Теплый воздух движется как: Куда движется тёплый и и холодный воздух

•Холодный воздух всегда расположен пол фронтальной поверхностью, теплый – над ней. Равновесие наклонной

•Если воздушные течения направляются я обеих сторон вдоль фронта и фронт заметно не перемещается ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха, он называется стационарным. Если же воздушные течения направлены перпендикулярно к фронту, фронт смещается в ту или иную сторону в зависимости от того, какая воздушная масса активнее. В соответствии с этим фронты делятся на теплые и холодные.

•Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха, т.к. более активна теплая ВМ. Теплый воздух натекает на отступающий холодный, спокойно поднимаясь вверх по плоскости раздела (восходящее скольжение), и адиабатически охлаждается, что сопровождается конденсацией находящейся в нем влаги. Теплый фронт приносит потепление. При медленном поднятии теплого воздуха формируются типичные облачные системы.

•Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха и приносит похолодание. Холодный воздух движется быстрее теплого, подтекает под него, выталкивая его вверх. При этом нижние слои холодного воздуха отстают в своем движении от верхних и фронтальная поверхность сравнительно круто поднимается над подстилающей поверхностью.

•В зависимости от степени устойчивости теплого воздуха и скорости движения фронтов различают холодный фронт первого и второго порядка. Холодный фронт первого порядка движется медленно, теплый воздух поднимается спокойно. Облачность сходна с облачностью теплого фронта, но зона осадков уже (следствие сравнительно большого наклона фронтальной поверхности). Холодный фронт второго порядка

– быстродвижущийся. Восходящее движение теплого воздуха способствует формированию кучево-дождевых облаков, шквалистых ветров, ливней.

•При смыкании теплого и холодного фронтов образуется сложный фронт – фронт окклюзии. Смыкание фронтов происходит потому, что холодный фронт, перемещаясь быстрее теплого, может догнать его. Теплый воздух, оказавшийся в пространстве между двумя фронтами, вытесняется вверх, холодные воздушные массы двух фронтов соединяются.

•Сплошных постоянных атмосферных фронтов между различными типами ВМ нет, но существуют фронтальные зоны, в которых постоянно возникает, обостряется и

разрушается множество фронтов различной интенсивности. Эти зоны называют климатическими (климатологическими) фронтами. Они отражают среднее многолетнее положение фронтов, разделяющих области преобладания различных типов ВМ.

•Между арктической (антарктической) ВМ и полярной ВМ располагается арктический (антарктический) фронт.

•Массы умеренного воздуха от тропических ВМ отделяет полярный фронт северного и южного полушарий. Продолжение полярного фронта в тропических широтах – пассатный фронт – разделяет две разные массы тропического воздуха, одна из которых – трансформировавшийся умеренный воздух. Тропические ВМ от экваториальных ВМ отделены тропическим фронтом.

урок 22. Перемещение воздуха. Ветер

§   22.   Перемещение воздуха. Ветер

Вспоминаем

•  Почему температура воздуха днем и ночью разная?

•  Что нагревается и остывает быстрее: вода или суша?

О чем  узнаем

•  Почему воздух находится в постоянном движении.

•  Почему дует ветер и каким он бывает.

•  Как живые организмы используют ветер.

​

Воздух  находится  в  постоянном  движении. Перемещение воздуха мы можем наблюдать как высоко в небе, так и у поверхности Земли. Благодаря перемещению воздуха движутся облака, летит воздушный шарик, качаются ветви деревьев.

Почему  воздух  движется? Мы  знаем,  что  при  нагревании  воздух  расширяется,  становится  менее  плотным  и  более  легким. Он поднимается вверх — происходит восходящее движение.  Более  плотный  прохладный  воздух  занимает  его  место.  Вверху  воздух  постепенно  охлаждается  и  опускается  вниз —нисходящее движение.

Сейчас  на  улице  холоднее,  чем  в  комнате.  Если  открыть  окно, холодный воздух с улицы поступит в комнату и вытеснит теплый воздух. Наблюдать такое явление может каждый из  нас.  Это  позволяет  понять  причины  движения  воздуха  в воздушной  оболочке  Земли. Воздух  находится  в  постоянном движении из-за неравномерного нагревания.

Почему  дует  ветер?  Мы  уже  знаем,  что  воздух  нагревается  от  поверхности  Земли.  Над  более  нагретой  поверхностью теплый воздух поднимается вверх. На его место с более

охлажденной  поверхности  Земли  перемещается  холодный воздух (рис. 78). Горизонтальное перемещение воздуха вдоль поверхности Земли называют ветром. Чем быстрее вверх поднимается теплый воздух, тем быстрее над поверхностью Земли перемещается холодный. Тем сильнее дует ветер. Характеристики  ветра.  Основными  характеристиками  ветра являются направление, сила и скорость. Простейший прибор  для  определения  направления  ветра —  флюгер.  Направление  ветра  определяют по  стороне  горизонта,  откуда  он дует. Южный ветер дует с юга, восточный — с востока (рис. 79).

 Для изображения  направления  ветров  на  карте  используют  стрелки.  Важной  характеристикой  является  сила  ветра.  Ее  оценивают по 12-бальной шкале. Ветер бывает слабым, сильным или ураганным.  Он  может  дуть  порывами —  сильнее  или  слабее.

Сила  ветра  зависит  от  его  скорости.   Чем  сильнее  ветер,  тем  больше  его  скорость.  Скорость  ветра  измеряется  в  метрах в секунду (м/с). Например, ветер в 10 баллов распространяется со скоростью 20 м в секунду. Скорость ветра в 12 баллов превышает 35 м/с.

До  появления  приборов  для  определения  силы  ветра  его определяли по местным признакам: у моря — по высоте волн, на суше — по качающимся деревьям, по дыму из труб (рис. 80).

Значение ветра. Человек издавна использовал силу ветра:  строил  ветряные  мельницы  и  парусные  лодки.

В  наши  дни направление  и  сила  ветра  тоже  широко  используются.  Например,  наиболее  благоприятным  для  взлета  и  посадки  является встречный ветер. Он сокращает взлетное и посадочное расстояния,  ускоряет  взлет  и  посадку,  что  облегчает  управление  самолетом (рис. 81).  Кроме  того,  в  местах,  где  в  течение  года  часто  дует  ветер,  устанавливают  ветрогенераторы  для  получения  электроэнергии. На  территории Беларуси действует более 20 ветроустановок. Ветер  изменяет  формы  поверхности  Земли.  Он  разрушает  горные  породы  и  переносит  их  обломки  на  большие  расстояния.

Многие  животные (насекомые,  птицы,  летучие  мыши) используют  ветер  при  передвижении.  Некоторые  растения  благодаря  ветру  распространяют плоды и  семена. Ветер  так-же способствует опылению растений.

Подведем итог!

Воздух  находится  в  постоянном  движении  из-за  неравномерного  нагревания. 

Ù  Горизонтальное  перемещение  воздуха  вдоль  поверхности  Земли  называется  ветром. 

Ù  Ветер бывает  разным  по  направлению,  силе  и  скорости. 

Ù  Человек использует силу ветра. Ветер разносит семена растений, многие животные используют ветер при передвижении.

Проверим свои знания

1. Как мы может наблюдать перемещение воздуха?

2. Что называют ветром?

3. Назовите простейший прибор для определения направления ветра.

4. В  Беларуси  ветры  чаще  всего  дуют  с  запада. Узнайте  погоду  за прошедший месяц и решите, верно ли это.

5. Почему воздушного змея мы запускаем только в ветреную погоду?

​

Движение воздуха в теплом фронте. Атмосферный фронт

Оказалось, что теплый воздух затягивается в циклон не по всей его восточной (правой) половине, а в достаточно ограниченном секторе, расположенном в южной и юго-восточной частях циклона между двумя линиями конвергенции. Облачность и осадки распределены в циклоне неравномерно. Обложные дожди выпадают преимущественно перед первой (восточной) линией сходимости воздушных потоков, а также в центре циклона. Ливневые дожди и грозы сосредоточены в узкой полосе вдоль второй (западной) линии конвергенции. Эти линии впоследствии были названы атмосферными фронтами. Поскольку в умеренных широтах циклоны обычно перемещаются с запада на восток, через пункт наблюдений сначала проходит восточный фронт циклона, за которым поступает теплый воздух. Этот атмосферный фронт был назван теплым. В окрестностях теплого атмосферного фронта теплый воздух активно наступает на линию фронта, движется практически перпендикулярно к ней, а холодный воздух переносится почти параллельно этой линии, т.е. медленно от нее отступает. Следовательно, теплая воздушная масса догоняет и перегоняет холодную. Затем к пункту наблюдения приближается западный (холодный) фронт циклона, при прохождении которого температура воздуха резко падает. Около холодного атмосферного фронта динамика иная: холодный воздух догоняет теплый и стремительно вытесняет его вверх.

Восходящее скольжение охватывает мощные слои теплого воздуха над всей фронтальной поверхностью и возникает обширная система высоко-слоистых — слоисто-дождевых облаков с обложными осадками. Тёплый фронт имеет антициклоническую кривизну и движется в сторону холодного воздуха. На карте погоды тёплый фронт отмечается красным цветом или зачернёнными полукружками, направленными в сторону перемещения фронта (рис. 1). По мере приближения линии тёплого фронта начинает падать давление, уплотняются облака, выпадают обложные осадки.

Если же теплый воздух отступает, а холодный растекается вслед за ним значит, приближается холодный фронт. Его приход всегда вызывает похолодание. Но при движении не все слои воздуха имеют одинаковую скорость. Самый нижний слой в результате трения о земную поверхность немного задерживается, а более высокие вытягиваются вперед. Таким образом, холодный воздух обрушивается на теплый в виде вала. Теплый воздух быстро вытесняется вверх, и создаются мощные нагромождения кучевых и кучево-дождевых облаков. Облака холодного фронта несут ливни, грозы, сопровождающиеся сильным порывистым ветром. Они могут достигать очень большой высоты, но в горизонтальном направлении простираются всего на 20…30 км. А так как холодный фронт движется обычно быстро, то бурная погода продолжается недолго — от 15…20 мин. до 2…3 ч. В результате взаимодействия холодного воздуха с теплой подстилающей поверхностью образуются кучевые облака с просветами. Затем наступает полное прояснение.

