Aktuality SHMU

Anafront a katafront

Základné charakteristiky studeného anafrontu a katafrontu a reálne prípady z prvej dekády novembra 2016.

Studené fronty delíme na dva základné typy - anafront a katafront. Zásadný rozdiel medzi nimi je v polohe dýzového prúdenia vzhľadom na front, v polohe teplého prenosového pásu a v tvorbe vĺn na fronte, z čoho vyplývajú aj rôzne prejavy počasia na jednotlivých typoch frontov. Nižšie je ich podrobnejší popis, ktorý je potrebné konfrontovať s obrázkami 1-5.

Studený anafront (studený front 1. druhu):

• os dýzového prúdenia pozdĺž čiary frontu,
• teplý prenosový pás pozdĺž frontu,
• pomalý postup,
• tvorba vĺn a nových tlakových níží,
• trvalé (stratiformné) zrážky za čiarou prízemného frontu (búrky na čiare),
• často výdatnejšie zrážky (aj na veľkej ploche).

Studený katafront (studený front 2. druhu):

• os dýzového prúdenia priečne na front, prípadne pod určitým uhlom voči frontu,
• teplý prenosový pás odtláčaný suchou intrúziou (zosadaním suchého (stratosférického) vzduchu do nižších hladín troposféry), čím vzniká výškový studený front, ktorý predbieha čiaru prízemného frontu,
  • prejav: tvorba dvoch oddelených ostrých rozhraní oblačnosti,
• rýchly postup,
• zrážky väčšinou pred čiarou prízemného frontu,
• po prechode frontu rozpad oblačnosti,
• zriedka výdatnejšie zrážky (pokiaľ áno, tak pri búrkach - väčšinou na obmedzenej ploche).

Schématicky sú fronty popísané na obr. 1 až 4. Samozrejme, nie vždy sú všetky podmienky presne splnené, ale vo väčšine prípadov sa typ studeného frontu dá identifikovať. Nie je však ničím výnimočným, ak ten istý studený front vykazuje v jednej svojej časti znaky katafrontu, v inej anafrontu (schéma na obr. 5).

Obr. 1 - Horizontálne prúdenie a prenosové pásy v okolí anafrontu a katafrontu. Teplý prenosový pás stúpa ponad prízemnú čiaru anafrontu, os dýzového prúdenia a suchá intrúzia sú orientované paralelne s čiarou frontu. Pri katafronte je os dýzového prúdenia orientovaná priečne na front (resp. pod určitým uhlom voči nemu), suchá intrúzia prechádza ponad prízemnú čiaru frontu a teplý prenosový pás je odtláčaný pred prízemnú čiaru frontu. Podrobnejší popis TU.

Obr. 2 - Konceptuálny model anafrontu a katafrontu - prúdenie, oblačnosť a zrážky. Po prechode čiary frontu pri zemi prúdi za anafrontom do oblasti chladný vzduch len v plytkej vrstve, vo vyšších vrstvách naďalej prevláda teplé a vlhké prúdenie. Pri katafronte dochádza k výmene vzduchovej hmoty za frontom v hrubej vrstve troposféry, pričom v jej vyšších vrstvách dochádza k preniknutiu suchého (stratosférického) vzduchu (suchá intrúzia), ktorého čelo predbieha polohu prízemného frontu a dochádza tak k vzniku ostrého rozhrania v oblačnosti v strednej a hornej troposfére. 

Obr. 3 - Vertikálny profil vetra anafrontu a katafrontu.

Obr. 4 - Vertikálny priebeh teploty vzduchu (červená krivka) a teploty rosného bodu (zelená krivka) anafrontu a katafrontu. Čím ďalej sú krivky od seba, tým je vzduch suchší. Naopak, keď sa dotýkajú, vzduch je nasýtený vodnou parou. Pri anafronte pozorujeme v celej troposfére veľmi vlhký profil, pričom vplyvom prílevu chladného vzduchu v spodných hladinách dochádza k tvorbe vyvýšenej frontálnej inverzie. Pri katafronte je vlhký vzduch len v spodnej (hraničnej) vrstve, keďže vo vyšších vrstvách už prízemnú čiaru frontu predbieha suchá intrúzia, pričom zostupné pohyby tu ešte väčšmi podporujú vzniknutú frontálnu inverziu.

