Atmosferske fronte

Atmosferske fronte su uska granična područja između atmosferskih zračnih masa

U termodinamičkom smislu one predstavljaju zračne toplinske strojeve na makro i mezo skali. Za obične ljude prolazak atmosferske fronte predstavlja "ružno" vrijeme praćeno naoblakom, kišom, pljuskovima, dok su za meteorologe prirodne pojave od ogromnog značenja jer predviđanje njihovog nastanka, te praćenje i predviđanje kretanja i vrijeme života predstavlja okosnicu meteorološkog posla.
Atmosferske fronte su u baričkom smislu sastavni dijelovi ciklona.

Stacionarne atmosferske fronte

Dok dvije zračne mase miruju jedna kraj druge, njihovu granicu nazivamo stacionarna fronta i na njoj nema nekih interesantnih zbivanja. Ono po čemu se može uočiti ta granica je nagla promjena temperature i vlažnosti pri prelasku iz jedne u drugu. Što se tiče pritiska, tu nećete uočiti nikakav skok. Načelno, u atmosferi ne mogu postojati nagli skokovi u pritisku jer bi to izazvalo veliku gradijentnu silu koja bi inducirala jake vjetrove. Iznimka su tropski cikloni (twisteri, pijavice, hurricane-i, tajfuni...).
Međutim, dvije zračne mase različitih temperatura u dodiru predstavljaju područje povećane toplinske energije, odnosno začetak atmosferskog toplinskog stroja koji će tu toplinsku energiju pretvoriti u mehaničku kako bi se kao konačni cilj poništila razlika u temperaturi i snizilo energetsko stanje takvog sistema jer svaki fizikalni sistem u našem Svemiru nastoji doći u stanje sa najnižim mogućim sadržajem energije.
Kada energetski nivo postane dovoljno veliki, počinje pretvaranje toplinske u mehaničku energiju: na stacionarnoj fronti se javlja talasni poremećaj i na jednom mjestu hladni zrak počinje zauzimati područje toplog zraka, dok na drugom topli zrak počinje zauzimati područje hladnog zraka. Ono što je tema ovog članaka je kako izgledaju pomične atmosferske fronte.

Tople fronte

Kada topli zrak počne nadirati nad područje hladnog zraka, on se, zato što je specifično lakši, "penje" preko hladnog. Stoga je granica tople i hladne zračne mase nagnuta prema hladnom zraku. Nagnutost se izražava tangensom ugla (omjer vertikalne i horizontalne katete) i iznosi od 1/50 do 1/300. Frontalna površina započinje tamo gdje počinje uočljiva razlika dviju zračnih masa, najčešće na površini zemlje, a završava tamo gdje ona prestaje.

Slika 1. Prikaz oblačnosti u toploj fronti s stabilnim toplim zrakom

Ns - nimbostratus	As - altostratus
Ci - cirus	Sc - stratumulus
Cs - cirostratus

Zbog penjanja toplog zraka iznad hladnijeg dolazi do kondenzacije vodene pare, odnosno stvaranja naoblake duž frontalne površine. Sl.1 predstavlja sistem oblačnosti kada se radi o stabilnom toplom zraku. Uočljivo je da se tu radi uglavnom o slojevitoj oblačnosti (nimbostratus Ns, altostratus As, cirostratus Cs). U području hladnog zraka ispred same fronte postoji područje padavina. Padavine iz As najčešće ne dopiru do tla, dok iz Ns pada dosadna jednolična kiša. Područje padavina se nalazi u području toplog zraka. Nakon prolaska tople fronte dolazi do naglog razbijanja oblačnosti i otopljenja.

Slika 2. Prikaz oblačnosti u toploj fronti s nestabilnim toplim zrakom

Ns - nimbostratus	As - altostratus
Cb - cumulonimbus	Sc - stratumulus
Cs - cirostratus	Ci - cirus

Sl.2 predstavlja oblačni sistem tople fronte u slučaju nestabilnog toplog zraka. Zbog termodinamičke nestabilnosti, dolazi do stvaranja olujnih oblaka kumulonimbusa Cb unutar samog oblačnog sloja. Kako su ti kumulonimbusi Cb sastavni dio oblačnog sistema teško su uočljivi te se nazivaju "maskirani komulonimbusi". Ne treba posebno naglašavati njihovu opasnost za vazdušni saobraćaj. No mi tamo ionako ne letimo, zar ne? Ili možda letimo...? U ovom slučaju padavine su kombinacija dosadne kiše iz nimbostratusa Ns i mjestimičnih povremenih pljuskova iz kumulonimbusa Cb.

Hladne fronte

Pri nadiranju hladnog zraka na područje toplog, dolazi do njegovog "podvlačenja" ispod toplog. Razlog tome je njegova veća specifična težina. Zbog podizanja toplog zraka u više slojeve, u njemu dolazi do kondenzacije vodene pare , te stvaranja oblaka. Postoje spora (Sl.3.) i brza (Sl.4.) hladna fronta.

Slika 3. Prikaz oblačnosti spore hladne fronte sa stabilnim toplom zrakom

Ac - altokumulus	As - altostratus
Ns - nimbostratus	Cu - kumulus
Sc - stratokumulus	Cu con - kumulus kongestus

Sl.3 prikazuje oblačni sistem spore hladne fronte kada hladan zrak zauzima područje stabilnog toplog zraka. Ovdje će prevladavati slojevita oblačnost, kišni nimbostratusi Ns, te altostratusi As iznad njih. Iza hladne fronte, u području "vedrine", dolazi do stvaranja novog "reda" kumulusne oblačnosti, Cu con i Cb. Ta linija se još naziva i "sekundarna hladna fronta", mada se tu zapravo ne radi o pravoj fronti nego o jakoj termičkoj aktivnosti.