В случае холодного фронта восходящее движение теплого воздуха ограничено более узкой зоной и особенно сильно перед холодным клином, где теплый воздух вытесняется холодным. Облака здесь будут в значительной мере иметь характер кучево-дождевых с ливневыми осадками и грозами (рис. 3, рис. 4). Холодный фронт имеет циклоническую кривизну (выпуклость в сторону тёплого воздуха) и движется в сторону тёплого воздуха. На карте погоды холодный фронт отмечается синим цветом или зачернёнными треугольниками, направленными в сторону перемещения фронта (рис.1). Течение в холодном воздухе имеет составляющую, направленную к линии фронта, поэтому холодный воздух, продвигаясь вперед, занимает пространство, где до этого находился тёплый воздух, что увеличивает его неустойчивость.

При переходе через линию тёплого фронта ветер, как и в случае тёплого фронта, поворачивает вправо, но поворот более значительный и резкий – от юго-западного, южного (перед фронтом) к западному, северо-западному (за фронтом). При этом увеличивается скорость ветра. Атмосферное давление перед фронтом меняется медленно. Оно может падать, но может и расти. С прохождением холодного фронта начинается быстрый рост давления. За холодным фронтом располагается замкнутая изаллобарическая область роста давления, причём, рост может достигать 3-5 гПа/3ч. Изменение давления в сторону его роста (от падения к росту, от медленного роста к более сильному) свидетельствует о прохождении линии приземного фронта.

Перед фронтом часто наблюдаются грозы и шквалы. Температура воздуха после прохождения фронта падает, причём часто быстро и резко – на 10 °С и более за 1-2 часа. Массовая доля водяного пара понижается одновременно с температурой воздуха. Видимость, как правило, улучшается, поскольку за холодным фронтом вторгается полярный или арктический воздух. Кроме того, неустойчивость воздушной массы препятствует конденсации вблизи поверхности Земли.

Характер погоды на холодном фронте заметно различается в зависимости от скорости смещения фронта, свойств тёплого воздуха перед фронтом, характера восходящих движений тёплого воздуха над клином холодного. На холодных фронтах 1-го рода преобладает упорядоченное поднятие тёплого воздуха над клином холодного воздуха. Холодный фронт 1-го рода является пассивной поверхностью восходящего скольжения. К этому типу принадлежат медленно движущиеся или замедляющие свое движение фронты, преимущественно на периферии циклонических областей в глубоких барических ложбинах. При этом облака расположены главным образом за линией фронта. Отличие от облачности тёплого фронта всё же существует. Вследствие трения поверхность холодного фронта в нижних слоях становится крутой. Поэтому перед самой линией фронта вместо спокойного и пологого восходящего скольжения наблюдается более крутой (конвективный) подъём тёплого воздуха (рис.3). Благодаря этому, в передней части облачной системы иногда возникают мощные кучевые и кучево-дождевые облака, растянутые на сотни километров вдоль фронта, с ливнями летом, снегопадами зимой, грозами, градом и шквалами. Над вышележащей частью фронтальной поверхности с нормальным наклоном в результате восходящего скольжения тёплого воздуха облачная система представляет равномерный покров слоистообразных облаков. Ливневые осадки перед фронтом после прохождения фронта сменяются более равномерными обложными осадками. Наконец, появляются перисто-слоистые и перистые облака. Вертикальная мощность системы и ширина облачной системы и области осадков при этом будет почти в 2 раза меньше, чем в случае тёплого фронта. Верхняя граница системы находится примерно на высоте 4-4.5 км. Под основной облачной системой могут возникать слоистые разорванные облака, иногда образуются фронтальные туманы. Продолжительность прохождения холодного фронта 1-го рода через пункт наблюдения составляет 10 ч. и более.

Фронты 2-го рода в нижнем слое атмосферы являются пассивной поверхностью восходящего скольжения, а выше – активной поверхностью нисходящего скольжения. К этому типу принадлежит большая часть быстро движущихся холодных фронтов в циклонах. Здесь происходит вытеснение тёплого воздуха нижних слоев вверх продвигающимся вперед холодным валом. Поверхность холодного фронта в нижних слоях располагается очень круто, образуя даже выпуклость в виде вала (рис.4). Быстрое перемещение клина холодного воздуха вызывает вынужденную конвекцию вытесняемого тёплого воздуха в узком пространстве у передней части фронтальной поверхности. Здесь создается мощный конвективный поток с образованием кучево-дождевой облачности, усиливающийся в результате термической конвекции. Предвестниками фронта являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые распространяются перед ним на удалении до 200 км. Возникающая облачная система имеет небольшую ширину (50-100 км) и представляет собой не отдельные конвективные облака, а непрерывную цепь, или облачный вал, который иногда может быть не сплошным. В тёплую половину года верхняя граница кучево-дождевых облаков распространяется до высоты тропопаузы. На холодных фронтах 2-го рода наблюдается интенсивная грозовая деятельность, ливни, иногда с градом, шквалистые ветры. В облаках сильная болтанка и обледенение. Ширина зоны опасных явлений погоды составляет несколько десятков километров. В холодную половину года вершины кучево-дождевых облаков достигают 4 км. Ширина зоны снегопада составляет 50 км. С этой облачностью связаны сильные снегопады, метели при видимости менее 1000 м, резкое усиление скорости ветра, болтанка.

При прохождении холодных фронтов 2-го рода через пункт наблюдений сначала (часа за 3-4 до прохождения линии фронта у Земли) появляются перистые облака, которые быстро сменяются высокослоистыми, иногда чечевицеобразными, которые быстро сменяются громадой с ливнями, грозами, градом, шквалами. Продолжительность перемещения системы облаков с ливневыми осадками и грозами обычно не превышает 1-2 часа. После прохождения холодного фронта ливневые осадки прекращаются. Особенностью холодных фронтов как первого, так и второго рода являются предфронтальные шквалы. Поскольку в передней части холодного клина, благодаря трению, создается крутой наклон фронтальной поверхности, часть холодного воздуха оказывается над тёплым. Далее происходит “обрушивание” вниз холодных воздушных масс в передней части продвигающегося холодного вала. Обрушивание холодного воздуха приводит к вытеснению вверх тёплого воздуха и к возникновению вдоль фронта вихря с горизонтальной осью. Особенно интенсивными бывают шквалы на суше летом, при большой разности температур между тёплым и холодным воздухом по обе стороны от фронта и при неустойчивости тёплого воздуха. В этих условиях прохождение холодного фронта сопровождается разрушительными скоростями ветра. Скорость ветра нередко превышает 20-30 м/с, продолжительность явления обычно несколько минут, иногда наблюдаются порывы.

Фронты окклюзии
Вследствие нисходящих движений в холодном воздухе в тылу циклона, холодный фронт движется быстрее тёплого фронта и со временем нагоняет его. На стадии заполнения циклона возникают комплексные фронты – фронты окклюзии, которые образуются при смыкании холодного и тёплого атмосферных фронтов.

В системе фронта окклюзии взаимодействуют три воздушные массы, из которых тёплая уже не соприкасается с поверхностью Земли. Процесс вытеснения тёплого воздуха в верхние слои называется окклюдированием. При этом тыловой клин холодного воздуха циклона смыкается с передним клином холодного воздуха. Тёплый воздух в виде воронки постепенно поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух, поступающий с боков (рис. 5). Поверхность раздела, возникающую при смыкании холодного и тёплого фронтов, называют поверхностью фронта окклюзии.

В случае холодного фронта окклюзии осадки могут выпадать по обе стороны от нижнего фронта, а переход от обложных осадков к ливневым, если он имеет место, происходит не впереди нижнего фронта, а в непосредственной близости к нему. В случае тёплого фронта окклюзии воронка тёплого воздуха вытесняется более тёплым воздухом, натекающим на клин более холодного воздуха. Тыловой клин менее холодного воздуха, нагоняет передний клин более холодного воздуха, и холодный фронт, отделившись от поверхности Земли, поднимается по поверхности тёплого фронта.

Слабое восходящее скольжение тылового воздуха по переднему вдоль поверхности окклюзии может привести к образованию вдоль нее облаков типа St-Sc, не достигающих уровня ледяных ядер. Из них перед нижним тёплым фронтом будет выпадать моросящие осадки.

Сейчас, когда средства массовой информации вышли на новый уровень, и каждый человек имеет доступ к огромному количеству сведений о погоде на нашей планете, я часто слышу или читаю о надвигающихся атмосферных фронтах. Расскажу, что они значат для человека, и чего от них ждать.

Понятие воздушной массы

Для начала следует понять состав атмосферы. Она состоит из воздушных масс, которые представляют собой объемы воздуха различных размеров. Они однородны по своим физическим свойствам, полученным от места формирования. Проще говоря, воздушная масса – это примерно однородная масса воздуха.

Фронт

Итак, если существует множество различных воздушных масс, то они должны соприкасаться и как-то взаимодействовать друг с другом. Поверхность их раздела с различными характеристиками именуется атмосферным фронтом.
Фронты бывают трех типов:

• холодный;
• теплый;
• фронт окклюзии.

Первый тип возникает в условиях, когда холодная воздушная масса вытесняет теплую, проникает под неё и поднимает теплый воздух кверху.
Второй тип образуется при отступлении холодной массы перед теплой, который скользит по её поверхности с большой скоростью.
Фронт окклюзии появляется в зоне контакта первых двух видов.

Влияние на погоду

Холодный фронт влечет создание кучево-дождевых облаков, приносящих активные осадки ливневого характера. Атмосферное давление и температура воздуха значительно понижаются. Может начаться штормовой ветер. Все это создает значительную опасность для аэронавигации.
Теплый фронт стимулирует повышение влажности воздуха. Возникают слоисто-дождевые облака, приходят обильные затяжные осадки (дождь летом, а зимой – снег).

Атмосферные фронты возникают и исчезают одновременно с изменениями, происходящими в барических полях, то есть, в давлении воздуха.

Очень важно следить за прогнозами погоды, потому что это помогает избежать непредвиденных и неприятных ситуаций. Знания об атмосферных фронтах позволят лучше понимать прогнозы метеорологов и подготовиться к грядущим погодным условиям.

1. Выберите верные ответы. Над территорией России преобладают: а) арктические воздушные массы; б) воздух умеренных широт; в) экваториальные воздушные массы.

2. Дайте определение атмосферного фронта. Какие бывают атмосферные фронты?

Атмосферный фронт – переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами (в первую очередь температурой). Фронты могут быть: теплыми, холодными и окклюзии (смешанный).

3. Выберите верные ответы. Тёплый атмосферный фронт приносит: а) ливни, грозы; б) затяжные дожди; в) временное потепление; г) быстрое похолодание; д) ясную погоду.

Ответ: Б,В.

4. Что такое циклон? Что такое антициклон? Что у них общего?

