Front atmosphérique. Front chaud et froid

Regarder les changements de temps est très excitant. Le soleil cède la place à la pluie, la pluie à la neige, et des rafales de vent soufflent sur toute cette diversité. Dans l'enfance, cela provoque l'admiration et la surprise, chez les personnes âgées - le désir de comprendre le mécanisme du processus. Essayons de comprendre ce qui façonne le temps et comment les fronts atmosphériques y sont liés.

Limite de masse d'air

Dans la perception habituelle, « front » est un terme militaire. C'est sur cette ligne que se produit le choc des forces ennemies. Et le concept de fronts atmosphériques correspond aux limites de contact de deux masses d'air, qui se forment sur de vastes zones de la surface de la Terre.

Par la volonté de la nature, l'homme a eu la possibilité de vivre, d'évoluer et de peupler des territoires toujours plus vastes. La troposphère - la partie inférieure de l'atmosphère terrestre - nous fournit de l'oxygène et est en mouvement constant. Tout se compose de masses d'air séparées, unies par un événement commun et des indicateurs similaires. Parmi les principaux indicateurs de ces masses, on détermine le volume, la température, la pression et l'humidité. Pendant le mouvement, différentes masses peuvent se rapprocher et entrer en collision. Cependant, ils ne perdent jamais leurs frontières et ne se mélangent pas. - ce sont des zones où des sauts climatiques brusques se produisent et entrent en contact.

Un peu d'histoire

Les concepts de "front atmosphérique" et de "surface frontale" ne sont pas apparus d'eux-mêmes. Ils ont été introduits en météorologie par le scientifique norvégien J. Bjerknes. C'est arrivé en 1918. Bjerknes a prouvé que les fronts atmosphériques sont les principaux maillons des couches hautes et moyennes. Cependant, avant les recherches du Norvégien, en 1863, l'amiral Fitzroy a suggéré que les processus atmosphériques violents commencent aux points de rencontre des masses d'air provenant de différentes parties du monde. Mais à ce moment-là, la communauté scientifique n'a pas prêté attention à ces observations.

L'école de Bergen, dont Bjerknes était un représentant, a non seulement effectué ses propres observations, mais a également rassemblé toutes les connaissances et hypothèses exprimées par les observateurs et les scientifiques antérieurs, et les a présentées sous la forme d'un système scientifique cohérent.

Par définition, une surface inclinée qui représente la zone de transition entre différents flux d'air est appelée surface frontale. Mais les fronts atmosphériques sont une cartographie des surfaces frontales sur une carte météorologique. Habituellement, la région de transition du front atmosphérique est liée à la surface de la Terre et s'élève jusqu'aux hauteurs auxquelles les différences entre les masses d'air sont floues. Le plus souvent, le seuil de cette hauteur est de 9 à 12 km.

Avant-poste

Les fronts atmosphériques sont différents. Ils dépendent du sens de déplacement des massifs chauds et froids. Il existe trois types de fronts : froid, chaud et occlusion formé au point de rencontre des différents fronts. Regardons de plus près ce que sont les fronts atmosphériques chauds et froids.

Un front chaud est un mouvement de masses d'air dans lequel l'air froid cède la place à l'air chaud. C'est-à-dire que l'air d'une température plus élevée, avançant, est situé sur le territoire où prédominaient des masses d'air froid. De plus, il s'élève vers le haut le long de la zone de transition. Dans le même temps, la température de l'air diminue progressivement, ce qui entraîne une condensation de la vapeur d'eau qu'il contient. C'est ainsi que se forment les nuages.

Les principaux signes permettant de déterminer un front atmosphérique chaud :

• la pression atmosphérique chute brutalement ;
• augmente;
• la température de l'air augmente ;
• cirrus, puis cirrostratus, puis - des nuages ​​de haute couche apparaissent;
• le vent tourne légèrement à gauche et devient plus fort ;
• les nuages ​​deviennent de la pluie en couches ;
• chutes de précipitations d'intensité variable.

Habituellement, après l'arrêt des précipitations, il fait plus chaud, mais cela ne dure pas longtemps, car le front froid se déplace très rapidement et rattrape le front atmosphérique chaud.

Front froid

Une telle caractéristique est observée: le front chaud est toujours incliné vers la direction du mouvement et le front froid est toujours incliné vers l'opposé. Lorsque les fronts bougent, l'air froid se coince dans l'air chaud, le poussant vers le haut. Les fronts atmosphériques froids entraînent une diminution de la température et un refroidissement sur une grande surface. Au fur et à mesure que les masses d'air chaud se refroidissent, l'humidité se condense en nuages.

Les principaux signes permettant de déterminer un front froid :

• avant le front, la pression chute, derrière la ligne du front atmosphérique, elle monte fortement ;
• des cumulus se forment;
• un vent en rafales apparaît, avec un brusque changement de direction dans le sens des aiguilles d'une montre ;
• la pluie torrentielle commence par un orage ou de la grêle, la durée des précipitations est d'environ deux heures;
• la température chute fortement, parfois de 10 ° C à la fois;
• il y a de nombreuses clairières derrière le front atmosphérique.

Pour les voyageurs, traverser le front froid n'est pas une épreuve facile. Parfois, il est nécessaire de surmonter les tourbillons et les rafales dans des conditions de mauvaise visibilité.

