Циклон, возникающий на фронте, т. е. на границе двух воздушных масс. Подавляющее большинство подвижных циклонов внетропических широт, а по-видимому, и большинство тропических циклонов (если не все) принадлежат к Ф. Ц. Различают разные стадии развития Ф. Ц. : волновой циклон, молодой циклон, окклюдированный циклон. Окклюзия -процесс перехода фронтального циклона из стадии молодого циклона с теплым сектором у поверхности земли в последующую заключительную стадию - окклюдированного циклона. Окклюзия состоит в смыкании холодного фронта циклона с медленнее движущимся теплым фронтом. При этом теплый сектор у поверхности земли ликвидируется, а теплый воздух все более вытесняется холодным воздухом в верхние слои тропосферы. С окклюзией связано возрастание вертикальной мощности циклона (из среднего он становится высоким) , уменьшение скорости его поступательного движения и последующее затухание вследствие ликвидации температурных контрастов и уменьшения лабильной энергии. Окклюдированный циклон - фронтальный циклон в заключительной стадии развития, возникший в результате процесса окклюзии, - сравнительно малоподвижная высокая барическая система с крутым наклоном оси. Причиной возникновения термических циклонов является, например, неравномерное нагревание подстилающей поверхности и образование устойчивых местных восходящих движений воздуха над сравнительно большими площадями в радиусе 100-200 км, а также появление местных областей падения давления. В малоградиентном барическом поле легко появляется замкнутая циклоническая циркуляция. При благоприятных условиях, когда в систему такого циклона входит фронт, он может получить дальнейшее развитие и превратиться в обычный фронтальный циклон. С момента возникновения и до стадии наибольшего развития циклона давление в его центре понижается. Скорость падения давления на единицу расстояния, или горизонтальный градиент давления, возрастает, и ветры усиливаются, нередко до штормовых. Атмосферные фронты обостряются, осадки выпадают наиболее интенсивно. Затем циклон ослабевает и заполняется, т. е. давление в его центре растет, ветры ослабевают, фронты размываются, осадки уменьшаются и постепенно прекращаются. В центре циклонов, располагающихся над Европой, Давление составляет часто 990-1000 мб (миллибар - единица измерения атмосферного давления, выраженная в единицах силы - динах. 1 мб = 1000 дин/см2, 1 мб == 0,75 мм рт. ст. Давление 990-1000 мб соответствует 742-750 мм рт. ст. Изредка оно понижается до 940-950 мб. В таких циклонах ветер достигает разрушительной силы.

Образование фронтов окклюзии

Сложные (комплексные) фронты образуются путем смыкания холодного и теплого фронтов при окклюзии циклона. В образовании фронта окклюзии участвуют три воздушные массы – тёплая и две холодных. В случае, когда холодная воздушная масса за холодным фронтом теплее, чем холодная масса перед фронтом, она, вытесняя теплый воздух вверх, одновременно будет натекать на переднюю, более холодную массу. Такой фронт называется фронтом теплой окклюзии. Наоборот, если воздушная масса за холодным фронтом холоднее воздушной массы перед теплым фронтом, то этот воздух будет подтекать как под теплую, так и под переднюю холодную (относительно теплую) воздушную массу. Образовавшийся фронт носит название фронта холодной окклюзии.

В своем развитии фронты окклюзии проходят три стадии. Особенно сложные погодные условия на фронтах наблюдаются в момент смыкания теплого и холодного фронтов. Облачная система представляет собой сложное сочетание облаков, характерных как для теплого, так и для холодного фронтов. Предфронтовые обложные осадки из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков переходят в ливневые непосредственно в зоне фронта. Направление и скорость ветра при прохождении фронтов окклюзии меняются так же, как и на простых фронтах. С течением времени теплый воздух вытесняется вверх и фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается, и в облачном покрове появляются просветы. При этом слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высоко-слоистая – в высококучевую, а перисто-слоистая, в свою очередь в перисто-кучевую. Эта перестройка облачных систем приводит к прекращению осадков.

Регенерация циклонов

Вторичное углубление циклона, уже начавшего заполняться (после окклюзии); сопровождается увеличением скорости поступательного движения циклона. Р. Ц. чаще всего является результатом внедрения в область циклона свежей массы холодного воздуха и усиления или возникновения заново температурного контраста в области циклона. Такой процесс происходит при сближении окклюдированного полярнофронтового циклона с арктическим фронтом. Реже Р. Ц. происходит при внедрении в область циклона массы теплого воздуха. Р. Ц. возможна также вследствие перехода циклона с суши на море, где трение в приземных слоях воздуха меньше, и вследствие увеличения неустойчивости стратификации воздушных масс в циклопе; при слиянии двух циклонов также возможно образование возмущения, более глубокого, чем каждое из объединившихся.