Циклон – атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре. Погода в циклоне: изменение температуры (зимой – потепление, летом – похолодание), увеличение влажности, выпадение осадков, давление низкое, погода пасмурная, усиление ветра. Антициклон – область повышенного атмосферного давления в центре и пониженного на периферии. Погода в антициклоне: ветер слабый, погода ясная и сухая, изменение температуры (зимой – похолодание, летом – потепление). Циклоны и антициклоны — это крупные атмосферные вихри, переносящие воздушные массы. На картах они выделяются замкнутыми концентрическими изобарами (линиями равного давления).

5. Установите соответствие. 1. Циклон. А. Крупный атмосферный вихрь с высоким давлением в центре. 2. Антициклон. Б. Пасмурная погода. В. Малооблачная, тёплая погода летом, морозная — зимой. Г. Крупный атмосферный вихрь с низким давлением в центре.

Ответ: 1 – А,В; 2 – Б,Г.

6. Какая погода — циклональная или антициклональная — приводит к большему загрязнению воздуха? Почему?

Загрязнение атмосферного воздуха больше будет во время антициклона, т.к. в нем господствует высокое атмосферное давление, в котором воздух имеет нисходящее движение. Таким образом, выбросы из источников загрязнения будут опускаться вниз и образовывать смог, в то время как в циклоне сильный ветер и восходящие токи воздуха, будут поднимать вверх и уносить выбросы предприятий.

7. Какая погода — циклональная или антициклональная — установилась над территорией вашего населённого пункта в данный период? Почему вы так считаете?

Сейчас установилась антициклоническая погода, об этом свидетельствует резкое понижение температуры (14.11.) до -5, отсутствие ветра и ясная, безоблачная погода.

8. Понаблюдайте, какая погода устанавливается в вашей местности при прохождении тёплых и холодных фронтов. Как часто погода меняется? С чем это связано?

Погода в регионе меняется часто, особенно в теплый период времени. Это связано с постоянным прохождением атмосферных фронтов, которые возникают из-за географического положения региона; Южный Урал находиться в зоне влияния западных атлантических циклонов, которые могут достигать Уральских гор, северных арктических воздушных масс и восточных сибирских антициклонов. При прохождении теплого фронта образуются перистые облака. Постепенно они превращаются в сплошную белую вуаль – в перисто-слоистые облака. В верхних слоях атмосферы уже движется теплый воздух. Падает давление. Чем ближе к нам линия атмосферного фронта, тем плотнее становятся облака. Солнце просвечивает тусклым пятном. Затем облака становятся ниже, Солнце скрывается совсем. Ветер усиливается и меняет свое направление по часовой стрелке (например, сначала был восточный, потом юго-восточный и даже юго-западный). Приблизительно за 300-400 км до фронта облака сгущаются. Начинается мелкий дождь или снег. Когда теплый фронт миновал, дождь или снег прекратился, тучи рассеиваются, наступает потепление – пришла более теплая воздушная масса. При прохождении холодного фронта теплый воздух отступает, а холодный рассеивается вслед за ним. Его приход всегда вызывает похолодание. Но при движении не все слои воздуха имеют одинаковую скорость. Самый нижний слой в результате трения о земную поверхность немного задерживается, а более высокие слои вытягиваются вперед. Таким образом, холодный воздух обрушивается на теплый в виде вала. Теплый воздух быстро вытесняется вверх, и создаются мощные нагромождения кучевых и кучево-дождевых облаков. Облака холодного фронта несут ливни, грозы, сопровождающиеся сильным порывистым ветром. Они могут достигать очень большой высоты, но в горизонтальном направлении простираются всего на 20-30 км. А так как холодный фронт движется обычно быстро, бурная погода продолжается недолго – от 15-20 мин до 2-3 ч. В результате взаимодействия холодного воздуха с теплой подстилающей поверхностью образуются отдельные кучевые облака с просветами. Затем наступает прояснение.

Погода холодной ВМ

Погода теплой ВМ

Теплая ВМ, перемещаясь в холодный район, становится устойчивой (охлаждаясь от холодной подстилающей поверхности). Температура воздуха, понижаясь, может достичь уровня конденсации с образованием дымки, тумана, низких слоистых облаков с осадками виде мороси или мелких снежинок.

Условия полета в теплой ВМ зимой:

Слабое и умеренное обледенение в облаках при отрицательных температурах;

Безоблачное небо, хорошая видимость на Н = 500-1000 м;

Слабая болтанка на Н = 500-1000 м.

В теплое время года условия для полетов благоприятные за исключением районов с отдельными очагами гроз.

При движении в более теплый район холодная ВМ нагревается снизу и становится неустойчивой ВМ. Мощные восходящие движения воздуха способствуют образованию кучево-дождевой облачности с ливневыми осадкаи, грозами.

Атмосферный фронт – это раздел между двумя воздушными массами, отличающимися одна от другой физическими свойствами (температура, давление, плотность, влажность, облачность, осадки, направление и скорость ветра). Фронты располагаются по двум направлениям – по горизонту и по вертикали

Граница между воздушными массами по горизонту – называется линией фронта, граница между воздушными массами по вертикали – наз. фронтальной зоной. Фронтальная зона всегда наклонена в сторону холодного воздуха. В зависимости от того, какая ВМ приходит – теплая или холодная различают теплый ТФ и холодный ХФ фронты.

Характерной особенностью фронтов является наличие наиболее опасных (сложных) метеорологических условий для полета. Фронтальные облачные системы отличаются значительной вертикальной и горизонтальной протяженностью. На фронтах в теплое время года наблюдаются грозы, болтанка, обледенение, в холодное время – туманы, снегопад, низкая облачность.

Теплый фронт – это фронт, который движется в сторону холодного воздуха, за которым приходит потепление.

С фронтом связана мощная облачная система, состоящая из перисто-слоистых, высокослоистых, слоисто-дождевых облаков, образующихся вследствие подъема теплого воздуха по клину холодного. СМУ на ТФ: низкая облачность (50-200м), перед фронтом туманы, плохая видимость в зоне осадков, обледенение в облаках и осадках, гололед на земле.

Условия полета через ТФ определяются высотой нижней и верхней границы облаков, степенью устойчивости ВМ, распределением температуры в облачном слое, влагосодержанием, рельефом местности, временем года, суток.

1. По возможности меньше находиться в зоне отрицательных температур;

2. Пересекать фронт перпендикулярно его расположению;

3. Выбирать профиль полета в зоне положительных температур, т.е. ниже изотермы 0°, а если во всей зоне температуры отрицательные, полет выполнять там, где температура ниже -10°.При полете от 0° до -10° наблюдается самое интенсивное обледенение.

При встрече с опасными МУ (гроза, град, сильное обледенение, сильная болтанка) необходимо вернуться на аэродром вылета или произвести посадку на запасном аэродроме.

-Холодный фронт – это участок главного фронта,перемещающийся сторону высоких температур, за которым приходит похолодание. Различают два типа холодных фронтов:

-Холодный фронт первого рода (ХФ-1р) – это фронт, перемещающийся со скоростью 20 – 30 км/ч. Холодный воздух, подтекая клином под теплый, вытесняет его вверх, образуя перед фронтом кучево-дождевую облачность, ливневые осадки, грозы. Часть ТВ натекает на клин ХВ, образуя за фронтом слоисто образную облачность, обложные осадки. Перед фронтом сильная болтанка, за фронтом плохая видимость. Условия полета через ХФ -1р аналогичны условиям пересечения ТФ.

При пересечении ХФ -1р можно встретить слабую и умеренную болтанку, где теплый воздух вытесняется холодным. Полет на малых высотах может быть затруднен низкой облачностью и плохой видимостью в зоне осадков.

Холодный фронт второго рода (ХФ – 2р) – это фронт, быстро движущийся со скоростью = 30 – 70 км/ч. Холодный воздух быстро подтекает под теплый, вытесняя его вертикально вверх, образуя перед фронтом развитую по вертикали кучево-дождевую облачность, ливневые осадки, грозы, шквалы. Пересекать ХФ – 2го рода запрещается из- за сильной болтанки, шквала грозовой деятельности, сильного развития облачности по вертикали – 10 – 12 км. Ширина фронта у земли составляет от десятков до сотен км. После прохождения фронта давление растет.

Под влиянием нисходящих потоков в полосе фронта после его прохождения наступает прояснение. В дальнейшем ХВ, попадая на теплую подстилающую поверхность, становится неустойчивым, образуя кучевые, мощно кучевые, кучево-дождевые облака с ливнями, грозами, шквалами, сильной болтанкой, сдвигом ветра, образуются вторичные фронты.

Вторичные фронты – это фронты,которые образуется внутри одной ВМ и разделяет области с более теплым и более холодным воздухом. Условия полета в них такие же, как и на основных фронтах, но метеоявления выражены слабее, чем на основных фронтах, но и здесь можно встретить низкую облачность, плохую видимость за счет выпадающих осадков (зимой – метелей). С вторичными фронтами связаны грозы, ливневые осадки, шквалы, сдвиг ветра.

Стационарные фронты – это фронты, которые некоторое время остаются неподвижными, расположены параллельно изобарам. Облачная система похожа на облачность ТФ, но с малой горизонтальной и вертикальной протяженностью. В зоне фронта могут возникать туманы, гололед, обледенение.

Верхние фронты – это состояние, когда поверхность фронта не достигает поверхности земли. Это случается, если на пути фронта встречается сильно охлажденный слой воздуха или в приземном слое фронт размывается, а сложные погодные условия (струя, турбулентность) еще сохраняются на высотах.

Фронты окклюзии образуются в результате смыкания холодного и теплого фронтов. При смыкании фронтов смыкаются их облачные системы. Процесс смыкания ТФ и ХФ начинается в центре циклона, где ХФ, перемещаясь с большей скоростью, настигает ТФ, постепенно распространяясь на периферию циклона. В образовании фронта участвуют три ВМ: — две холодные и одна теплая. Если за ХФ воздух менее холодный, чем перед ТФ, то при смыкании фронтов образуется сложный фронт, называемый ТЕПЛЫМ ФРОНТОМ ОККЛЮЗИИ .

Если воздушная масса за фронтом холоднее передней, то тыловая часть воздуха будет подтекать под переднюю, более теплую. Такой сложный фронт называется ХОЛОДНЫМ ФРОНТОМ ОККЛЮЗИИ.

Условия погоды на фронтах окклюзии зависят от тех же факторов, что и на основных фронтах:- степени устойчивости ВМ, влагосодержания, высоты нижней и верхней границы облаков, рельефа местности, времени года, суток. При этом условия погоды холодной окклюзии в теплое время года сходны с условиями погоды ХФ, а условия погоды теплой окклюзии в холодное время сходны с погодой ТФ. При благоприятных условиях фронты окклюзии могут переходить в основные фронты – теплая окклюзия в ТФ, холодная окклюзия в холодный фронт. Перемещаются фронты вместе с циклоном, поворачиваясь против часовой стрелки.

Атмосферными фронтами или просто фронтами называются переходные зоны между двумя различными воздушными массами. Переходная зона начинается от поверхности Земли и простирается вверх до той высоты, где различия между воздушными массами стираются (обычно до верхней границы тропосферы). Ширина переходной зоны у поверхности Земли не превышает 100 км.

В переходной зоне — зоне соприкосновения воздушных масс — происходят резкие изменения значений метеорологических параметров (температуры, влажности). Здесь наблюдается значительная облачность, выпадает больше всего осадков, происходят наиболее интенсивные изменения давления, скорости и направления ветра.

В зависимости от направления перемещения теплых и холодных масс воздуха, расположенных по обе стороны от переходной зоны, фронты делят на теплые и холодные. Фронты, которые мало изменяют свое положение, называют малоподвижными. Особое положение занимают фронты окклюзии, образующиеся при смыкании теплого и холодного фронтов. Фронты окклюзии могут быть по типу как холодного, так и теплого фронтов. На картах погоды фронты проводятся либо цветными линиями, либо даются условными обозначениями (см. рис. 4). Подробно о каждом из этих фронтов будет сказано ниже.

2.8.1. Теплый фронт

Рис, 13. Теплый фронт на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Через некоторое время эти облака переходят в слоисто-дождевые (Ns), под которыми обычно бывают разорванно-дождевые (Frob) и разорванно-слоистые (Frst). Осадки из слоисто- дождевых облаков выпадают более интенсивно, видимость ухудшается, давление быстро падает, ветер усиливается, часто принимает порывистый характер. При пересечении фронта ветер резко поворачивает вправо, падение давления прекращается или замедляется. Осадки могут прекратиться, но обычно они лишь ослабевают и переходят в моросящие. Температура и влажность воздуха постепенно повышаются.

Трудности, которые могут встретиться при пересечении теплого фронта, связаны, в основном, с длительным пребыванием в зоне плохой видимости, ширина которой колеблется от 150 до 200 м. миль. Необходимо знать, что условия плавания в умеренных и северных широтах при пересечении теплого фронта в холодную половину года ухудшаются вследствие расширения зоны плохой видимости и возможного обледенения.

2.8.2. Холодный фронт

1) холодные фронты первого рода — медленно движущиеся или замедляющиеся фронты, которые чаще всего наблюдаются на периферии циклонов или антициклонов;

2) холодные фронты второго рода — быстро движущиеся или перемещающиеся с ускорением, они возникают во внутренних частях циклонов и ложбин, перемещающихся с большой скоростью.

Холодный фронт первого рода. К холодному фронту первого рода, как было сказано, относится медленно движущийся фронт. В этом случае теплый воздух медленно восходит вверх по вторгающемуся под него клину холодного воздуха (рис. 14).

Вследствие этого над зоной раздела образуются сначала слоисто-дождевые облака (Ns), переходящие на некотором расстоянии от линии фронта в высоко-слоистые (As) и перисто- слоистые (Cs) облака. Осадки начинают выпадать у самой линии фронта и продолжаются после его прохождения. Ширина зоны зафронтальных осадков составляет 60-110 м. миль. В теплое время года в передней части такого фронта создаются благоприятные условия для образования мощных кучево- дождевых облаков (Сb), из которых выпадают ливневые осадки, сопровождающиеся грозами.

Давление перед самым фронтом сильно падает и на барограмме образуется характерный «грозовой нос» — острый пик, обращенный книзу. Ветер перед самым прохождением фронта поворачивает к нему, т.е. делает поворот влево. После прохождения фронта давление начинает расти, ветер круто поворачивает вправо. Если фронт располагается в хорошо выраженной ложбине, то поворот ветра иногда достигает 180°; например, южный ветер может смениться северным. С прохождением фронта наступает похолодание.

Рис. 14. Холодный фронт первого рода на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Холодный фронт второго рода. Это быстро движущийся фронт. Быстрое движение холодного воздуха приводит к очень интенсивному вытеснению предфронтального теплого воздуха и, как следствие этого, к мощному развитию кучевых облаков (Си) (рис. 15).

Кучево-дождевые облака на больших высотах обычно вытягиваются вперед на 60-70 м. миль от линии фронта. Эта передняя часть облачной системы наблюдается в виде перисто- слоистых (Cs), перисто-кучевых (Сс), а также чечевицеобразных высоко-кучевых (Ас) облаков.

Давление перед приближающимся фронтом падает, но слабо, ветер поворачивает влево, выпадает ливневый дождь. После прохождения фронта давление быстро растет, ветер резко поворачивает вправо и значительно усиливается — принимает характер штормового. Температура воздуха понижается иногда на 10°С за 1-2 ч.

Рис. 15. Холодный фронт второго рода на вертикальном разрезе и на карте погоды.

2.8.3. Малоподвижные, или стационарные, фронты

Направление ветра на таком фронте почти не изменяется. Скорость ветра на стороне холодного воздуха меньше (рис. 16). Давление значительных изменений не испытывает. В узкой полосе (30 м. миль) выпадает обложной дождь.

На стационарном фронте могут образовываться волновые возмущения (рис. 17). Волны быстро перемещаются вдоль стационарного фронта таким образом, что холодный воздух остается слева — в направлении изобар, т.е. в теплой воздушной массе. Скорость перемещения достигает 30 уз и более.

Рис. 16. Малоподвижный фронт на карте погоды.

Рис. 17. Волновые возмущения на малоподвижном фронте.

Рис. 18. Образование циклона на малоподвижном фронте.

Весной, осенью и особенно летом прохождение волн на стационарном фронте обусловливает развитие интенсивной грозовой деятельности, сопровождаемой шквалами.

Условия плавания при пересечении стационарного фронта осложняются вследствие ухудшения видимости, а в летний период- вследствие усиления ветра до штормового.

2.8.4. Фронты окклюзии

В образовании фронта окклюзии участвуют три воздушные массы — две холодные и одна теплая. Если холодная воздушная масса за холодным фронтом теплее, чем холодная масса перед фронтом, то она, вытесняя теплый воздух вверх, одновременно сама будет натекать на переднюю, более холодную массу. Такой фронт называется теплой окклюзией (рис. 19).

Рис. 19. Фронт теплой окклюзии на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Фронты окклюзии в своем развитии проходят ряд стадий. Наиболее сложные условия погоды на фронтах окклюзии наблюдаются в начальный момент смыкания теплового и холодного фронтов. В этот период облачная система, как видно на рис. 20, представляет собой сочетание облаков теплого и холодного фронтов. Осадки обложного характера начинают выпадать из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков, в зоне фронта они переходят в ливневые.

Ветер перед теплым фронтом окклюзии усиливается, после его прохождения ослабевает и поворачивает вправо.

Перед холодным фронтом окклюзии ветер усиливается до штормового, после его прохождения ослабевает и резко поворачивает вправо. По мере вытеснения теплого воздуха в более высокие слои фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается, появляются безоблачные пространства. Слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высоко-слоистая — в высоко-кучевую и перисто-слоистая — в перисто-кучевую. Осадки прекращаются. Прохождение старых фронтов окклюзии проявляется в натекании высоко-кучевой облачности 7-10 баллов.

Рис. 20. Фронт холодной окклюзии на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Вперед
Оглавление
Назад

Атмосферные фронты

Воздушные массы, имея различные физические свойства (особенно температуру воздуха), разделяются между собой довольно узкими переходными зонами, которые сильно наклонены к земной поверхности (меньше 1°). Атмосферным фронтом называется раздел между воздушными массами, обладающими разными физическими свойствами. Пересечение фронта с земной поверхностью называется линией фронта. На фронте все свойства воздушных масс — температура, направление и скорость ветра, влажность, облачность, осадки — резко меняются. Прохождение фронта через место наблюдения сопровождается более или менее резкими изменениями погоды.

Различают фронты, связанные с циклонами, и климатические фронты.

В циклонах фронты образуются при встрече теплого и холодного воздуха, при этом вершина фронтальной системы, как правило, находится в центре циклона. Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вытеснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости раздела. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется теплым или холодным.

Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха и означает наступление теплого воздуха. Он медленно оттесняет холодный воздух. Как более легкий он натекает на клин холодного воздуха, полого поднимаясь вверх по поверхности раздела. При этом перед фронтом образуется обширная зона облаков, из которых выпадают обложные осадки. Полоса осадков перед теплым фронтом достигает 300, а в холодное время даже 400 км. За линией фронта осадки прекращаются. Постепенная смена холодного воздуха теплым приводит к понижению давления и усилению ветра. После прохождения фронта наблюдается резкое изменение погоды: повышается температура воздуха, ветер изменяет направление примерно на 90° и ослабевает, ухудшается видимость, образуются туманы, могут выпадать моросящие осадки.

Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. В этом случае холодный воздух — как более плотный и тяжелый — движется по земной поверхности в виде клина, движется быстрее, чем теплый и, как бы приподнимает впереди себя теплый воздух, энергично выталкивая его вверх. Над линией фронта и впереди его образуются большие кучево-дождевые облака, из которых выпадают ливневые дожди, возникают грозы, наблюдаются сильные ветры. После прохождения фронта осадки и облачность значительно уменьшаются, ветер изменяет направление примерно на 90° и несколько ослабевает, температура понижается, уменьшается влажность воздуха, увеличивается его прозрачность и видимость; давление растет.

Климатические фронты — фронты глобального масштаба, являющиеся разделами между главными (зональными) типами воздушных масс. Таких фронтов пять: арктический, антарктический, два умеренных (полярных) и тропический.

Арктический (антарктический) фронт отделяет арктический (антарктический) воздух от воздуха умеренных широт, два умеренных (полярных) фронта разделяют воздух умеренных широт и тропический воздух. Тропический фронт образуется там, где встречаются тропический и экваториальный воздух, отличающиеся по влажности, а не по температуре. Все фронты вместе с границами поясов смещаются летом к полюсам, а зимой к экватору. Нередко они образуют отдельные ветви, распространяющиеся на большие расстояния от климатических зон. Тропический фронт всегда находится в том полушарии, где лето.

Теплый фронт — Warm front

Граница наступающей массы теплого воздуха

Иллюстрация теплого фронта. Теплый воздух позади передней части медленно обгоняет холодный воздух впереди передней части, который движется медленнее в том же направлении. Более теплый воздух из-за более низкой плотности поднимается над более холодным воздухом при движении. В результате увеличения высоты он остывает, а влага конденсируется, образуя облака и, возможно, осадки.