Devant des occlusions

On a déjà dit que les fronts atmosphériques sont différents, si tout est plus ou moins clair avec le chaud et le froid, alors le front des occlusions soulève beaucoup de questions. La formation de tels effets se produit dans les endroits où les fronts froid et chaud se rencontrent. L'air plus chaud est alors forcé vers le haut. L'action principale se déroule dans les cyclones au moment où un front froid plus impétueux dépasse un front chaud. Il en résulte un mouvement des fronts atmosphériques et une collision de trois masses d'air, deux froides et une chaude.

Les principaux signes permettant de déterminer le front des occlusions :

• nuages ​​de couverture et précipitations;
• changements brusques sans changement important de vitesse ;
• changement de pression en douceur ;
• absence de changements brusques de température;
• cyclones.

Le front des occlusions dépend de la température des masses d'air froid devant lui et derrière sa ligne. Distinguer les fronts d'occlusion froids et chauds. Les conditions les plus difficiles sont observées au moment de la fermeture immédiate des fronts. Au fur et à mesure que l'air chaud est déplacé, le front s'érode et s'améliore.

Cyclone et anticyclone

Puisque le concept de « cyclone » a été utilisé dans la description du front d'occlusions, il est nécessaire de dire quel est ce phénomène.

En raison de la répartition inégale de l'air dans les couches superficielles, des zones de haute et basse pression se forment. Les zones à haute pression se caractérisent par une quantité excessive d'air, une basse pression - une quantité insuffisante. Du fait du débordement d'air entre les zones (de l'excès à l'insuffisant), du vent se forme. Un cyclone est une zone dépressionnaire qui aspire, à la manière d'un entonnoir, l'air et les nuages ​​manquants des zones où ils sont en excès.

Un anticyclone est une zone de haute pression qui déplace l'excès d'air dans des zones de basse pression. La principale caractéristique est le temps clair, car les nuages ​​sont également expulsés de cette zone.

Séparation géographique des fronts atmosphériques

Selon les zones climatiques sur lesquelles se forment les fronts atmosphériques, ils se répartissent géographiquement en :

1. Arctique, séparant les masses d'air arctiques froides des masses modérées.
2. Polaire, situé entre les masses tempérées et tropicales.
3. Tropical (alizé), délimitant les zones tropicales et équatoriales.

Influence de la surface sous-jacente

Les propriétés physiques des masses d'air sont influencées par le rayonnement et l'apparence de la Terre. Étant donné que la nature d'une telle surface peut être différente, le frottement contre elle est inégal. Des reliefs géographiques difficiles peuvent déformer la ligne de front et modifier ses effets. Par exemple, il existe des cas connus de destruction de fronts atmosphériques lors de transbordements au-dessus de chaînes de montagnes.

Les masses d'air et les fronts atmosphériques réservent bien des surprises aux prévisionnistes. Comparant et étudiant les sens de déplacement des masses et les caprices des cyclones (anticyclones), ils dressent des graphiques et des prévisions que les gens utilisent au quotidien, sans même penser au travail qu'il y a derrière.

Les fronts atmosphériques ont plusieurs caractéristiques différentes. Selon eux, ce phénomène naturel est divisé en différents types.

Les fronts atmosphériques peuvent atteindre une largeur de 500 à 700 km et une longueur de 3 000 à 5 000 km.

Les fronts atmosphériques sont classés par mouvement par rapport à l'emplacement des masses d'air. Un autre critère est l'étendue spatiale et l'importance de la circulation. Enfin, il y a une caractéristique géographique.

Caractérisation des fronts atmosphériques

Par déplacement, les fronts atmosphériques peuvent être divisés en fronts froid, chaud et d'occlusion.
L'atmosphère chaude se forme lorsque les masses d'air chaudes, en règle générale, les plus humides se rapprochent des plus sèches et des plus froides. L'approche du front chaud entraîne une diminution progressive de la pression atmosphérique, une légère augmentation de la température de l'air et des précipitations faibles mais prolongées.

Un front froid se forme sous l'influence des vents du nord, forçant de l'air froid dans des zones qui étaient auparavant occupées par un front chaud. Un front atmosphérique froid affecte le temps dans une petite bande et s'accompagne souvent d'orages et d'une baisse de la pression atmosphérique. Après le passage du front, la température de l'air chute fortement et la pression augmente.

Le cyclone, considéré comme le plus puissant et le plus destructeur de l'histoire, a frappé le delta du Gange dans l'est du Pakistan en novembre 1970. La vitesse du vent a atteint plus de 230 km/h, et la hauteur du raz de marée était d'environ 15 mètres.

Les fronts d'occlusion surviennent lorsqu'un front atmosphérique se superpose à un autre, formé plus tôt. Entre eux se trouve une masse d'air importante, dont la température est bien supérieure à celle de l'air qui l'entoure. L'occlusion se produit lorsqu'une masse d'air chaud est déplacée et séparée de la surface de la terre. De ce fait, le front se mélange à la surface de la terre sous l'influence de deux masses d'air froid. Les cyclones à ondes profondes, formés sous la forme de perturbations ondulatoires très chaotiques, sont souvent localisés au niveau des fronts d'occlusion. Dans le même temps, le vent augmente considérablement et la vague devient clairement prononcée. En conséquence, le front de l'occlusion se transforme en une grande zone frontale floue et, après un certain temps, disparaît complètement.

Géographiquement, les fronts sont divisés en arctique, polaire et tropical. Selon les latitudes dans lesquelles ils sont formés. De plus, en fonction de la surface sous-jacente, les fronts sont divisés en continental et en mer.

Le concept de front atmosphérique est généralement compris comme une zone de transition dans laquelle se rencontrent des masses d'air adjacentes aux caractéristiques différentes. Les fronts atmosphériques surviennent lorsque des masses d'air chaud et froid entrent en collision. Ils peuvent s'étendre sur des dizaines de kilomètres.

Masses d'air et fronts atmosphériques

La circulation de l'atmosphère est due à la formation de divers courants d'air. Les masses d'air de la basse atmosphère peuvent se combiner. La raison en est les propriétés communes de ces masses ou l'origine identique.

Le changement des conditions météorologiques se produit précisément à cause du mouvement des masses d'air. Les chauds provoquent le réchauffement et les froids - une vague de froid.

Il existe plusieurs types de masses d'air. Ils se distinguent par le foyer d'occurrence. Ces masses sont : les masses d'air arctiques, polaires, tropicales et équatoriales.

Les fronts atmosphériques surviennent lorsque différentes masses d'air entrent en collision. Les zones de collision sont dites frontales ou transitionnelles. Ces zones apparaissent instantanément et s'effondrent également rapidement - tout dépend de la température des masses en collision.

Le vent généré par une telle collision peut atteindre une vitesse de 200 km/k à une altitude de 10 km de la surface terrestre. Les cyclones et les anticyclones sont le résultat de collisions de masses d'air.

Fronts chauds et froids

Les fronts chauds sont des fronts se déplaçant vers l'air froid. La masse d'air chaud se déplace avec eux.

À l'approche des fronts chauds, une diminution de la pression, un compactage des nuages ​​et de fortes précipitations sont notés. Après le passage du front, la direction du vent change, sa vitesse diminue, la pression commence à augmenter progressivement et les précipitations s'arrêtent.

Un front chaud se caractérise par l'afflux de masses d'air chaud sur des masses froides, ce qui provoque leur refroidissement.

Elle s'accompagne aussi souvent de fortes pluies et d'orages. Mais lorsque l'air contient une humidité insuffisante, les précipitations ne tombent pas.

Les fronts froids sont des masses d'air qui se déplacent et déplacent les chaudes. On distingue un front froid du premier type et un front froid du second type.

Le premier genre se caractérise par la lente pénétration de ses masses d'air sous air chaud. Ce processus forme des nuages ​​à la fois derrière la ligne de front et à l'intérieur de celle-ci.

La partie supérieure de la surface frontale est constituée d'une couverture uniforme de stratus. La durée de la formation et de la décroissance du front froid est d'environ 10 heures.

Le deuxième type est celui des fronts froids se déplaçant à grande vitesse. L'air chaud est instantanément déplacé par l'air froid. Cela conduit à la formation d'une région de cumulonimbus.

Les premiers signaux de l'approche d'un tel front sont de hauts nuages ​​ressemblant visuellement à des lentilles. Leur formation a lieu bien avant son arrivée. Le front froid est situé à deux cents kilomètres de l'endroit où ces nuages ​​sont apparus.

Un front froid du deuxième type en été s'accompagne d'abondantes précipitations sous forme de pluie, de grêle et de rafales de vent. Un tel temps peut s'étendre sur des dizaines de kilomètres.

En hiver, un front froid du deuxième type provoque une tempête de neige, un vent fort et des bosses.

Fronts atmosphériques de la Russie

Le climat de la Russie est principalement influencé par l'océan Arctique, l'Atlantique et le Pacifique.

En été, des masses d'air antarctiques traversent la Russie, affectant le climat de la Ciscaucasie.

L'ensemble du territoire de la Russie est soumis aux cyclones. Le plus souvent, ils se forment sur les mers de Kara, de Barents et d'Okhotsk.

Le plus souvent, il y a deux fronts dans notre pays - l'Arctique et le polaire. Ils se déplacent vers le sud ou le nord à différentes périodes climatiques.

La partie sud de l'Extrême-Orient est influencée par le front tropical. Les précipitations abondantes dans le centre de la Russie sont causées par l'impact du dandy polaire, qui opère en juillet.

Les fronts atmosphériques, ou simplement les fronts, sont des zones de transition entre deux masses d'air différentes. La zone de transition part de la surface de la Terre et s'étend vers le haut jusqu'à la hauteur où les différences entre les masses d'air sont effacées (généralement jusqu'au bord supérieur de la troposphère). La largeur de la zone de transition à la surface de la Terre ne dépasse pas 100 km.

Dans la zone de transition - la zone de contact des masses d'air - il y a des changements brusques dans les valeurs des paramètres météorologiques (température, humidité). Il y a une nébulosité importante, la plupart des précipitations tombent, les changements les plus intenses de pression, de vitesse et de direction du vent se produisent.

Selon la direction du mouvement des masses d'air chaud et froid situées des deux côtés de la zone de transition, les fronts sont divisés en chaud et froid. Les fronts qui changent peu de position sont appelés sédentaires. Une position particulière est occupée par les fronts d'occlusion formés lors de la rencontre des fronts chaud et froid. Les fronts d'occlusion peuvent être des fronts froids ou chauds. Sur les cartes météorologiques, les fronts sont dessinés soit par des lignes colorées, soit par des symboles (voir Fig. 4). Les détails de chacun de ces fronts seront discutés ci-dessous.

