Метеословарь — глоссарий метеорологических терминов

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.

Поверхность раздела, возникающую при смыкании холодного и тёплого фронтов, называют поверхностью фронта окклюзии. Линия пересечения поверхности раздела с поверхностью Земли называется нижним фронтом окклюзии, а линия в свободной атмосфере, где граничат три воздушные массы – верхним фронтом окклюзии.

Проекция верхнего фронта (верхней части фронтальной поверхности окклюзии) на приземную карту носит название верхнего фронта. Эта проекция может располагаться либо впереди, либо позади нижнего фронта окклюзии.

Смыкающиеся при окклюдировании воздушные массы обычно имеют разную температуру – одна может быть холоднее другой. В соответствии с этим, различают два типа фронтов окклюзии – фронты окклюзии типа тёплого фронта и фронты окклюзии типа холодного фронта. Если тыловой воздух тёплее, чем передний, образуется тёплый фронт окклюзии, если холоднее – холодный фронт окклюзии

В момент смыкания холодного и тёплого фронтов сближаются их облачные системы, т.е. к облакам и осадкам тёплого фронта вплотную примыкают облака и осадки холодного фронта. Поэтому при прохождении фронта окклюзии через пункт наблюдения осадки выпадают как перед приближением фронта, так и после его прохождения.

Фронты окклюзии не относятся к основным (динамически значимым) атмосферным фронтам и прослеживаются до уровня H850. Фронты окклюзии могут быть тёплыми, холодными и нейтральными (когда температуры воздуха по обе стороны от фронта практически одинаковы).

В любом случае, по обе стороны фронта окклюзии располагаются воздушные массы, более близкие по своим свойствам, чем воздушные массы, разделяемые холодными или тёплыми фронтами. Поэтому фронты окклюзии относят к вторичным фронтам. Их горизонтальная протяжённость не выходит за пределы одного циклона. Нередко на фронтах окклюзии развиваются новые циклоны.

Дополнительно.
[Бровкин В.В. «Синоптический фронтальный анализ: время для переоценки?» Примечание переводчика.]

По современным данным (включая численные модели анализа и прогноза, а также результаты наблюдений с искусственных спутников Земли), синоптические процессы являются гораздо более сложными, чем это представлено в классической норвежской модели циклона умеренных широт, которой до сих пор пользуются во всех внетропических странах планеты. Например, много сомнений вызывает фронт окклюзии (якобы возникающий из-за смыкания холодного и тёплого фронтов в циклоне): по новым данным, фронт окклюзии возникает в определённых случаях даже в довольно молодом циклоне, и никакого смыкания двух фронтов при этом не происходит. То же самое можно отнести и к фронту окклюзии в тёплом секторе.

По нашему мнению, то что принято называть фронтом окклюзии – не что иное, как создавшийся по тем или иным причинам в атмосфере гребень тепла, сопряжённый с языком влажного воздуха. И со смыканием каких-либо фронтов это не связано. По традиции это облачное образование (будь то в тёплом секторе или в центре циклона) можно называть фронтом окклюзии, но надо помнить о том, что на самом деле никакой окклюзии здесь не происходит. Очень хорошо подобные явления видны по модельным данным: как от срока к сроку в тёплом секторе циклона формируется гребень тепла, повышается влажность на высотах, появляются облака и осадки. Думаю, решающую роль здесь играет особое распределение крупномасштабных вертикальных движений в атмосфере.

Вообще, с развитием моделей и расширением их практического применения выявляется всё больше противоречий с фронтальной теорией. Так, нередко по модельным данным прогнозируется значительная по протяжённости (тысячи км) полоса влажного воздуха на высотах и связанная с ней зона осадков. Однако никаких температурных градиентов при этом нет, но по традиции метеорологи стараются обозначить эту полосу на картах как фронт (для лучшего восприятия). На самом деле никакого фронта нет, а есть только результат особого распределения вертикальных движений в атмосфере.

