Погода и ее предвидение

Характер облачности быстро движущегося холодного фронта второго рода зависит от времени суток. Ночью и утром фронт зачастую значительно размывается и сопровождается образованием низких облаков, разорваннодождевых или слоистых. Днем этот фронт рождает мощную кучеводождевую облачность.

Холодные фронты особенно отчетливо проявляют себя в теплое время года. В холодное время года все явления холодного фронта выражены гораздо менее резко. Обычно в этом случае дело ограничивается тем, что на линии фронта развивается слоистокучевая или слоистая облачность и выпадают осадки.

Зона ливневых осадков при прохождении холодного фронта второго рода обычно ограничивается шириной в 10–20 километров. Прохождение холодного фронта, как правило, вызывает похолодание.

На рис. 11 показан холодный фронт на синоптической карте за 15 часов 17 июня 1955 года. Он обозначен зубчатой линией; острия зубцов направлены в сторону перемещения фронта. В более холодной массе воздуха, к западу от линии фронта, температура воздуха колеблется в пределах от 12 до 16 градусов. В менее холодной массе, к востоку от линии фронта, температура достигает 25–28 градусов. Значки облачности на линии фронта 

Рис. 11. Холодный фронт на синоптической карте за 15 часов 17 июня 1955 г.

По стрелкам, указывающим направление ветра, видно, что более холодная масса воздуха перемещается с северо-запада на юго-восток, а более теплая масса воздуха — в основном с юга на север.

Помимо основных типов фронтов, теплого и холодного, в атмосфере возникают еще так называемые фронты окклюзии. Дело в том, что холодный фронт всегда следует за теплым, и так как он движется быстрее теплого, то в конце концов нагоняет его. В результате массы воздуха, следующие за холодным фронтом, смыкаются с массами воздуха, отступающими перед теплым фронтом, а теплый воздух вытесняется вверх. Это явление и называется окклюзией ^[5]. Различают три типа окклюзий.

Окклюзия по типу холодного фронта возникает в том случае, когда массы воздуха, следующие за холодным фронтом, оказываются более холодными, чем массы воздуха, отступающие перед теплым фронтом. При этом более холодный воздух, смыкаясь с менее холодным, будет подтекать под последний и заставлять его подниматься вверх. В результате этого движения, а также смыкания облачности и осадков холодного и теплого фронтов, получается картина, изображенная на рис. 12.

Рис. 12. Фронт окклюзии по типу холодного фронта.

Рис. 13. Фронт окклюзии по типу теплого фронта.

Окклюзия по типу теплого фронта возникает в случае, если массы воздуха, следующие за холодным фронтом, оказываются менее холодными, чем массы воздуха, отступающие перед теплым фронтом. Нетрудно видеть, что при этом менее холодные массы, встречаясь с более холодными, начинают скользить вверх, натекая вдоль поверхности раздела теплого фронта.

Распределение облачности и осадков при этом типе окклюзии показано на рис. 13. Облачность имеет здесь различную мощность, распространяясь по вертикали иногда на значительную высоту. В большинстве случаев наблюдается несколько слоев облаков. Верхняя граница самого нижнего слоя лежит обычно на высоте 1000–1500 метров, а самого верхнего слоя — достигает высоты 5000 и более метров.

На рисунках 12 и 13 изображена начальная стадия окклюзии. В дальнейшем в массе вытесняемого теплого воздуха образуется плотный слой волнистых облаков.

Горизонтальные движения воздуха и их влияние на погоду

Итак, изменения погоды обусловливаются движением и взаимодействием воздушных масс. Если по синоптическим картам будет установлено, что какая-либо воздушная масса в каком-то районе задерживается, то можно считать, что погода в этом районе будет меняться мало. Если же по картам видно, что воздушная масса скоро уступит свое место другой, с иными свойствами, то следует ожидать и соответствующего изменения погоды. Отсюда становится ясно: чтобы решать вопросы о вероятных переменах погоды, необходимо разбираться в причинах и закономерностях горизонтальных движений воздуха.

Как же возникают в атмосфере горизонтальные движения воздуха? Исследования показали, что основной причиной возникновения воздушных течений является неравномерное распределение атмосферного давления. Если на какой-то площади создается высокое давление, то избыток масс воздуха над ней начинает оттекать к областям с более низким давлением. Разность давления и является той движущей силой, которая вызывает перемещение воздуха. Причиной неоднородного распределения давления является неравномерность распределения температуры воздуха. Эта неравномерность приводит к тому, что атмосфера в разных ее частях оказывается нагретой не одинаково. В результате в ней как бы создаются столбы воздуха с разной температурой. В более теплом воздухе давление его с высотой уменьшается медленнее, чем в более холодном, и на некоторой высоте давление в теплом воздухе окажется выше, чем давление на той же высоте в холодном воздухе. Это вызовет в верхнем слое ток более теплого воздуха в сторону холодного. В результате произойдет увеличение массы в столбе холодного воздуха и повышение давления у его основания. Это, в свою очередь, вызовет в нижнем слое движение холодного воздуха в сторону теплого. Очевидно, что эти рассуждения сохраняют силу вне зависимости от масштабов процесса. Следовательно, они могут быть применимы и при рассмотрении вопроса о циркуляции атмосферы всего земного шара, так как на Земле всегда имеются постоянный очаг тепла (экваториальная зона) и два постоянных очага холода (район полюсов).

Разберемся в этом подробнее.

Как уже говорилось, поверхность земного шара нагревается Солнцем неодинаково. Непосредственно лучами Солнца воздух нагревается очень незначительно, основная масса тепла поступает в атмосферу от нагретой Солнцем поверхности Земли. Атмосферный воздух нагревается от земной поверхности как от печки.

Степень нагрева земной поверхности лучами Солнца зависит от положения Земли относительно Солнца. В течение года наша планета совершает один оборот вокруг Солнца. При этом одну половину года к Солнцу наклонено северное полушарие Земли; в это время оно получает больше тепла, чем южное, и в северном полушарии стоит лето, а в южном зима (рис. 14). В следующие полгода к Солнцу наклонено южное полушарие, которое теперь получает больше тепла, чем северное; в этот период в северном полушарии стоит зима, а в южном лето (рис. 15).

Рис. 14. Положение Земли по отношению к солнечным лучам в день летнего солнцестояния.

Рис. 15. Положение Земли по отношению к солнечным лучам в день зимнего солнцестояния.

Из рисунков нетрудно видеть, что в период летнего солнцестояния (рис. 14) в Арктике Солнце не заходит за горизонт, стоит долгий полярный день, а на южном полюсе Антарктида погружается в полярную ночь. В период зимнего солнцестояния (рис. 15) в Арктике Солнце находится за горизонтом и здесь стоит полярная ночь. В это же время в Антарктиде господствует полярный день.