2.8.1. Avant-poste

Si le front se déplace de telle sorte que l'air froid recule pour laisser place à l'air chaud, alors un tel front est appelé chaud. L'air chaud, en avançant, non seulement occupe l'espace où se trouvait l'air froid, mais s'élève également le long de la zone de transition. En montant, il se refroidit et la vapeur d'eau qu'il contient se condense. En conséquence, des nuages ​​se forment (Fig. 13).

Fig, 13. Front chaud en coupe verticale et sur la carte météo.

La figure montre la nébulosité, les précipitations et les courants d'air les plus typiques du front chaud. Le premier signe de l'approche d'un front chaud sera l'apparition de cirrus (Ci). Dans le même temps, la pression commencera à baisser. Au bout de quelques heures, les cirrus, en se densifiant, passent à un voile de cirrostratus (Cs). Après les nuages ​​cirrostratus, des nuages ​​de stratus élevés (As) encore plus denses s'écoulent, devenant progressivement opaques par la lune ou le soleil. Dans le même temps, la pression baisse davantage et le vent, tournant légèrement vers la gauche, augmente. Les précipitations peuvent tomber des nuages ​​de haute couche, surtout en hiver, lorsqu'ils n'ont pas le temps de s'évaporer en cours de route.

Après un certain temps, ces nuages ​​se transforment en stratus (Ns), sous lesquels il y a généralement des pluies brisées (Frob) et des stratus brisés (Frst). Les précipitations des stratus tombent plus intensément, la visibilité se détériore, la pression chute rapidement, le vent s'intensifie et devient souvent en rafales. En franchissant le front, le vent tourne fortement à droite, la chute de pression s'arrête ou ralentit. Les précipitations peuvent s'arrêter, mais elles ne font généralement que faiblir et se transformer en bruine. La température et l'humidité de l'air augmentent progressivement.

Les difficultés que l'on peut rencontrer lors du franchissement d'un front chaud sont principalement liées à un séjour prolongé dans une zone de mauvaise visibilité dont la largeur varie de 150 à 200 nm. Vous devez savoir que les conditions de navigation sous les latitudes tempérées et septentrionales lors du franchissement d'un front chaud dans la moitié froide de l'année s'aggravent en raison de l'expansion de la zone de mauvaise visibilité et du givrage possible.

2.8.2. Front froid

Un front froid est un front se déplaçant vers une masse d'air chaud. Il existe deux principaux types de fronts froids :

1) fronts froids du premier type - fronts en mouvement ou en décélération lente, qui sont le plus souvent observés à la périphérie des cyclones ou des anticyclones;

2) les fronts froids du deuxième type - se déplaçant rapidement ou se déplaçant avec accélération, ils surviennent dans les parties internes des cyclones et des creux se déplaçant à grande vitesse.

Front froid du premier genre. Un front froid du premier type, comme on l'a dit, est un front qui se déplace lentement. Dans ce cas, l'air chaud monte lentement vers le haut le long d'un coin d'air froid qui l'envahit (Fig. 14).

En conséquence, au-dessus de la zone de séparation, des premiers nuages ​​de stratus (Ns) se forment, se transformant à une certaine distance de la ligne de front en nuages ​​de stratus élevés (As) et cirrostratus (Cs). Les précipitations commencent à tomber en première ligne et se poursuivent après leur passage. La largeur de la zone de précipitation frontale est de 60-110 NM. A la saison chaude, devant un tel front, des conditions favorables sont créées pour la formation de puissants cumulonimbus (Cb), d'où tombent de fortes pluies accompagnées d'orages.

La pression juste avant le front chute fortement et un "nez tonitruant" caractéristique se forme sur le barogramme - un pic pointu orienté vers le bas. Le vent tourne vers lui juste avant de passer par le front, c'est-à-dire fait un virage à gauche. Après avoir passé le front, la pression commence à monter, le vent tourne brusquement à droite. Si le front est situé dans un creux bien défini, alors le virage du vent atteint parfois 180° ; par exemple, un vent du sud peut être remplacé par un vent du nord. Au passage du front, une vague de froid s'installe.

Riz. 14. Front froid du premier type dans la coupe verticale et sur la carte météo.

Les conditions de navigation lors du franchissement d'un front froid de première espèce seront affectées par la dégradation de la visibilité dans la zone des précipitations et des bourrasques de vent.

Front froid du deuxième type. Il s'agit d'un front qui évolue rapidement. Le mouvement rapide de l'air froid entraîne un déplacement très intense de l'air chaud préfrontal et, par conséquent, le développement puissant de cumulus (Cu) (Fig. 15).

Les cumulonimbus à haute altitude s'étendent généralement vers l'avant de 60 à 70 NM de la ligne de front. Ce front nuageux est observé sous forme de nuages ​​cirrostratus (Cs), cirrocumulus (Cc) et altocumulus lenticulaires (Ac).

La pression devant le front qui s'approche baisse, mais faiblement, le vent tourne à gauche, une pluie torrentielle tombe. Après le passage du front, la pression augmente rapidement, le vent tourne brusquement vers la droite et augmente considérablement - il prend le caractère d'une tempête. La température de l'air baisse parfois de 10°C en 1 à 2 heures.

Riz. 15. Front froid de deuxième espèce dans la coupe verticale et sur la carte météo.

Les conditions de navigation lors du franchissement d'un tel front sont défavorables, car en toute première ligne, de puissants courants d'air ascendants contribuent à la formation d'un vortex avec des vitesses de vent destructrices. La largeur d'une telle zone peut aller jusqu'à 30 NM.