Другой частый пример: с приземной барической ложбиной (даже в отсутствие градиентов температуры и, соответственно, фронтов), часто связана ложбина холода на высотах и довольно обширная облачная полоса, нередко с осадками. И в этом случае метеорологи норовят обозначить её на картах как фронт (чаще всего холодный вторичный, или – ещё смешнее – фронт окклюзии, хотя гребня тепла нет и в помине!). На Западе эта проблема решена таким образом: в таких случаях на картах проводят чёрную линию, обозначающую ось ложбины (trough) при отсутствии фронтов, но наличии существенной облачной зоны. В России, к сожалению, подобные вопросы не изучаются и даже не обсуждаются.

Предлагаемая Вашему вниманию статья как и раз и посвящена вопросу разработки ясной и последовательной методологии анализа синоптических карт. Статья написана в 1991 году в США, однако она весьма актуальна для современной России и стран СНГ, поскольку
а) материально-техническое обеспечение нашей метеослужбы пока значительно отстаёт от американской;
б) массовое использование модельных прогнозов погоды у нас стало входить в практику лишь в начале 21 века.

Полностью перевод статьи Клиффорда Масса:
«Синоптический фронтальный анализ: время для переоценки?»

Опасные метеорологические явления (ОЯ) – природные процессы и явления, возникающие в атмосфере, которые по своей интенсивности (силе), масштабу распространения и продолжительности оказывают или могут оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую среду.

1. Очень сильный ветер (в том числе шквал и смерч) – максимальная скорость ветра (включая порывы) 25 м/с и более
2. Очень сильный дождь (мокрый снег, дождь со снегом) – количество атмосферных осадков   не менее 50 мм за период не более 12 ч
3. Очень сильный ливень (очень сильный ливневой дождь) — количество атмосферных осадков не менее 30 мм за период не более 1 ч
4. Очень сильный снег — количество атмосферных осадков не менее 20 мм за период не более 12 ч
5. Продолжительный очень сильный дождь — количество атмосферных осадков не менее 100 мм за период более 12 ч, но менее 48 ч
6. Крупный град — град диаметром не менее 20 мм
7. Сильная метель — перенос снега при значениях средней скорости ветра 15 м/с и более, продолжительностью не менее 12 ч при видимости менее 500 м
8. Сильный гололед — диаметр отложения слоя льда на проводах гололедного станка 20 мм и более
9. Сильное налипание мокрого снега — диаметр отложения мокрого снега на проводах гололедного станка 35 мм и более
10. Сильное сложное отложение (слой льда, изморози и мокрого снега) — диаметр сложного отложения на проводах гололедного станка 35 мм и более
11. Сильный туман — туман при значении видимости 50 м и менее продолжительностью не менее 12 ч
12. Очень сильный мороз — значение минимальной температуры воздуха -35 С и ниже
13. Очень сильная жара — значение максимальной температуры воздуха +35 С и выше
14. Заморозки — понижение температуры воздуха (или поверхности почвы) до значений ниже 0°С в период активной вегетации сельскохозяйственных культур, приводящее к их повреждению или гибели (после перехода среднесуточной температуры воздуха через значение +10 °С в сторону повышения весной и до перехода ее через значение +10 °С в сторону понижения осенью)
15. Чрезвычайная пожарная опасность — значение показателя пожарной опасности, соответствующее пятому классу горимости (10 000 °С и более по шкале Диченкова)
16. Сильная пыльная буря — перенос большого количества густой пыли или песка при значениях средней скорости ветра 15 м/с и более продолжительностью не менее 12 ч при видимости менее 500 м

Примечание.
Все метеорологические явления (кроме смерча, шквала и града), относятся к ОЯ в случаях, когда они достигают указанных критериев не менее чем на одной трети (для шквала, смерча и града – не менее чем на одной десятой) части территории области, по которой составляется прогноз.

