Холодный фронт — это передняя кромка более прохладной массы воздуха на уровне земли, которая заменяет более теплую массу воздуха и лежит внутри выраженного поверхностного провала низкого давления . Он часто образуется за внетропическим циклоном (на западе в Северном полушарии , на востоке в Южном ), на переднем крае его структуры адвекции холодного воздуха , известной как сухой «конвейерный» поток циклона . Разница температур поперек границы может превышать 30 ° C (54 ° F) с одной стороны на другую. При наличии достаточной влажности вдоль границы может идти дождь. При значительной нестабильности вдоль границы вдоль фронтальной зоны может образоваться узкая линия гроз . Если нестабильность слабая, [ необходимы разъяснения ] широкий дождевой щит может переместиться позади фронта , а испарительное охлаждение дождя может увеличить разницу температур поперек фронта. Холодные фронты сильнее в осенний и весенний переходные сезоны и наиболее слабы летом.
Холодный фронт возникает, когда масса сравнительно более холодного воздуха перемещается туда, где присутствует более теплый воздух. Более сухой и холодный воздух образует крутую границу под более теплым и влажным воздухом у поверхности и поднимает его. Это часто приводит к образованию облаков с сильным вертикальным развитием, что может проявляться в виде линии ливней и гроз при наличии достаточного количества влаги . [1] На картах погоды положение холодного фронта на поверхности отмечено символом синей линии из треугольников/шипов (точек), указывающих направление движения. Местоположение холодного фронта находится на переднем крае падения температуры , которое при анализе изотерм будет проявляться как передний край градиента изотермы, и обычно он находится внутри резкого поверхностного провала . [2] Холодные фронты движутся быстрее, чем теплые , и могут вызывать более резкие изменения погоды. Поскольку холодный воздух плотнее теплого, он быстро вытесняет теплый воздух, предшествующий границе. [3]
В северном полушарии холодный фронт обычно вызывает сдвиг ветра с юго-запада на северо-запад по часовой стрелке, также известный как поворот, а в южном полушарии — сдвиг с северо-запада на юго-запад (против часовой стрелки, назад). Атмосферное давление неуклонно снижается с приближением холодного фронта. При фронтальном проходе давление резко возрастает, а затем стабилизируется. Обычно холодные фронты характеризуются следующими характеристиками: [4] [1]
*при условии достаточной влажности.
Если холодный фронт очень нестабилен , вдоль фронта обычно образуются кучево-дождевые облака , вызывающие грозы. Перистые облака-наковальни могут распространяться на значительное расстояние с подветренной стороны от грозы. [6] Другие типы облаков, связанные с холодным фронтом, зависят от атмосферных условий, таких как стабильность воздушной массы и сдвиг ветра. [7] По мере приближения фронта средний этаж уступает место высокослоистым и слоисто-кучевым слоям низкого уровня с периодическими небольшими осадками, если теплая воздушная масса, вытесняемая холодным фронтом, в основном стабильна. При значительной нестабильности воздушных масс вдоль фронта будут формироваться вертикально развитые кучевые или кучево-дождевые облака с ливнями и грозами.
После прохождения холодного фронта небо обычно проясняется, поскольку позади системы создается высокое давление, хотя значительное количество кучевых или слоисто-кучевых облаков, часто в виде длинных полос, называемых облачными улицами , может сохраняться, если воздушная масса за фронтом остается влажной. от источника влаги. [8] Небольшое и неизменное количество кучевых или перистых облаков на ясном небе обычно является признаком 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 бывают очень сильными, [9] и могут приносить сильные грозы, ливни с градом , [10] снежные шквалы, [5] и/или торнадо . Весной эти холодные фронты могут быть очень сильными и приносить сильные ветры, когда градиент давления превышает нормальный. В зимние месяцы холодные фронты иногда проходят через районы с небольшим количеством осадков или без них. Более широкие полосы дождя могут возникать за холодными фронтами, которые, как правило, имеют более стратиформные и менее конвективные осадки. [11] Эти ливни иногда вызывают наводнения и могут двигаться очень медленно, когда шторм направляет их сильный и встроен в меридиональную структуру потока (с большим движением от полюса к экватору, а не с движением с запада на восток). Зимой холодные фронты могут принести похолодание, а иногда и снег. Весной или летом в умеренных широтах вместе с дождем иногда может выпадать град. Если влаги недостаточно, например, когда система ранее пересекала горный барьер, холодные фронты могут пройти без облачности.
Фронтогенез — это процесс создания или усиления температурного градиента 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 границу фронта. Это фактическая сила восходящего движения вдоль фронта, ответственного за облака и осадки.
По мере увеличения температурного градиента во время фронтогенеза тепловой ветер становится несбалансированным. Чтобы поддерживать баланс, геострофический ветер вверху и внизу корректируется, так что образуются области расхождения/конвергенции. Непрерывность массы потребует вертикального переноса воздуха вдоль холодного фронта, где есть расхождение (пониженное давление ). Хотя эта циркуляция описывается рядом процессов, на самом деле они происходят одновременно и наблюдаются вдоль фронта как термически прямая циркуляция. Есть несколько факторов, которые влияют на окончательную форму и наклон циркуляции вокруг фронта, в конечном итоге определяя вид и расположение облаков и осадков. [7] [12]
Холодные фронты — это передний край более холодных воздушных масс, отсюда и название «холодный фронт». У них более сильные перепады температуры осенью ( осенью), весной и в середине зимы. Изменения температуры, связанные с холодными фронтами, могут достигать 30 ° C (54 ° F). При прохождении холодных фронтов обычно возникает быстрый, но сильный порыв ветра, показывающий, что холодный фронт проходит. При наземных метеорологических наблюдениях , когда это происходит, кодируется замечание, известное как FROPA. [13] Последствия холодного фронта могут длиться от нескольких часов до нескольких дней. Воздух позади фронта холоднее воздуха, который он заменяет, и теплый воздух вынужден подниматься вверх, поэтому он охлаждается. Поскольку более прохладный 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 после развивающегося внетропического циклона. Более теплый воздух взаимодействует с более прохладной воздушной массой вдоль границы и обычно вызывает осадки. Холодные фронты часто следуют за теплым фронтом или линией шквалов. Очень часто холодные фронты имеют впереди теплый фронт, но с перпендикулярной ориентацией. В районах, где холодные фронты догоняют теплый фронт, развивается фронт окклюзии . Окклюдированные фронты имеют область теплого воздуха вверху. Когда такая особенность формируется к полюсу от внетропического циклона, она называется « тровал » , что часто означает « Теплый рукав Аира » . [14] Холодный фронт переименовывается в теплый, если он начинает отступать перед следующим внетропическим циклоном вдоль границы фронта, и называется стационарным фронтом, если он останавливается. Особенно резкий тип холодного фронта, легко различимый на спутниковых снимках, — Узкая холодная фронтальная полоса дождя .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )