Πολλές φορές ακούμε για τα μέτωπου καιρού που επηρεάζουν τον καιρό της περιοχές μας. Ένα από αυτά είναι και το θερμό μέτωπο. Τι όμως ακριβώς είναι ένα θερμό μέτωπο.

 

Ένα θερμό μέτωπο δημιουργείται όταν θερμός και υγρός αέρας εξαναγκάζεται να ακολουθήσει ανοδική πορεία πάνω από μία ψυχρότερη αέρια μάζα. Συνήθως χρησιμοποιούμε τον όρο θερμό μέτωπο για να οριοθετήσουμε τις δύο διαφορετικής θερμουγρομετρικής κατάστασης αέριες μάζες στην επιφάνεια. Ωστόσο αυτή η οριοθέτηση συνεχίζεται και συνολικά στο προφίλ της ατμόσφαιρας (δηλαδή καθ’ ύψος). Στο παρακάτω σχήμα το θερμό μέτωπο παρουσιάζεται με την χαρακτηριστική κόκκινη γραμμή.

Καθώς ο θερμός και υγρός αέρας ανέρχεται πάνω από τον ψυχρότερο αέρα, συμπυκνώνεται και δημιουργεί μία εκτεταμένη νεφική μάζα. Σημαντικό ρόλο στη δημιουργία αυτής της νεφικής μάζας παίζει η ζώνη θερμής μεταφοράς (warm conveyor belt), η οποία χαρακτηρίζεται από αυξημένες ταχύτητες ανέμων και υψηλα ποσά υδρατμών (υπερκορεσμένη ζώνη). Πάνω από αυτή τη ζώνη η ταχύτητα των ανέμων μπορεί να μειώνεται ή/και να μεταβάλλεται η διεύθυνσή τους. Για τον λόγο αυτό μπορεί να δημιουργείται τυρβώδης ροή, η οποία να απελευθερώνει μικρού μεγέθους αστάθεια (Kelvin-Helmholtz instability). Μέσω της τυρβώδους αυτής ροής, πακέτα θερμότερου αέρα μεταφέρονται σε ψυχρότερο περιβάλλον και εξαναγκάζονται σε περαιτέρω ανοδική πορεία, δημιουργώντας έτσι κύτταρα αστάθειας ενσωματωμένα στην εκτεταμένη νεφική μάζα του θερμού μετώπου (βλ. embedded convection και generating cells). Μέσα σε αυτά τα κύτταρα, οι μικροφυσικές διαδικασίες είναι πιο έντονες δημιουργώντας περισσότερο υετό.

Μία από τις πιο συνήθεις διαδιακασίες δημιουργίας παγοκρυστάλλων μέσα στα νέφη είναι όταν νεφοσταγονίδια σε υπέρψυξη (το καθαρό νερό μπορεί να βρίσκεται σε υγρή μορφή μέχρι την θερμοκρασία των -38°C) βρεθούν σε κατάλληλο θερμοκρασιακό περιβάλλον και παγώσουν (heterogeneous ice nucleation, condensation following by freezing). Σε αυτή τη φάση δημιουργούνται οι πρωταρχικοί παγοκρύσταλλοι (pristine ice crystals) σε σχηματισμούς που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και την υγρασία του περιβάλλοντος γέννεσής τους. Στη συνέχεια καθώς πέφτουν προς τα κάτω (αφού αποκτήσουν σημαντικό βάρος) μπορούν να συγκρούνται και συσσωματώνονται με άλλους παγοκρύσταλλους (aggregation). Η συσσωμάτωση είναι πιο έντονη σε θερμοκρασίες κοντά στους 0°C, όπου τα άκρα των παγοκρυστάλλων γίνονται υγρά και “κολλώδη”.

Μία από τις μικοφυσικές διαδικασίες που μπορεί να συμβούν μέσα στα νέφη είναι η δημιουργία χιονοχάλαζου (graupel). Το χιονοχάλαζο δημιουργείται λόγω της παρέλευσης παγοκρυστάλλων μέσα από υπερκορεσμένο περιβάλλον και της σύγκρουσής τους με υδροσταγόνες, οι οποίες παγώνουν πάνω στην επιφάνεια των παγοκρυστάλλων. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα ακανόνιστο ημι-σφαιρικό συσσωμάτωμα που ονομάζεται χιονοχάλαζο ή graupel. Η δημιουργία του είναι αρκετά συχνή μέσα στη ζώνη θερμής μεταφοράς ενός θερμού μετώπου, καθώς όπως προαναφέρθηκε, αυτή μεταφέρει υψηλά ποσά υγρασίας (και άρα υδροσταγόνες).

Σε περιπτώσεις έντονου υετού η ισόθερμη των 0°C μπορεί να υποχωρεί σε χαμηλότερα υψόμετρα. Αυτό συμβαίνει διότι οι μεγάλου μεγέθους νιφάδες λιώνουν δυσκολότερα και άρα παραμένουν σε στερεά/ημι-τιγμένη μορφή σε χαμηλότερα υψόμετρα. Σε αυτήν την φάση (συνύπαρξης υγρής και στερεάς φάσης του νερού), ενέργεια (λανθάνουσα θερμότητα) αποροφάται από τους παγοκρύσταλλους ώστε να μετατραπούν σε νερό και δε δαπανάται ώστε να θερμανθεί ο περιβάλλων αέρας (ως εκ τούτου η θερμοκρασία παραμένει στους 0°C μέχρι την πλήρη τήξη των παγοκρυστάλλων).

Τέλος, παγοβροχή δημιουργείται όταν ψυχρός αέρας εγκλωβιστεί σε πολύ επιφανειακά στρώματα της ατμόσφαιρας (λόγω ορογραφίας ή άλλων παραγόντων), αλλά η ισόθερμη των 0°C τοποθετείται αρκετά ψηλότερα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, οι παγοκρύσταλλοι, αφού περάσουν την ισόθερμη των 0°C, να λιώσουν και να ξαναπαγώσουν όταν πλέον περάσουν στο ψυχρό επιφανειακό στρώμα (διατηρώντας το σφαιρικό τους σχήμα). Σε κάποιες περιπτώσεις, οι υδροσταγόνες δεν προλαβαίνουν να παγώσουν όσο βρίσκονται στον άερα, αλλά παγώνουν στην επαφή τους με επιφάνειες όταν πέφτουν στη γη.

 

Να τονιστεί ότι η παρούσα περιγραφή αποτελεί μία πολύ απλοϊκή προσέγγιση των μικροφυσικών διαδικασιών που συμβαίνουν μέσα σε ένα θερμό μέτωπο. Ακόμα και σήμερα πραγματοποιέιται εκτεταμένη έρευνα πάνω στις μικροφυσικές διαδικασίες, ενώ πολλές είναι και οι παραδοχές που γίνονται ώστε να εξηγηθούν/προσομοιωθούν παρόμοιες καταστάσεις.

 

 

Για να μένετε πάντα μετεωρολογικά ενημερωμένοι μπορείτε να ακολουθείτε το group μας στο facebook αλλά και το κανάλι μας στο youtube.