На земную поверхность выпадают твердые, жидкие и смешанные осадки. В метеорологии принято различать следующие виды осадков.

I. Твёрдые осадки.

Снег – ледяные или снежные кристаллы (снежинки), чаще имеют форму звёздочек или хлопьев. Последние образуются из нескольких слипшихся между собой звёздочек;
Снежная крупа – непрозрачные снегоподобные крупинки белого или матового цвета диаметром от 2 до 5 мм;
Снежные зерна – непрозрачные матово-белые палочки или крупинки диаметром менее 1 мм;
Ледяной дождь – прозрачные ледяные шарики размером от 1 до 3 мм. Иногда внутри твердой оболочки остается незамерзшее вода;
Ледяная крупа – ледяные прозрачные крупинки, в центре которых имеется непрозрачное ядро. Диамер крупинок до 3 мм;
Град – кусочки льда различных форм и размеров. Градина состоит из непрозрачного льда, окруженного несколькими чередующемися прозрачными и непрозрачными слоями льда. Чаще всего радиус градин состовляет около 5 мм, но в отдельных случаях достигает нескольких см.

II. Жидкие осадки.

Дождь – состоит из капель диаметром от 0.5 до 7.0 мм;
Морось – капельки диаметром 0.05-0.5 мм.

III. Смешанные осадки.

Мокрый снег – осадки в виде тающего снега или смеси снега с дождем. Выпадают при температуре воздуха обычно не выше +3°C.

По характеру выпадения

По характеру выпадения различают осадки обложные, ливневые и моросящие.

• Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых облаков. Характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резкими колебаниями интенсивности. Обычно охватывают небольшую площадь. Летом, таким образом выпадает интенсивный (> 3 мм/ч) крупнокапельный дождь, иногда с градом. Зимой ливневым бываем снегопад, состоящий из крупных хлопьев снега.

• Обложные осадки выпадают из систем слоистообразных облаков. Чаще всего из Ns. Они характеризуются умеренной интенсивностью (обычно до 3 мм/ч), охватывают большие площади, продолжаются непрерывно в течение нескольких часов и даже суток.

• Моросящие осадки выпадают из слоистообразных облаков St. Это может быть морось, мельчайшие снежинки или снежные зерна. Интенсивность моросящих осадков очень мала и не превышает 0.1 мм/ч.

Дополнительно.

Термины, применяемые в прогнозах для характеристики осадков

«Кратковременный дождь, краковременные дожди, кратковременный снег (дождь со снегом, мокрый снег)» – общая продолжительность осадков менее 3 ч;
«Дождь (снег, мокрый снег или снег с дождём) с перерывами, продолжительный дождь (снег, мокрый снег, снег с дождём)» – общая продолжительность осадков более 6 ч;
«Временами дождь (снег, снег с дождём, мокрый снег)» – общая продолжительность осадков 3÷6 ч.

Осадкомер – установка для сбора и измерения количества выпавших осадков. Состоит из дождемерного ведра, устанавливаемого на деревянном столбе внутри специальной планочной защиты от ветра и дождемерного стакана для измерения собранного количества осадков. Зимой в дождемерном ведре скапливается снег, и измерение осадков производят после того, как снег растает.

Количество осадков выражают в миллиметрах слоя воды, который образовался бы от выпадения осадков, если бы они не испарялись, не просачивались в почву и не стекали бы. Численно количество осадков в миллиметрах равно количеству килограмм вылевшейся воды на площадку в 1 кв. метр, т.е. 1 мм = 1 кг/1 м².

Осадкомер с упрощенной защитой от ветра или без защиты называется дождемером.

Дополнительно.

Интенсивность осадков

«Сильным» – называется дождь, если его выпадает от 15 до 49 мм за 12 часов. Осадки бывают и «очень сильными», когда их выпадает от 50 мм за 12 часов.
«Сильный снег» – количество осадков от 7 до 19 мм за 12 часов. «Очень сильный снег», когда его количество превышает 20 мм за 12 часов.