Теплый фронт представляет собой скачок плотности расположен на передней кромке однородной теплой воздушной массы , и , как правило , расположены на экваторе стороне края градиента изотермы. Теплые фронты лежат внутри более широких впадин низкого давления, чем холодные , и движутся медленнее, чем холодные фронты, которые обычно следуют, потому что холодный воздух более плотный и его труднее удалить с поверхности Земли. Это также приводит к увеличению разницы температур на теплых фронтах. Облака перед теплым фронтом в основном слоистые , и по мере приближения фронта количество осадков постепенно увеличивается. Туман также может возникать перед тёплым фронтальным проходом. Очистка и прогревание обычно происходит быстро после фронтального прохода. Если теплая воздушная масса нестабильна, грозы могут образовываться среди слоистых облаков впереди фронта, и после фронтального прохождения грозовые ливни могут продолжаться. На погодных картах расположение теплого фронта на поверхности обозначено красной линией полукругов, указывающей направление движения.

Разработка

Воздушные массы — это большие воздушные массы со схожими характеристиками температуры и влажности, которые образуются над регионами-источниками. Теплая воздушная масса за теплым фронтом не только теплее, но и часто (но не всегда) имеет более высокую влажность, чем предшествующий ей более холодный воздух. Из-за более высокой температуры теплой воздушной массы и, следовательно, меньшей плотности смешивание двух воздушных масс маловероятно. Поскольку масса теплого воздуха легкая, она не может вытеснить более холодную воздушную массу и вместо этого вытесняется вверх по верхней границе более холодного воздуха в процессе, известном как вытеснение. Граница между двумя воздушными массами имеет постепенный уклон 1: 200, и подъем происходит медленно, но устойчиво.

Когда воздушная масса поднимается в области с более низким давлением, она расширяется и охлаждается. Как он охлаждается, любой водяной пар , который присутствует будет конденсироваться и образуют обширные облака крышку. Первые облака, указывающие на приближение теплого фронта, сначала обычно представляют собой высокие перистые облака , переходящие в перисто-слоистые по мере приближения фронта. Однако, если кучевые также оказывается, есть большая неустойчивость воздушной массы приближается перед фронтом. Когда эти высокие облака постепенно вторгаются в небо и атмосферное давление начинает падать, осадки, связанные с возмущением, вероятно, будут на расстоянии около 6-8 часов. Утолщение и опускание этих высоких облаков до высотно — слоистых или высококучевых облаков средней стадии является хорошим признаком того, что теплый фронт или нижний слой приблизился и осадки могут начаться менее чем через шесть часов. Когда облака сгущаются до 2 500 метров (8 200 футов) от поверхности земли, из тяжелых слоисто-слоистых облаков могут начать выпадать осадки . Если нестабильные высококучевые castellanus сопровождают или заменяют основной слой высокослоистых облаков, могут последовать скопления кучевых или кучево-дождевых облаков, вызывающие ливни или грозы. Низкие слоистые и слоисто-кучевые облака обычно образуются под основными осаждающими облаками.

Теплый фронт также определяется как переходная зона, где более теплая воздушная масса заменяет более холодную воздушную массу. Теплые фронты обычно перемещаются с юго-запада на северо-восток. Если более теплый воздух исходит из океана, он не только теплее, но и влажнее, чем воздух перед ним.

Характеристики

Если воздушная масса относительно стабильна, количество осадков будет увеличиваться до тех пор, пока фронт не достигнет этого местоположения, и тогда облака могут простираться до поверхности земли в виде тумана . Как только фронт проходит, локация становится немного теплее и очищается. Если воздушная масса нестабильна, грозы могут предшествовать фронту и следовать за ним, и изменения температуры будут более значительными.

В северном полушарии теплый фронт вызывает смещение ветров, дующих с юго-востока на юго-запад, а в южном полушарии — смещение ветров, дующих с северо-востока на северо-запад. Общие характеристики, связанные с теплыми фасадами, включают:

Теплый сектор

Теплый сектор является приповерхностной массой воздуха в периоде между передним теплым и холодным фронтом , на экваториальном стороны от внетропического циклона . Обладая теплыми и влажными характеристиками, этот воздух подвержен конвективной нестабильности и может выдерживать грозы , особенно если поднимается надвигающимся холодным фронтом.

Описание

На погодных картах расположение теплого фронта на поверхности обозначено красной линией из полукругов, указывающей в направлении фронта. На цветных погодных картах теплые фронты показаны сплошной красной линией.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

Почему горячий воздух легче холодного | С другого угла

Нас окружает большое количество явлений, к которым мы давно привыкли. Причём настолько, что нередко не задаёмся вопросами, почему так, а не иначе, или что это означает. Например, всё знают, что тёплый воздух легче холодного и от этого поднимается вверх. Но что означает “легче”?

То есть простой вроде бы вопрос на самом деле таковым не является. И даже вызывает горячие споры.

На самом деле, конечно, говорить о том, что горячий воздух “легче” холодного, несколько некорректно. Дело в том, что по мере повышения температуры газа скорость молекул нарастает. Следовательно, расстояние между ними будет тоже увеличиваться. А это означает, что горячий воздух станет занимать больше пространства.

Таким образом, один и тот же объём газа в нагретом состоянии станет меньше давить на квадратный сантиметр или любую другую единицу поверхности. Этим и объясняется его “лёгкость”. Но за счёт чего такое стало возможным?

От температуры зависит плотность газа. Наверх постоянно будет стремиться тот, у которого плотность меньше. Или, если перефразировать, у кого при равной массе больше объём. Это касается всех тел и распространяется и на газы тоже.

Вопрос с лёгким горячим воздухом хорошо объясняется этой теорией. Среднюю кинетическую энергию молекул определяет температура. Зависимость простая: чем выше температура, тем выше кинетическая энергия молекул газа. А это означает, что молекулы начинают двигаться быстрее. И в результате данного процесса расстояние между ними возрастает. За счёт этого плотность газа и уменьшается, поскольку увеличивается объём.

Однако земная гравитация мешает молекулам газа в процессе разогрева отправляться в путешествие в космос. То есть на воздух действует несколько сил. И в то время как одни “выталкивают” его при нагревании на поверхность, другие притягивают вниз.

Кажется, что для понимания процессов, которые происходят с тёплым и холодным воздухом, достаточно школьного курса знаний. Однако если начать разбираться в происходящем глубже, то возникает немало интересных вопросов. Например, выше говорилось о кинетической энергии у молекул. Но откуда она у них вообще берётся?

Движение молекул связано с энергией импульса, которая заставляет их стремиться за снарядами. Например, если посмотреть на пар, то на него воздействует краснофотонное излучение. Оно импульсами и задаёт движение. В итоге разреженный газ начинает стремиться в область, где давление не такое высокое, как внизу, а плотность меньше. И это движение будет сохраняться до тех пор, пока поток воздуха не встретит преграду или пока он не остынет.

Воздух нагревается, расширяется, после чего устремляется наверх. В физике это носит название конвективных перемещений. В реальной жизни на движение воздушных масс влияет не один фактор, а целый ряд. В частности, это разница температур, показателей давления и гравитационная сила.

Допустим, если вы откроете форточку зимой, то оттуда к нам начнёт попадать холодный воздух. Его температура заметно ниже температуры тех масс, которые находятся в помещении. Так что зимой разницу между потоками воздуха можно даже наблюдать: холодный воздух буквально стелется по полу.

Молекулы воздуха обладают излучением. Оно возрастает по мере увеличения температур. В процессе активности молекулы как бы отстреливают импульсы, причём благоприятные условия для такой активности создаются в области сниженного давления. То есть наверху.

В итоге тёплые молекулы воздуха движутся наверх. А их место занимают более холодные. То есть благодаря гравитации холодный воздух будет опускаться вниз. Именно так и работает конвекция.

Понимание конвекции позволяет создавать системы отопления. Разобраться с микроклиматом в доме без подобных знаний в противном случае бы не получилось. Главное – вспомнить физику.

Почему печка дует холодным воздухом? 7 основных причин.

Согласитесь, приятно после холодной улицы нырнуть в тёплый салон машины! Автомобиль с исправным отопителем всего за 20 минут превращает забортную температуру -25° в комфортные +25 градусов внутри. Но что делать, если из воздуховодов теплом еле дует, а то и вовсе веет прохладой? Не стоит мириться с этим и ездить в валенках и шапке-ушанке. Вот наиболее частые неисправности печки, их причины, способы их диагностики и ремонта.

Неисправность вентилятора

Одним лишь радиатором печки, без вентилятора, салон не натопишь: циркуляция воздуха необходима для его эффективного прогрева. Отказ вентилятора — неисправность редкая, зато легко диагностируемая, поэтому исключить её проще сразу. Достаточно выбрать максимальную интенсивность обдува и прислушаться: работающий на полной мощности вентилятор не услышать трудно. Да и из воздуховодов дуть должно ощутимо.

Если в салоне повисла предательская тишина, то виновник отсутствия тепла очевиден. Чаще всего у вентилятора выходят из строя подшипник (анонсируя свою скорую кончину громким свистом) и щётки электромотора, но возможен и обрыв проводки. Реанимировать вентилятор печки сможет автоэлектрик.

Недостаток охлаждающей жидкости

Следующий пункт проверки — уровень охлаждающей жидкости в системе, ведь именно из неё отопитель берёт тепло; при заметном падении этого уровня печка дует холодным воздухом. Осмотра расширительного бачка под капотом недостаточно, в радиатор тоже придётся заглянуть. Разумеется, делать это можно только на заглушенном и полностью остывшем двигателе.

Долейте охлаждающую жидкость при необходимости. Если недостача оказалась существенна (литр и больше), то печка наверняка заработает как надо, но ненадолго: самое время заняться поиском течи. Главные подозреваемые: радиатор и патрубки системы охлаждения, помпа, а также и сам отопитель в салоне, который вполне может устроить лужу антифриза в ногах у пассажира.

Воздух в системе охлаждения

Воздушная пробка в системе охлаждения может возникнуть при замене охлаждающей жидкости. Эта проблема характерна для старых отечественных машин, а на современных автомобилях, в силу конструкции системы, она встречается редко. Тем не менее, если печка начала «хандрить» именно после смены антифриза, то не стоит верить в совпадение: воздушная пробка — приоритетная версия. Особенно если охлаждающую жидкость заливали в радиатор чересчур энергично.