2.8.3. Façades sédentaires ou stationnaires

Le front, qui ne subit pas de déplacement notable ni vers la masse d'air chaud ni vers la masse d'air froid, est dit stationnaire. Les fronts stationnaires sont généralement situés dans la selle ou dans un creux profond, ou à la périphérie de l'anticyclone. Le système nuageux de front stationnaire est un système nuageux cirrostratus, altostratus et nimbostratus qui ressemble à un front chaud. Des cumulonimbus se forment souvent au front en été.

La direction du vent sur un tel front ne change pratiquement pas. La vitesse du vent est plus faible du côté de l'air froid (Fig. 16). La pression ne subit pas de changements significatifs. Dans une bande étroite (30 NM) de fortes pluies tombent.

Sur un front stationnaire, des perturbations ondulatoires peuvent se former (Fig. 17). Les vagues se déplacent rapidement le long du front stationnaire de telle sorte que l'air froid reste vers la gauche - dans la direction des isobares, c'est-à-dire dans une masse d'air chaud. La vitesse de déplacement atteint 30 nœuds et plus.

Riz. 16. Front sédentaire sur la carte météo.

Riz. 17. Perturbations des vagues sur un front lent.

Riz. 18. Formation d'un cyclone sur un front lent.

Après avoir passé la vague, le front reprend sa position. En règle générale, une augmentation de la perturbation des vagues avant la formation d'un cyclone est observée si l'air froid s'écoule de l'arrière (Fig. 18).

Au printemps, en automne et surtout en été, le passage des vagues sur un front stationnaire provoque le développement d'une intense activité orageuse, accompagnée de bourrasques.

Les conditions de navigation lors de la traversée du front stationnaire sont compliquées en raison de la détérioration de la visibilité et en période estivale - en raison de vents accrus jusqu'à des tempêtes.

2.8.4. Fronts d'occlusion

Les fronts d'occlusion se forment à la suite de la fermeture des fronts froids et chauds et du déplacement de l'air chaud vers le haut. Le processus de fermeture a lieu dans les cyclones, où un front froid, se déplaçant à grande vitesse, dépasse un front chaud.

Trois masses d'air sont impliquées dans la formation du front d'occlusion - deux froides et une chaude. Si la masse d'air froid derrière le front froid est plus chaude que la masse froide devant le front, alors elle, déplaçant l'air chaud vers le haut, s'écoulera simultanément sur la masse plus froide du front. Ce front est appelé occlusion à chaud (Fig. 19).

Riz. 19. Devant d'occlusion chaude en coupe verticale et sur la carte météo.

Si la masse d'air derrière le front froid est plus froide que la masse d'air devant le front chaud, alors cette masse arrière s'écoulera à la fois sous la masse d'air chaud et la masse d'air froid avant. Ce front est appelé occlusion froide (Fig. 20).

Les fronts d'occlusion passent par un certain nombre d'étapes dans leur développement. Les conditions météorologiques les plus difficiles aux fronts d'occlusion sont observées au moment initial de la fermeture des fronts thermique et froid. Pendant cette période, le système cloud, comme le montre la Fig. 20 est une combinaison de fronts chauds et froids. Les précipitations de mort-terrain commencent à tomber des stratus et des cumulonimbus, dans la zone frontale, elles se transforment en torrents.

Le vent devant le front chaud de l'occlusion augmente, après son passage il faiblit et tourne à droite.

Avant le front froid de l'occlusion, le vent s'intensifie jusqu'à devenir orageux ; après son passage, il faiblit et tourne brusquement vers la droite. Au fur et à mesure que l'air chaud est déplacé vers les couches supérieures, le front d'occlusion s'érode progressivement, l'épaisseur verticale du système nuageux diminue et des espaces sans nuages ​​apparaissent. La nébulosité du stratus se transforme progressivement en stratus, altostratus - en altocumulus et cirrostratus - en cirrocumulus. Les précipitations s'arrêtent. Le passage d'anciens fronts d'occlusion se manifeste par l'accumulation d'une nébulosité à fort cumul de 7 à 10 points.

Riz. 20. Devant d'occlusion froide en coupe verticale et sur la carte météo.

Les conditions de nage à travers la zone du front d'occlusion au stade initial de développement ne diffèrent presque pas des conditions de nage, respectivement, lors de la traversée de la zone des fronts chauds ou froids.