При оперативных метеонаблюдениях оценка интенсивности осадков осуществляется по метеорологической дальности видимости. «Сильным» считается дождь, если видимость не превышает 1000 метров; снегопад будет считаться сильным, если видимость в нем не превышает 500 метров.

Осадки выпадают в том случае, если хотя бы часть элементов, составляющих облако (капелек или кристалликов), по каким-то причинам укрупняется. Когда облачные элементы становятся настолько тяжелыми, что сопротивление воздуха и восходящие его движения больше не могут удерживать их во взвешенном состоянии, они выпадают из облака в виде осадков.

Укрупнение капелек до нужных размеров не может происходить путем конденсации. В результате конденсации получаются только очень мелкие капельки. Для образования более крупных капель процесс конденсации должен был бы продолжаться чрезмерно долго. Более крупные капли, выпадающие из облака в виде дождя или мороси, могут возникнуть другими путями.

Во-первых, они могут быть результатом взаимного слияния капелек. Если капельки заряжены разноименными электрическими зарядами, это благоприятствует их слиянию. Большое значение имеет также различие размеров капелек. При разных размерах они падают с разной скоростью и потому легче сталкиваются между собой. Столкновениям капелек способствует также турбулентность. Именно таким образом иногда выпадает из слоистых облаков морось, а из мощных кучевых облаков — мелкий и малоинтенсивный дождь, особенно в тропиках, где содержание жидкой воды в облаках велико.

Но обильные осадки возникнуть путем слияния капель все же не могут. Для их выпадения необходимо, чтобы облака были смешанными, т. е. чтобы в них бок о бок находились переохлажденные капельки и кристаллы. Именно таковы высоко-слоистые, слоисто-дождевые и кучево-дождевые облака. Если переохлажденные капли и кристаллы находятся во взаимном соседстве, условия влажности таковы, что для капелек мы имеем насыщение, а для кристаллов — пересыщение. Но в этом случае, кристаллы будут быстро расти путем сублимации, количество водяного пара в воздухе уменьшится и для капель он станет ненасыщенным. Поэтому одновременно с ростом кристаллов будет происходить испарение капелек, т. е. будет происходить перегонка водяного пара с капелек на кристаллы.

Укрупнившиеся кристаллы начинают выпадать обычно из верхней части облака, где они преимущественно находятся. По пути они продолжают укрупняться путем сублимации, а кроме того, сталкиваются с переохлажденными капельками, примораживают их к себе и еще более увеличиваются в размерах. Капельки, замерзшие при соприкосновении с кристаллами, и обломки кристаллов во много раз увеличивают число частиц, на которых происходит кристаллизация. В нижней части облака или облачного слоя появляются, таким образом, крупные кристаллы.
Если в этой нижней части облака температура выше нуля, кристаллы тают, превращаясь в капли, которые и выпадают из облака в виде дождя. Получившиеся при этом капельки с разной скоростью падения могут коагулировать (сливаться) между собой и с другими капельками облака. В других случаях кристаллы тают уже под основанием облака и также выпадает дождь. Наконец, если температура под облаками отрицательна до самой земной поверхности, осадки выпадают в виде снега или крупы. Более сложные условия имеют место, если осадки выпадают в виде града или ледяного дождя, по существу явления то же.

Осадки могут выпадать и из чисто ледяных облаков, также вследствие сублимационного укрупнения кристаллов. Но обычно эти облака высоки (в верхнем ярусе) и осадки из них испаряются, не достигая земной поверхности. «Метлы» и «хвосты» (Virga) некоторых видов перистых облаков, по существу, являются именно полосами падения осадков.

• В астрономии — время года в северном полушарии между 23 сентября (осеннее равноденствие) и 22 декабря (зимнее солнцестояние), в южном полушарии между 21 марта и 22 июня.
• В климатологии и фенологии — переходный сезон года между летом и зимой, характеризующийся нарастающим снижением температуры воздуха, изменениями в режиме осадков, определенными явлениями в живой природе (прекращение вегетации, отлет птиц и пр.).
• В синоптической метеорологии — сезон, характеризующийся переходом от летних циркуляционных процессов к зимним; может начинаться и заканчиваться в разные сроки.

Карты относительной барической топографии (ОТ) содержат сведения о толщине слоя между заданными изобарическими поверхностями.

Карта OT 500/1000 характеризует термическое поле в нижнем пятикилометровом слое, заключающем в себе почти половину всей атмосферы и большую часть содержащегося в ней водяного пара.

Это очень информативная карта, потому что по распределению относительных высот (толщин слоев) можно судить о средней температуре воздуха данного слоя.

На карты ОТ наносят разность высот изобарических поверхностей (h_P1–h_P2), обычно это 1000 гПа и 500 гПа (H_500/1000): из величины абсолютного геопотенциала поверхности 500 гПа в данной точке вычитается величина абсолютного геопотенциала поверхности 1000 гПа, выраженная в гп. дам.

Карты относительной топографии позволяют:
– предсказать эволюцию приземных барических образований. В местах разряжения изогипс давление падает, то циклон, попадая в этот район, углубляется, а антициклон — заполняется. В местах сгущения изогипс давление растет, т.е. циклон, попадая в такой район заполняется, а антициклон — усиливается;
– предсказать районы роста и падения давления. В местах, занятых холодом, давление растет, в теплом —падает;
– определить адвекцию тепла и холода;
– уточнить положение высотной фронтальной зоны.

Прогностическая карта относительной топографии OT500/1000. Регион Европа, прогноз на 144 часа.

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете, образуя озоновый слой в стратосфере он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения.

Озон является малой примесью в земной атмосфере (10^-6 ÷ 10^-5% от объема), его общая масса составляет около 3×10⁹ тонн, т.е. всего лишь 0.64×10^-6 массы всей атмосферы.

В атмосфере озон располагается слоем, толщиной около 90 км. Около 90% озона находится в стратосфере на высотах от 10 до 50 км. Наибольшее количество озона сосредоточено в стратосфере на высоте 26–27 км в тропиках, на высоте 20–21 км в средних широтах и на высоте 15–17 км в полярных областях.
Среднее время жизни молекулы озона в области максимума его концентрации составляет 0.5–3 месяца.

Если собрать весь распределенный по высоте озон в сферический слой вблизи поверхности Земли при нормальных условиях, то толщина этого слоя составит всего около 3 мм. В качестве единицы измерения общего содержания озона (ОСО) принята так называемая единица Добсона (еД или DU), которая соответствует толщине озонового слоя, собранного отдельно и приведенного к нормальному атмосферному давлению 760 мм рт. ст. и нормальной температуре 0°С.
Одна единица Добсона соответствует 0.01 мм толщины этого слоя.
Из экваториальной области воздушные течения весной переносят озон в средние и высокие широты, летом перенос прекращается. В средних широтах Северного полушария наибольшее значение ОСО (до 500–700 еД) наблюдается весной, наименьшее – осенью (около 300 еД). Нормальным считается значение 340-360 единиц Добсона.

O₃ – активное химическое соединение – сильный окислитель. Озон окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия), являясь токсичным загрязнителем атмосферы. В высоких концентрациях он оказывает негативное воздействие на здоровье человека, животных и растительность. Максимальная предельно допустимая концентрация (ПДК) в приземном слое – 0,16 мг/м³ или 80 ppb (ppb – parts per billion). При такой концентрации O₃ относительно безопасное пребывание человека не превышает 1 час. Предельная суточная концентрация равна 0.09 мг/м³ или 45 ppb.
Максимальный уровень озона наблюдется в послеполуденное время, в ночные часы содержание озона в приземном воздухе практически всегда понижается.