Проверенный «дедовский» способ борьбы с воздушной пробкой: прогреть двигатель, встать на уклоне, задрав вверх переднюю часть машины, и хорошенько погазовать. Печка при этом должна быть настроена на максимальную температуру, чтобы её кран полностью открылся. В некоторых машинах есть второй отопитель для задних пассажиров — не забывайте про него, он также должен быть переведён в самый горячий режим. Метод работает только при нормально работающем клапане в крышке радиатора, иначе воздух не сможет выйти наружу.

Грязный салонный фильтр

Забитый салонный фильтр сильно влияет на работу кондиционера летом, но может сказаться причиной, по которой не греет печка зимой. Хорошо, когда фильтр расположен в доступном месте (например, за пассажирским бардачком) и меняется регулярно. Но иногда он запрятан глубоко в недрах центральной консоли, и автовладелец даже не знает о его существовании. В результате вместо фильтра там образуется «грядка» из пыли, листьев и насекомых.

Регулярная замена салонного фильтра важна не только для отопителя, но и для здоровья людей, ведь пассажиры дышат воздухом, проходящим через него. Автопроизводители рекомендуют менять салонный фильтр каждые 10 000 км пробега. А если вы часто ездите по пыльным грунтовым дорогам, то интервал замены нужно сократить в два раза.

Забитый радиатор печки

У печки, как и у двигателя, есть свой собственный радиатор, расположенный непосредственно внутри отопителя в кабине. Если салонного фильтра в машине не предусмотрено, то вся уличная грязь летит напрямую в отопитель, оседая на радиаторе. Скопившуюся пыль и листья, мешающие нормальной работе, придётся удалить вручную, частично разобрав корпус печки.

Радиатор печки может засориться не только снаружи, но и внутри. Так происходит из-за использования некачественной охлаждающей жидкости, смешивания антифриза с тосолом, а также из-за применения герметиков системы охлаждения не по инструкции. Прочистить радиатор внутри сложно: может помочь специальная промывка, но зачастую радиатор приходится снимать и менять на новый.

Положение крана и заслонок

Даже полностью исправная печка будет плохо греть, если кран или воздушные заслонки находятся в неверном положении. В старых машинах, где режимы работы отопителя меняются «ползунками» на центральной консоли, это происходит механически — тросами или тягами. Износ пластиковых деталей, растяжение пружин и тросов приводят к тому, что кран и заслонки не до конца открываются: на блоке управления может быть выбрана максимальная температура, а печка остаётся в режиме чуть тёплого воздуха, или дует не туда, куда нужно. В этом случае поможет ревизия управляющей механики климат-контроля и замена износившихся деталей.

На более современных моделях режимы печки задаются вращением «барашков» или нажатием кнопок; положением крана и заслонок в этом случае заведуют сервоприводы. Они также не застрахованы от поломок, и время от времени могут «чудить», особенно на морозе. Многие электронные системы климат-контроля имеют режим самодиагностики, который подскажет, какой именно датчик или сервопривод требует замены. Сочетание клавиш для входа в диагностический режим можно найти в руководстве по обслуживанию машины.

Неисправности системы охлаждения

Проблемы с системой охлаждения двигателя нарушают его температурный режим, а «за компанию» может ухудшиться и работа печки. Поэтому при неадекватном поведении отопителя (если в салоне вдруг стало слишком жарко или слишком холодно) в первую очередь нужно взглянуть на температуру мотора: возможно, она далека от нормы.

Одна из распространённых поломок — заклинивший термостат. В зависимости от того, в каком положении он закис, антифриз будет циркулировать только по большому или по малому кругу системы: двигатель может либо перегреваться, либо наоборот, слишком долго оставаться холодным. В последнем случае печка будет работать плохо.

Изношенный водяной насос (помпа) тоже ухудшает эффективность всей системы охлаждения, включая печку. Некачественный антифриз со временем буквально «съедает» крыльчатку помпы, и жидкость плохо циркулирует по системе. Плохая работа печки на фоне перегрева двигателя — явный признак износа помпы и отсутствия циркуляции: горячий антифриз плохо отводится от мотора, а остывший остаётся в отопителе.

Профилактика

Профилактика неисправностей печки сводится, прежде всего, к поддержанию чистоты системы охлаждения. Антифриз нужно менять раз в два года, выбирая при этом только качественную жидкость, и ни в коем случае не смешивать с остатками «охлаждайки» другого типа (например, тосола). При замене антифриза стоит почистить систему охлаждения промывкой с дистиллированной водой, чтобы удалить все отложения, в том числе и внутри печки. Также важно следить за чистотой радиаторов и салонного фильтра.

Полезный совет: проверьте работу печки загодя — в начале осени, чтобы не остаться с первыми морозами один на один, пытаясь спешно найти и устранить поломку.

Если всё равно холодно

К сожалению, в некоторых машинах система отопления не слишком эффективна изначально: как её не обслуживай, «Африки» в салоне не добьёшься, печка плохо греет или дует холодным воздухом. Причина может быть в неудачной конструкции отопителя или в специфике рынка: например, в моделях для арабских стран печка может быть менее мощной, или отсутствовать вовсе. Играют роль и особенности двигателя: дизельный мотор конструктивно холоднее бензинового, и прогревается заметно дольше.

В этом случае помогут только определённые хитрости. Например, установка предпускового подогревателя, который заранее прогреет охлаждающую жидкость — печка сможет дуть тёплым воздухом сразу после запуска двигателя. Поможет не замёрзнуть и подогрев сидений, а если его в машине нет — всегда можно купить накидку или чехол со встроенным инфракрасным подогревом.

атмосферных движений и потоков | Физическая география

Атмосферное давление и ветер

Несколько основных принципов имеют большое значение для объяснения того, как и почему движется воздух: Поднимающийся теплый воздух создает зону низкого давления на земле. Воздух из окружающей среды засасывается в пространство, оставленное поднимающимся воздухом. Воздух течет горизонтально в верхней части тропосферы; горизонтальный поток называется адвекцией . Воздух остывает, пока не опустится. Там, где он достигает земли, создается зона высокого давления .Воздух, движущийся из областей высокого давления в области низкого давления, создает ветров . Теплый воздух может содержать больше влаги, чем холодный. Воздух, движущийся в основании трех основных конвективных ячеек в каждом полушарии к северу и югу от экватора, создает глобальные ветровые пояса.

Внутри тропосферы находятся конвективные ячейки. Воздух, который движется горизонтально между зонами высокого и низкого давления, составляет ветер . Чем больше разница давлений между зонами давления, тем быстрее ветер.

Конвекция в атмосфере определяет погоду на планете. Когда теплый воздух поднимается и охлаждается в зоне низкого давления, он может не удерживать всю воду, содержащуюся в нем, в виде пара. Некоторое количество водяного пара может конденсироваться с образованием облаков или осадков. Когда спускается прохладный воздух, он согревается. Так как в этом случае он может удерживать больше влаги, нисходящий воздух будет испарять воду с земли. Воздух, перемещающийся между крупными системами высокого и низкого давления, создает глобальные ветровые пояса, которые сильно влияют на региональный климат.Системы меньшего давления создают локальные ветры, влияющие на погоду и климат местности.

Местные ветры

Местные ветры возникают в результате движения воздуха между небольшими системами низкого и высокого давления. Ячейки высокого и низкого давления создаются в различных условиях. Некоторые местные ветры имеют очень важное влияние на погоду и климат некоторых регионов.

Сухой и морской бриз

Формирование морского бриза

Поскольку вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, она хорошо поддерживает свою температуру.Так вода нагревается и остывает медленнее, чем земля. Если существует большая разница температур между поверхностью моря (или большого озера) и сушей рядом с ним, образуются области высокого и низкого давления. Это создает местные ветры.

Морской бриз летом дует с более прохладного океана на более теплую землю. Где зона высокого давления, а где зона низкого давления?

Морской бриз дует со скоростью примерно от 10 до 20 км (от 6 до 12 миль) в час и понижает температуру воздуха на 5–10 градусов по Цельсию (от 9 до 18 градусов по Фаренгейту).

Ветерок с суши зимой дует с суши в море. Где зона высокого давления, а где зона низкого давления? Некоторое количество более теплого воздуха из океана поднимается, а затем опускается на сушу, в результате чего температура над сушей становится теплее.

Сухой и морской бриз создают приятный климат, которым известна Южная Калифорния. Воздействие сухого и морского бриза ощущается только на расстоянии от 50 до 100 км (от 30 до 60 миль) вглубь суши. Этот же эффект охлаждения и потепления проявляется в меньшей степени днем ​​и ночью, потому что суша нагревается и охлаждается быстрее, чем океан.

Муссонные ветры

Муссон ветры — это более крупномасштабные версии наземных и морских бризов; они дуют с моря на сушу летом и с суши на море зимой. Муссонные ветры возникают там, где очень жаркие летние районы находятся рядом с морем. Грозы обычны во время муссонов. Самый важный муссон в мире случается каждый год над Индийским субконтинентом. Более двух миллиардов жителей Индии и Юго-Восточной Азии зависят от муссонных дождей как источника питьевой и поливной воды.Во времена парусных судов сезонные изменения муссонных ветров перевозили товары туда и обратно между Индией и Африкой.

Щелкните, чтобы увеличить изображение.

Горные и долинные бризы

Разница температур между горами и долинами создает горный и долинный бриз. Днем воздух на горных склонах нагревается больше, чем воздух на той же высоте над прилегающей долиной. В течение дня теплый воздух поднимается вверх и втягивает прохладный воздух из долины, создавая долинный бриз .Ночью горные склоны остывают быстрее, чем близлежащая долина, из-за чего горный бриз спускается вниз.

Катабатические ветры

Катабатические ветры движутся вверх и вниз по склонам, но они сильнее горных и долинных бризов. Катабатические ветры образуются над возвышенностями, такими как высокое плато. Плато обычно почти со всех сторон окружено горами. Зимой плато остывает. Воздух над плато остывает и опускается вниз с плато через пропасти в горах.Скорость ветра зависит от разницы в давлении воздуха над плато и над окрестностями. Катабатические ветры образуются над многими континентальными районами. Чрезвычайно холодные стоковые ветры дуют над Антарктидой и Гренландией.

Chinook Winds

Ветры чавычи , также называемые ветры Фоэна , возникают, когда воздух нагнетается над горным хребтом. Это происходит, например, когда западные ветры приносят воздух из Тихого океана над горами Сьерра-Невада в Калифорнии.Когда относительно теплый влажный воздух поднимается над наветренной стороной гор, он охлаждается и сжимается. Если воздух влажный, могут образовываться облака и выпадать дождь или снег. Когда воздух опускается с подветренной стороны гор, он образует зону высокого давления. Наветренная сторона горного хребта — это сторона, которая принимает ветер; подветренная сторона — это сторона, где воздух опускается. Нисходящий воздух согревает и создает сильный сухой ветер. Ветер чавычи может повысить температуру более чем на 20 ° C (36 ° F) за час и быстро снизить влажность.Снег на подветренной стороне горы исчезает, быстро тает. Если осадки выпадают по мере того, как воздух поднимается над горами, воздух будет сухим, поскольку он опускается с подветренной стороны. Этот сухой, тонущий воздух вызывает эффект дождя , который создает множество пустынь мира.

