Атмосферен фронт. Топъл и студен фронт

Гледането на промените във времето е много вълнуващо. Слънцето отстъпва място на дъжд, дъжд на сняг и поривистите ветрове духат над цялото това разнообразие. В детството това предизвиква възхищение и изненада, при по-възрастните хора - желанието да се разбере механизмът на процеса. Нека се опитаме да разберем какво оформя времето и как атмосферните фронтове са свързани с него.

Граница на въздушната маса

В обичайното схващане „фронт“ е военен термин. Това е линията, на която се случва сблъсъкът на вражеските сили. А концепцията за атмосферните фронтове е границите на контакт на две въздушни маси, които се образуват върху огромни площи от земната повърхност.

По волята на природата човекът получи възможността да живее, да се развива и да населява все по-големи територии. Тропосферата – долната част на земната атмосфера – ни осигурява кислород и е в постоянно движение. Всичко се състои от отделни въздушни маси, обединени от общо явление и подобни показатели. Сред основните показатели на тези маси се определят обем, температура, налягане и влажност. По време на движение различни маси могат да се доближат и да се сблъскат. Те обаче никога не губят границите си и не се смесват един с друг. - това са зони, където се появяват резки метеорологични скокове и влизат в контакт.

Малко история

Понятията "атмосферен фронт" и "фронтална повърхност" не са възникнали от само себе си. Те са въведени в метеорологията от норвежкия учен Й. Бьеркнес. Това се случи през 1918 г. Bjerknes доказа, че атмосферните фронтове са основните звена във високите и средните слоеве. Въпреки това, преди изследванията на норвежеца, още през 1863 г., адмирал Фицрой предполага, че бурните атмосферни процеси започват в точките на среща на въздушните маси, идващи от различни посоки на света. Но в този момент научната общност не обърна внимание на тези наблюдения.

Бергенската школа, чийто представител е Бъркнес, не само извършва свои собствени наблюдения, но и събира всички знания и предположения, изразени от по-ранни наблюдатели и учени, и ги представя под формата на съгласувана научна система.

По дефиниция, наклонена повърхност, която представлява преходната зона между различните въздушни потоци, се нарича фронтална повърхност. Но атмосферните фронтове са картографиране на фронталните повърхности към метеорологична карта. Обикновено преходната област на атмосферния фронт е свързана с повърхността на Земята и се издига до тези височини, при които разликите между въздушните маси са замъглени. Най-често прагът за тази височина е от 9 до 12 км.

Топъл фронт

Атмосферните фронтове са различни. Те зависят от посоката на движение на топли и студени масиви. Има три вида фронтове: студен, топъл и оклузия, образувана в точката, където се срещат различни фронтове. Нека да разгледаме по-отблизо какви са топлите и студените атмосферни фронтове.

Топлият фронт е движение на въздушни маси, при което студеният въздух отстъпва място на топъл въздух. Тоест въздухът с по-висока температура, движещ се напред, се намира на територията, където преобладават студените въздушни маси. Освен това се издига нагоре по преходната зона. В същото време температурата на въздуха постепенно намалява, поради което се получава кондензация на водната пара в него. Така се образуват облаци.

Основните признаци, по които може да се определи топъл атмосферен фронт:

атмосферното налягане рязко пада;
се увеличава;
температурата на въздуха се повишава;
появяват се перист, след това циростатус и след това - високослойни облаци;
вятърът се обръща леко наляво и става по-силен;
облаците стават слоести дъждове;
падат валежи с различна интензивност.

Обикновено след спиране на валежите се затопля, но това не продължава дълго, тъй като студеният фронт се движи много бързо и настига топлия атмосферен фронт.

Студен фронт

Наблюдава се такава особеност: топлият фронт винаги е наклонен към посоката на движение, а студеният винаги е наклонен към обратното. Когато предните части се движат, студеният въздух се вклинява в топъл въздух, избутвайки го нагоре. Студените атмосферни фронтове водят до понижаване на температурата и охлаждане на голяма площ. Когато издигащите се топли въздушни маси се охлаждат, влагата кондензира в облаци.

Основните признаци, по които може да се определи студен фронт:

преди фронта налягането пада, зад линията на атмосферния фронт рязко се повишава;
образуват се купести облаци;
появява се поривист вятър с рязка промяна в посоката на часовниковата стрелка;
проливен дъжд започва с гръмотевична буря или градушка, продължителността на валежите е около два часа;
температурата пада рязко, понякога с 10 ° С наведнъж;
има множество просеки зад атмосферния фронт.

За пътниците преминаването през студения фронт не е лесен тест. Понякога се налага преодоляване на вихри и шквалове при условия на лоша видимост.

