Облачные системы атмосферных фронтов

Облачные системы - это значительные по своим пространственным масштабам группы различных облаков, образующиеся в ходе тех или иных синоптических процессов. Основными типами синоптических процессов, формирующих те или иные системы облаков, являются атмосферные фронты и вихри (циклоны и антициклоны).

Характер облачности в зоне теплого атмосферного фронта определяется массовым восхождением теплого и влажного воздуха по клину холодного. Это сопровождается его охлаждением и изменением всех гигрометрических характеристик. В результате образуется облачность, практически полностью располагающаяся перед линией фронта.

Основными составляющими этой облачной системы являются облака:

-Ci- Cs . расположенные на высотах 8-10 км и на расстояниях от линии фронта 100-700км;

-As -Ns, расположенные на высотах до 6 км и на расстояниях от линии фронта .как правило , до 60км,

При приближении теплого фронта первыми появляются облака -Ci- Cs. Из этих облаков атмосферные осадки не выпадают.

Спустя некоторое время появляются высоко - слоистые облака (As), из которых возникают моросящие осадки постепенно (с приходом облаков Ns) переходящие в осадки обложные.

Аналогичные облачные системы формируются в зоне холодных фронтов 1-го рода (или анафронтов).Эти атмосферные фронты движутся со скоростями сотни м/ч- единицы км/ч. В итоге теплый воздух перед ними успевает отступить. При этом теплый воздух по клину холодного поднимается вверх и образует такую же облачную систему, как и облачная система, возникающая в зоне теплого атмосферного фронта.

В отличие от неев данном случае облака следуют над наблюдателем в обратном порядке. Непосредственно перед линией фронта расположен вал облаков Ns„из которых внезапно начинают выпадать обложные осадки. Спустя некоторое время эти осадки ослабевают, переходя в моросящие, выпадающие из облаков As. Затем осадки прекращаются, а облака поднимаются еще выше, превращаясь в уходящие за горизонт перистые -Ci- Cs.

Основные отличия погоды в зоне анафронта от погоды в зоне теплого атмосферного фронта не сводятся к одной лишь обратной последовательности смены облаков и осадков.

Холодный фронт второго рода наблюдается при больших скоростях движения холодного воздуха. При подходе этого фронта теплый воздух не успевает отступить и перед натиском холодного воздуха бурно взмывает вверх. Возникают интенсивные восходящие потоки теплого влажного воздуха, формирующие специфическую облачность.

Непосредственно перед таким холодным фронтом (на удалениях от него до 10 км) в теплом воздухе образуются облака вертикального развития Сb, высота которых достигает 10 и более км. Из них выпадают ливневые осадки; возможен град, грозы, смерчи и шквалы.

Теплый и влажный воздух начинает ответвляться от восходящих потоков и формировать воздушный поток, направленный от фронта на высоте 4-6 км. В этом потоке формируются отдельные облачные массивы, напоминающие огромных рыб, линзы или дирижабли. Появление этих облаков (Ac-lent) является признаком приближения холодного фронта второго рода.

В холодном воздухе (после прохождения холодного фронта) могут наблюдаться облака Сu cong, постепенно переходящие в Сu и далее в As и С. Осадки начинаются резко, но постепенно ослабевают, становятся моросящими и прекращаются.

Фронты окклюзии образуются при взаимодействии трех воздушных масс (если холодный фронт догоняет теплый). В результате этого взаимодействия холодные воздушные массы смыкаются у земной поверхности, выдавливая теплый воздух на высоту. Благодаря этому в зоне фронтов окклюзии облачность развивается по обе стороны от фронта. Вблизи зоны окклюзии (в теплом воздухе) располагаются облака Сb, высота оснований которых над земной поверхностью со временем возрастает. Из них выпадают ливневые осадки (интенсивность которых по мере поднятия облаков ослабевает). На периферии (по обе стороны от фронта) эти облака переходят в  As.

Осадки постепенно из ливневых, превращаются в обложные и далее - в моросящие.

На высотах 8-10 км над зоной окклюзии располагаются облака Ci- Cs.

Еще одной разновидностью синоптических процессов, обуславливающих образование облачных систем, являются циклоны и антициклоны.Процессы, приводящие к их образованию, рассмотрены в лекции 5 по основам теории катастроф.

Облачная система сопутствующая молодому циклону и циклону на стадии максимального развитиясодержит три зоны.

Первая зонасоответствует передней и центральной части холодной половины циклона перед теплым фронтом. Здесь структура облачности аналогична рассмотренной выше облачности перед теплым атмосферным фронтом. При быстром углублении циклона в его центре формируются мощные облака Ns, дающие интенсивные обложные осадки.

Если влаги в воздухе недостаточно, то эти облака не успевают полностью развиться, а выпадающие из них осадки менее интенсивны, переходя в морось,

Вторая зона -соответствует тыловой части холодного сектора циклона за холодным фронтом. Ближе к центру молодого циклона этот фронт по своим свойствам ближе к холодному фронту 2-го рода. На периферии - к холодному фронту 1-го рода. Здесь образуются облака те же, что и в зонах упомянутых холодных фронтов; их особенности определяются свойствами холодной неустойчивой воздушной массы.

Из типичных для этой зоны облаков СЬ выпадают интенсивные и кратковременные ливневые осадки; возможен град и грозы.

Третья зона- теплый сектор циклона (теплый воздух между теплым и холодным фронтами). Здесь преобладают облака As и осадки моросящего типа.

В окклюдированном циклоне теплый сектор смещен на дальнюю периферию. Поэтому в нем выделяют две погодные зоны.

В обширной передней части окклюдированного циклона преобладает многослойная облачность (As -Ns); формируются обширные области осадков. В тыловой части окклюдированного циклона облачная система аналогична облачности второй зоны молодого циклона (с той разницей, что в его центре формируются облака, аналогичные возникающим в зоне холодного атмосферного фронта 1-го рода).

Структура облачных систем, формирующейся в антициклонах, во многом определяется слоями инверсии. Эти слои, как правило, располагаются в центральной части антициклонов.

Под этими слоями могут возникать облака Sc- St практически не дающие осадков, а также радиационные туманы. На перифериях антициклонов структура облачности аналогична структуре облачности в граничащих с ними зонах циклонов.

Облачность, существенно влияющая на радиационный и тепловой баланс территорий, является одним из существенных параметров климата.

Для количественной характеристики облачных систем в климатологии используется повторяемость ясного и пасмурного неба по общей и нижней облачности, а также среднее месячное число пасмурных и ясных дней.

Так, например, на северном побережье. Азовского моря с июня по сентябрь повторяемость ясного неба по общей облачности превышает 50%. Максимум приходится на август, достигая 6L8%. Число ясных дней с июля по сентябрь более 10с максимумом 14.6.

Период с повторяемостью ясного неба по нижней облачности более 50% здесь длится с марта по октябрь. Максимум приходится на июнь (77%).

На северном побережье Азовского моря в августе наблюдается второй максимум ясного неба (81,3%).

Повторяемость пасмурного неба по общей облачности и число пасмурных дней в среднем за год больше ясного состояния и числа ясных дней. Как и следовало ожидать, эти характеристики, по отношению к рассмотренным выше, имеют обратный годовой ход (в месяцы, когда ясных дней больше, меньше дней пасмурных и наоборот).

Число пасмурных дней в тот или иной месяц год от года изменяется. Как показывают наблюдения, наиболее значимыми факторами изменчивости этого параметра в Восточной Европе являются солнечная активность, а также взаимодействие северной части Атлантического океана и атмосферы.