśnienia;
- brak nagłych zmian temperatury;
- cyklony.
Przód okluzji zależy od temperatury zimnych mas powietrza przed i za nim. Rozróżnij zimne i ciepłe fronty okluzyjne. Najtrudniejsze warunki obserwuje się w momencie bezpośredniego zamknięcia frontów. W miarę wypychania ciepłego powietrza przód ulega erozji i poprawiają się warunki pogodowe.
Cyklon i antycyklon
Ponieważ pojęcie "cyklonu" zostało użyte w opisie czoła okluzji, konieczne jest określenie jakiego rodzaju jest to zjawisko.
Z powodu nierównomiernego rozmieszczenia powietrza w warstwach powierzchniowych tworzą się strefy wysokiego i niskiego ciśnienia. Strefy wysokiego ciśnienia charakteryzują się nadmiarem powietrza, niskim – niedostatecznym powietrzem. W wyniku przepływu powietrza pomiędzy strefami (od nadmiaru do niedostatecznego) powstaje wiatr. Cyklon to obszar niskiego ciśnienia, który jak lejek pobiera brakujące powietrze i chmury z obszarów, w których jest ich nadmiar.
Antycyklon to obszar wysokiego ciśnienia, który wtłacza nadmiar powietrza do obszarów niskiego ciśnienia. Główną cechą charakterystyczną jest bezchmurna pogoda, ponieważ chmury również są wypychane z tej strefy.
Podział geograficzny frontów atmosferycznych
W zależności od stref klimatycznych, nad którymi tworzą się fronty atmosferyczne, ichgeograficznie podzielone na:
- Arctic, oddzielający zimne masy powietrza arktycznego od umiarkowanych.
- Polar, między umiarkowanymi i tropikalnymi masami.
- Tropikalny (wiatr handlowy), wyznaczający strefy tropikalne i równikowe.
Wpływ podłoża
Właściwości fizyczne mas powietrza zależą od promieniowania i rodzaju leżącej poniżej powierzchni Ziemi. Ponieważ charakter takiej powierzchni może być różny, tarcie o nią występuje nierównomiernie. Trudna topografia geograficzna może zdeformować linię frontu atmosfery i zmienić jej skutki. Na przykład znane są przypadki niszczenia frontów atmosferycznych podczas przekraczania pasm górskich.
Masy powietrza i fronty atmosferyczne niosą ze sobą wiele niespodzianek dla prognostów. Porównując i badając kierunki ruchu mas i kaprysy cyklonów (antycyklonów), tworzą wykresy i prognozy, z których ludzie korzystają na co dzień, nawet nie zastanawiając się, ile za tym pracy.
