Kapittel 8 Fronter, luftmasser og ekstratropiske sykloner

Transkript

1 Kapittel 8 Fronter, luftmasser og ekstratropiske sykloner Asgeir Sorteberg Geofysisk Institutt, UiB

2 Luftmasser Luftmasser kan klassifiseres basert på temperatur og fuktighet. Temperaturen til en luftmasse blir definert som enten arktisk, polar,tropisk eller ekvatorial (arktisk luft er den kaldeste og tropisk og ekvatorial den varmeste). Fuktinnholdet til en luftmasse defineres som enten Maritim (fuktig) eller Kontinental (tørr). Temperatur og fuktighetsklassifikasjonen kan så brukes i kombinasjon F. eks: kontinental arktisk luftmasse ( kald og tørr).

3 Luftmasser Arktisk (A) Polar (P) Tropisk (T) ca cp ct Ekvatorial (E) Kontinental (c) Svært kald, tørr, stabil Kald, tørr, stabil Svært varm, tørr, ustabil nær bakken, stabil lenger opp Maritim (m) mp mt me Kjølig, fuktig, ustabil Varm, fuktig, ustabil Varm, svært fuktig, ustabil

4 Luftmasser

5 Synoptiske Fronter Fronter dannes der luftmasser med ulik tetthet (som oftest ulik temperatur) kommer i kontakt med hverandre. Grenseflaten mellom de to luftmassene kalles en frontflate. Fronter i atmosfæren er karakterisert ved: Skarpe horisontale temperaturforandringer Skarp kontrast i duggpunktstemperatur Forandring i vindretning Knekk i isobarene

6 Synoptiske Fronter Stasjonær front Ingen bevegelse Kald front - En front der kald luft overtar for varm Varm front En front der varm luft overtar for kald Okkludert front - En front der den kalde fronten har tatt igjen den varme Meteorologisk tegn

7 Synoptiske Fronter Typisk dele av luftmasser i et lavtrykk med en kaldfront i sørlig del av den nordlige kalde vinden og en varmfront i nordlige del av den varme sørlige vinden

8

9 Kald Front Kald front - En front som løfter varm og fuktig luft opp langs fronten (konveksjon). Ustabil luft bak fronten (kald luft over varm overflate)

10 Kaldfrontpassasje Trykk Temperatur og Duggpunktstemperatur Vindhastighet Vindretning

11 Varm Front Varm front Varm luft (mindre tetthet) glir over kald luft og gir store områder med stratiforme skyer. Stabil luft bak fronten (varm luft over kald overflate)

12 Varm Front passasje Trykk Temperatur og Duggpunktstemperatur Vindhastighet Vindretning

13 Okkludert Front Okkludert front - Kaldfronter beveger seg ofte raskere enn varmfronter og vi kan få en okklusjon der den kalde fronten har tatt igjen den varme. Varm luft skyves opp av kaldfronten og skysystemene over varm og kaldfronten smeltes sammen.

14 Okkludert Front

15 Okkludert Frontpassasje Trykk Temperatur og Duggpunktstemperatur Vindhastighet Vindretning

16 Stasjonær Front Stasjonær front - Grense mellom kalde og varme luftmasser, ingen bevegelse. Ofte forløper for en kald eller varmfront. Svak vind og ofte lite skyer

17 Ekstratropiske lavtrykk Ekstratropiske lavtrykk er lavtrykk på synoptisk skala. De skiller seg fra lavtrykkssystemer som oppstår i tropiske og polare strøk ved at de er knyttet opp til fronter og horisontale temperaturgradienter i områder kjent som barokline soner. «Ekstratropisk» betyr utenfor tropene dvs på midlere breddegrader. Vanligvis mellom 30 og 60 nord eller sør for ekvator Områder med ekstratropiske lavtrykk

18 Områder med ekstratropiske lavtrykk Hovedregionen for lavtryksaktiviteten på nordlige halvkule er over hav med to hovedstormbaner over nordlige Stillehavet og Nord Atlanteren.

19 Fordeling av nedbør og vanndamp i et lavtrykk NEDBØR VANNDAMP (WVP) L L

20 Fordeling av vind rundt et lavtrykk VIND L

21 Den Norske Syklonmodellen Den Norske Syklonmodellen (polarfront teorien) er en generell beskrivelse av utvikling av et lavtrykk som skyldes horisontale temperaturkontraster (også kalt baroklin utvikling). Utviklet ved Bergensskolen i meteorologi mellom 1. og 2. verdenskrig. V. Bjerknes, J. Bjerknes, H. Solberg, T. Bergeron, C.-G. Rossby, S. Petterssen, E. Palmén og C. L. Godske

22 Den Norske Syklonmodellen Nedbør Stasjonær front: Utviklingen starter med en front som opprettholdes av f.eks. et høytrykk på hver side. Syklogenese: Den kalde luft fra nord og varme fra sør kan under de rette atmosfæriske betingelsen gi en tilt av den stasjonære fronten. Parallelt begynner luftmassene å sirkulere mot klokken på den nordlige halvkule som følge av Coriolis-kraften Modent stadium: Vi får kaldluftsadveksjon til venstre og varmluftsadveksjon til høyre for lavtrykket. Dette gir en knekk på isobaren. Varm luft heves opp vha. konvergens i lavtrykket.

23 Den Norske Syklonmodellen Nedbør Tidlig okklusjon: Kaldfronten vil ta igjen varmfronten (hvorfor er et kompleks spørsmål som skyldes både forskjellige vindhastigheter i høyden forskjellig stabilitet nær bakken) Framskreden oklusjon: Ettersom kaldfronten tar igjen varmfronten vil den kutte av varmluftstransporten og Den horisontale temperaturforskjellen vil ikke kunne opprettholdes. Lavtrykket vil svekkes. Varmsektor løftes over bakken. I siste fase av vil lavtrykket bevege seg vekk fra frontsonen (cut-off low)

24 Skyinndeling gjennom en kald og varmfront

25 Trykk ved havnivå og i ca5000 m L

26 Temperatur i nedre troposfære Kalde luftmasser L Varme luftmasser

27 Den Norske Syklonmodellen Hvordan blir lavtrykkene mer intense? Lavtrykkene får energien sin fra potensiell energi som går over til kinetisk energi. Intensivering av lavtrykk er relativt kompliser. Men innebærer ofte kald nedsynkende luft og varm oppadstigende luft som under visse forutsetninger gir redusert potensiell energi til fordel for økt kinetisk energi. Alternativt kan latent varmefrigjøring (nedbør) i varm sektor (mellom varm og kaldfronten) gir oppadstigende varm luft og lavere trykk ved bakken.

28 Lavtrykk og jetstrømmen En viktig faktor i utviklingen av ekstratropiske lavtrykk er hvordan lavtrykssenteret ved bakken er lokalisert i forhold til bølgene på jetstrømmen. I disse bølgene dannes konvergente og divergente luftstrømmer pga sammentrykking og utviding av avstanden mellom isobarene.

29 Lavtrykk og jetstrømmen For at et lavtrykk skal kunne få lavere trykk må det kunne kvitte seg med masse raskere enn det blir fylt igjen ved at luft strømmer mot lavtrykket. For at dette skal skje bør senter av lavtrykket ligge i en sone med divergerende luft i høyden. Det betyr at lavtrykket i høyden bør ligge vest for lavtrykket ved bakken