Atmosférická fronta je šikmá plocha – rozhraní – oddělující dvě vzduchové hmoty různých vlastností (lišících se od sebe především teplotou, vlhkostí vzduchu apod). Protože podél společné plochy se téměř nepromíchávají, udržuje se mezi nimi zřetelná přechodová oblast tak dlouho, dokud nedojde k vyrovnání teplot mezi studeným a teplým vzduchem. Chladnější vzduch (tedy o větší hustotě) zůstává blíže zemskému povrchu a nutí teplý vzduch, aby proudil šikmo nad něj.
Značení jednotlivých front.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Samotné frontální rozhraní je považováno za plochu s tloušťkou kolem několika set metrů až několika kilometrů, skloněnou vůči zemskému povrchu pod velmi ostrým úhlem (10' — 1°). Místo, kde frontální plocha protíná zemský povrch, se nazývá frontální čára. Délka atmosférické fronty je řádově stovky kilometrů. Povětrnostní jevy vázané na frontu se proto mohou vyskytovat i ve velkých vzdálenostech před frontální čarou i za ní.
Frontální rozhraní.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Atmosférické fronty se vyskytují především v troposféře. Jejich pohyb usměrňuje především všeobecná cirkulace atmosféry. Při přechodu atmosférické fronty se skokem mění počasí. Rychlost a velikost této změny závisí na druhu a výraznosti fronty, na rychlosti jejího postupu, na vertikální členitosti území nad nímž se přesouvá, na denní a roční době a na zeměpisné poloze oblasti v níž se vyskytuje.
Atmosférické fronty dělíme podle jejich délky a významu pro cirkulační děje v ovzduší na hlavní a podružné; podle jejich vertikálního rozsahu na troposférické (v celém troposféře), přízemní (do výšky 2 – 3 km) a výškové (ve střední a vysoké troposféře). Další dělení je podle směru přesunu – postupuje–li rychleji teplý nebo studený vzduch, rozlišujeme teplou a studenou frontu. Pokud k pohybu nedochází, tak se fronta nazývá kvazistacionární. Uvedené dělení atmosférických front je relativní, protože lze často pozorovat přeměnu částí front jednoho typu na jiný.
Hlavní a podružné fronty
Hlavní fronty oddělují hlavní geografické typy vzduchovým hmot, proto je dále dělíme na fronty arktické (antarktické) a polární. Hlavní fronty zpravidla neobepínají celou polokouli, ale rozpadají se do větví a vykazují značnou prostorovou proměnlivost během roku, kdy se mění jejich počet. Pro počasí ve střední Evropě má největší význam polární fronta a v zimě arktická fronta.
Podružné fronty oddělují různé části stejné vzduchové hmoty. Obvykle se vyskytují studené podružné fronty, tj. fronty uvnitř nestejnorodého arktického nebo polárního vzduchu, za nimiž postupuje chladnější část té stejné vzduchové hmoty. Často se vyskytují za hlavní atmosférickou frontou. Mají menší vertikální rozsah (vyskytují se ve spodní až střední troposféře). Řadíme mezi ně fronty tropické (oddělují tropický a rovníkový vzduch) a okluzní.
Teplá fronta
Teplý vzduch postupuje větší rychlostí než před ním ležící chladnější vzduch a je nucen, vzhledem ke své menší hustotě, vykluzovat po studeném vzduchu vzhůru. Teplý vzduch je při tom vytlačován vzhůru, rozpíná se a tím i ochlazuje. Relativní vlhkost vystupujícího vzduchu roste a v určité výšce dojde k jeho nasycení vodními parami, ke kondenzaci a k vytvoření oblaků. Základna oblačnosti leží v blízkosti čáry fronty nejníže a s rostoucí vzdáleností (ve směru postupu fronty) se základna oblaků zvyšuje.
Vývoj teplé fronty.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Postupuje–li teplá fronta směrem k pozorovateli, objeví se nejprve vysoká oblačnost typu cirrus, pak cirrostratus, a to již zhruba 700 — 800 km před frontální čarou. Kromě oblačnosti na sebe teplá fronta upozorňuje poklesem atmosférického tlaku a zhoršením vodorovné dohlednosti. Denní teplota vzduchu klesá (přibývající oblačnost tlumí sluneční svit) a noční teploty se naopak zvyšují (oblačnost zabraňuje vyzařování). Cirrostratus na obloze postupně houstne a přechází v altostratus, až konečně kolem 300 km před frontální čarou nastoupí oblaka typu nimbostratus spolu se srážkami trvalého charakteru, které padají z oblaků teplé fronty do klínu studeného vzduchu, ležícího pod nimi. Šířka srážkového pásma dosahuje až 300 km (v případě sněžení až 400 km). V oblasti srážek se vypařováním dešťových kapek často tvoří mlha, zhoršující dohlednost. Tyto srážky trvají nejméně do průchodu frontální čáry daným místem. Tlak vzduchu před teplou frontou poměrně silně klesá, po přechodu fronty zůstává stejný, případně dále zvolna klesá. Tento postup je idealizovaný a může se od skutečnosti značně odlišovat.