Предна част на оклузиите

Вече беше казано, че атмосферните фронтове са различни, ако всичко е повече или по-малко ясно с топло и студено, тогава фронтът на оклузиите повдига много въпроси. Образуването на такива ефекти се случва в местата, където се срещат студения и топлия фронт. След това по-топлият въздух се изтласква нагоре. Основното действие се развива в циклони в момента, когато по-устремен студен фронт изпреварва топъл. В резултат на това се получава движение на атмосферни фронтове и сблъсък на три въздушни маси, две студени и една топла.

Основните признаци, по които можете да определите предната част на оклузиите:

облаци и валежи;
резки промени без силна промяна в скоростта;
плавна промяна на налягането;
липса на резки температурни промени;
циклони.

Предната част на оклузиите зависи от температурата на студените въздушни маси пред нея и зад нейната линия. Правете разлика между студен и топъл фронт на оклузия. Най-трудните условия се наблюдават в момента на незабавното затваряне на фронтовете. Тъй като топлият въздух се измества, предната част ерозира и се подобрява.

Циклон и антициклон

Тъй като понятието "циклон" е използвано при описанието на предната част на оклузиите, е необходимо да се каже какво представлява това явление.

Поради неравномерното разпределение на въздуха в повърхностните слоеве се образуват зони на високо и ниско налягане. Зоните с високо налягане се характеризират с прекомерно количество въздух, ниско налягане - с недостатъчно количество от него. В резултат на преливането на въздух между зоните (от излишък към недостатъчен) се образува вятър. Циклонът е зона с ниско налягане, която привлича, като фуния, липсващия въздух и облаците от зоните, където те са в излишък.

Антициклонът е зона с високо налягане, която измества излишния въздух в зони с ниско налягане. Основната характеристика е ясното време, тъй като облаците също се изтласкват от тази зона.

Географско разделяне на атмосферните фронтове

В зависимост от климатичните зони, над които се формират атмосферните фронтове, те се разделят географски на:

Арктика, отделяща студените арктически въздушни маси от умерените.
Полярни, разположени между умерените и тропическите маси.
Тропически (пасат), ограничаващ тропическите и екваториалните зони.

Влияние на подлежащата повърхност

Физичните свойства на въздушните маси се влияят от радиацията и външния вид на Земята. Тъй като естеството на такава повърхност може да бъде различно, тогава триенето срещу нея е неравномерно. Трудните географски форми на релефа могат да деформират фронтовата линия и да променят нейните ефекти. Например, известни са случаи на разрушаване на атмосферни фронтове при претоварване над планински вериги.

Въздушните маси и атмосферните фронтове носят много изненади за синоптиците. Сравнявайки и изучавайки посоките на движение на масите и капризите на циклоните (антициклоните), те изготвят графики и прогнози, които хората използват всеки ден, без дори да се замислят колко много работа стои зад това.

Атмосферните фронтове имат няколко различни характеристики. Според тях този природен феномен се разделя на различни видове.

Атмосферните фронтове могат да достигнат ширина от 500-700 km и да се простират до 3000-5000 km на дължина.

Атмосферните фронтове се класифицират по движение спрямо разположението на въздушните маси. Друг критерий е пространствен обхват и циркулационна значимост. И накрая, има географска характеристика.

Характеристика на атмосферните фронтове

По изместване атмосферните фронтове могат да бъдат разделени на студени, топли и оклузионни фронтове.
Топла атмосфера се образува, когато топлите въздушни маси, като правило, влажните се приближават до по-сухи и по-студени. Наближаващият топъл фронт носи постепенно намаляване на атмосферното налягане, леко повишаване на температурата на въздуха и малки, но продължителни валежи.

Студен фронт се образува под влиянието на северните ветрове, принуждавайки студен въздух в райони, които преди това са били заети от топъл фронт. Студеният атмосферен фронт се отразява на времето в малка ивица и често е придружен от гръмотевични бури и спадане на атмосферното налягане. След преминаването на фронта температурата на въздуха рязко пада, а налягането се увеличава.

Циклонът, считан за най-мощния и разрушителен в историята, удари делтата на Ганг в Източен Пакистан през ноември 1970 г. Скоростта на вятъра достигна над 230 км/ч, а височината на приливната вълна беше около 15 метра.

Фронтовете на оклузия възникват, когато един атмосферен фронт се наслагва върху друг, образуван по-рано. Между тях има значителна маса въздух, чиято температура е много по-висока от тази на заобикалящия я въздух. Запушването възниква, когато топла въздушна маса се измести и отдели от земната повърхност. В резултат на това фронтът се смесва на повърхността на земята под въздействието на две студени въздушни маси. Циклоните с дълбоки вълни, образувани под формата на много хаотични вълнови смущения, често са разположени на фронтовете на оклузията. В същото време вятърът се увеличава значително и вълната става ясно изразена. В резултат на това предната част на оклузията се превръща в голяма замъглена фронтална зона и след известно време напълно изчезва.

Географски фронтовете са разделени на арктически, полярни и тропически. В зависимост от географските ширини, в които се образуват. Освен това, в зависимост от подстилащата повърхност, фронтовете се делят на континентални и морски.

Концепцията за атмосферен фронт обикновено се разбира като преходна зона, в която се срещат съседни въздушни маси с различни характеристики. Атмосферните фронтове възникват при сблъсък на топли и студени въздушни маси. Те могат да се простират на десетки километри.

Въздушни маси и атмосферни фронтове

Циркулацията на атмосферата се дължи на образуването на различни въздушни течения. Въздушните маси в долните слоеве на атмосферата могат да се комбинират помежду си. Причината за това са общите свойства на тези маси или идентичният произход.

Промяната на метеорологичните условия се случва именно поради движението на въздушните маси. Топлите предизвикват затопляне, а студените - застудяване.

Има няколко вида въздушни маси. Те се отличават с фокуса на възникване. Тези маси са: арктически, полярни, тропически и екваториални въздушни маси.

Атмосферните фронтове възникват при сблъсък на различни въздушни маси. Зоните на сблъсък се наричат фронтални или преходни. Тези зони се появяват моментално и също бързо се срутват - всичко зависи от температурата на сблъскващите се маси.

Вятърът, генериран от такъв сблъсък, може да достигне скорост от 200 km / k на височина 10 km от земната повърхност. Циклоните и антициклоните са резултат от сблъсъци на въздушни маси.

Топли и студени фронтове

Топлите фронтове са фронтове, движещи се към студен въздух. Топла въздушна маса се движи заедно с тях.

С наближаването на топлите фронтове се забелязва намаляване на налягането, уплътняване на облаците и обилни валежи. След преминаване на фронта посоката на вятъра се променя, скоростта му намалява, налягането започва да се повишава постепенно и валежите спират.

Топлият фронт се характеризира с приток на топли въздушни маси към студени, което причинява тяхното охлаждане.

Също така често е придружено от обилни валежи и гръмотевични бури. Но когато въздухът не съдържа достатъчно влага, валежите не падат.

Студените фронтове са въздушни маси, които се движат и изместват топлите. Различават се студен фронт от първи вид и студен фронт от втори вид.

Първият род се характеризира с бавното проникване на въздушните си маси под топъл въздух. Този процес образува облаци както зад фронтовата линия, така и в нея.

Горната част на предната повърхност се състои от еднородна покривка от пластови облаци. Продължителността на образуването и разпадането на студения фронт е около 10 часа.

Вторият вид са студените фронтове, движещи се с висока скорост. Топлият въздух моментално се измества от студения въздух. Това води до образуването на купесто-дъждовна област.

Първите сигнали за приближаването на такъв фронт са високите облаци, визуално наподобяващи леща. Формирането им става много преди пристигането му. Студеният фронт се намира на двеста километра от мястото, където са се появили тези облаци.

Студен фронт от втори вид през лятото е придружен от обилни валежи под формата на дъжд, градушка и силен вятър. Такова време може да се простира на десетки километри.

През зимата студен фронт от втория вид причинява снежна буря, силен вятър и неравности.

Атмосферните фронтове на Русия

Климатът на Русия се влияе главно от Северния ледовит океан, Атлантическия и Тихия океан.

През лятото антарктическите въздушни маси преминават през Русия, оказвайки влияние върху климата на Предкавказието.

Цялата територия на Русия е подложена на циклони. Най-често те се образуват над Карско, Баренцово и Охотско море.

Най-често у нас има два фронта – арктически и полярни. Те се движат на юг или на север в различни климатични периоди.

Южната част на Далечния изток е повлияна от тропическия фронт. Обилните валежи в централна Русия са причинени от въздействието на полярния денди, който действа през юли.

Атмосферните фронтове или просто фронтове са преходни зони между две различни въздушни маси. Преходната зона започва от повърхността на Земята и се простира нагоре до височината, където се изтриват разликите между въздушните маси (обикновено до горната граница на тропосферата). Ширината на преходната зона на земната повърхност не надвишава 100 km.

В преходната зона - зоната на контакт на въздушните маси - има резки промени в стойностите на метеорологичните параметри (температура, влажност). Има значителна облачност, падат най-много валежи, настъпват най-интензивни промени в налягането, скоростта и посоката на вятъра.

В зависимост от посоката на движение на топли и студени въздушни маси, разположени от двете страни на преходната зона, фронтовете се делят на топли и студени. Фронтовете, които променят малко позицията си, се наричат заседнали. Специална позиция заемат фронтовете на оклузия, образувани при срещата на топлия и студения фронт. Фронтовете на оклузия могат да бъдат или студени, или топли фронтове. На метеорологичните карти фронтовете са начертани или с цветни линии, или със символи (виж фиг. 4). Подробности за всеки от тези фронтове ще бъдат разгледани по-долу.