Санта-Ана Виндс

Ветры Санта-Ана возникают поздней осенью и зимой, когда Большой бассейн к востоку от Сьерра-Невады охлаждается, создавая зону высокого давления. Сила высокого давления движется вниз по часовой стрелке (из-за Кориолиса).Давление воздуха повышается, поэтому температура повышается, а влажность падает. Ветры дуют через юго-западные пустыни, а затем мчатся вниз и на запад к океану. Воздух проходит через каньоны, прорезающие горы Сан-Габриэль и Сан-Бернардино.

Ветры Санта-Ана часто прибывают в конце долгого летнего засушливого сезона в Калифорнии. Горячий сухой ветер еще больше сушит пейзаж. Если начнется пожар, он может быстро распространиться и вызвать крупномасштабные разрушения.

Ветры пустыни

Высокие летние температуры в пустыне создают сильные ветры, которые часто ассоциируются с муссонными штормами.Ветры пустыни собирают пыль, потому что там не так много растительности, которая удерживала бы грязь и песок. haboob образуется в нисходящих потоках перед грозой. Изображение слева набоба. Пыльные дьяволы , также называемые вихрями, образуются, когда земля становится настолько горячей, что воздух над ней нагревается и поднимается. Воздух поступает в низкое давление и начинает вращаться. Пыльные черти маленькие и недолговечные, но они могут причинить вред.

5 июля 2011 года в Фениксе, штат Аризона, произошел крупномасштабный хабуб, который был запечатлен многими людьми с помощью своих смартфонов и фотоаппаратов.Посмотрите это видео с того мероприятия.

https://youtu.be/8vQMuwRjI6s

В этом видео показан гигантский дуэт devil:

Почему дует ветер? | NOAA SciJinks — Все о погоде

Краткий ответ:

Газы перемещаются из зон высокого давления в зоны низкого давления. И чем больше разница между давлениями, тем быстрее воздух будет двигаться от высокого к низкому давлению.Этот порыв воздуха — это ветер, который мы испытываем.

Ветер — это часть погоды, с которой мы сталкиваемся постоянно, но почему это происходит на самом деле? В один прекрасный день воздух будет неподвижен, а в следующий раз сильные порывы ветра могут повалить деревья. Что здесь происходит?

Основная причина ветра немного удивительна. На самом деле это температура . В частности, разница в температуре в разных регионах.

Как из-за разницы температур дует ветер?

Газы, из которых состоит наша атмосфера, делают интересные вещи при изменении температуры. Когда газы нагреваются, атомы и молекулы движутся быстрее, расширяются и поднимаются. Вот почему пар, выходящий из кастрюли с кипящей водой, всегда идет вверх. Когда воздух холоднее, газы становятся медленнее и ближе друг к другу. Холодный воздух опускается.

Солнце нагревает воздух, но это происходит неравномерно. Поскольку солнце падает на разные части Земли под разными углами, и поскольку на Земле есть океаны, горы и другие особенности, некоторые места теплее других.Из-за этого мы получаем карманы теплого и холодного воздуха.

Разные температуры приводят к разному давлению

Поскольку газы ведут себя по-разному при разных температурах, это означает, что вы также получаете карманы с для высокого давления и карманы с для низкого давления . В областях с высоким давлением газов в воздухе больше. В зонах низкого давления газы более разбросаны.

Вы могли подумать, что теплый воздух приведет к более высокому давлению, но на самом деле все наоборот.Поскольку теплый воздух поднимается вверх, он оставляет за собой область низкого давления .

А вот и ветер!

Теперь мы переходим к той части, где бывает ветер. Газы перемещаются из зон высокого давления в зоны низкого давления. И чем больше разница между давлениями, тем быстрее воздух будет двигаться от высокого к низкому давлению. Этот порыв воздуха — это ветер, который мы испытываем.

Но почему воздух вообще движется?

Возможно, вам интересно, почему воздух вообще переходит с высокого давления на низкое.Это то, что происходит в природе постоянно: вещи всегда стараются уравновеситься. Он называется диффузный .

Это делают даже люди! Когда люди садятся в автобус, все ли они сначала садятся на одну сторону автобуса? Сидят ли незнакомцы рядом друг с другом, когда много открытых мест? Ни за что. Люди хотят разойтись как можно шире.

В следующий раз, когда вы почувствуете дуновение ветра, подумайте, куда он летит, и какие температура и давление заставляют его это делать.

Хотите узнать больше о ветре? Узнайте, как образуются ураганы и торнадо. А затем ознакомьтесь с симуляциями, в которых вы можете создать ураган и управлять торнадо.

Повышение температуры … и падение — эффект стека, движение воздуха и тепловой поток

Повышение температуры. Все это знают, правда? Абсолютно верно. Жара действительно поднимается. Проблема в том, что иногда люди говорят это так, будто поток тепла вызван его желанием подняться. Это не. Тепло может двигаться вверх, вниз или в сторону, в зависимости от ситуации.Законы термодинамики говорят нам, что тепло перемещается из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Поместите горелку на верхушку стального столба, и тепло будет распространяться вниз за счет теплопроводности. Итак, разница температур на самом деле заставляет тепло двигаться в любом заданном направлении.

Жара поднимается. Все это знают, правда? Абсолютно верно. Жара действительно поднимается. Проблема в том, что иногда люди говорят это так, будто поток тепла вызван его желанием подняться. Это не. Тепло может двигаться вверх, вниз или в сторону, в зависимости от ситуации.Законы термодинамики говорят нам, что тепло перемещается из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Поместите горелку на верхушку стального столба, и тепло будет распространяться вниз за счет теплопроводности. Итак, разница температур на самом деле заставляет тепло двигаться в любом заданном направлении.

Когда вы имеете дело с жидкостями, вы также должны учитывать плотность и плавучесть. Воздух — это жидкость, в которой мы живем, и в это время года мы тратим много денег, накачивая его теплом в наших домах и на работе.Когда мы нагреваем воздух, молекулы движутся быстрее, что заставляет их распространяться. Когда масса воздуха занимает больше места, она имеет меньшую плотность. Когда у вас есть жидкость с более низкой плотностью, погруженная в жидкость с более высокой плотностью, жидкость с более низкой плотностью поднимается, а жидкость с более высокой плотностью падает.

Представьте пузырьки воздуха в воде, как показано на фотографии выше. Представьте гелиевый шар. Представьте себе воздушный шар. Теперь представьте себе объект с более высокой плотностью, погруженный в жидкость. Положите Уайла Э.Наковальня Койота в воздухе над его головой, и она превращает его в блин.

Дело в том, что в строительной науке о движении воздуха очень легко запутаться в тепле. Теплый воздух поднимается вверх, когда он окружен холодным из-за его меньшей плотности. Да, это из-за тепла, но плотность — главный фактор, вызывающий здесь движение. Название этого явления — стековый эффект . Два фактора влияют на то, насколько эффект стека испытывает здание:

• Разница температур внутри и снаружи (поскольку плотность зависит от температуры)
• Высота здания

Проблема с эффектом стека в зданиях заключается в том, что здания не являются вакуумными камерами.Они протекают. Очевидно, что дом не начнет парить в воздухе, как воздушный шар (хотя я с большой нежностью вспоминаю фильмы Диснея из моего детства, в которых были показаны такие волшебные события). Но воздух с низкой плотностью внутри дома будет подниматься и выходить в холодный, плотный зимний воздух, если ему представится такая возможность.

Попробуйте этот эксперимент, если вы мне не верите. В холодный день, когда в вашем доме тепло, открывайте откидную лестницу или водосточную яму на чердак. Заберитесь на чердак и прикрывайте ямку лицом.Вы почувствуете, как эффект стека выталкивает на чердак много теплого воздуха.

Итак, зимой теплый воздух с низкой плотностью внутри вашего дома хочет подняться… если может. Если в вашем доме нет протечек, теплый воздух не сможет выйти и сделать свое дело. В ограждающей конструкции здания по-прежнему сохраняется перепад давления, но это нормально, если воздушный барьер в порядке. Положительное давление внутри дома, деваться некуда, потому что нет тропинок.

На самом деле происходит утечка в домах.Ваш приятный теплый воздух может просачиваться наружу (эксфильтрация), а холодный воздух просачиваться внутрь (инфильтрация). Из-за своей более низкой плотности теплый воздух будет выходить через верхнюю часть дома, если там есть утечки. Однако, когда утечка составляет кубический фут, она должна быть восполнена за счет утечки в кубический фут. Поскольку теплый воздух просачивается сверху, холодный воздух просачивается снизу. Чем герметичнее ваш дом, тем большую разницу температур вы заметите между верхом и низом помещения.

Все это происходит потому, что теплый воздух внутри вашего дома зимой менее плотный, чем холодный воздух снаружи.Летом внутри вашего дома густой воздух, потому что там температура ниже, особенно если вы кондиционируете свой дом. Это означает, что протечки в вашем доме приносят теплый воздух сверху и позволяют холодному воздуху выходить снизу.

Ах, теплый воздух падает! Радиаторы. Это старое выражение «жар ​​поднимается», в конце концов, не является основной истиной. Как и в случае со многими аспектами строительной науки, вы должны смотреть на полный контекст, чтобы понять, что происходит.

Дополнительная статья

Кто знал, что эффект стека может быть настолько противоречивым?

Статьи по теме

Что такое давление? — Общие сведения об утечке воздуха

Крысы вам, Даниэль Бернулли! — Understanding Air Pressure (с крутым видео!)

Проникновение происходит на поверхности, а не в объеме

Это отверстие — понимание того, что такое дверца воздуходувки для

Строительная наука 101

Фотография водяных пузырей Кристиана Хаугена с сайта flickr.com, используется по лицензии Creative Commons.

фасадов | Климатическое управление Северной Каролины

Фронт описывает границу между двумя воздушными массами, имеющими разную температуру и / или содержание водяного пара.

Почему мне не все равно ? Фронтальные проходы отмечают изменения погодных условий и могут сопровождаться дождем, облаками и даже суровой погодой.