Ve zvláštních případech v létě na teplé frontě vznikají konvekční oblaky druhu cumulonimbus, doprovázené bouřkami. Přechod teplé fronty v zimě většinou doprovází oteplení a trvalé sněžení, v létě déšť a v důsledku zatažené oblohy i ochlazení. Po přechodu teplé fronty se otepluje.
Teplá fronta je na synoptických mapách zakreslena plnou červenou čarou nebo plnou černou čarou s plnými černými polokroužky obrácenými ve směru postupu fronty.
Studená fronta
Studený vzduch postupuje větší rychlostí než před ním ležící teplý vzduch a vzhledem ke své větší hustotě se tlačí jako klín pod vzduch teplý, který je nucen vystupovat podél frontálního rozhraní vzhůru. Pohyb přízemní vrstvy studeného vzduchu je valivý. Teplý vzduch se při výstupu rozpíná a tím i ochlazuje. V určité výšce se vzduch vodními parami nasytí, dojde ke kondenzaci par a vzniku oblačnosti. Druh oblaků závisí na teplotě a vlhkosti vytlačovaného teplého vzduchu, především na stabilitě a instabilitě jeho teplotního zvrstvení. Je–li teplý vzduch dostatečně vlhký, leží základna vzniklých oblaků dost nízko a oblaky narostou do značných výšek, dochází k lijákům a bouřkám. Při menší vlhkosti teplého vzduchu leží základna vzniklých oblaků vysoko a srážky nenastanou.
Rozeznáváme dva typy studených front: studenou frontu 1. druhu a studenou frontu 2. druhu. Studená fronta 1. druhu je charakterem oblačného systému podobná frontě teplé, ale sled jednotlivých druhů oblačnosti je obrácený. To znamená, že srážky následují až po přechodu frontální čáry a poté postupně ustávají. Srážkové pásmo bývá šiřoké 200 až 300 km. Srážky v blízkosti frontální čáry mají charakter přeháněk, dále za frontou přecházejí v trvalé srážky.
Vývoj studené fronty.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Studená fronta 2. druhu se pohybuje rychleji než studená fronta 1. druhu. Tvar frontální plochy v blízkosti frontální čáry je silně deformovaly. Je to následek většího odporu, způsobeného hlavně drsností zemského povrchu, vůči pohybu frontální plochy. Díky této skutečnosti studená fronta 2. druhu při svém pohybu vyvolává na svém čele silné výstupné pohyby vzduchu a často bývá vyjádřena jen pásem cumulonimbu postupujících spolu s frontou. Za příznivých podmínek se cumulonimby tvoří i na čele studené fronty 1. druhu. Viditelnými příznaky blížící se studené fronty 2. druhu jsou bouřkové oblaky druhu cumulonimbus, silné přeháňky, intenzívní bouřky a prudké nárazy větru převyšující někdy i rychlost 100 km/h. Šířka oblačného pásma a oblasti srážek bývá jen několik desítek kilometrů, tzn. že srážky vypadávají jen po dobu asi 30 až 60 minut. Intenzita srážek bývá místně rozdílná. Po přechodu frontální čáry dojde k vyjasnění oblohy. Na podzim znamená příchod studené fronty ukončení mlhavého počasí. Tlak vzduchu před studenou frontou klesá, někdy hodně prudce, za frontou strmě stoupá. Teplota se při některých studených frontách téměř nemění, při některých dojde během pár hodin k poklesu o 20 °C. Po přechodu studené fronty se dohlednost výrazně zvyšuje.
Studená fronta se na synoptických mapách zakresluje plnou modrou čarou s plnými trojúhelníky ve směru postupu studené fronty.
Okluzní fronta
Za teplou frontou obvykle postupuje studená fronta ve stejném směru. Obě fronty vlastně ohraničují jednu a tutéž vzduchovou hmotu, která leží mezi nimi. Vzhledem k tomu, že se studená fronta pohybuje rychleji než teplá, vzdálenost mezi nimi se postupně zmenšuje a nakonec se obě studené fronty setkají, tomuto procesu se říká okludování. Jedna, která ustupovala před teplou frontou, a druhá která postupovala za studenou frontou. Teplý vzduch, který ležel mezi oběma frontami, je vytlačen nad zemský povrch a pokračuje ve výstupném proudění po frontálních plochách dotýkajících se front. Frontálnímu rozhraní, které vznikne splynutím obou front, říkáme okluzní fronta nebo krátce okluze.