2.8.1. Топъл фронт

Ако фронтът се движи по такъв начин, че студеният въздух се отдръпва, отстъпвайки място на топъл въздух, тогава такъв фронт се нарича топъл. Топлият въздух, движейки се напред, не само заема пространството, където е бил студеният въздух, но и се издига нагоре по преходната зона. При издигане се охлажда и водната пара в него кондензира. В резултат на това се образуват облаци (фиг. 13).

Фиг, 13. Топъл фронт във вертикалния разрез и на метеорологичната карта.

Фигурата показва най-характерните облачност, валежи и въздушни течения на топлия фронт. Първият признак за наближаване на топъл фронт ще бъде появата на перисти облаци (Ci). В същото време налягането ще започне да пада. След няколко часа перистите облаци, ставайки по-плътни, преминават в воал от перистостратисни облаци (Cs). След циростатистите облаци текат още по-плътни облаци с висок слой (As), които постепенно стават непрозрачни от луната или слънцето. В същото време налягането спада повече, а вятърът, завиващ леко наляво, се увеличава. Валежите могат да падат от високопластови облаци, особено през зимата, когато нямат време да се изпарят по пътя.

След известно време тези облаци се превръщат в пластове (Ns), под които обикновено има разкъсан дъжд (Frob) и начупен слой (Frst). Валежите от пластови облаци падат по-интензивно, видимостта се влошава, налягането пада бързо, вятърът се усилва и често става поривист. При пресичане на фронта вятърът рязко завива надясно, падането на налягането спира или се забавя. Валежите могат да спрат, но обикновено те само отслабват и преминават в дъждовен дъжд. Температурата и влажността на въздуха постепенно се повишават.

Трудностите, които могат да се срещнат при преминаване на топъл фронт, са свързани главно с дълъг престой в зона с лоша видимост, чиято ширина варира от 150 до 200 nm. Трябва да знаете, че условията за плаване в умерените и северните ширини при преминаване на топъл фронт през студената половина на годината се влошават поради разширяването на зоната на лоша видимост и възможно заледяване.

2.8.2. Студен фронт

Студеният фронт е фронт, който се движи към топла въздушна маса. Има два основни типа студени фронтове:

1) студени фронтове от първи вид - бавно движещи се или забавящи се фронтове, които най-често се наблюдават по периферията на циклони или антициклони;

2) студени фронтове от втори вид - бързо движещи се или движещи се с ускорение, възникват във вътрешните части на циклони и корита, движещи се с висока скорост.

Студен фронт от първи вид.Студеният фронт от първия вид, както беше казано, е бавно движещ се фронт. В този случай топлият въздух бавно се издига нагоре по клин от студен въздух, който нахлува под него (фиг. 14).

В резултат на това над зоната на разделяне се образуват първи пластови облаци (Ns), които се трансформират на известно разстояние от предната линия в облаци с висок слой (As) и циростатус (Cs). Валежите започват да падат на самата фронтова линия и продължават след нейното преминаване. Ширината на зоната на фронталните валежи е 60-110 NM. През топлия сезон в предната част на такъв фронт се създават благоприятни условия за образуване на мощни купесто-дъждовни облаци (Cb), от които падат обилни валежи, придружени от гръмотевични бури.

Налягането точно преди фронта рязко спада и върху барограмата се образува характерен „гръмотевичен нос“ – остър връх, обърнат надолу. Вятърът се обръща към него точно преди да премине през фронта, т.е. прави завой наляво. След преминаване на фронта налягането започва да расте, вятърът рязко завива надясно. Ако предната част е разположена в добре очертана кухина, тогава завъртането на вятъра понякога достига 180 °; например южен вятър може да бъде заменен със северен. С преминаването на предната част настъпва застудяване.

Ориз. 14. Студен фронт от първи вид във вертикалния разрез и на метеорологичната карта.

Условията на плаване при преминаване на студен фронт от първи вид ще бъдат повлияни от влошаването на видимостта в зоната на валежите и шквалистия вятър.

Студен фронт от втори вид.Това е бързо движещ се фронт. Бързото движение на студения въздух води до много интензивно изместване на префронталния топъл въздух и в резултат на това до мощно развитие на купести облаци (Cu) (фиг. 15).

Купесто-дъждовните облаци на голяма надморска височина обикновено се простират напред на 60 до 70 NM от фронтовата линия. Този облачен фронт се разглежда като циросталистни (Cs), кръгово-кумулни (Cc) и лещовидни висококумулни (Ac) облаци.

Налягането пред приближаващия фронт спада, но слабо, вятърът се обръща наляво, вали проливен дъжд. След преминаването на фронта налягането нараства бързо, вятърът рязко се обръща надясно и значително се увеличава - придобива характера на буря. Температурата на въздуха понякога пада с 10 ° C за 1-2 часа.

Ориз. 15. Студен фронт от втори вид във вертикалния разрез и на метеорологичната карта.

