Образование и размывание атмосферных фронтов

Адвекция (горизонтальный перенос воздушных масс) в атмосфере играет основную роль в междуширотном обмене воздуха. Особенно интенсивна она при активной циклонической и антициклонической деятельности. В результате междуширотного обмена происходит перераспределение тепла и холода. При этом между высокими холодными циклонами и высокими тёплыми антициклонами возникают зоны перехода в виде сгущения изогипс - высотные фронтальные зоны (ВФЗ), где концентрируются огромные запасы энергии, которая расходуется, в том числе, и на формирование циклонов и антициклонов, образование и активизацию атмосферных фронтов. В тыловой части ВФЗ, называемой входом фронтальной зоны тропосферы, в направлении воздушных течений отмечается сходимость изогипс АТ и увеличение горизонтальных градиентов давления и температуры. В передней части ВФЗ, называемой дельтой фронтальной зоны тропосферы, в направлении воздушных течений отмечается расходимость изогипс АТ и уменьшение горизонтальных градиентов давления и температуры.

Значительная адвекция масс воздуха в ВФЗ приводит к процессам фронтогенеза и фронтолиза. Фронтогенез - это возникновение новых атмосферных фронтов или усиление существующих, фронтолиз - размывание фронтов. Процессы фронтогенеза и фронтолиза связаны с деформацией высотной фронтальной зоны. Фронтогенез определяется увеличением горизонтальных градиентов температуры между массами воздуха, обладающими различными свойствами, фронтолиз - уменьшением горизонтальных градиентов температуры между этими массами воздуха.

Процессы фронтогенеза и фронтолиза ярко проявляются в деформационных полях тропосферы: это термобарические поля, образованные двумя парами накрест лежащих циклонов и антициклонов с соответствующими им очагами тепла и холода.

Тропосферный фронтогенез (фронтолиз) обычно охватывает всю толщу тропосферы или значительную часть её; существование основных фронтов связано с тропосферным фронтогенезом. Приземный фронтогенез (фронтолиз) характеризуется увеличением (уменьшением) горизонтальных градиентов температуры, обусловленных сходимостью или расходимостью течений в приземном слое; существование приземных фронтов связано с приземным фронтогенезом.

Фронтогенез и фронтолиз осуществляются непосредственно под влиянием адвективных и динамических факторов: адвективные факторы определяют кинематику фронтогенеза и фронтолиза, не влияя непосредственно на эволюцию процессов, связанных с ними; динамические факторы определяют динамику фронтогенеза и фронтолиза и обусловливают непосредственно эволюцию тропосферных процессов.

Тропосферный фронтогенез почти всегда сопровождается динамическим ростом давления, а тропосферный фронтолиз - динамическим падением давления. Это очень важное обстоятельство, поскольку позволяет по структуре термобарического поля тропосферы делать качественные выводы о развитии синоптических процессов.

Существование приземных фронтов связано с приземным фронтогенезом. Приземный фронтогенез приводит к "разрывам" поля температуры воздуха у поверхности Земли (то есть формированию узких, 50-100 км, зон высоких горизонтальных градиентов температуры).

При циклонической кривизне изобар (барическая ложбина) вследствие сходимости течений приземного ветра осуществляется фронтогенез. Наибольшая сходимость течений наблюдается вдоль оси ложбины, где имеет место наибольшая циклоническая кривизна изобар и где обычно располагается приземный фронт. Здесь приземный фронт может только обостряться (фронтогенез).

При антициклонической кривизне изобар (барический гребень) вследствие расходимости течений приземного ветра осуществляется фронтолиз. Наибольшая расходимость течений наблюдается вдоль оси гребня, где имеет место наибольшая антициклоническая кривизна изобар. Здесь приземный фронт может только размываться (фронтолиз).

В поле квазипрямолинейных изобар, когда фронт находится на периферии области низкого давления, фронтогенез и фронтолиз обусловлены неравномерным распределением скорости переноса по обе стороны от атмосферного фронта. В зоне сгущения изобар скорость ветра наибольшая, и, соответственно, а в области разреженных изобар - наименьшая.

Если скорость переноса увеличивается в сторону высокого давления, т.е. в ту сторону, откуда направлен поток, изотермы слева от фронта по направлению изобар (со стороны низкого давления), ввиду малых скоростей, не успевают существенно переместиться до того, как к ним с другой стороны фронта приблизятся новые изотермы. Фронт обостряется, т.е. имеет место приземный фронтогенез.

Если скорость течений уменьшается в сторону высокого давления, изотермы слева от фронта по направлению изобар (со стороны низкого давления), ввиду больших скоростей, перемещаются быстрее, чем успевают приблизиться новые изотермы со стороны высокого давления, и фронт размывается.