Fronturi atmosferice: Frontul cald, rece

Schimbarile neperiodice ale vremii pot fi determinate de proprietatile fizice ale diferitelor tipuri de mase geografice de aer care se succed deasupra regiunii respective

In asemenea situatii, fenomenele meteorologice ale vremii au loc in interiorul aceleasi mase de aer, ele sunt caracteristice acelei mase de aer si pot cuprinde regiuni geografice intinse.

Schimbarile vremii se pot produce insa si in urma actiunii reciproce dintre diferitele mase de aer ajunse in contact. In zona de tranzitie dintre doua mase de aer se produc schimbari rapide in mersul elementelor meteorologice, cu consecinte directe asupra mersului vremii

Zona de tranzitie dintre doua mase de aer diferite, caracterizate prin gradienti orizontali mari ai elementelor meteorologice se numeste front atmosferic.

Deoarece contactul dintre cele doua mase de aer se realizeaza pe o zona destul de ingusta, in reprezentarile grafice acest strat este redus, conventional, la o simpla suprafata, numita suprafata frontala, iar din intersectia ei cu suprafata terestra rezulta asa - numita linia frontului

Suprafata frontala este totdeauna inclinata sub un anumit unghi fata de orizontala (spre partea masei reci), deoarece aerul rece, avand o densitate mai mare, va patrunde in zona frontala sub aerul cald, luand forma unei pene inguste la suprafata terestra.

Dupa directia de deplasare se deosebesc doua feluri de fronturi: fronturile calde, care se deplaseaza spre masa de aer rece si fronturile reci, care se deplaseaza in directia masei de aer cald, care se retrage.

Frontul cald - ia nastere  prin interactiunea unei mase de aer cald cu o masa de aer rece, atunci cand aerul cald care inainteaza ia locul unei mase de aer rece. Dupa trecerea frontului cald, vremea se incalzeste.

In inaintarea sa, masa de aer cald, avand un dinamism mai accentuat decat cea rece care se retrage, aluneca ascendent pe suprafata frontala. Prin aceasta miscare ascendenta, cu caracter continuu si lent, aerul se raceste prin destindere, se produce condensarea vaporilor de apa si ia nastere un vast sistem noros, caracteristic, de care in mod obisnuit este legata caderea precipitatiilor

In primul etaj apar norii Nimbostratus, din care cad precipitatii continue, timp de 12-16 ore, cu caracter linistit si in cantitati importante. Ascensiunea in continuare a aerului pe suprafata frontala duce la formarea norilor Altostratus, apoi a norilor Cirrostratus si Cirrus. Norii caracteristici frontului cald sunt deci de tip stratiform. Latimea orizontala a sistemului noros, in directia de inaintare a frontului, poate fi de 600-1000 km, iar zona cu precipitatii are o latime de km.

Pe masura apropierii liniei frontului, in stransa legatura cu ingrosarea stratului de aer cald si subtierea stratului de aer rece are loc o scadere lenta si uniforma a presiunii. Odata cu scaderea presiunii  se produce si o crestere treptata a temperaturii. Vantul sufla in general slab, insa la apropierea liniei frontului se observa totusi o intensificare a vantului, si o rotire treptata spre stanga. Dupa trecerea liniei frontului, in masa de aer cald scaderea presiunii inceteaza, vantul se roteste brusc spre dreapta si slabeste in intensitate.

Dupa trecerea frontului cald, precipitatiile inceteaza, cerul se insenineaza, iar temperatura aerului ramane ridicata.

Frontul rece de ordinul I. Se caracterizeaza printr-o panta destul de abrupta a penei de aer, care determina o miscare convectiva fortata a aerului cald si o racire intensa, prin destindere. Aceasta duce la o condensare puternica si la formarea norilor de tip convectiv (Cumulonimbus), din care cad precipitatii cu caracter de aversa chiar din fata frontului. In spatele liniei frontului, unde inclinarea suprafetei frontale este mai mica, aerul cald este antrenat intr-o miscare mai lenta, care are drept rezultat formarea unui sistem noros stratiform, incepand cu Nimbostratus, din care cad precipitatii continue si generale. Dupa acestia urmeaza norii Altostratus si uneori Cirrostratus.

Se observa deci unele asemanari cu frontul cald. Deosebirea consta in prezenta norilor Cumulonimbus in partea anterioara a frontului rece, in succesiunea inversa a celorlalte genuri de nori si situarea zonei de precipitatii in urma liniei frontului.

Totodata, la frontul rece de ordinul I, zona de precipitatii este mai ingusta, 100-150 km, rareori 250-300 km.

Document online: Calculul orei culminatiei astrilor Lucrare: Procese termodinamice in atmosfera - fizica atmosferei si procesele politrope

Frontul rece de ordinul II. Se caracterizeaza printr-o mare viteza de deplasare si printr-o puternica convectie dinamica determinata de partea anterioara, abrupta a frontului.

Pe aceasta cale iau nastere nori Cumulonimbus puternici, care produc precipitatii cu caracter de aversa sau torentiale, insotite de fenomene electrice. Vantul sufla puternic, in rafale. 

toate fenomenele meteorologice legate de frontul rece de ordinul II au un caracter mult mai violent decat in cazul frontului rece de ordinul I.

sistemul noros Cumulonimbus sufera o deformare in partea superioara, sub forma unei stresini alungite sau ca o nicovala in directia de inaintare a frontului, precum si faptul ca zona de precipitatii este destul de ingusta, 10-20 km, si dispusa in mare parte inaintea liniei frontului.

Deplasarea aparenta a obiectelor datorita refractiei terestre a razelor luminoase care provin de la un obiect, acesta sufera o deplasare aparenta D, care este data de relatia empirica:

D = 291·10-6·d·r

d distanta pana la obiect

r - unghiul de refractie al razei luminoase

fenomenul apare pe intinderile mari de apa si de uscat, influentand masuratorile topografice

din punct de vedere meteorologic, acest fenomen da indicatii asupra stratificarii aerului din apropierea suprafetei solului si a variatiei gradientului termic vertical.

Vibratiile obiectelor indepartate se observa in zilele foarte calduroase si mai ales in regiunile de ses

consta in oscilarea obiectelor indepartate (munti, dealuri, cladiri, arbori etc), mai vizibil la extremitatile lor

fenomenul apare deoarece razele luminoase care ajung la ochiul observatorului sufera devieri bruste, strabatand straturi cu densitati si indici de refractie diferiti.

Mirajul – apare datorita variatiei bruste a densitatii aerului in sens vertical. In miraj se modifica in mod aparent forma obiectului care apare alaturi de imaginile respective.

Mirajul inferior - se produce in stepe si deserturi datorita incalzirii puternice a straturilor de aer din apropierea solului.

razele luminoase care pornesc de la un obiect indepartat O si ajung la ochiul observatorului, se vor refracta (departandu-se de normala) din ce in ce mai mult cu apropierea de sol.

incidenta razelor la un moment dat depaseste unghiul limita si vor suferi o reflexie totala, iar observatorul va vedea imaginea I a obiectului, in prelungirea ultimei raze refractate, mult coborata fata de obiectul O si rasturnata.

Mirajul superior se produce in cazul cand straturile de aer din apropierea solului se racesc fata de cele superioare si in acest caz densitatea aerului precum si indicii de refractie se vor micsora cu inaltimea. - refractia razelor se produce prin apropierea de normala, iar imaginea I se va forma deasupra obiectului O si rasturnata.

Mirajul multiplu – formarea catorva imagini ale unui obiect indepartat, datorita micsorarii rapide cu inaltimea a densitatii aerului de la o anumita inaltime.

razele luminoase care pornesc de la obiect catre ochiul observatorului, trcand prin straturile inferioare ale aerului, vor forma imaginea I1 mai apropiata de suprafata terestra si imaginile I2, I3 etc in straturile superioare, in care densitatea aerului sufera variatii bruste.

fenomenele de miraj dau o indicatie asupra schimbarii vremii, datorita variatiei gradientului termic vertical in straturile de aer.

10.Curcubeul apare sub forma unui arc cu concavitatea in jos, colorat in culorile spectrului, dispuse concentric, violetul aflandu-se in interiorul arcului, iar rosul la exterior.

apare atunci cand in partea opusa Soarelui se afla un nor de ploaie.

prima explicatie asupra formarii curcubeului a fost data in anul 1637 de catre Descartes si mai tarziu completata de Newton si Airy.

raza RI cade pe picatura de apa sub unghiul de incidenta i, se refracta sub unghiul r, apropiindu-se de normala N

i - r = unghiul de deviatie

RI ajunge in spatele picaturii, in punctul M unde sufera o reflexie, astfel incat va fi din nou deviata sub unghiul π - 2r

in punctul N sufera o noua refractie, fiind deviata sub unghiul i – r

Notam D – unghiul de deviatie totala:

D = (i - r) + (π – 2r) + (i – r) = 2(i – r) + (π – 2r)

Daca raza se reflecta de k ori in interiorul picaturii:

D = kπ + 2[ i – (k + 1)r ]

depinde de unghiul de incidenta al razelor si de dimensiunile picaturilor ce intra in compozitia norului sau precipitatiilor

picatura de apa joaca rolul unei prisme.

Curcubeul poate fi vizibil  numai sub un anumit unghi si numai in cazul in care ochiul observatorului se afla in varful conului in care converg razele luminoase.

razele rosii fac unghiul de 42° cu suprafata terestra, iar cele violete de 40°.

adesea apare si un al doilea curcubeu, care este vizibil sub un unghi de 52°, avand culorile mai putin vii si dispuse invers fata de primul.

nu toate razele ce intalnesc picaturile de apa din nori contribuie la formarea curcubeului, ci numai asa numitele raze eficare

pentru razele rosii D = 138°, iar unghiul sub care apare vizibila culoarea rosie este complementul acestuia

pentru razele violete D = 140°, iar pentru celelalte raze, de alte culori, aceste unghiuri au valori intermediare