Slika 4. Prikaz oblačnosti spore hladne fronte sa stabilnim toplom zrakom

Ac - altokumulus	Cu - kumulus
Cb - cumulonimbus	Cu con - kumulus kongestus
Sc - stratokumulus

Sl.4. prikazuje oblačni sustav brze hladne fronte, kada hladan zrak zauzima područje nestabilnog toplog zraka. Uslijed te nestabilnosti dolazi do naglog uzdizanja toplog zraka te stvaranja olujnih kumulonimbusa Cb praćenih jakim udarima vjetra, pljuskovima i grmljavinom. Ispred ovakve hladne fronte dolazi do pupanja kumulusa Cu i kumulusa kongestusa Cu con , što u jedriličarskom smislu predstavlja "raj" jer diže "svuda" . Nekada je bilo popularno jedrenje jedrilicama ispred fronte, no jasno je koje opasnosti kriju takvi "užitci". Iza fronte, u području "vedrine", uslijed jake termičke aktivnosti dolazi do stvaranja "sekundarne hladne fronte".

Fronte okluzije

Kako je hladna fronta brža od tople, to će ona nakon nekog vremena, četiri do pet dana u prosjeku, dostignuti toplu frontu. Drugim riječima, hladan zrak će dostignuti hladnu zračnu masu koju je topli zrak gurao ispred sebe. Uslijed toga će topli zrak biti potisnut u visinu, što je i logično jer je specifično lakši od obje hladne zračne mase. Sada imamo u igri tri zračne mase: dvije hladne u prizemlju i jednu toplu iznad njih. Ovu situaciju nazivamo okluzija. Spomenute hladne zračne mase se ipak razlikuju u temperaturi, pa u ovisnosti o tome možemo govoriti o dvije vrste okluzije: okluzija tipa tople fronte i okluziji tipa hladne fronte. Okluzija predstavlja završni čin u životu ciklone. Smisao ciklone je bio miješanjem zračnih masa poništiti temperaturnu razliku među zračnim masama, odnosno smanjiti energetski nivo sistema, što je sada i postignuto. Još je nešto malo energije ostalo što održava oblačni sistem, koji čak u sebi može sadržavati i maskirane kumulonimbuse Cb. Ali to je zapravo kraj. Ciklona će živjeti još najviše dan ili dva.

Slika 5. Prikaz oblačnosti pri okluziji po tipu hladne fronte

Ac - altokumulus	Sc - stratokumulus
Cb - cumulonimbus	Ns - nimbostratus

Sl.5. prikazuje oblačni sistem okluzije tipa hladne fronte. Hladni zrak koji je sustigao drugu hladnu zračnu masu (u suštini samoga sebe) je ipak nešto hladniji te u najnižem sloju imamo tip "hladne fronte". Oblačni sistem može sadržavati maskirane kumulonimbuse Cb, što je vrlo opasna situacija za vazdušni saobraćaj pošto su vizualno teško ili gotovo nikako uočljivi.

Slika 6. Prikaz oblačnosti pri okluziji tipa tople fronte

Ac - altokumulus	Sc - stratokumulus
As - altostratus	Ns - nimbostratus
Ci - cirus

Sl.6. prikazuje oblačni sistem okluzije tipa tople fronte. Hladni zrak koji je sustigao drugu hladnu zračnu masu (u suštini samoga sebe) je ipak nešto topliji te u najnižem sloju imamo tip "tople fronte".

Promjene koje obično prate prolaz fronte

Fronta	Svojstvo	Ispred fronte	Pri prolazu	Nakon prolaza
T O P L A
	Pritisak	Stalno pada	Pad prestaje	Male promjene; možda lagani pad
	Temperatura	Lagano raste	Porast prestaje	Male promjene
	Vlaga	Postepeno raste	Porast prestaje	Male promjene
	Vjetar	Protusatna promjena smjera i pojačanje	Satna promjena i slabljenje	Male promjene
	Oblaci	Ci, Cs, As, Ns u slijedu	Niski Ns i fraktusi	Možda St ili Sc
	Vrijeme	Stalna oborina	Oborina prestaje	Lijepo ili rosulja, event. s prekidima
	Vidljivost	Dobra osim u kiši; smanjuje se približavanjem fronte	Slaba; katkad sumaglica ili magla	Slaba; sumaglica ili magla često traju
H L A D N A
	Pritisak	Pada; obično polagano	Naglo raste	Porast se nastavlja ali polganije
	Temperatura	Male promjene	Naglo pada	Pad se polagano nastavlja
	Vlaga	Male promjene	Naglo pada	Niska
	Vjetar	Lagana protusatna promjena smjera i pojačanje	Nagla satna promjena; možda uz jake mahove	Male promjene; možda daljnje satno skretanje
	Oblaci	Možda Cu ili Cb	Cu i Cb; Ns i As	Katkad As, onda Cu
	Vrijeme	Moguća kiša	Jaka kiša; katkad grmljavine i tuča	Pljuskovi
	Vidljivost	Slaba	Naglo poboljšanje	Dobra

ZRAČNA MASA je velika zapremina zraka određenih svojstava koja je poprimio boraveći neko vrijeme nad određenom podlogom. Mogu biti npr. polarna zračna masa, sjevernoatlantska, kontinentalna, sibirska, sredozemna, pustinjska....., a glede fizikalnih svojstava mogu biti hladne, tople, suhe, vlažne, stabilne, nestabilne....

vrh strane