Условията за плаване при преминаване на такъв фронт са неблагоприятни, тъй като на самата фронтова линия мощните възходящи въздушни течения допринасят за образуването на вихър с разрушителни скорости на вятъра. Ширината на такава зона може да бъде до 30 NM.

2.8.3. Заседнали, или неподвижни, фронтове

Фронтът, който не изпитва забележимо изместване нито към топлата, нито към студената въздушна маса, се нарича неподвижен. Стационарните фронтове обикновено са разположени в седловината или в дълбока котловина, или в периферията на антициклона. Стационарната предна облачна система е облачна система с циростатус, високостратус и нимбостратус, която изглежда подобна на топъл фронт. Купесто-дъждовни облаци често се образуват отпред през лятото.

Посоката на вятъра на такъв фронт почти не се променя. Скоростта на вятъра е по-ниска от страната на студения въздух (фиг. 16). Налягането не изпитва значителни промени. В тясна ивица (30 NM) вали силен дъжд.

На неподвижен фронт могат да се образуват вълнови смущения (фиг. 17). Вълните се движат бързо по неподвижния фронт по такъв начин, че студеният въздух остава вляво – по посока на изобарите, т.е. в топла въздушна маса. Скоростта на движение достига 30 възела и повече.

Ориз. 16. Заседнал фронт на метеорологичната карта.

Ориз. 17. Вълнови смущения на бавно движещ се фронт.

Ориз. 18. Образуване на циклон на бавно движещ се фронт.

След преминаване на вълната, фронтът възстановява позицията си. Увеличаване на вълновото смущение преди образуването на циклон се наблюдава, като правило, ако студен въздух тече отзад (фиг. 18).

През пролетта, есента и особено лятото преминаването на вълни на стационарен фронт предизвиква развитието на интензивна гръмотевична дейност, придружена от шквалове.

Условията за плаване при преминаване на стационарния фронт са усложнени поради влошаване на видимостта, а през летния период - поради засилване на ветровете до бурни.

2.8.4. Фронти на оклузия

Фронтите на оклузия се образуват в резултат на затваряне на студен и топъл фронт и изместване на топлия въздух нагоре. Процесът на затваряне протича в циклони, където студен фронт, движещ се с висока скорост, изпреварва топъл.

В образуването на фронта на оклузията участват три въздушни маси – две студени и една топла. Ако студената въздушна маса зад студения фронт е по-топла от студената маса пред предната част, тогава тя, измествайки топлия въздух нагоре, едновременно ще се влее към предната, по-студена маса. Този фронт се нарича топла оклузия (фиг. 19).

Ориз. 19. Фронт на топла оклузия във вертикалния разрез и на метеорологичната карта.

Ако въздушната маса зад студения фронт е по-студена от въздушната маса пред топлия фронт, тогава тази задна маса ще тече както под топлата, така и под предната студена въздушна маса. Този фронт се нарича студена оклузия (фиг. 20).

Фронтовете на оклузия преминават през редица етапи в своето развитие. Най-трудните метеорологични условия на фронтовете на оклузия се наблюдават в началния момент на затваряне на топлинния и студения фронт. През този период облачната система, както се вижда на фиг. 20 е комбинация от топъл и студен фронт. От слоести и купесто-дъждовни облаци започват да падат валежи, които в предната зона преминават в поройни.

Вятърът пред топлия фронт на оклузията се засилва, след преминаването му отслабва и завива надясно.

Преди студения фронт на оклузията вятърът се усилва до бурен, след преминаването му отслабва и завива рязко надясно. Тъй като топлият въздух се измества в по-високи слоеве, фронтът на оклузията постепенно се ерозира, вертикалната дебелина на облачната система намалява и се появяват безоблачни пространства. Слоестата облачност постепенно преминава в слоеста, високослоистата - в висококумула и цироставата - в кръгла. Валежите спират. Преминаването на стари оклузионни фронтове се проявява в натрупване на висока купеста облачност от 7-10 точки.

Ориз. 20. Фронт на студена оклузия във вертикалния разрез и на метеорологичната карта.

Условията на плуване през зоната на предната оклузия в началния етап на развитие почти не се различават от условията на плуване, съответно при преминаване на зоната на топли или студени фронтове.