Я уже должен быть знаком с : Воздушные массы, стабильность, конвергенция и дивергенция

Рис. воздушные массы.Воздушные массы могут иметь большие температурные контрасты на небольшом расстоянии по обе стороны от фронта. Часто наблюдается смещение направления ветра спереди, а также изменения температуры и влажности. Фронты на погодной карте также могут быть обнаружены по изменению давления вдоль фронта, поскольку фронты часто связаны с областями низкого давления. Теплые фронты обозначены на карте погоды красными полукругами. Холодные фронты представлены синими треугольниками на погодной карте, а стационарные фронты представлены заменой символов теплых и холодных фронтов на погодных картах.

Теплый фронт

Теплый фронт — это поверхностная граница между теплой воздушной массой и холодной воздушной массой, которую он обгоняет. Теплый воздух переходит в область с более холодным и сухим воздухом. Воздушные массы смешиваются с трудом; поэтому теплый воздух медленно поднимается над более холодным, потому что он менее плотный. Это создает облака и осадки далеко впереди приближающегося теплого фронта, поскольку теплый воздух на юго-востоке США обычно имеет более высокое содержание водяного пара, чем холодный воздух. Устойчивые осадки обычно сохраняются по границе теплого фронта.Однако это количество осадков зависит от количества влаги в воздухе перед фронтом поверхности. Если теплый воздух будет относительно сухим и стабильным, вероятность выпадения осадков маловероятна. Если воздух влажный и условно нестабильный, на обширной территории могут выпадать сильные осадки.

Рисунок B: Погодные условия теплого фронта (изображение NOAA)

Зимой приближающийся теплый фронт может вызвать опасные погодные условия зимой.Вдоль теплого фронта, у поверхности, где температура относительно теплая, вероятной формой осадков будет дождь. За пределами этой области дождя впереди теплого фронта дождь с мокрым снегом или ледяной дождь будет продолжаться в области с температурой нуля или чуть ниже нуля. Снег будет вероятным компонентом осадков впереди теплого фронта, где профили температуры полностью ниже точки замерзания.

Количество осадков увеличивается по мере приближения фронта. Ветры перед приближающимся теплым фронтом будут дуть с юга или юго-востока в северном полушарии.После того, как теплый фронт пройдет, ветры сместятся к южным или юго-западным, а температура воздуха повысится и выровняется. За теплым фронтом находится теплый сектор, где воздушные массы обычно относительно теплые и влажные. В этом теплом секторе, который впереди приближающегося холодного фронта, возможно, могут быть сильные штормы, если воздушные массы нестабильны.

Холодный фронт

Рис. C: Погодные условия холодного фронта (изображение из NOAA)

Холодный фронт отделяет холодную сухую воздушную массу от теплой воздушной массы.Масса холодного воздуха проталкивается под массу теплого воздуха из-за ее более высокой плотности, заставляя этот теплый воздух подниматься. Если в это время в атмосфере достаточно влаги, могут развиться облака и, возможно, грозы. Холодные фронты движутся намного быстрее, чем теплые. Холодные фронты представлены на карте погоды в виде синих треугольников и движутся в направлении, указанном «зубами». Холодные фронты обычно сопровождаются участками пониженного давления. Ветры дуют против часовой стрелки вокруг области низкого давления в Северном полушарии.Имея это в виду, направление ветра до того, как пройдет холодный фронт, обычно будет южным или юго-западным с теплыми температурами воздуха. После того, как холодный фронт пройдет, ветер сместится к западному или северо-западному, и температура воздуха будет неуклонно падать.

Узкая полоса осадков, вероятно, впереди границы холодного фронта. В зависимости от количества влаги в воздухе и скорости приближающегося холодного фронта площадь выпадения осадков может фактически варьироваться от без осадков до сильных.В летние месяцы приближающийся холодный фронт может вызвать грозы с возможностью сильных штормов. Это происходит в теплом секторе между теплым и холодным фронтами, где вероятны сильные грозы и торнадо.

Стационарный фронт

Рисунок D: Стационарный фронт (изображение из Университета Иллинойса)

Стационарный фронт — это граница между двумя различными воздушными массами с разной плотностью, когда ни одна из них не продвигается. Воздушные массы движутся недостаточно сильно, чтобы догнать друг друга, поэтому фронт остается на одном месте.Ветры вдоль неподвижного фронта обычно параллельны фронту и дуют в противоположных направлениях с обеих сторон, что является одной из причин, по которой фронт не движется. Стационарные фронты практически не имеют движения по поверхности или имеют очень медленное движение со скоростью менее 5 миль в час по поверхности. Однако теплый воздух из теплой воздушной массы все еще может перемещаться над более холодным воздухом, находящимся дальше в атмосфере.

Когда одна из воздушных масс перемещается в другую воздушную массу, неподвижный фронт начинает двигаться.Когда происходит этот переход, фронт будет либо классифицирован как теплый фронт, либо как холодный, в зависимости от того, какая воздушная масса продвигается вперед.

На некоторых стационарных фронтах погода ясная или переменная. Если обе воздушные массы относительно сухие, то осадков выпадать не будет. Однако на некоторых стационарных фронтах, где много водяного пара в более теплой воздушной массе, может произойти сильный дождь или ледяной дождь. Некоторые из самых сильных ледяных штормов и наводнений на юго-востоке происходят в этих условиях, потому что дождь идет непрерывно над районом в течение нескольких дней, поскольку фронт остается в одном месте.

Окклюзия спереди

Рисунок E. Окклюзия спереди. (Изображение из Университета Иллинойса).

Окклюзионные фронты образуются, когда холодный фронт догоняет теплый фронт, потому что холодные фронты движутся намного быстрее, чем теплые фронты. Холодный фронт занимает теплый фронт, а холодный воздух перемещается в более прохладный воздух впереди теплого фронта. Закрытые фронты представлены на погодных картах в виде чередующихся символов теплого и холодного фронта фиолетовым цветом, указывающих направление движения фронта.Фронты окклюзии не особенно распространены на юго-востоке США. Центры низкого давления могут начинаться на юге, но обычно перемещаются на северо-восток и образуют окклюзию дальше на север. Характер осадков для фронта окклюзии обычно повторяет те же модели, что и для фронта холода. Температура будет меняться после прохождения фронта окклюзии в зависимости от различных воздушных масс, которые взаимодействуют с окклюзией.

Рисунок E представляет собой пример закрытой передней части. Более холодный и сухой воздух движется внутрь, чтобы заменить более холодный воздух над теплым фронтом.Более холодный воздух поднимется над более холодным и сухим воздухом, и передняя часть будет двигаться в направлении, указанном фиолетовыми символами.

Хотите узнать больше?

Реактивные потоки, общая циркуляция атмосферы, подъемные механизмы, как формируются облака, циклоны в средних широтах

Ссылки на национальные стандарты естественнонаучного образования:

Естественные науки в 7-м классе: 7.E.1.4: Прогнозирование погодных условий и моделей на основе собранных и наблюдаемых погодных данных, карт погоды, а также форм и типов облаков.

Науки о Земле: EEn.2.5.2: Объяснение образования типичных воздушных масс и погодных систем в результате взаимодействия воздушных масс.

Плотность воздуха, конвекция и движение молекул воздуха | Научный проект

Обычно трудно увидеть движение воздуха, но создавая дым, вы сможете отслеживать движение молекул воздуха.

• Двухдюймовая противомоскитная спираль и подставка (доступны в магазинах кемпинга)
• Матчи
• 2 банки объемом 1 литр с крышками (крышки должны быть точно такого же размера, и вы должны иметь возможность полностью закрывать горлышки банок с помощью учетной карточки 3 «X 5»)
• Лампа
• Черный картон 9 дюймов x 12 дюймов
• Учетная карточка 3 «x 5»

1. Найдите прочный стол с ближайшей розеткой и стеной.
2. Подключите лампу.
3. Поместите черную плотную бумагу позади того места, где вы собираетесь разместить банки. Чем полезен черный плотный картон ?
4. Поместите одну из литровых банок в морозильную камеру.
5. Найдите место на улице, где нет ветра.
6. С помощью спички зажгите спираль от комаров и установите ее на подставку.
7. Переверните вторую банку над змеевиком, пока она не заполнится дымом. Это займет две-три минуты.
8. Переверните банку лицевой стороной вверх и сразу же накройте ее каталкой. Подойдите к своему столу.
9. Достаньте вторую банку из морозильной камеры и немедленно поставьте ее вверх дном на задымленную банку.
10. Слегка приподнимите верхнюю емкость, чтобы удалить учетную карточку, и осторожно и быстро соедините два отверстия емкости.
11. Посмотрите, что происходит.

Дым поднимается в верхнюю банку, в то время как нижняя банка становится более прозрачной.

Вы использовали черную бумагу, чтобы лучше видеть дым. Дым состоит из газов с взвешенными в них крошечными частицами. Эти маленькие частицы позволяют нам видеть обычно невидимые движения воздуха. Задымленный воздух имеет меньшую плотность, чем холодный. Как вы помните, плотность — это количество вещества (в данном случае молекул воздуха) в заданном объеме пространства. Молекулы воздуха с дымом двигались больше, чем молекулы холодного воздуха, больше сталкивались и еще больше отталкивали друг друга.Это сделало воздух менее плотным, поэтому он поднялся вверх (как пробка поднимается, чтобы плавать в воде). Низкая температура в морозильной камере заставила молекулы воздуха в другой банке меньше двигаться. Поэтому они реже сталкивались и сближались. Этот холодный воздух был плотнее, чем дымный воздух, поэтому он опускался в нижнюю банку (как пенни тонет в воде).

  Общие погодные характеристики холодного фронта  Погодные характеристики перед фронтальным прохождением Область фронта после фронтального прохождения  Ветры  Ю-ЮЗ порывистый З-СЗ
  Температура  Тепло Внезапное снижение Устойчивое охлаждение
  Точка росы  high; остается стабильным Устойчиво Уменьшается
  Давление  Постоянно падает Минимум; быстрый рост устойчивый рост
  Видимость  От удовлетворительной до плохой Плохой, затем улучшается хорошо
  Облака  Ci, Cs Cb Cb Cu
  Осадки  ливневые сильные осадки.расчистка
 

  Общие погодные характеристики тёплого фронта  Погодные характеристики до фронтального прохождения Область фронта после фронтального прохождения  Ветры  S-SE Переменная S-SW
  Температура  Прохладный, медленно нагревается, устойчивый рост
  Точка росы  Постоянный рост Постоянный Повышается, чем устойчивый
  Давление  Обычно падение Уровни с небольшого подъема с последующим падением
  Видимость  Плохо Улучшение удовлетворительно
  Облака  Ci, Cs As Ns St туман Stratus поляна с рассеянным Sc
  Осадки  Морось от слабой до умеренной или ничего обычно нет