Погодные условия в циклонах

Фронтальные циклоны имеют 4 стадии развития: 1. Зарождение (депрессия). По статистике, только одна из десяти депрессий превращается в фронтальный циклон. 2. Молодой циклон 3. Окклюдированный циклон(стадия окклюзии) именно на этой стадии ветер в циклоне достигает максимальной силы 4. Стадия заполнения, циклон максимально растянут в длинну

Главное условие зарождения фронтального циклона – соседство противоположных по свойствам воздушных масс: холодных и теплых, влажных и сухих.

Как было уже показано ранее, граница раздела между холодным воздухом, зародившемся в умеренных широтах, и относительно теплым воздухом более низких широт называется фронтом умеренных широт или полярным фронтом. Этот полярный фронт достаточно большой. С небольшими разрывами он опоясывает всю планету. Именно на этом полярном фронте зарождаются депрессии умеренных широт (рис.2).

Рисунок 2.- Возникновение циклона.

Формированию (зарождению) депрессий способствует большая разность температур между теплыми и холодными воздушными массами. В этих широтах, как известно, преобладает западный перенос. Для формирования циклона на полярном фронте, необходимо, чтобы теплый воздух двигался на восток с большей скоростью, чем холодный воздух. Как правило, такие депрессии начинаются как маленькие волновые возмущения на фронтальной поверхности. Как только появляется волна, теплый воздух устремляется к северу, а холодный к югу. Возникает вихревое движение. Теплый воздух медленно поднимается по клину холодного воздуха на теплом фронте; холодный воздух вклинивается (подтекает) под теплый воздух на холодном фронте. Это начинается у поверхности Земли и постепенно распространяется вверх. Одновременно происходит падение давления в центре; другими словами, депрессия углубляется.

Холодный фронт движется быстрее теплого. Фронты закручиваются, сливаются. Это называется окклюзией (рис.3).

Рисунок 3.- Развитие окклюзии.

Перед фронтом окклюзии находится холодный воздух, который был перед теплым фронтом, за фронтом окклюзии холодный воздух, который до того был за холодным фронтом. Теплый воздух оказывается вытесненным вверх. У Земли разность температур между воздушными массами уменьшается и, поскольку воздух холодный, давление растет.

Хорошо различимы закрученный фронт окклюзии, длинная полоса холодного с плотными кучевыми облаками, короткий участок теплого фронта с широкой зоной слоистой облачности; безоблачные пространства за холодным фронтом.

В общем случае для всех циклонов условно выделяют:

1) стадию возникновения – от начала появления признаков возникновения замкнутой циклонической циркуляции, до первой замкнутой изобары. Продолжается эта стадия обачно менее 12 часов;

2) стадию молодого циклона (стадию углубления ) – от момента появления первой замкнутой изобары на приземной синоптической карте до момента прекращения интенсивного углубления. Это приблизительно длится двое суток;

3) стадию максимального развития – давление в центре циклона изменяется незначительно, начинается окклюдирование;

4) стадию заполнения – от момента интенсивного роста давления в центре циклона до исчезновения замкнутой циклонической циркуляции у земной поверхности. Последние две стадии длятся обачно 3-4 суток.

Для фронтальних циклонов выделяют такие стадии:

1) стадия волны – то же, что и стадия возникновения;

2) стадия молодого циклона – до начала процесса окклюдирования;

3) стадия окклюдирования – от начала окклюдирования до исчезновения циклона. Эта стадия для нефронтальных циклонов включает стадию максимального развития и стадию заполнения.

Серии циклонов.

Число депрессий в семействе меняется, но наиболее часто оно равно четырем. Все циклоны находятся в разных стадиях развития. Первый окклюдирует, в то время как последний может только зарождаться. Циклоны обычно разделены гребнями высокого давления, которые обеспечивают краткие периоды ясной погоды между продолжительными осадками. Завершает это семейство антициклон в субтропиках.

Первый циклон следующей цепочки формируется намного севернее, на восстановившемся полярном фронте.

Регенерация циклонов.

Иногда начавшееся заполнение циклона сменяется новым его углублением. Более широко под регенерацией понимается любое резкое усиление циклона (аналогично антициклона).

Регенерация циклона происходит:

1) при вхождении в систему существующего циклона нового основного фронта;

2) при развитии вблизи центра существующего циклона нового центра с последующим их слиянием или при быстром заполнении старого.

И в первом и во втором случаях обязательным является вторжение в тыл циклона новой порции холодного воздуха. В некоторых случаях процессы регенерации происходят неоднократно, что поддерживает длительное существование обширных малоподвижных циклонов, которые надолго нарушают западный перенос. Их называют блокирующими или центральными.

После регенерации циклон проходит такой же путь развития, как и вновь возникшее барическое образование, но на фоне более низкого давления. Регенерировавший окклюдированный циклон имеет внешние признаки молодого циклона, т.к. в нем есть теплый сектор с характерными для него условиями погоды.

Таким образом, 1) фронтальные циклоны образуются на полярном фронте (фронт умеренных широт) в результате возникновения на нем волны, а затем теплого сектора с теплой и холодной ветвями фронта. Через несколько дней теплый и холодный фронты сливаются, а цент циклона оказывается вытесненным к северу. Теперь он находится в относительно однородной холодной массе. Не имея энергии для поддержки своего существования, циклон исчезает. На это уходит около недели.

2) циклоны следуют обычно серией, как правило, по четыре. Каждый следующий циклон находится южнее предыдущего. Первым в серии идет наиболее старый, находящийся в стадии окклюдирования. Завершает серию циклон в стадии зарождения. Они передвигаются к востоку или северо-востоку (юго-востоку в южном полушарии) и постепенно заполняются.

4. Стадия заполнения (окклюдирования) циклона.

Для начальной стадии развития циклона, длящейся примерно сутки, характерен процесс от первых признаков возникновения до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды. Разность давления между центром и периферией составляет не более 5-10 мб. На высотах вихри в начальной стадии не прослеживаются.

Во второй стадии развития, продолжительность которой также обычно не более суток, циклоны имеют уже не менее 2-х замкнутых изобар. Термобарическое поле деформируется, циклон углубляется, превращается в мощный атмосферный вихрь со значительными скоростями ветра. Циклоническая циркуляция распространяется в верхние слои атмосферы.

Третья стадия характеризуется наименьшим давлением в центре циклона. Продолжительность стадии не более 12-24 ч.

В последней стадии циклон заполняется. У поверхности Земли в центре циклона давление повышается. Горизонтальные градиенты давления и скорости ветра постепенно уменьшаются. Данная стадия наиболее продолжительна - 4 суток и более.

Практический опыт синоптика показывает, что наиболее благоприятные условия для развития циклона складываются, когда приземный центр его располагается под передней частью высотной барической ложбины на АТ500, при наличии значительных горизонтальных градиентов геопотенциала (высотная фронтальная зона). Усиливающим эффектом является расходимость изогипс при их циклонической кривизне изогипс, которая по потоку уменьшается. Здесь происходит разрежение воздушных масс, что обусловливает динамическое падение давления.

При повышении температуры в вышележащем слое атмосферы, т.е. при адвекции тепла давление у Земли понижается. Наибольшая адвекция тепла обычно имеет место в передней части циклонов, где происходит адвективное понижение давления, и где формируется область восходящих движений воздуха. Наибольшая адвекция холода наблюдается за холодным фронтом в тылу циклона, адвективное повышение давления и где формируется область нисходящих движений воздуха.

Адвекция (от лат. advectio доставка) в метеорологии перемещение воздуха в горизонтальном направлении и перенос вместе с ним его свойств: температуры, влажности и других.

Начальная стадия циклона (стадия волны)

Длительность начальной стадии циклона от первых признаков возникновения барического образования до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды - примерно сутки. При возникновении волны на фронте в передней ее части (по направлению движения) фронт приобретает характер теплого, а в тыловой - характер холодного. Если волна неустойчива, она в дальнейшем развивается в циклон, это связано с образованием области пониженного давления и начавшимся циклоническим завихрением воздушного потока. Благодаря сравнительна небольшому волнообразному возмущению фронта (см. рис. 1.1), эта первая стадия развития циклона получила название стадии волны.

Рис. 1.1. Начальная стадия развития циклона. Фронтальная волна

При образовании волнового возмущения облачная полоса, соответствующая фронту, расширяется на участке фронта протяженностью в несколько сотен километров. Расширение обычно наблюдается в сторону холодного воздуха. При дальнейшем развитии волны появляется изгиб облачной полосы в сторону холодного воздуха. Искривление у вершины волны сопровождается уплотнением облаков. Наиболее мощная, а на снимках более яркая, светлая облачность располагается непосредственно над вершиной волны, где наиболее интенсивны восходящие движения воздуха. В передней части облачного массива слоистообразные облака приобретают полосную структуру. Облачные полосы совпадают с направлением правого вертикального сдвига ветра в средней атмосфере. В холодном воздухе за сравнительно широкой полосой фронтальной облачности иногда можно наблюдать одну, две или несколько дугообразных облачных полос, как бы повторяющих искривление основной фронтальной полосы.
В теплом воздухе возле фронта относительно мало облаков, но при возникновении волны иногда появляются облачные полосы.

