Холодный фронт — это передний край более холодной массы воздуха на уровне земли, которая заменяет более теплую массу воздуха и лежит в выраженной поверхностной ложбине низкого давления . Он часто формируется за внетропическим циклоном (на западе в Северном полушарии , на востоке в Южном ), на переднем крае его модели адвекции холодного воздуха , известной как сухой поток «конвейера» циклона . Разница температур на границе может превышать 30 °C (54 °F) с одной стороны на другую. При наличии достаточного количества влаги вдоль границы может идти дождь. Если вдоль границы наблюдается значительная нестабильность , вдоль фронтальной зоны может образоваться узкая линия гроз . Если нестабильность слабая, [ необходимо разъяснение ] широкий щит дождя может переместиться за фронт , а испарительное охлаждение дождя может увеличить разницу температур на фронте. Холодные фронты сильнее в осенние и весенние переходные сезоны и слабее всего летом.
Холодный фронт возникает, когда масса сравнительно более холодного воздуха движется туда, где присутствует более теплый воздух. Более сухой, холодный воздух образует круто наклонную границу под более теплым, влажным воздухом у поверхности и поднимает этот воздух. Это часто приводит к образованию облаков с сильным вертикальным развитием, которое может проявляться как линия ливней и гроз при наличии достаточной влажности . [1] На погодных картах положение поверхности холодного фронта отмечено символом синей линии треугольников/шипов (точек), указывающих в направлении движения. Расположение холодного фронта находится на переднем крае падения температуры , которое в анализе изотерм будет отображаться как передний край градиента изотермы, и он обычно лежит в резкой ложбине поверхности . [2] Холодные фронты движутся быстрее теплых фронтов и могут вызывать более резкие изменения погоды. Поскольку холодный воздух плотнее теплого, он быстро заменяет теплый воздух, предшествующий границе. [3]
В северном полушарии холодный фронт обычно вызывает смену ветра с юго-запада на северо-запад по часовой стрелке, также известную как поворот, а в южном полушарии — смену с северо-запада на юго-запад (против часовой стрелки, откат). Атмосферное давление неуклонно падает с приближением холодного фронта. При прохождении фронта давление резко возрастает, а затем стабилизируется. Обычно холодные фронты можно отличить по следующим характеристикам: [4] [1]
*при условии достаточной влажности.
Если холодный фронт крайне нестабилен , вдоль фронта обычно формируются кучево-дождевые облака, вызывающие грозы. Перистые облака типа «наковальня» могут распространяться на значительное расстояние по ветру от гроз. [6] Другие типы облаков, связанные с холодным фронтом, зависят от атмосферных условий, таких как устойчивость воздушных масс и сдвиг ветра. [7] По мере приближения фронта средний ярус сменяется высокослоистыми и низкоуровневыми слоисто-кучевыми облаками с прерывистыми легкими осадками, если теплая воздушная масса, вытесняемая холодным фронтом, в основном стабильна. При значительной нестабильности воздушных масс вдоль фронта образуются вертикально развитые кучевые или кучево-дождевые облака с ливнями и грозами.
После прохождения холодного фронта небо обычно проясняется, поскольку за системой формируется высокое давление, хотя значительное количество кучевых или слоисто-кучевых облаков, часто в форме длинных полос, называемых облачными улицами , может сохраняться, если воздушная масса за фронтом остается влажной из-за источника влаги. [8] Небольшие и неизменные количества кучевых или перистых облаков на в остальном ясном небе обычно являются признаками продолжающейся ясной погоды, пока барометрическое давление остается сравнительно высоким.
Холодный фронт обычно приносит узкую полосу осадков , которая следует вдоль переднего края холодного фронта. Эти полосы осадков часто очень сильны [9] и могут приносить сильные грозы, град [10] , снежные шквалы [5] и/или торнадо . Весной эти холодные фронты могут быть очень сильными и приносить сильные ветры, когда градиент давления выше обычного. В зимние месяцы холодные фронты иногда проходят через район с небольшим количеством или без осадков. Более широкие полосы дождя могут возникать за холодными фронтами, которые, как правило, имеют более стратифицированные и менее конвективные осадки. [11] Эти ливни иногда приносят наводнения и могут двигаться очень медленно, когда направляющий их шторм силен и встроен в меридиональную схему потока (с большим движением от полюса к экватору, а не с запада на восток). Зимой холодные фронты могут приносить холодные периоды, а иногда и снег. Весной или летом в умеренных широтах град может иногда выпадать вместе с дождем. Если влаги недостаточно, например, если система ранее пересекла горный барьер, холодные фронты могут пройти без облачности.
Фронтогенез — это процесс создания или увеличения градиента температуры фронта. Во время этого процесса атмосфера реагирует, пытаясь восстановить равновесие, следствием чего является круговое движение вдоль фронта, где воздух поднимается вверх, вдоль холодного фронта и опускается вниз, за фронтальной границей. Это фактическая сила восходящего движения вдоль фронта, которая отвечает за облака и осадки.
По мере того, как температурный градиент становится круче во время фронтогенеза, термический ветер становится несбалансированным. Чтобы поддерживать равновесие, геострофический ветер наверху и внизу корректируется таким образом, что образуются области расхождения/конвергенции. Массовая непрерывность потребовала бы вертикального переноса воздуха вдоль холодного фронта, где есть расхождение (пониженное давление ). Хотя эта циркуляция описывается серией процессов, на самом деле они происходят одновременно, наблюдаемые вдоль фронта как термически прямая циркуляция. Существует несколько факторов, которые влияют на окончательную форму и наклон циркуляции вокруг фронта, в конечном итоге определяя вид и местоположение облаков и осадков. [7] [12]
Холодные фронты являются передним краем более холодных воздушных масс, отсюда и название «холодный фронт». Они имеют более сильные изменения температуры осенью и весной, а также в середине зимы. Изменения температуры, связанные с холодными фронтами, могут достигать 30 °C (54 °F). Когда проходят холодные фронты, обычно возникает быстрый, но сильный порыв ветра, который показывает, что холодный фронт проходит. В наблюдениях за погодой на поверхности , когда это происходит, кодируется замечание, известное как FROPA. [13] Эффект от холодного фронта может длиться от нескольких часов до нескольких дней. Воздух за фронтом холоднее, чем воздух, который он заменяет, и теплый воздух вынужден подниматься, поэтому он охлаждается. Поскольку более холодный воздух не может удерживать столько влаги, сколько теплый воздух, образуются облака и идет дождь или снег. [4]
Холодные фронты образуются, когда более холодная воздушная масса перемещается в область более теплого воздуха вслед за развивающимся внетропическим циклоном. Более теплый воздух взаимодействует с более холодной воздушной массой вдоль границы и обычно вызывает осадки. Холодные фронты часто следуют за теплым фронтом или линией шквала. Очень часто холодные фронты имеют теплый фронт впереди, но с перпендикулярной ориентацией. В областях, где холодные фронты догоняют теплый фронт, развивается окклюдированный фронт . Окклюдированные фронты имеют область теплого воздуха наверху. Когда такая особенность формируется в направлении полюса внетропического циклона, она известна как trowal , что является сокращением от TR ough Of Warm A ir a L oft . [14] Холодный фронт переименовывается в теплый фронт , если он начинает отступать впереди следующего внетропического циклона вдоль фронтальной границы, и называется стационарным фронтом, если он останавливается. Особенно резкий тип холодного фронта, легко различимый на спутниковых снимках, — это узкая холодная фронтальная дождевая полоса .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )