11.8.2. Облака и осадки тёплого фронта окклюзии

Вслучае тёплого фронта окклюзии воронка тёплого воздуха вытесняется более тёплым воздухом, натекающим на клин более холодного воздуха. Тыловой клин менее холодного воздуха, нагоняет передний клин более холодного воздуха, и холодный фронт, отделившись от поверхности Земли, поднимается по поверхности тёплого фронта.

Врезультате линия холодного фронта переходит с поверхности Земли в свободную атмосферу и перемещается всё выше по поверхности тёплого фронта. Таким образом, верхним фронтом окклюзии (верхней частью фронтальной поверхности окклюзии) будет холодный фронт, а нижним – тёплый (см. рис. 11.11).

Проекция верхнего фронта (верхней части фронтальной поверхности окклюзии) на приземную карту располагается впереди линии приземного фронта. Термический гребень на высоте будет располагаться впереди термического гребня более низких слоев. Прохождение нижнего фронта создаст у Земли потепление.

Сближающиеся системы облаков тёплого и холодного фронтов в основном состоят из As-Ns. В результате сближения возникает мощная облачная система Cs-As-Ns с наибольшей толщиной в «желобе» у верхнего холодного фронта (см. рис. 11.12).

Вслучае молодого фронта окклюзии облачная система начинается с Ci и Cs, которые переходят в As, затем в Ns. Иногда за Ns могут наблюдаться Cb, за которыми вновь идут Ns.

Слабое восходящее скольжение тылового воздуха по переднему вдоль поверхности окклюзии может привести к образованию вдоль нее облаков типа St-Sc, не достигающих уровня ледяных ядер. Из них перед нижним тёплым фронтом будет выпадать моросящие осадки.

Вслучае старого тёплого фронта окклюзии облачная система состоит из Ci и Cs, иногда к ним присоединяются As. Осадки могут отсутствовать.

11.9.Влияние подстилающей поверхности на эволюцию и перемещение фронтов

Подстилающая поверхность оказывает значительное влияние на перемещение и свойства фронтов.

В пределах нижних сотен метров влияние трения приводит к деформации профиля фронта. Неравномерность трения, связанная с различием в характере подстилающей по-

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

верхности, также приводит к деформации профиля фронта, особенно в условиях сложного рельефа.

Орографические препятствия могут влиять на перемещение фронтов и вызывать как деформации самих фронтов, так и изменения связанных с ними эффектов, или создавать новые эффекты. Переваливание фронтов через горные препятствия отражается на процессах облакоосадкообразования.

Воздух вообще стремится обтекать препятствия в горизонтальном направлении, так как при этом происходит наименьшая затрата энергии. В том случае, ели воздух стратифицирован неустойчиво, он частично перетекает через хребет, особенно в центральной его части. Это перетекание в десятки раз менее интенсивно, чем боковое обтекание. Кроме того, оно имеет резко турбулентный характер, благодаря сильному трению в условиях горного рельефа. Фронт, пересекающий горный хребет, частично разрушается, линия фронта приобретает «извилистый» характер. Даже низкие препятствия частично будут обтекаться горизонтально, а при устойчивой стратификации и высоких препятствиях единственно возможное перетекание – горизонтальное.

При приближении холодного фронта к хребту происходит восходящее движение тёплого воздуха, который оказывается «зажатым» между клином холодного воздуха и хребтом, усиливаются процессы облакоосадкообразования перед фронтом. Ветер перед фронтом также усиливается, так как сближаются линии тока в тёплом воздухе, между холодным фронтом и хребтом.

При приближении собственно холодного фронта к хребту зафронтальная масса обтекает её с обеих сторон. Обогнув хребет, обе ветви зафронтальной массы могут соединиться за хребтом. В этом случае наблюдается явление орографической окклюзии. Если холодный фронт движется быстро, а препятствие невысокое, то фронт может начать переваливать через него.

Перетекание холодного воздуха через хребет возможно и в том случае, если первоначально фронт не достиг вершины хребта, но мог задержаться перед хребтом с накоплением воздуха и увеличением своей мощности. Если горизонтальное обтекание хребта затруднено, этот процесс может быть довольно интенсивным. Вслед за основным холодным фронтом подходят вторичные, вытесняющие переднюю часть воздушной массы вверх. Мощность холодной массы возрастает настолько, что воздух начинает переваливать через хребет.