Obr. 5 - Schéma zobrazenia frontov - časť studeného frontu je anafront, časť katafront.

Prechod katafrontu 2.11.2016

V stredu 2.11.2016 prechádzal cez strednú Európu studený front spojený s tlakovou nížou so stredom nad Baltským morom. Mal takmer všetky znaky katafrontu popísané vyššie, predovšetkým nad Českom a v okolí. Na rannej družicovej snímke Airmass z MSG je zobrazený modrou čiarou, pričom vo vyšších vrstvách ho predbiehala suchá intrúzia (žltou čiarou), teplý prenosový pás je odtláčaný pred prízemnú čiaru frontu. Dýza bola orientovaná takmer priečne na front (biela čiara), lepšie bola vyjadrená za ním (analýza na obr. 7). Za frontom sa ešte nachádzala stredná oblačnosť (obr. 6 a animácia 1), pričom zreteľne vidieť dve rozhrania oblačnosti, ktoré môžeme identifikovať aj na veľkých rozdieloch v relatívnej vlhkosti vzduchu v jednotlivých hladinách z modelu ALADIN na animácii 2. V danom čase cez túto vrstvu oblačnosti prechádzala aj aerologická sonda z Prahy, ktorá ju zreteľne zachytila (obr. 8 s podrobným popisom). Front priniesol nad naše územie len slabé zrážky (obr. 9).

Obr. 6 - Snímka z družice MSG, Airmass, 2.11.2016, 6:00 UTC, prechod katafrontu cez našu oblasť (popis šípiek a čiar rovnaký ako pri obr. 1, žltá čiara znázorňuje výškový front, za ktorým vo vyšších hladinách suchý vzduch predbiehal čiaru prízemného frontu). Nad Českom tak už (aj pred čiarou prízemného frontu) absentovala vysoká oblačnosť, ktorá ubúdala rýchlejšie ako stredná a nízka (podľa popisu pri obr. 2).

Animácia 1 - Snímky z družice MSG, produkt Airmass, prechod studeného frontu cez strednú Európu. Animácia aj vo viditeľnej časti spektra je TU.

Obr. 7 - Analýza SYNOP 2.11.2016, 06:00 UTC + prúdenie v hladine 300 hPa v m/s (resp. veľkosť vektora rýchlosti vo výške okolo 9 km) - farebná škála.

Animácia 2 - Analýzy relatívnej vlhkosti vzduchu v jednotlivých hladinách, 2.11.2016, 06:00 UTC. V spodných hladinách vysoké hodnoty, v stredných a vyšších ostré rozhrania (na severozápade Česka v nižšich hladinách (750-650 hPa), na juhovýchode vo vyšších (nad 500-300 hPa)).

Obr. 8 - Aerologická sondáž z Prahy, 2.11.2016, 06:00 UTC, teda tesne po prechode studeného frontu, keď už do oblasti stredných Čiech prúdil zafrontálny studený vzduch, no ešte nedošlo k rozpadu strednej oblačnosti s hornou hranicou v nadmorskej výške cca 4 km. Nad touto hranicou už do danej oblasti prúdil suchý (zostupujúci) vzduch, vplyvom čoho tu vznikla stabilná vrstva. Vpravo je vertikálny profil vetra. Jeho rýchlosť s výškou výrazne rastie, pri tropopauze až na vyše 50 m/s (180 km/h).

Obr. 9 - Zrážkové úhrny na studenom katafronte za 24 hodín (obdobie od 1.11.18:00 do 2.11.2016 18:00 UTC).