Погода в области циклонической волны определяется наличием в этой области теплого и холодного фронтов. В зоне теплого фронта образуется слоистодождевая облачность большой вертикальной мощности. Наибольшая вертикальная мощность этих облаков обычно наблюдается около вершины волны. Верхняя граница облаков может достигать высоты 6-8 км, а в ряде случаев располагается еще выше. Нулевая изотерма даже в теплое время года располагается внутри облачной системы, вследствие чего в области отрицательных температур в облаках возможно обледенение самолета. Перед теплым фронтом широкой полосой выпадают обложные осадки (летом при развитии куче- водождевых облаков нередки ливневые осадки), сильно ухудшающие видимость. В результате этого в зоне влияния теплого фронта обычно создаются сложные метеорологические условия полетов. Холодный фронт в области волны в большинстве случаев является холодным фронтом 2-го рода с типичной для этого фронта системой облачности и осадков, описанных в предыдущей главе. Отличительной чертой волновой стадии является то, что такой характер погоды наблюдается на сравнительно небольшом участке первоначально стационарного фронта.

Стадия молодого циклона

Данная стадия длится не более 1 суток, обычно 12 ч. При неустойчивости фронтальной волны последняя принимает характер молодого циклона. В этом случае теплый фронт все более продвигается в сторону холодной воздушной массы, а холодный фронт продолжает смещаться в сторону теплой. Таким образом, в этой стадии развития в циклоне оформляется хорошо выраженный теплый сектор, заполненный теплым воздухом и отделенный от остальной, холодной части циклона впереди теплым, а сзади холодным фронтами.

Циклоническая циркуляция в области молодого циклона выражена уже очень хорошо; в его центральной части имеется несколько замкнутых изобар. Давление в центре молодого циклона на 10--20 мб ниже, чем оно было в начале его возникновения.

Центр молодого циклона совпадает с вершиной тёплого сектора. В этой стадии в системе циклона отмечаются наибольшие скорости ветра. Для этой стадии развития циклона характерно то, что облачный массив приобретает вихревую структуру. Фронтальная облачная полоса продолжает деформироваться. При ее широтном расположении участок холодного фронта вместе с облачной системой прогибается к югу, а у вершины волны вытягивается к северу.

Облачность молодого циклона имеет полосное строение, причем полосы спирально сходятся к точке, образуя облачный вихрь.

Центр молодого циклона совпадает с вершиной тёплого сектора. В этой стадии в системе циклона отмечаются наибольшие скорости ветра.

В молодом циклоне можно выделить три зоны резко отличающиеся по условиям погоды.

Зона I - передняя и центральная части холодного сектора циклона перед тёплым фронтом. В этой зоне характер погоды определяется свойствами тёплого фронта. Чем ближе к центру циклона и к линии фронта, тем мощнее система облаков и тем вероятнее выпадение обложных осадков.

Зона II - тыловая часть холодного сектора циклона за холодным фронтом. Здесь погода определяется свойствами холодной воздушной массы. При достаточной влажности и значительной неустойчивости в этой зоне выпадают ливневые осадки.

Зона III - тёплый сектор между теплым и холодным фронтом. Зимой в теплом секторе молодого циклона отмечаются сплошные облака St, Sc, а иногда наблюдаются адвективные туманы иморось. Летом в теплом секторе циклона в зависимости от от влажности воздушной массы может наблюдаться малооблачная погода, так и облачная погода, а иногда даже грозы. Днем отмечаются преимущественно кучевые облака.

В стадии молодого циклона наиболее мощная облачность наблюдается у вершины еще широкого теплого сектора. В теплом секторе циклона преобладает малооблачная погода. Иногда перед теплым фронтом могут появиться узкие гряды сравнительно более ярких облаков, которые ориентированы параллельно краю фронтальной облачности. Эти гряды свидетельствуют о наличии более неустойчивого воздуха перед теплым фронтом, в котором летом могут развиваться кучевообразных облака. В отдельных случаях завихренность облачности в молодом циклоне прослеживается довольно слабо. Поскольку стадия молодого циклона длится недолго, эту облачную систему не всегда удается зафиксировать со спутника.

Известно, что стадия молодого циклона характеризуется наличием у поверхности Земли двух-трех замкнутых изобар, четко выраженной циклонической циркуляцией в нижних слоях тропосферы и наличием теплого гребня в передней части циклона и холодной ложбины в тыловой.

Одним из признаков выпадения осадков является наличие разорванных облаков плохой погоды (разорваннодождевых) под плотными высокослоистыми или слоистодождевыми облаками. Начало зоны таких осадков совпадает с началом зоны разорваннодождевых облаков. Это можно установить при ознакомлении с метеорологической обстановкой по синоптической карте, где имеются все необходимые данные.