Mají–li obě studené vzduchové hmoty (které se setkají) stejné teploty, začne se jejich rozhraní u zemského povrchu rozplývat a mluvíme o tzv. neutrální okluzi. Frontální plochy se vzdalují od zemského povrchu. Systém oblačnosti, vzniklý spojením oblačnosti dřívější teplé a studené fronty, se rozvněž zvedá vzhůru. Zpočátku dochází ještě k drobným srážkám, postupně však ustávají a dojde k rozplývání oblačnosti.
Vývoj okluzní fronty.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Jinak je tomu pokud má přední studený vzduch jinou teplotu než zadní studený vzduch. Je–li např. studený vzduch za studenou frontou teplejší než studený vzduch před teplou frontou, pak hovoříme o teplé okluzi. Okluze nabývá povahy teplé fronty, podél které teplejší zadní vzduch proudí na přední chladnější vzduch. V průběhu vývoje teplé okluze se stará studená fronta odpoutává od zemského povrchu a leží na frontální ploše dřívější teplé fronty. Ztrácí kontakt se zemským povrchem, a proto se vytváří přízemní teplá fronta a výšková studená fronta. Oblaky druhu cirrus a cirrostratus přecházejí v oblaky druhu altostratus a nimbostratus, ze kterých vypadávají trvalé srážky, které pak náhle přecházejí v přeháňky z oblaků druhu cumulonimbus. Za okluzní teplou frontou se obvykle vyskytují oblaky druhu stratocumulus a stratus, často doprovázené mrholením.
Vývoj teplé fronty.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Ke studené okluzi dochází tehdy, je–li zadní studený vzduch chladnější než přední studený vzduch. Zadní chladnější vzduch proudí pod přední teplejší studený vzduch a vytlačuje jej do výšky. Dřívější teplá fronta vystupuje po ploše nastupujícího klínu chladnějšího vzduchu. Nahoru se zvedá i rozhraní teplé fronty. Tehdy se vytváří přízemní studená fronta a výšková teplá fronta. Oblačný systém teplé fronty postupně zaniká. Zánik těchto oblaků postupuje zdola, tzn. nejprve mizí oblaky druhu nimbostratus. V té míře, jak se rozhraní teplé fronty stále více zdvíhá vzhůru, se na čele nastupujícího chladnějšího vzduchu vytvářejí bouřkové oblaky druhu cumulonimbus, ze kterých vypadávají přeháňky. Studené okluze se u nás vyskytují především v létě.
Schéma okluzních front platí jen v nejpříznivějších případech. Ve skutečnosti složité děje v atmosféře deformují oblačné systémy okluzních front natolik, že ve skutečnosti nedokážeme spolehlivě oddělit oblačnost výškových front od nově vznikajících okluzních front. Někdy bývá složité určit, zda se jedná o teplou nebo studenou okluzi. Na povětrnostních mapách se okluzní fronty označují buď fialovou nebo černou čarou se střídajícími se polokroužky a trojúhelníčky ve směru jejich postupu.
Stacionární a kvazistacionární fronty
Stacionární (nepohyblivá) fronta nemění svou polohu v prostoru. Odděluje vzduchové hmoty pohybující se podél obou stran frontálního rozhraní (bez výstupních pohybů), rovnoběžně s rozhraním, každá v opačném směru. Jedná se ale o ideální model. Skutečné fronty jsou kvazistacionární (málo pohyblivé). Kvazistacionární fronta prochází zhruba rovnoběžně s izobarami. Téměř bez pohybu zůstává jen poměrně krátkou dobu – pak se její jednotlivé části začnou pohybovat v závislosti na aktivitě teplé nebo studené fronty. Pokud je aktivnější teplý vzduch, pak vzniká teplá fronta a naopak.
Vývoj stacionární fronty.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Kvazistacionární fronta je také rozhraní mezi tropickou a polární vzduchovou hmotou, případně mezi vzduchovou hmotou polární a arktickou. Jakmile jedna vzduchová hmota začne vytlačovat druhou z původního postavení, přestane být fronta v této části kvazistacionární, zvlní se.
Jako zvlněná fronta se označuje vznik vln na pomalu se pohybujícím frontálním rozhraní. Nejčastěji se úsek studené fronty mění vlivem změněných cirkulačních podmínek na teplou frontu – vzniká studená zvlněná fronta. Vzácně se určitý úsek teplé fronty může změnit na studenou frontu – vzniká zvlněná teplá fronta.