Prechod anafrontu 5. až 7.11.2016

V sobotu 5.11. sa v západnej Európe začala prehlbovať tlaková níž, ktorá postupne ovplyvňovala počasie nad celou západnou a strednou Európou. Po jej prednej strane začal nad naše územie prúdiť teplý a vlhký vzduch od juhu až juhozápadu. V noci na nedeľu 6.11. sme v južnej polovici územia a na krajnom východe zaznamenali prvé intenzívne zrážky (obr. 14a) spojené s malo pohyblivým teplým frontom. Súčasne studený front pomaly postupoval cez strednú Európu až k našim západným hraniciam, pričom v nedeľu sa nad naším územím a v alpskej oblasti zvlnil (obr. 11) a vytvorila sa na ňom aj nová tlaková níž (animácia 4). To je typický znak anafrontov, ako aj dýza orientovaná pozdĺž frontu, pričom výrazne zaostáva (býva na západnom okraji rozsiahleho oblačného komplexu - tzv. dýzová oblačnosť TU), čo sme pozorovali aj v tomto prípade (v úvodnej fáze nad severným Nemeckom sa však studený front viac podobal na katafront vzhľadom na os dýzy a výrazný úbytok oblačnosti po jeho prechode). Trvalé zrážky sa vyskytovali za frontom, pričom prízemná čiara frontu predbiehala zrážky (obr. 11 a 12, na obr. 13 vidieť prechod frontu cez Viedeň na veternom profile, rovnako aj typickou frontálnou stabilnou vrstvou). Dôsledkom boli vysoké úhrny zrážok (obr. 14b), pričom najviac opäť napršalo na krajnom východe okolo Vihorlatu a Bukovských vrchov (keďže pri južnom až juhozápadnom prúdení je to silne náveterná poloha), pričom na fronte sa ojedinele vyskytli aj búrky (detekcia bleskov LINET). Najvyšší úhrn sme zaznamenali na stanici Podhoroď, kde z celej situácie spadlo dovedna 97 mm za 48 hodín, z toho 90 mm za 30 hodín, 74 za 24 hodín (hodinové intenzity na obr. 15). Vysoké úhrny zrážok na krajnom východe a priľahlej Ukrajine boli príčinou výrazného vzostupu hladín vodných tokov. Napr. v Lekárovciach na rieke Uh stúpla hladina z 50 cm 6.11. dopoludnia, na vyše 10 metrov v pondelok 7.11. podvečer (obr. 16).

Obr. 10 - Snímka z družice MSG, Airmass, 6.11.2016, 12:00 UTC, anafront v našej oblasti (popis šípiek a čiar rovnaký ako pri obr. 1 a 6).

Animácia 3 - Snímky z družice MSG, produkt Airmass, prechod zvlneného studeného frontu cez strednú Európu.

Obr. 11 - Analýza SYNOP 6.11.2016, 12:00 UTC + prúdenie v hladine 300 hPa v m/s (resp. veľkosť vektora rýchlosti vo výške okolo 9 km) - farebná škála. Studený anafront s viacerými vlnami, os dýzy až za ním - orientovaná pozdĺž čiary frontu.

Obr. 12 - Rádiolokačna odrazivosť, CMAX, Eumetnet-Opera, 6.11.2016, 12:00 UTC. Rozsiahle pásmo trvalých (stratiformných) zrážok nad Českom, Rakúskom a Bavorskom, ktoré sú spojené so studeným anafrontom.

Obr. 13 - Aerologická sondáž z Viedne, 6.11.2016, 12:00 UTC. Spodná vrstva troposféry je už za studeným frontom, vo vyšších vrstvách ešte do oblasti prúdi teplý a vlhký vzduch, čím na tomto rozhraní vzniká stabilná (niekedy môže byť až inverzná) vrstva.

Animácia 4 - Tlak prepočítaný na hladinu mora a teplota v hladine 850 hPa (výška cca 1500 m n.m.) z modelu ALADIN. Prechod anafrotnu cez strednú Európu, na ktorom vznikla aj nová tlaková níž, ktorá sa presúvala ďalej na severovýchod.

Obr. 14 - Zrážkové úhrny v období (a) od 5.11.20:00 do 6.11.2016 08:00 UTC, (b) od 6.11.08:00 do 7.11.2016 08:00 UTC.

Obr. 15 - Hodinové úhrny zrážok na stanici Podhoroď 6. a 7.11.2016.

Obr. 16 - Výška hladiny rieky Uh v Lekárovciach presiahla v pondelok 7.11.2016 10 metrov z dôvodu vysokých úhrnov zrážok na celom krajnom východe a priľahlej Ukrajine.

Zdroje a ďalšie články:

https://www.meted.ucar.edu/

http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0434(1989)004%3C0061:DOAAK%3E2.0.CO%3B2

https://www.meted.ucar.edu/mesoprim/tephigram/navmenu.php?tab=3&page=3.3.6&type=flash

http://rammb.cira.colostate.edu/wmovl/vrl/tutorials/satmanu-eumetsat/satmanu/cms/Cf/backgr.htm