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Comme nous l'avons vu, le réchauffement inégal de la surface terrestre et de l'air dans la troposphère est à l'origine de gradients horizontaux de température et de pression et de la formation de courants d'air. À la suite du transfert, des masses d'air de propriétés différentes peuvent se rapprocher ou s'éloigner. Lorsque des masses d'air aux propriétés physiques différentes se rapprochent, les gradients horizontaux de température, d'humidité, de pression et d'autres éléments météorologiques augmentent et la vitesse du vent augmente. A l'inverse, à mesure qu'ils s'éloignent l'un de l'autre, les gradients diminuent. Les zones dans lesquelles il y a une convergence de masses d'air dissemblables, par exemple, des masses d'air relativement sèches froides et humides chaudes, sont appelées zones de transition ou frontales. Dans les zones frontales, pour ainsi dire, il y a une lutte entre les masses d'air froides et chaudes. À la suite de cette lutte, des masses d'air froid traversent la zone où se trouvent les masses chaudes et des masses chaudes pénètrent dans la zone où se trouvent les masses froides. À la suite de ces processus, les deux masses d'air acquièrent progressivement les propriétés inhérentes à l'air d'une région géographique donnée.
Les zones frontales de la troposphère se retrouvent chaque jour dans le champ de température et de pression, principalement sous les latitudes extratropicales, où l'afflux d'énergie solaire est différent au nord et au sud de la zone tempérée. Les amplitudes des gradients horizontaux de température et de pression sont plus grandes ici que partout ailleurs sur le globe. Des zones frontales sont constamment en train d'émerger, d'aggraver et de détruire. Cependant, ils sont différents en intensité, qui dépend de la différence de température entre les masses d'air qui s'approchent.
Dans les basses couches de l'atmosphère, lorsque les zones frontales sont traversées dans le sens de l'air chaud vers l'air froid, conformément à de grands gradients horizontaux, une diminution rapide de la température, de la pression et de l'humidité se produit, et des vitesses élevées des courants d'air sont observées. Aux latitudes moyennes à des altitudes de 10-12 km dans ces zones, les vents atteignent souvent la force ouragan, c'est-à-dire 200 km/h et plus. Comme nous le verrons plus loin, les zones frontales jouent un rôle prépondérant dans le développement des processus atmosphériques.
Étant donné que les masses d'air froid et chaud ont des densités différentes, elles sont situées les unes par rapport aux autres non pas verticalement, mais obliquement. L'air froid, étant plus dense et plus lourd, se cale sous l'air chaud et plus léger. Dans cette zone frontière entre des masses d'air de propriétés différentes, des cyclones et des anticyclones se produisent généralement, porteurs d'intempéries et de beau temps.
La taille des zones de transition est petite par rapport aux masses d'air. Dans la zone frontale, il existe des interfaces entre les masses d'air froid et chaud, appelées fronts atmosphériques. Les surfaces frontales sont toujours inclinées vers l'air froid, qui se situe sous l'air chaud sous la forme d'un coin étroit (Fig. 52). L'angle d'inclinaison de la surface frontale par rapport à l'horizon est très faible : il est inférieur à 1°, et la tangente de l'angle varie de 0,01 à 0,02. Cela signifie que si vous vous déplacez de 200 km de la ligne de front à la surface de la terre vers l'air froid, alors la surface frontale sera à une altitude de 1-2 km. Avec une distance horizontale de 500 km, la surface frontale est à une altitude de 2,5 à 5,0 km. Étant donné que les angles de pente des fronts sont très petits, afin de représenter plus clairement les fronts dans le plan vertical, l'échelle horizontale est généralement prise beaucoup plus petite que l'échelle verticale. Dans le diagramme présenté du front, l'échelle verticale est augmentée de près de 50 fois.

La plus grande longueur des fronts en hauteur aux latitudes moyennes est de 8 à 12 km. Ils atteignent souvent la tropopause. Selon les études de E. Palmen, GD Zubyan et d'autres, des fronts sont également observés dans les couches inférieures de la stratosphère.
Sur les fronts troposphériques, des nuages ​​à plusieurs niveaux se développent généralement, d'où tombent les précipitations. Les fronts sont plus prononcés dans les cyclones, où prédomine le mouvement ascendant de l'air. Dans les anticyclones, du fait des mouvements descendants, la nébulosité frontale se dissipe.
Les fronts atmosphériques sont classés comme froids et chauds.
Un front froid est un front évoluant vers des températures élevées. Après le passage du front froid, une vague de froid s'installe. Un front chaud est un front évoluant vers des températures basses. Après le passage du front chaud, le réchauffement s'installe.
Dans le domaine de la température et du vent, les fronts sont les plus prononcés à la surface de la terre dans un système de cyclones et de creux bariques en développement. Ceci est facilité par la convergence des courants d'air dans la zone avant près de la surface de la terre, car à la suite de cette convergence, des masses d'air avec des températures basses et élevées sont rencontrées dans la zone avant. En figue. 53 a montre le champ de pression, de vent et de température dans le creux du cyclone près de la surface de la terre. Le front s'aggrave, car au nord il y a une masse d'air froid avec des températures de 1-2 ° au-dessous de zéro, et au sud - une masse d'air chaud avec des températures jusqu'à 10-12 ° au-dessus de zéro.