Напред
Съдържание
обратно

Неравномерното нагряване на земната повърхност и въздуха в тропосферата, както видяхме, е причина за хоризонтални градиенти на температура и налягане и образуване на въздушни течения. В резултат на прехвърлянето въздушните маси с различни свойства могат да се приближават или да се отдалечават. Когато въздушните маси с различни физически свойства се приближават една към друга, хоризонталните градиенти на температура, влажност, налягане и други метеорологични елементи се увеличават, а скоростта на вятъра се увеличава. Обратно, когато се отдалечават един от друг, градиентите намаляват. Тези зони, в които има конвергенция на различни въздушни маси, например относително сухи студени и влажни топли, се наричат преходни или фронтални зони. Във фронталните зони сякаш има борба между студени и топли въздушни маси. В резултат на тази борба студените въздушни маси пробиват в зоната, където се намират топлите маси, а топлите маси проникват в областта, където се намират студените маси. В резултат на тези процеси и двете въздушни маси постепенно придобиват свойствата, присъщи на въздуха на даден географски регион.
Фронталните зони на тропосферата могат да се открият всеки ден в полето на температурата и налягането, главно в извънтропичните ширини, където притокът на слънчева енергия е различен в северната и южната част на умерения пояс. Големините на хоризонталните градиенти на температура и налягане са по-големи тук, отколкото където и да е другаде по земното кълбо. Фронталните зони непрекъснато се появяват, задълбочават се и се разрушават. Те обаче са с различна интензивност, която зависи от температурната разлика между приближаващите се въздушни маси.
В по-ниските слоеве на атмосферата, когато фронталните зони се пресичат в посока от топъл към студен въздух, в съответствие с големи хоризонтални градиенти, настъпва бързо намаляване на температурата, налягането и влажността и се наблюдават високи скорости на въздушните течения. В средните ширини на височини от 10-12 km в тези зони ветровете често достигат ураганна сила, тоест 200 km / h и повече. Както ще видим по-долу, фронталните зони играят водеща роля в развитието на атмосферните процеси.
Тъй като студените и топлите въздушни маси имат различна плътност, те са разположени една спрямо друга не вертикално, а наклонено. Студеният въздух, тъй като е по-плътен и по-тежък, се вклинява под топъл, по-лек въздух. В тази гранична зона между въздушни маси с различни свойства обикновено възникват циклони и антициклони, носещи неблагоприятно и хубаво време.
Размерът на преходните зони е малък в сравнение с въздушните маси. Във фронталната зона има интерфейси между студени и топли въздушни маси, които се наричат атмосферни фронтове. Челните повърхности винаги са наклонени към студения въздух, който се намира под топлия въздух под формата на тесен клин (фиг. 52). Ъгълът на наклон на предната повърхност към хоризонта е много малък: той е по-малък от 1 °, а тангенсът на ъгъла варира от 0,01 до 0,02. Това означава, че ако се преместите на 200 km от предната линия на земната повърхност към студения въздух, тогава фронталната повърхност ще бъде на височина 1-2 km. При хоризонтално разстояние от 500 km, челната повърхност е на височина 2,5-5,0 km. Тъй като ъглите на наклона на фронтовете са много малки, за да се представят по-ясно фронтовете във вертикалната равнина, обикновено хоризонталната скала се взема многократно по-малка от вертикалната. На представената диаграма на предната част вертикалната скала е увеличена почти 50 пъти.

Най-голямата дължина на фронтовете във височина в средните ширини е 8-12 км. Често достигат тропопаузата. Според проучвания на Е. Палмен, Г. Д. Зубян и др., фронтове се наблюдават и в долните слоеве на стратосферата.
На тропосферните фронтове обикновено се развиват многостепенни облаци, от които падат валежи. Фронтовете са най-силно изразени при циклоните, където преобладава възходящото движение на въздуха. При антициклоните, поради низходящи движения, фронталната облачност се разсейва.
Атмосферните фронтове се класифицират като студени и топли.
Студеният фронт е фронт, който се движи към високи температури. След преминаването на студения фронт настъпва застудяване. Топлият фронт е фронт, който се движи към ниски температури. След преминаването на топлия фронт настъпва затопляне.
В областта на температурата и вятъра, фронтовете са най-силно изразени на повърхността на земята в система от развиващи се циклони и барични корита. Това се улеснява от конвергенцията на въздушните течения в предната зона близо до земната повърхност, тъй като в резултат на това сближаване в предната зона се срещат въздушни маси с ниски и високи температури. На фиг. 53 а показва полето на налягане, вятър и температура в коритото на циклона близо до земната повърхност. Фронтът се влошава, тъй като на север има студена въздушна маса с температури 1-2 ° под нулата, а на юг - топла въздушна маса с температури до 10-12 ° над нулата.

При антициклоните фронтовете на земната повърхност са ерозирани, тъй като системата от въздушни течения се разминава (фиг. 53 6). Тук, в първата част на билото, студеният участък на фронта близо до земната повърхност е ерозиран, тъй като потоците са насочени не към фронта, а далеч от фронта. В системата на развиващия се циклон въздухът има тенденция да се издига нагоре и в резултат на динамично охлаждане и кондензация се появяват облаци и падат валежи. В системата на развиващия се антициклон, напротив, възниква низходящо движение на въздуха и в резултат на динамично нагряване въздухът се отдалечава от състоянието на насищане, облаците се разсейват и валежите спират.
Скоростта на движение на фронта зависи от величината на нормалната компонента на вятъра, която се колебае в широки граници. В Европа през преходните сезони на годината средната скорост на движение на фронтовете достига около 30 км/ч, което е около 700 км на ден; но често в циклонна система фронтовете покриват разстояние повече от 1200-1500 км на ден. В тези случаи фронтът, разположен например в Западна Европа, след ден вече е в централните райони на европейската територия на СССР. Ако въздушните потоци са насочени успоредно на предната част, тогава фронтът остава неактивен. Тъй като градиентите на температурата и налягането през зимата са много по-големи, отколкото през лятото, дейността на фронтовете през зимата е по-интензивна.
Вече казахме, че в зоната на атмосферния фронт, особено в системата на развиващия се циклон, има издигане на въздуха, адиабатно охлаждане, образуване на облаци и валежи. Издигането на въздуха се случва не само в повърхностния слой, но и на височини. Но ако в повърхностния слой това е причинено от сближаването на повърхностния вятър, тогава причината за издигането на въздуха на височини е нестабилното движение и разликата в скоростите на движение на фронталния и предфронталния въздух.
В случай на студен фронт бързо движещият се студен фронтален въздух, протичащ под топлия въздух, го измества нагоре. В резултат на това, ако динамичните условия определят общото издигане на въздуха, топъл въздух започва да се плъзга нагоре по наклонената повърхност на предната част и се охлажда адиабатично.
В случай на топъл фронт при същите условия се получава и възходящо движение на топъл въздух над клина на студения въздух. Колкото по-голяма е разликата в температурите между студения и топлия въздух, тоест колкото по-изразен е фронтът не само на повърхността на земята, но и на височини, толкова по-интензивно е възходящото движение на топлия въздух, кондензацията, образуването на облаци и валежи при същите условия.
Облаци от всички нива присъстват на добре дефинирана предна част. Облаците от топъл фронт могат да бъдат много мощни, хоризонтално перпендикулярни на фронта, много често се разпространяват на 500-700 km, а вертикално - до 6-8 km или повече. Освен това дължината на такъв фронт може да достигне 1000-2000 км. Горната част на мощните фронтални облаци дори през лятото се намира в зоната на отрицателни температури, така че обикновено се състои от ледени кристали. На фиг. 54 във вертикален разрез, перпендикулярен на предната част, е показана облачната система, характерна за топлия фронт. Тези облаци принадлежат към слоести форми и се намират главно в топъл въздух над предната повърхност. Най-горните облаци (перисто-слоистите) са на височина 6-8 km. Те са предвестници на топъл фронт. Появата на тези облаци няколко часа преди наближаването на зоната на валежите показва влошаване на времето. Пръстослоистите облаци отстъпват място на силно слоести, през които все още грее слънцето, но въпреки това имат голяма вертикална дебелина. Това е последвано от по-плътни слоесто-дъждовни облаци, даващи масивни валежи, достигащи до земята. Най-ниските са слоести и разкъсани дъждовни облаци, височината на долната граница на които в зависимост от съдържанието на влага може да варира от нула до няколкостотин метра. Освен това, както може да се види на фиг. 54, облаците от долния слой се образуват не само в топлия надфронтален въздух, но частично и в студения въздух в непосредствена близост до предната повърхност. Стрелките на тази фигура показват посоката на въздушните потоци в топъл и студен въздух с общо прехвърляне отляво надясно в равнината на представената тук диаграма.

Облачната система на мощен студен фронт е показана на фиг. 55. Лесно е да се види, че профилите на топлия (фиг. 54) и студения (фиг. 55) фронт се различават значително един от друг. Това е така, защото при движение топлият въздух в долния слой, поради триенето на земната повърхност, се разтяга в посока, обратна на движението. Междувременно студеният фронт става по-стръмен поради триенето в долния 1–2 km слой.

Показани на фиг. 54 и 55 облачни системи от топли и студени фронтове се отнасят до случаите, когато вертикалната дължина на фронтовете е голяма, температурните контрасти в предната част са значителни и има интензивно възходящо движение на въздуха. Въздушните маси от двете страни на предната част са стабилни. Ако при всички тези условия студеният въздух е нестабилно стратифициран, тогава студеният фронт е последван не от слоесто-кумулни облаци, а от мощни купесто-дъждовни и купесто-дъждовни облаци. Ако и студеният, и топъл въздух са нестабилни стратифицирани едновременно, тогава пред фронта се образува мощен шквален облак (фиг. 56), който дава силни валежи, придружени от гръмотевични бури и дори градушка.