Особенно серьезные осложнения в полете могут быть связаны с переохлажденным дождем, когда самолет подвергается интенсивному обледенению. Продолжительный полет в слоистодождевых облаках также представляет серьезные трудности из-за возможности тяжелого обледенения самолета. По мере приближения теплого фронта увеличивается мощность облаков, так как их нижняя граница постепенно опускается. В связи с этим по мере приближения теплого фронта увеличивается время, необходимое для пробивания облаков и сбора группы самолетов за облаками.

В летнее время облачность теплого фронта часто принимает ливневой характер, с чем связаны выпадение ливневых осадков и грозовая деятельность.

Стадия максимального развития циклона

В третьей стадии развития, или стации максимального развития, циклон у поверхности Земли достигает наибольшей глубины, после чего начинается его заполнение. Длительность стадии от 12 часов до суток. Температуры над тыловой и центральной частью циклона уменьшаются.

На стадии максимального развития с облачной системой циклона происходят очень существенные и быстрые изменения в структуре. Она приобретает резко выраженную спиралевидную форму. В центральной части происходит смыкание облачных спиралей, связанных с теплым и холодным фронтами, в единую спираль с мощной облачной системой, закручивающуюся к центру высотного циклона.

Приземное поле давления в циклоне характеризуется большим числом замкнутыхизобар и значительными барическими градиентами. Происходит смыкание тёплого и холодного фронтов - окклюдирование циклона. Тёплый сектор циклона значительно уменьшается.

циклон в стадии максимального развития циклон: начало окклюдирования

В жизни циклона и антициклона выделяют несколько стадий развития:
1) начальная стадия (стадия возникновения),
2) стадия молодого циклона (антициклона),
3) стадия максимального развития,
4) стадия заполнения циклона или разрушения антициклона

Для начальной стадии, длящейся примерно сутки, характерен процесс от первых признаков возникновения барического образования до появления первой замкнутой изобары на приземной карте погоды. Разность давления между центром и периферией составляет не более 5-10 мб. На высотах вихри в начальной стадии не прослеживаются.

Во второй стадии развития, продолжительность которой также обычно не более суток, барические образования имеют уже не менее 2-х замкнутых изобар. Термобарическое поле деформируется, циклон углубляется, антициклон усиливается, превращаясь в мощный атмосферный вихрь со значительными скоростями ветра. Циклоническая циркуляция распространяется в верхние слои атмосферы.

Третья стадия характеризуется наименьшим (наибольшим) давлением в центре циклона. Продолжительность стадии не более 12-24 ч.

В последней стадии циклон (антициклон) заполняется (разрушается). У поверхности Земли в центра циклона давление повышается, в центре антициклона – понижается. Горизонтальные градиенты давления и скорости ветра постепенно уменьшаются. Данная стадия наиболее продолжительна – 4 суток и более.

В каждой стадии развития циклон имеет своеобразную трехмерную структуру и каждая стадия отличается особенностями погоды.

Обычно с прохождением циклона связывают ненастную погоду с дождями и сильными ветрами. Но циклон состоит из нескольких разнородных воздушных масс, различающихся по характеристикам погоды. В циклоне может быть и ненастная и солнечная погода – в зависимости от свойств воздушных масс в передней и тыловой его частях.

Дожди, связанные с циклоническими системами, в теплый период орошают землю, а зимой снежный покров защищает посевы от вымерзания. С другой стороны, циклоны являются причиной возникновения опасных явлений погоды, которые принося большие бедствия. Например, штормовые волны, возникающие в результате сильных ветров, опасны для морских судов, разрушают портовые сооружения.

Сильные ветры с бортовой и килевой качкой и рысканием судна, приводят к потере скорости, ограничению комфортности условий обитания моряков и рыбаков, создают определенную угрозу безопасности судна и затрудняют проведение производственных операций.

Специфическую опасность для проведения морских операций представляет обледенение, вероятность и интенсивность которого увеличивают сильные и штормовые ветры, высокие волны. В подавляющем большинстве наиболее велика вероятность обледенения в тыловой части хорошо развитого циклона при адвекции холодного воздуха, которая сопровождается сильными ветрами преимущественно северо-западного и северного направлений. Зона обледенения располагается в тылу циклона на некотором удалении от холодного атмосферного фронта, где имеют место низкие температуры воздуха и хорошее развитие получает волнение.

Обильные осадки, выпадающие в период созревания зерновых или во время уборки урожая, наносят вред сельскому хозяйству, снежные заносы нарушают нормальную работу всех видов транспорта.

В процессе классического развития циклон обычно превращается в высокое малоподвижное барическое образование с квазивертикальной осью. Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Наименее продолжительны начальные стадии развития циклона.