Dans les anticyclones, les fronts à la surface de la terre sont érodés, car le système des courants d'air est divergent (Fig. 53 6). Ici, dans la première partie de la crête, la section froide du front près de la surface de la terre est érodée, car les flux ne sont pas dirigés vers le front, mais loin du front. Dans le système d'un cyclone en développement, l'air a tendance à s'élever vers le haut et, en raison du refroidissement dynamique et de la condensation, des nuages ​​​​apparaissent et des précipitations tombent. Dans le système de l'anticyclone en développement, au contraire, un mouvement d'air vers le bas se produit et à la suite du chauffage dynamique, l'air s'éloigne de l'état de saturation, les nuages ​​se dissipent et les précipitations s'arrêtent.
La vitesse du mouvement du front dépend de l'amplitude de la composante normale du vent, qui fluctue dans de larges limites. En Europe, pendant les saisons de transition de l'année, la vitesse moyenne de déplacement des fronts atteint environ 30 km/h, soit environ 700 km par jour ; mais souvent dans un système cyclonique, les fronts couvrent une distance de plus de 1200-1500 km par jour. Dans ces cas, le front, situé, par exemple, en Europe occidentale, en un jour se trouve déjà dans les régions centrales du territoire européen de l'URSS. Si les courants d'air sont dirigés parallèlement au front, alors le front reste inactif. Les gradients de température et de pression en hiver étant beaucoup plus importants qu'en été, l'activité des fronts en hiver est plus intense.
Nous avons déjà dit que dans la zone du front atmosphérique, en particulier dans le système du cyclone en développement, il y a une élévation de l'air, un refroidissement adiabatique, la formation de nuages ​​et des précipitations. L'élévation de l'air se produit non seulement dans la couche de surface, mais aussi en altitude. Mais si dans la couche de surface, cela est causé par la convergence du vent de surface, alors la raison de la montée de l'air en hauteur est un mouvement instable et la différence des vitesses de mouvement de l'air frontal et préfrontal.
Dans le cas d'un front froid, l'air frontal froid se déplaçant rapidement, circulant sous l'air chaud, le déplace vers le haut. En conséquence, si les conditions dynamiques déterminent la montée générale de l'air, l'air chaud commence à glisser vers le haut le long de la surface inclinée du front et se refroidit de manière adiabatique.
Dans le cas d'un front chaud, dans les mêmes conditions, un mouvement ascendant d'air chaud sur le coin d'air froid se produit également. Plus la différence de température entre l'air froid et l'air chaud est grande, c'est-à-dire plus le front est prononcé non seulement à la surface de la terre, mais aussi en altitude, plus le mouvement ascendant de l'air chaud, la condensation, la formation de nuages ​​sont intenses. et les précipitations, dans les mêmes conditions.
Des nuages ​​de tous niveaux sont présents sur un front bien défini. Les nuages ​​d'un front chaud peuvent être très puissants, horizontalement perpendiculaires au front, ils s'étendent très souvent sur 500-700 km et verticalement - jusqu'à 6-8 km ou plus. De plus, la longueur d'un tel front peut atteindre 1000-2000 km. La partie supérieure des puissants nuages ​​frontaux, même en été, est située dans la zone de températures négatives, elle est donc généralement constituée de cristaux de glace. En figue. 54 dans une coupe verticale perpendiculaire au front, le système nuageux caractéristique d'un front chaud est représenté. Ces nuages ​​appartiennent à des formes en couches et sont situés principalement dans l'air chaud au-dessus de la surface frontale. Les nuages ​​les plus élevés (cirrus et cirrostratus) se situent à des altitudes de 6 à 8 km. Ils sont les signes avant-coureurs d'un front chaud. L'apparition de ces nuages ​​quelques heures avant l'approche de la zone de précipitations indique la détérioration du temps. Les cirrostratus cèdent la place à des nuages ​​très stratifiés, à travers lesquels le soleil brille encore ; néanmoins, ils ont une grande épaisseur verticale. Ceci est suivi par des nuages ​​de stratus-pluie plus denses, donnant des précipitations massives, atteignant le sol. Les plus bas sont des nuages ​​de pluie stratifiés et déchirés, dont la hauteur de la limite inférieure, en fonction de la teneur en humidité, peut varier de zéro à plusieurs centaines de mètres. De plus, comme on peut le voir sur la Fig. 54, les nuages ​​de l'étage inférieur se forment non seulement dans l'air suprafrontal chaud, mais aussi partiellement dans l'air froid à proximité immédiate de la surface avant. Les flèches sur cette figure montrent le sens des flux d'air dans l'air chaud et froid avec un transfert général de gauche à droite dans le plan du schéma présenté ici.

Le système nuageux d'un puissant front froid est illustré à la Fig. 55. Il est facile de voir que les profils des fronts chaud (fig. 54) et froid (fig. 55) diffèrent sensiblement l'un de l'autre. En effet, lors du déplacement, l'air chaud de la couche inférieure, en raison du frottement sur la surface de la terre, est étiré dans la direction opposée au mouvement. Pendant ce temps, le front froid devient plus raide en raison du frottement dans la couche inférieure de 1 à 2 km.

Montré dans la fig. Les systèmes nuageux 54 et 55 des fronts chauds et froids font référence aux cas où la longueur verticale des fronts est grande, les contrastes de température au front sont importants et il y a un mouvement d'air ascendant intense. Les masses d'air des deux côtés de l'avant sont stables. Si, dans toutes ces conditions, l'air froid est stratifié instable, alors le front froid est suivi non pas de stratocumulus, mais de puissants cumulus et cumulonimbus. Si l'air froid et l'air chaud sont stratifiés instables en même temps, un puissant nuage de grains se forme devant le front (Fig. 56), donnant de fortes précipitations accompagnées d'orages et même de grêle.

Le système de nuages ​​de front chaud présente également des variations. En cas d'instabilité de l'air chaud, des nuages ​​convectifs se forment et des averses tombent. On suppose que la teneur en humidité de l'air est suffisante.
Cependant, la longueur verticale des fronts atmosphériques n'est pas toujours significative, ne dépassant souvent pas 1 à 3 km. Conformément à cela, la nébulosité frontale reçoit également un développement limité, sauf dans les cas où, en raison de l'instabilité, une nébulosité convective se forme, atteignant des hauteurs de 5 à 6 km ou plus. Même avec une grande longueur verticale du front, la nébulosité frontale ne représente pas un milieu continu, comme le montre la Fig. 54 et 55, et se compose d'un certain nombre de couches avec des espaces sans nuages ​​entre eux (Fig. 57 a). Cela est dû au fait que dans de nombreux cas, la montée générale de l'air chaud est perturbée et des couches avec des mouvements d'air ascendants et descendants s'alternent dans la zone avant. Dans ce cas, ces derniers provoquent la destruction du système nuageux avant, jusqu'à la dispersion complète des nuages. Lorsque l'air est très sec, la formation de nuages ​​​​au front ne se produit pas du tout ou de minces nuages ​​​​des niveaux moyen et supérieur apparaissent, qui ne donnent pas de précipitations (Fig. 57 6).