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

При переваливании холодного воздуха через хребет на наветренной стороне гор будут наблюдаться длительные и сплошные дожди. На подветренной стороне при опускании воздуха вдоль высокого хребта происходит его адиабатическое нагревание с рассеиванием облаков – фёновый эффект3. При малой высоте хребта воздушная масса не успевает прогреваться и происходит обвал холодного воздуха – эффект боры4.

Тёплый фронт также некоторое время задерживается перед хребтом вместе с частью предфронтальной холодной воздушной массы. При этом в холодном воздухе также усиливаются скорости ветра.

С боков хребта тёплый фронт будет продолжать свое продвижение. Орографической окклюзии в этом случае не наблюдается, так как за фронтом движется тёплый воздух, распространяющийся над холодным.

В вертикальном разрезе тёплый фронт, подойдя к хребту, деформируется. До момента, когда поверхность тёплого фронта соприкоснется с вершиной хребта, фронт, его облачная система и область осадков остаются невозмущёнными. Но при пересечении хребта нижняя часть холодного клина задерживается с наветренной стороны хребта. На подветренной стороне хребта фронтальная поверхность, с одной стороны, увлекается воздушным течением вниз. При этом происходит фёновый эффект с размыванием облаков и ослаблением осадков. Но затем, при дальнейшем продвижении фронтальной поверхности за хребтом профиль фронтальной поверхности восстанавливается, а вместе с этим, восстанавливаются (возобновляются) облака и осадки восходящего скольжения.

Температурный режим подстилающей поверхности, отражаясь на температуре нижних слоев, искажает или маскирует свойства фронтов.

Зимой обычно случаи маскировки фронтов связаны с наличием у поверхности Земли тонкого – мощностью несколько сотен метров – слоя сильно выхоложенного воздуха. Особенно это проявляется в горных районах, где холодный воздух скапливается в отрицательных формах рельефа и застаивается там. Воздушные массы, вторгающиеся на такой слой, могут распространяться над этой пленкой холодного воздуха, не нарушая её и не достигая поверхности Земли.

Слой тумана в плёнке холодного воздуха может замаскировать и фронтальную облачную систему. Прохождение фронта в этом случае не вызывает изменений температуры воздуха у поверхности Земли, но отражается в поле барических тенденций, ветра.

Прохождение холодного фронта иногда сопровождается прорывами пленки холодного воздуха вследствие турбулентности. При этом может повыситься температура возду-

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

ха, поскольку воздух за холодным фронтом у Земли будет иметь более высокую температуру, чем воздух холодного слоя. В этих случаях создается видимость прохождения тёплого фронта.

Летом маскировка фронта создается вследствие сильного прогревания нижних слоев местного воздуха над материком. Тогда, например, тропический воздух, являющийся тёплой воздушной массой, входя на материк, может создать в приземном слое понижение температуры воздуха вместо повышения.

При наличии фёнового эффекта тёплый фронт может маскироваться фёном в холодном воздухе перед фронтом.

В некоторых случаях под влиянием термических различий подстилающей поверхности возникают так называемые «мнимые» фронты. Это происходит вследствие скачка в распределении температуры или других метеорологических элементов в нижних слоях воздуха, обусловленного непосредственно влиянием тепловых различий, например, между сушей и морем, особенно в зимнее время года, в местах выхода на поверхность глубинных холодных вод, в районах тёплых течений, вдоль кромки льда и пр., не связанных с атмосферной поверхностью раздела.

Таким образом, опираясь на приземные признаки, можно предположить существование фронта там, где его нет. Но следует отметить, что при длительном воздействии подстилающей поверхности мнимый фронт может трансформироваться в действительный (топографический фронтогенез).

Примером такого фронтогенеза является образование арктического фронта вдоль кромки льдов. Арктический фронт формируется в арктическом бассейне (около 70 ° или ещё севернее). Здесь определённую роль играет различие температуры открытого моря и полярных льдов. У кромки льдов создается разрыв температуры и влажности воздуха: над открытым морем воздух прогревается и увеличивает влагосодержание, надо льдами – охлаждается. Если такое положение сохраняется недолго, то различие в температуре воздуха надо льдами и открытым морем распространяется только на нижние слои воздуха. Поверхности раздела, распространяющейся на большую высоту, в этом случае не возникает. Мы будем иметь лишь мнимый фронт. Но если воздух долгое время течет примерно параллельно кромке льда, т.е. вдоль изотерм, он подвергается длительному воздействию подстилающей поверхности. Различия в температуре и влагосодержании могут распространяться на более высокие слои и привести к образованию настоящей фронтальной поверхности вдоль границ льдов и открытого моря.

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии