Курсовая теория на тему Поверхности раздела в атмосфере

Содержание:

Введение 2
1. Атмосфера и «поверхности раздела» 4
2. Изменение температуры воздуха внутри фронтального слоя 7
3. Различие понятий «динамического» и «кинематического» условий 9
4. Выполнение условия равенства (непрерывности) давления в теплой и холодной воздушных массах 11
5. Кинематические условия на поверхности раздела сред 13
6. Фронт на синоптических картах 14
7. Вид барической системы для области расположения фронта 16
8. Изменение направления ветра после прохождения фронта 17
Заключение 19
Список использованной литературы 20

Введение:

При перемещении воздушная масса начинает изменять свои свойства – они уже будут зависеть не только от свойств очага формирования, но и от свойств соседних воздушных масс, от свойств подстилающей поверхности, над которой проходит воздушная масса, а также от длительности времени, прошедшего с момента образования воздушной массы. Эти влияния могут вызвать изменения в содержании влаги в воздухе, а также изменение температуры воздуха в результате высвобождения скрытой теплоты или теплообмена с подстилающей поверхностью.
Процесс изменения свойств воздушной массы называется трансформацией или эволюцией. Трансформация, связанная с движением воздушной массы, называется динамической. Скорости перемещения воздушной массы на разных высотах будут различными, наличие сдвига скоростей вызывает турбулентное перемешивание. Если нижние слои воздуха нагреваются, то возникает неустойчивость и развивается конвективное перемешивание. Обычно процесс трансформации воздушной массы продолжается от 3 до 7 суток. Признаком его окончания является прекращение существенных изменений температуры воздуха день ото дня как вблизи земной поверхности, так и на высотах.
Неравномерное нагревание земной поверхности и нижних слоев атмосферы является причиной возникновения горизонтальных градиентов температуры. Особенно большие горизонтальные градиенты температуры воздуха создаются между высокими и низкими широтами. Вследствие горизонтального переноса тёплые и холодные воздушные массы могут сближаться друг с другом или, наоборот, удаляться друг от друга.
При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними увеличиваются горизонтальные градиенты температуры воздуха, влажности, давления, возрастает скорость ветра. Наоборот, при удалении воздушных масс друг от друга градиенты метеорологических величин и скорости ветра уменьшаются. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтальными зонами.
Концепцию влияния атмосферных фронтов на погоду придумал норвежский метеоролог Вильгельм Бьеркнес в 1917 году. Он выделил на синоптических картах линии, разделяющие в циклоне зоны теплого и холодного воздуха, к которым также привязаны осадки. Его открытие позволило улучшить качество прогнозов погоды.
Целью данной работы является изучение специфики поверхности раздела в атмосфере.
Задачи работы:
• Раскрыть содержание понятий «фронтальная поверхность» и «поверхность раздела»,
• Изучить особенности анализа скорости движения фронтов атмосферного раздела.
Объектом исследования в данной работе выступает атмосферный фронт.
Предмет исследования – специфика формирования и передвижения раздела атмосферы. 

Заключение:

Исходя из рассмотренного в работе материала, можно сделать вывод о том, что атмосферный раздел представляет собой пограничная зона между теплыми и холодными воздушными массами в нижних слоях атмосферы.
Метеорологи выделяют холодные и теплые фронты. Холодные фронты возникают, когда холодная воздушная масса перемещается в сторону тёплой; теплый фронт — противоположное понятие. Атмосферные фронты сопровождаются переносом облаков, характерных для конкретной воздушной массы. Например, при движении холодной воздушной массы теплый воздух поднимается и образуются кучевые и кучево-дождевые облака. Существуют также и другие типы фронтов, к примеру, фронт окклюзии — комплексный фронт, возникающий в результате слияния холодного и теплого фронта.
Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и тёплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких километров, с образованием между ними наклонной поверхности раздела.
Главной характерной чертой атмосферных фронтов являются большие значения горизонтальных градиентов: давления, температуры, влажности и др. Зона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами. При наличии движения поверхность перехода становится наклонной, при этом более плотный воздух (холодный) образует клин под менее плотным (тёплым), а тёплый воздух совершает восходящее скольжение вдоль этого клина. 

Фрагмент текста работы:

1. Атмосфера и «поверхности раздела»

При сближении масс воздуха с различными физическими свойствами горизонтальные градиенты температуры, влажности, давления и других метеорологических элементов увеличиваются, скорости ветра возрастают. Наоборот, при удалении их друг от друга градиенты уменьшаются. Те зоны, в которых происходит сближение разнородных воздушных масс, например сравнительно сухих холодных и влажных теплых, называются переходными или фронтальными зонами. Во фронтальных зонах как бы происходит борьба холодных и теплых масс воздуха. В результате этой борьбы холодные массы воздуха прорываются в области расположения теплых масс, а теплые массы проникают в области расположения холодных масс. 
Вследствие этих процессов те и другие воздушные массы постепенно приобретают свойства, присущие воздуху данного географического района. Фронтальные зоны тропосферы ежедневно можно обнаружить в поле температуры и давления преимущественно во внетропических широтах, где различен приток солнечной энергии на севере и юге умеренной зоны. Величины горизонтальных градиентов температуры и давления здесь больше, чем где-либо на земном шаре. Фронтальные зоны непрерывно возникают, обостряются, разрушаются. Однако по интенсивности они бывают различными, что зависит от разности температур сближающихся масс воздуха. 
В нижних слоях атмосферы при пересечении фронтальных зон в направлении от теплого воздуха к холодному в соответствии с большими горизонтальными градиентами происходит быстрое понижение температуры, давления и влажности и наблюдаются большие скорости воздушных течений. В средних широтах на высотах 10—12 км в этих зонах ветры нередко достигают ураганной силы, т. е. 200 км/час и более. Как увидим ниже, фронтальные зоны играют ведущую роль в развитии атмосферных процессов. Так как холодные и теплые массы воздуха имеют различную плотность, они располагаются по отношению друг к другу не вертикально, а наклонно. Холодный воздух, как более плотный и тяжелый, вклинивается под теплый, более легкий. В этой пограничной зоне между различными по свойствам воздушными массами обычно возникают циклоны и антициклоны, несущие ненастную и хорошую погоду. Размеры переходных зон по сравнению с воздушными массами невелики. Во фронтальной зоне возникают поверхности раздела между холодными и теплыми воздушными массами, которые называются атмосферными фронтами. Фронтальные поверхности всегда наклонены в сторону холодного воздуха, который располагается под теплым воздухом в виде узкого клина (рис. 1). Угол наклона фронтальной поверхности к горизонту очень мал: он составляет меньше 1°, а тангенс угла колеблется в пределах 0,01—0,02. Это значит, что если удалиться от линии фронта у поверхности земли в сторону холодного воздуха на 200 км, то фронтальная поверхность будет находиться на высоте 1—2 км. При удалении в горизонтальном направлении на 500 км фронтальная поверхность находится на высоте 2,5—5,0 км. Так как углы наклона фронтов очень малы то, чтобы представить фронты в вертикальной плоскости более наглядно, обычно горизонтальный масштаб берется во много раз меньшим, чем вертикальный. На представленной схеме фронта вертикальный масштаб увеличен почти в 50 раз [8].