Il existe encore d'autres types de fronts qui surviennent lorsque les fronts froids et chauds se heurtent. La fermeture des fronts se produit du fait qu'ils se déplacent à des vitesses différentes. Dans un système cyclonique, en règle générale, les fronts froids se déplacent à des vitesses plus élevées que les fronts chauds. Par conséquent, le front froid, rattrapant le chaud, se referme avec lui, formant un front de fermeture ou, comme on l'appelle généralement, un front d'occlusion. Dans un premier temps, les systèmes nuageux des deux fronts, s'étant fermés, persistent et donnent des précipitations abondantes, principalement massives. Cependant, progressivement, l'intensité du front d'occlusion s'affaiblit en raison du processus déjà existant de son flou. Dans ce cas, de puissants systèmes nuageux commencent à se dissiper et le front est détecté dans le champ de vent de surface par les restes de nuages. En figue. 58 montre schématiquement la fermeture des fronts froid et chaud lorsqu'ils se déplacent de gauche à droite. L'air froid, comme plus dense, se coince sous l'air chaud.

Tous les types de fronts, lorsqu'ils rencontrent des obstacles en montagne, laissent beaucoup d'humidité sur leur face au vent. Cependant, lorsqu'un obstacle de haute montagne est surmonté, le système nuageux des fronts est perturbé et, du côté sous le vent des montagnes, les nuages ​​se propagent, les précipitations s'arrêtent souvent. Ce n'est qu'après avoir surmonté l'obstacle que le système de front de nuage est à nouveau restauré.
L'étude des fronts atmosphériques est dictée par la nécessité d'approfondir les connaissances dans ce domaine en lien avec les exigences de la pratique, notamment aéronautique, car les nuages ​​puissants, comme les brusques changements de temps, sont associés aux fronts. Par conséquent, leur étude est l'une des tâches les plus importantes des météorologues.
Malgré l'importance de la tâche d'étude des fronts, la connaissance des conditions de leur apparition est encore loin d'être suffisante. Il s'agit principalement de la formation et de l'évolution des nuages ​​frontaux. Les schémas ci-dessus ne donnent qu'une idée générale des nuages ​​frontaux. En réalité, les nuages ​​dans la zone des fronts atmosphériques constituent à la fois des couches moyennes et épaisses continues avec des espaces sans nuages ​​entre elles.
Les difficultés d'étude de la physique de la formation des nuages ​​sur les fronts sont liées au manque de méthodes pour l'étude massive et détaillée de toutes les caractéristiques du développement des nuages ​​dans certaines conditions synoptiques, car cela nécessite un long séjour en altitude, ce qui est techniquement difficile à mettre en œuvre.
Des avions vraiment modernes, volant à grande vitesse, permettent l'observation et diverses mesures le long de la trajectoire de vol. Les ballons sont les plus pratiques pour étudier les nuages. Mais ils ne peuvent pas toujours entrer dans le nuage qui nous intéresse. En particulier, un ballon ne peut pas pénétrer dans les nuages ​​orageux, car il peut être enflammé par un éclair.
Il a déjà été mentionné plus haut que la formation des nuages ​​est provoquée par la condensation de la vapeur d'eau due à la montée de l'air et à son refroidissement adiabatique. Pour imaginer les difficultés d'étudier l'évolution de la nébulosité, il suffit de dire que les mouvements d'air verticaux, qui provoquent la formation et la destruction des nuages, ne se prêtent pas encore à des mesures directes. Les calculs approximatifs des mouvements verticaux sont actuellement effectués principalement à partir des prémisses théoriques des changements de pression et des champs de vent à différentes hauteurs.
L'étude des fronts atmosphériques et de leurs systèmes nuageux attire l'attention de nombreux scientifiques tant en URSS qu'à l'étranger. Souvent, au péril de leur vie, ils volent dans des nuages ​​orageux et approfondissent pas à pas leurs connaissances sur l'activité frontale. Les dispositions sur les caractéristiques structurelles des fronts, développées principalement par les météorologues norvégiens (T. Bergeron, S. Petersen et autres), ont été révisées et affinées par les scientifiques soviétiques. Grâce aux travaux de A.F.Dyubuk, N.L. Taborovsky, E.G. Zak, E.K. Fedorov, G.D. Le mouvement de l'air et la formation des nuages, ainsi que d'autres questions liées aux fronts, se sont considérablement enrichis. Et pourtant, de nombreuses caractéristiques importantes de la formation des nuages ​​et des changements dans les formes des nuages ​​au cours de l'évolution des fronts restent inconnues.
Il n'y a pas d'unanimité sur l'étendue verticale des fronts dans la troposphère et sur la formation des fronts dans la stratosphère. Cependant, ces dernières années, de plus en plus de scientifiques sont arrivés à la conclusion que les fronts troposphériques atteignent dans la plupart des cas la tropopause ; plus haut - dans la stratosphère - ils existent également (GD Zubyan, R. Bergren), mais en raison de la teneur en humidité négligeable de l'air sur les fronts stratosphériques, les nuages ​​ne se forment pas.