Возникновение волны на квазистационарном фронте (либо на фронте не имеющем строгой стационарности) сопровождается деформацией термобарического поля тропосферы. Теплый воздух получает тенденцию движения в сторону холодного, давление у вершины волны начинает понижаться, что способствует развитию здесь циклонической циркуляции.

В тылу волны появляется составляющая ветра, направленная от холодного воздуха к теплому – этот участок волны становится холодным. Впереди волны формируется термический гребень, в тылу – термическая ложбина. У поверхности Земли появляются замкнутые изобары.

Перестройка термобарического поля сопровождается изменением вертикальных составляющих движений воздуха и, соответственно, преобразованием фронтальной облачной волны. Впереди волны в результате восходящего скольжения теплого воздуха формируются мощные слоистые облака Ns-As-Cs.

Если первоначально вдоль главного фронта наблюдалась полоса осадков, связанная с конвергенцией трения или с тем, что фронт не имел строгой стационарности, а был, например, холодным на всем протяжении, то при развитии волны облачная полоса становится шире, осадки активизируются, принимая обложной характер.

В тылу волны в результате динамической и термической конвекции формируется кучевообразная облачность.

По мере развития циклона деформация фронтальной облачной полосы увеличивается и циклон переходит в следующую стадию – молодого циклона.

На ранних стадиях циклона можно условно выделить три зоны, различающиеся по своим погодным характеристикам:
1) передняя часть циклона,
2) теплый сектор циклона,
3) тыловая часть циклона.

Погода в передней части циклона формируется под воздействием теплого фронта, который является условной тыловой границей данной зоны.

При надвижении типичной облачной системы теплого фронта (облака восходящего скольжения), которая имеет горизонтальное распространение на тысячи километров, на расстоянии 900-1000 км от линии приземного теплого фронта наблюдатель фиксирует облачную полосу тонких прозрачных перистых облаков (Ci) вместе с перисто-слоистыми.

Перистые облака характерны для переднего края облачной системы теплого фронта. Эти облака находятся на высотах 6-8 км. Перистые облака хорошо просвечивают Солнце, Луну, звезды. Имеют вид параллельных нитей, крючкообразно загнутых вверх (Ci uncinus) Состоят из ледяных кристаллов.

Перисто-слоистые облака представляют прозрачную белую однородную пелену, закрывающую все небо и часто дают явления гало около Солнца или Луны.

С приближением теплого фронта на расстоянии около 600 км от него перистые и перисто-слоистые облака сменяются высоко-слоистыми просвечивающими (As trans.) и высоко-слоистыми плотными (As op.).

Высоко-слоистые просвечивающие облака имеют вид сероватой или синеватой однородной облачной пелены, иногда несколько волокнистого вида, постепенно обволакивающей все небо. Солнце и Луна просвечивают сквозь облачный слой как сквозь матовое стекло. Высоко-слоистые плотные – однородный серый покров, часто неоднородной плотности. Солнце и Луна не просвечивают.

Эти облака в умеренных широтах наблюдаются на высотах 2-7 км. Их вертикальная мощность достигает нескольких километров. Облачная полоса имеет ширину около 300 км. Состоят из смеси переохлажденных капель и кристаллов и дают осадки в виде полос падения, которые зимой могут достигать земной поверхности. Летом осадки из As не достигают поверхности Земли, испаряясь при движении через теплые слои воздуха под облаками (псевдоморосящие осадки).

Под высоко-слоистыми облаками располагаются плотные слоисто-дождевые облака (Ns), вплотную прилегающие к теплому фронту. Ns напоминают по внешнему виду As, но более темного цвета.

Вблизи центра циклона, где наблюдается наибольшая толщина облаков, система облаков As-Ns имеет ширину около 500-600 км.

Обычно облака Ns закрывают все небо без просветов. Зона Ns распространяется в ширину на 300 км. Из Ns выпадают обложные осадки.

Основная часть Ns в умеренных широтах лежит между 2 и 7 км, однако, основание их часто находится ниже 2 км, а верхняя граница может достигать 8 км.

Одни Ns наблюдаются редко – обычно под ними образуются разорванные дождевые облака (Fr nb. – термин Fr nb. относится к разорванно-кучевым или разорванно-слоистым облакам, если они наблюдаются под слоем слоисто-дождевых облаков, из которых выпадают осадки).

Если в пограничном слое профиль теплого фронта пологий, то основная система облаков и зона обложных осадков может быть смещена вперед от линии фронта.

Летом в дневные часы восходящие движения вблизи линии теплого фронта иногда приобретают характер конвективных и в предфронтальной облачности могут наблюдаться конвективные облака, осадки переходят в ливневые, нередко сопровождающиеся грозами.

При скорости теплого фронта около 30 км/ч продолжительность прохождения системы облаков теплого фронта через пункт составляет в среднем около суток, в том числе, зоны обложных осадков – около 10ч.