Системата за топли предни облаци също има вариации. При нестабилност на топъл въздух се образуват конвективни облаци и преваляват дъждовни валежи. Предполага се, че съдържанието на влага във въздуха е достатъчно.
Вертикалната дължина на атмосферните фронтове обаче не винаги е значителна, често не надвишава 1-3 km. В съответствие с това фронталната облачност също получава ограничено развитие, с изключение на случаите, когато поради нестабилност се образува конвективна облачност, достигаща височина от 5-6 km или повече. Дори при голяма вертикална дължина на предната част, челната облачност не представлява непрекъсната среда, както е показано на фиг. 54 и 55, и се състои от множество слоеве с безоблачни пространства между тях (фиг. 57 а). Това се дължи на факта, че в много случаи се нарушава общото издигане на топъл въздух и в предната зона се редуват слоеве с възходящи и низходящи движения на въздуха. В този случай последните причиняват разрушаване на предната облачна система, до пълно разпръскване на облаците. Когато въздухът е много сух, образуването на облаци отпред или изобщо не се получава, или се появяват тънки облаци от средния и горния слой, които не дават валежи (фиг. 57 6).

Все още има други видове фронтове, които възникват при сблъсък на студен и топъл фронт. Затварянето на фронтовете се получава в резултат на това, че те се движат с различна скорост. В циклонната система, като правило, студените фронтове се движат с по-висока скорост от топлите. Следователно студеният фронт, настигайки топлия, се затваря с него, образувайки фронт на затваряне или, както обикновено се нарича, фронт на оклузия. Отначало облачните системи на двата фронта, като се затвориха, се запазват и дават обилни, предимно масивни валежи. Постепенно обаче интензивността на фронта на оклузията отслабва поради вече съществуващия процес на неговото размиване. В този случай мощните облачни системи започват да се разсейват и фронтът се засича в полето на повърхностния вятър от облачни остатъци. На фиг. 58 схематично показва затварянето на студен и топъл фронт при движението им отляво надясно. Студеният въздух, като по-плътен, се вклинява под топъл въздух.

Всички видове фронтове, при среща с планински препятствия, оставят много влага от наветрената си страна. При преодоляване на високопланинско препятствие обаче облачната система от фронтове се нарушава, а от подветрената страна на планините се разпространяват облаци, валежите често спират. Едва след преодоляване на препятствието системата на облачния фронт се възстановява отново.
Изучаването на атмосферните фронтове е продиктувано от необходимостта от разширяване на знанията в тази област във връзка с изискванията на практиката, особено на авиацията, тъй като мощните облаци, като внезапни промени във времето, са свързани с фронтовете. Затова тяхното изследване е една от най-важните задачи на метеоролозите.
Въпреки важността на задачата за изучаване на фронтовете, познанията за условията на появата им все още далеч не са достатъчни. Това се отнася преди всичко до образуването и еволюцията на предните облаци. Горните диаграми дават само обща представа за предните облаци. В действителност облаците в зоната на атмосферните фронтове съставляват както непрекъснат среден, така и дебели слоеве с безоблачни пространства между тях.
Трудностите при изучаването на физиката на образуването на облаци на фронтовете са свързани с липсата на методи за масово и подробно изследване на всички особености на развитието на облаците при определени синоптични условия, тъй като това изисква дълъг престой на височини, който е технически труден за прилагат.
Наистина съвременните самолети, летящи с висока скорост, позволяват наблюдение и различни измервания по траекторията на полета. Балоните са най-удобни за изучаване на облаци. Но те не винаги могат да влязат в облака, който ни интересува. По-специално, балонът не може да влезе в гръмотевични облаци, тъй като може да бъде запален от светкавица.
Вече беше споменато по-горе, че образуването на облаци се причинява от кондензацията на водна пара поради издигането на въздуха и неговото адиабатно охлаждане. За да си представим трудностите при изучаването на еволюцията на облачността, достатъчно е да се каже, че вертикалните движения на въздуха, които причиняват образуването и унищожаването на облаците, все още не са подлежащи на директни измервания. Приблизителните изчисления на вертикалните движения понастоящем се правят главно от теоретични предпоставки за промените в налягането и полетата на вятъра на различни височини.
Изследването на атмосферните фронтове и техните облачни системи привлича вниманието на много учени както в СССР, така и в чужбина. Често, рискувайки живота си, те летят в гръмотевични облаци и стъпка по стъпка разширяват знанията си за фронталната дейност. Разпоредбите за структурните особености на фронтовете, разработени главно от норвежки метеоролози (Т. Бержерон, С. Петерсен и др.), са преработени и усъвършенствани от съветски учени. Благодарение на трудовете на A.F.Dyubuk, N.L.Taborovsky, E.G. Zak, E.K. Fedorov, G.D. Движението на въздуха и образуването на облаци, както и други въпроси, свързани с фронтовете, са значително обогатени. И все пак, много важни характеристики на образуването на облаци и промените във формите на облаците по време на еволюцията на фронтовете остават неизвестни.
Няма единодушие във възгледите за вертикалния обхват на фронтовете в тропосферата и за формирането на фронтовете в стратосферата. Въпреки това през последните години все повече учени стигат до извода, че тропосферните фронтове в повечето случаи достигат до тропопаузата; по-високо – в стратосферата – те също съществуват (Г. Д. Зубян, Р. Бергрен), но поради незначителното съдържание на влага във въздуха на стратосферните фронтове не се образуват облаци.