Что такое атмосферный фронт и как он возникает?

Неравномерное нагревание солнечным излучением земной поверхности и нижних слоев атмосферы является причиной возникновения горизонтальных изменений (градиента) температуры воздуха. Особенно большие горизонтальные градиенты температуры воздуха создаются между высокими и низкими широтами. Вследствие горизонтального переноса тёплые и холодные воздушные массы могут сближаться друг с другом или, наоборот, удаляться друг от друга.

При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними увеличиваются горизонтальные градиенты температуры воздуха, влажности, давления, возрастает скорость ветра. Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются.

Переходные зоны в тропосфере (нижний слой атмосферы, где формируется погода), в которых происходит сближение воздушных масс с различными метеорологическими характеристиками, называются фронтальными зонами или атмосферными фронтами. Именно атмосферные фронты являются причиной капризной и неустойчивой погоды, с осадками, порывистым ветром, колебаниями температуры и давления.

В горизонтальном направлении протяжённость фронтов, как и воздушных масс, занимает сотни или тысячи километров, по вертикали – около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности земли – порядка сотни километров, на высотах – несколько сотен километров. Фронтальные зоны характеризуются значительными изменениями температуры воздуха, влажности, направлений ветра вдоль горизонтальной поверхности, как на уровне Земли, так и выше. Понятие фронтов и фронтальных поверхностей было введено в метеорологическую литературу и практику в 1918 г. норвежским метеорологом Якобом Бьеркнесом и с тех пор прочно закрепилось во всём мире.

Существует несколько общепринятых классификаций атмосферных фронтов, основанных на протяжённости, времени существовании, погодных условиях и происхождении. Но если обобщить, то обычно выделяют климатологические фронты, которые растянуты по всей планете в зависимости от широты местности и особенностей распределения суши и моря. Другая группа фронтов связана непосредственно с циклонами. Именно они у нас чаще всего на слуху, когда мы читаем прогнозы погоды или обзоры синоптической ситуации. Поэтому на них остановимся более подробно.

В циклоне различные по своим свойствам воздушные массы сосуществуют в непосредственной близости друг от друга. Как раз в районе, где одна воздушная масса сменяется на другую, проходит атмосферный фронт. В том случае, если на более холодный воздух натекает более тёплый, то возникает тёплый фронт. После его прохождения температура обычно резко повышается. В обратной ситуации – когда тёплая или жаркая воздушная масса сменяется на более холодную, то говорят о прохождении холодного фронта. Их бывает два типа: холодный фронт I рода и II рода. Они различаются по скорости смещения, типам погодных условий и особенностях вертикального строения. Наконец, в случае, когда происходит слияние тёплого и холодного фронта на определённой высоте в атмосфере, то возникает фронт окклюзии. Кроме того, иногда выделяют вторичные (второстепенные) фронты, а также верхние. Вторичные обычно формируются после прохождения циклона в его тыловой (холодной части). А верхние связаны с изменениями метеорологических характеристик на высотах несколько километров, а у земли они не прослеживаются. Тем не менее, атмосферные фронты не всегда точно привязаны к циклонам, а могут существовать изолированно – в малоградиентных полях или на периферии антициклона.