Введение

Линия гроз Линия гроз вдоль или впереди холодного фронта

Линия гроз, или точнее квазилинейная конвективная система (QLCS), – это линия гроз, часто формирующаяся вдоль или впереди холодного фронта. В начале XX века этот термин использовался как синоним холодного фронта (который часто сопровождается резкими и порывистыми изменениями ветра). Линейные грозовые образования часто характеризуются сильными осадками, градом, частыми молниями, сильными прямолинейными ветрами и иногда торнадо или водяными смерчами. Особенно сильные прямолинейные ветры могут возникать там, где линейная структура принимает форму дугообразного эхо. Торнадо могут формироваться вдоль волн в линейном эховолновом паттерне (LEWP), где присутствуют области мезомасштабного пониженного давления. Некоторые дугообразные эхо могут развиться в derechos, быстро перемещаясь над обширной территорией. На заднем крае дождевой полосы, связанной с развитой линией шквала, может формироваться зона пониженного давления, в крайне редких случаях сопровождающаяся тепловым выбросом.

Теория

Теория полярного фронта была разработана Якобом Бьеркнесом на основе данных плотной сети наблюдательных пунктов в Скандинавии во время Первой мировой войны. Эта теория предполагала, что основной приток воздуха в циклон был сосредоточен вдоль двух линий сходимости – одной, расположенной впереди области низкого давления, и другой – тянущейся позади неё. Зона сходимости, расположенная позади циклона, называлась линией шквала или холодным фронтом. Области облачности и осадков, по-видимому, формировались вдоль этой зоны сходимости. Концепция фронтальных зон привела к формированию концепции воздушных масс. Представление о трехмерной структуре циклона было сформировано после развития сети наблюдений в верхних слоях атмосферы в 1940-х годах.

Жизненный цикл

Организованные области грозовой активности усиливают уже существующие фронтальные зоны и могут обгонять холодные фронты. Этот обгон происходит в зоне западных ветров, где струйное течение верхних слоев атмосферы разделяется на два потока. Образующаяся мезомасштабная конвективная система (МКС) формируется в точке разделения струйного течения в структуре ветра, в области максимального притока воздуха в нижних слоях атмосферы. Затем конвекция перемещается на восток и к экватору в теплый сектор, параллельно линиям изобар постоянной толщины. Когда конвекция имеет выраженный линейный или изогнутый характер, МКС называется линией шквала, при этом данная особенность располагается на переднем крае существенного сдвига ветра и повышения давления. Эта особенность обычно отображается в теплый период года на территории Соединенных Штатов на поверхностных картах, поскольку она находится в пределах резких поверхностных желобов. Если линии шквала формируются над засушливыми регионами, сильные ветры, поднимающие пыль с поверхности пустыни, могут вызвать пыльную бурю, известную как хабуб. За развивающимися линиями шквала может образоваться циклонический вихрь в задней части дождевого экрана, что может привести к тепловому взрыву из-за нагрева нисходящего воздушного потока, который больше не охлаждается дождем. Перед линией шквала можно встретить небольшие кучевые или слоисто-кучевые облака, а также перистые, а иногда и высококучевые или перисто-кучевые облака. Эти облака являются результатом распада прежних кучево-дождевых облаков или области слабой нестабильности перед основной линией шквала. Когда суперъячейки и многоячейковые грозы рассеиваются из-за слабого сдвига ветра или недостаточных механизмов подъема (например, значительного рельефа местности или отсутствия дневного прогрева), фронт порывов ветра, связанный с ними, может обогнать саму линию шквала, а область синоптического минимума давления может затем заполниться, что приведет к ослаблению холодного фронта; по сути, гроза исчерпала свои восходящие потоки, превратившись в систему, в которой преобладают нисходящие потоки. Области, где линии шквала рассеиваются, могут характеризоваться низким значением CAPE, низкой влажностью, недостаточным сдвигом ветра или неблагоприятной синоптической динамикой (например, заполнение циклона верхнего уровня), что приводит к фронтолизу. В дальнейшем произойдет общее истончение линии шквала: ветры будут ослабевать со временем, границы оттока существенно ослабят восходящие потоки, а облака потеряют свою толщину.