В передней части циклона отмечается падение давления, все усиливающееся по мере приближения теплого фронта.

Ветер в передней части циклона, движущегося в целом с запада на восток, имеет преимущественно юго-восточное направление.

Погода в теплом секторе циклона отличается прекращением обложных осадков из Ns, повышением температуры воздуха, поворотом ветра от юго-восточного к юго-западному направлению. После прохождения фронта наблюдается значительное ослабление падения давления, которое заканчивается его ростом за холодным фронтом, являющимся тыловой границей теплого сектора.

Летом при значительной облачности в теплом секторе температура воздуха может существенно не отличаться от температуры воздуха перед теплым фронтом. Иногда в теплом секторе могут наблюдаться более низкие температуры воздуха, чем в воздушной массе перед теплым фронтом (маскировка теплого фронта).

Воздушная масса теплого сектора является преимущественно влажной и устойчивой. Здесь могут возникать облака динамической конвекции – слоистые и слоисто-кучевые (St, Sc). Слоистые туманообразные (St neb.) облака могут располагаться так низко, что закрывают верхние части высоких наземных предметов и сходны с туманом. Нередко в теплом секторе наблюдаются адвективные туманы, сопровождающиеся сильным ветром.

Если же динамическая конвекция развита незначительно, например, при слабых ветрах, или же уровень конденсации лежит выше верхней границы динамической конвекции, то наблюдается ясная погода.

Значительных осадков в теплом секторе обычно не наблюдается, из слоистых облаков, являющихся капельно-жидкими, могут выпадать моросящие осадки, а из слоисто-кучевых зимой – слабый снег.

В отдельных случаях вертикальная мощность слоистых облаков возрастает настолько, что они достигают своей верхней границей уровня кристаллизации, превращаются в слоисто-дождевые и начинают давать обложные осадки.

Когда теплый фронт располагается в резко выраженной ложбине и перемещается медленно, восходящие движения могут захватывать и зафронтальную область. В этом случае система облаков восходящего скольжения As-Ns располагается по обе стороны теплого фронта, причем, за фронтом облачная система значительно расслоена и либо не дает осадков, либо осадки слабые, часто имеющие характер мороси.

Летом в теплом секторе циклона над сушей воздушная масса может быть неустойчивой либо с малооблачной погодой, либо с кучевой, иногда кучево-дождевой облачностью, с ливневыми осадками, часто с грозами, в том числе, ночными, радиационными туманами (преимущественно после выпадения дождя и ночного прояснения).

В тыловой части теплого сектора на расстоянии около 200 км от холодного фронта 2-го рода появляются перисто-кучевые облака (Cc), иногда чечевицеобразные (Cc lent.), ниже которых располагаются высоко-слоистые чечевицеобразные (Ас lent.), переходящие постепенно в слоисто-кучевые (Sc). Перед холодным фронтом, параллельно ему, располагается массив кучево-дождевых облаков – плотных и мощных облаков со значительным вертикальным развитием в форме гор и башен. Верхняя часть Cb может быть довольно гладкой (Cb calvus – лысые), но часто имеет форму наковальни (Cb incus), шапки (Cb pileus) или вуали (Cb capillatus, Cb velum).

Кучево-дождевые облака состоят из капелек воды (при низких температурах воздуха – переохлажденных), а в верхних частях – из ледяных кристаллов. Основания облаков лежат обычно ниже 2 км, вершины могут простираться до высот верхней тропосферы. Таким образом их мощность может изменяться от 3 до 10 км.

Основные осадки будут выпадать из полосы Cb перед холодным фронтом, имеющей ширину около 70 км. Осадки из Cb имеют ливневый характер с грозовыми явлениями, градом. При большой сухости теплого воздуха холодный фронт может проходить, не давая осадков.

Для фронтальных гроз особенно характерны шквалы (резкое усиление ветра до 20-30 м/с и более).

В некоторых случаях видимым проявлением шквала является хобот (tuba), представляющий облачный столб, исходящий из основания кучево-дождевого облака с вихревым движением воздуха.

При большом влагосодержании и значительной неустойчивости атмосферы из мощного грозового облака, нижнее основание которого принимает форму опрокинутой воронки, по направлению к поверхности Земли или моря вытягивается гигантский темный хобот.

Если вихрь образуется над морем его называют смерчем, над сушей – тромбом. Навстречу ему приподнимается широкая воронка из пыли (на суше) или воды (на море).

В открытую чашу воронки хобот как бы погружает свой конец (с подъемом воздуха по спирали). Образуется сплошной столб, перемещающийся с большой скоростью (до 100 и более км/ч). Скорости ветра в смерче достигают 50-100 м/с при сильной восходящей составляющей.