Вверх по течению

Ведущая часть линии шквала состоит главным образом из множественных восходящих потоков или отдельных областей восходящего движения, поднимающихся от уровня земли до верхних пределов тропосферы, конденсирующих воду и формирующих темное, угрожающее облако, иногда с заметным выступом вершины и наковальней (благодаря ветрам синоптического масштаба). Ввиду хаотичной природы восходящих и нисходящих потоков, важны возмущения давления. Охлажденный осадками воздух из нисходящих потоков обычно вытекает наружу, чуть выше поверхности, и подхватывается восходящими потоками, если только он не распространяется слишком далеко, перекрывая этот приток. Визуально этот процесс может проявляться в виде облака полога, часто с турбулентной структурой.

Расстройства давления

При этом следует обратить внимание на возмущения давления вокруг гроз. При быстром развитии восходящих потоков в нижних и средних уровнях зрелой грозы, восходящие и нисходящие потоки создают отчетливые мезоцентры давления. Когда грозы организуются в линии шквалов, северный конец линии шквалов обычно называют циклоническим концом, а южная сторона вращается антициклонически (в Северном полушарии). Из-за силы Кориолиса северный конец может развиваться дальше, формируя "запятообразный" барический минимум следа, или может продолжать существовать в виде линии шквалов. Восходящий поток впереди линии также создает мезолову, а нисходящий поток сразу за линией формирует мезомаксимум.

Скрещивание ветра

Ветровой сдвиг является важным аспектом линии шквала. В условиях слабого и умеренного сдвига зрелые грозы создают умеренное количество нисходящих потоков, достаточных для формирования механизма подъема переднего края – фронта порыва. В условиях сильного сдвига, возникающего из-за противоположно направленных низкоуровневых струйных течений и синоптических ветров, восходящие и последующие нисходящие потоки могут быть значительно интенсивнее (что характерно для мезоциклонов суперячеек). Холодный воздушный поток покидает заднюю часть линии шквала, достигая струи среднего уровня, что способствует процессам нисходящего движения воздуха.

Показатели суровой погоды

Сильные линии шквала обычно выгибаются из-за формирования более мощной мезомасштабной системы высокого давления (мезовысокого) внутри конвективной области, вызванного сильным нисходящим движением воздуха позади линии шквала, и могут проявляться в виде даунберста (нисходящего потока). Разница в давлении между мезомасштабным максимумом и пониженным давлением впереди линии шквала вызывает сильные ветры, которые наиболее интенсивны в местах наибольшего изгиба линии. Другим признаком сильной погоды вдоль линии шквала является её трансформация в линейную эховолновую структуру (LEWP). LEWP – это особая конфигурация в линии конвективных штормов, указывающая на наличие области низкого давления и возможность сильных разрушительных ветров, крупного града и торнадо. У каждого изгиба вдоль LEWP находится мезомасштабная область низкого давления, в которой может сформироваться торнадо. В ответ на очень сильный отток юго-западнее мезомасштабного минимума, часть линии выпячивается наружу, образуя дуговое эхо. За этой выпуклостью располагается мезомасштабная область высокого давления.

Описание на картах

Линии шквала отображаются на поверхностных анализах Национальной метеорологической службы (NWS) в виде чередующегося рисунка из двух красных точек и тире с обозначением "SQLN" или "SQUALL LINE".

Право

Дюрето (от испанского: "derecho", что означает "прямой") – это широко распространенный и продолжительный, сильный шторм с прямыми ветрами, вызванный конвекцией, который связан с быстро движущейся полосой сильных гроз, обычно принимающей форму дугового эхо. Дюрето дуют в направлении движения связанных с ними гроз, подобно фронту порывов ветра, но ветер при этом устойчивый и обычно усиливается за фронтом порывов. Это летнее явление, которое чаще всего происходит с мая по август в Северном полушарии. Дюрето могут возникать в любое время года и с одинаковой частотой как ночью, так и днем. Традиционные критерии, отличающие дюрето от сильной грозы, включают устойчивый ветер на протяжении шторма, а не отдельные порывы, высокую или быстро возрастающую скорость перемещения и значительное географическое распространение (обычно не менее 240 километров в длину). Кроме того, они имеют характерный вид на радаре (дуговое эхо), несколько уникальных особенностей, таких как задняя выемка притока и концевые вихри, и обычно сопровождаются двумя или более нисходящими потоками воздуха. Хотя эти штормы наиболее распространены в Северной Америке, дюрето встречаются и в других частях мира. За пределами Северной Америки они могут называться по-разному. Например, в Бангладеш и прилегающих районах Индии тип шторма, известный как "Нор'вестер", может являться прогрессирующим дюрето.