Из грозового облака может опуститься несколько смерчевых воронок. При этом происходит втягивание в систему вихря всего, что встречается на его пути, затем эти предметы выпадают из облака, иногда на значительном расстоянии от места всасывания. Время его существования – от нескольких минут до нескольких часов.

Разность давления между центром вихря и его периферией иногда достигает 150-200 гПа. При такой разности давления происходят катастрофические разрушения, ветер может поднять вверх людей, скот, автомобили, крыши домов, мосты.

Погода в циклоне за холодным фронтом типична для неустойчивой холодной воздушной массы. Здесь отмечаются кучевая, кучево-дождевая облачность, ливневые осадки, часто многократно повторяющиеся, иногда днем грозы, шквалы, ночью над материками наблюдаются радиационные туманы. Суточный ход метеорологических элементов особенно велик.

После прохождения холодного фронта отмечаются резкий поворот ветра от южного, юго-западного к северо-западному, увеличение скорости ветра, рост давления, понижение температуры воздуха (холодный воздух при ясной погоде летом быстро прогревается).

Обычно с прохождением холодного фронта осадки прекращаются. Но в случае холодного фронта 1-го рода система облаков, расположенная за фронтом (As-Ns) продолжает давать осадки обложного характера.

Если холодный воздух сухой и в нем интенсивно развиты нисходящие движения, то наблюдается безоблачная погода.

Вторая половина жизни циклона характеризуется уменьшением его поступательной скорости, значительным преобразованием термобарического поля тропосферы – циклон становится высоким, термически симметричным (холодным) барическим образованием. Процесс окклюдирования приводит к вытеснению теплого воздуха, сокращению площади теплого сектора с постепенным его исчезновением. Облачные полосы основных теплого и холодного фронтов смыкаются с образованием единой облачной спирали фронта окклюзии.

На стадии окклюдирования циклона по условиям погоды выделяют 2 зоны:
1) центральная и передняя часть циклона перед фронтом окклюзии,
2) тыловая часть циклона за фронтом окклюзии.

В случае окклюдированного циклона погода различается в зависимости от характеристик воздушных масс по обе стороны от фронта окклюзии.

В случае теплого фронта окклюзии перед ним воздушная масса будет холоднее, чем после прохождения фронта. С теплыми фронтами окклюзии связаны метели, гололеды.

В случае холодного фронта окклюзии, наоборот, тыловая масса будет холоднее. На холодных фронтах окклюзии нередко наблюдаются грозы, часты туманы, особенно при кратковременных ночных прояснениях в зоне фронта.

На фронте окклюзии имеет место сочетание облачных систем холодного и теплого фронтов – образуется общая полоса осадков из слоистых облаков восходящего скольжения (As-Ns) и конвективных кучево-дождевых облаков (Cb), которые будут выпадать как перед линией фронта, так и позади него.

В стадии окклюдирования циклона у поверхности Земли в барических ложбинах за холодным основным фронтом, где имеет место сходимость ветра, иногда образуются вторичные холодные фронты (обычно не более 2-х) – фронты внутри горизонтально неоднородной холодной воздушной массы, за которым вторгается более холодная порция этой же массы. Вторичные фронты имеют систему облаков, сходную с облачностью системы облаков холодного фронта 2-го рода, но вертикальная протяженность облаков меньше, чем у основных.

При этом в циклоне различают 3 зоны с различными характеристиками погоды, аналогично молодому циклону:
1) передняя часть циклона,
2) вторичный теплый сектор циклона, границами которого служат фронт окклюзии и вторичный холодный фронт,
3) тыловая часть циклона – за вторичным холодным фронтом.

По сравнению с теплым сектором молодого циклона во вторичном теплом секторе после кратковременного прояснения, наступающего вслед за прохождением фронта окклюзии, в тылу циклона появляются конвективные облака, связанные со вторичными фронтами, с ливневыми осадками, грозами, шквалами и метелями (рис. 12.30).

Причем, ливневые осадки наблюдаются даже в холодное полугодие, поскольку относительно теплая воздушная масса, расположенная за фронтом окклюзии, обладает значительной неустойчивостью и в верхней тропосфере уже является холодной.

Иногда при наличии на периферии циклона остатков основного теплого сектора, еще выделяют – настоящий теплый сектор.

При дальнейшем заполнении циклона вместо единой облачной полосы фронта окклюзии появляются разрозненные облачные элементы, состоящие преимущественно из кучевых облаков.

Постепенно поля давления и ветра выравниваются, циклон полностью заполняется, но вихревая структура облаков на месте бывшего циклона еще может сохраняться в течение 1-1.5 суток – т.е. значения влажности и температуры еще продолжают отличаться от окружающих значений.