Типы воздушных масс и их характеристика. Воздушные массы

Отвечая на вопрос, что такое воздушная масса, можно сказать, что это среда обитания человека. Мы ею дышим, видим, ощущаем ежедневно. Без окружающего воздуха человечество не смогло бы вести свою жизнедеятельность.

Роль потоков в природном круговороте

Что такое воздушная масса? Это приносящий смену погодных условий. За счет естественного движения окружающей среды перемещаются осадки на тысячи километров по земному шару. Снег и дождь, холод и тепло приходят по установленным закономерностям. Учёные могут предсказывать изменение климата, глубже вникая в закономерности природных катаклизмов.

Постараемся дать ответ на вопрос: что такое воздушная масса? К ярким её примерам относят циклоны, перемещающиеся непрерывно. С ними приходит потепление или похолодание. Они движутся с постоянной закономерностью, но в редких случаях происходит их отклонение от обычной траектории. В результате таких нарушений в природе обнаруживают катаклизмы.

Так, в пустыне выпадает снег от встречающихся циклонов различной температуры или формируются смерчи, ураганы. Это все относится к ответу на вопрос: что такое воздушная масса? От её состояния зависит, какая будет погода, насыщенность воздуха кислородом или влагой.

Смена тепла и холода: причины

Воздушные массы — это основной участник образования климата на земле. Нагрев слоёв атмосферы происходит благодаря энергии, получаемой от солнца. Благодаря перепадам температуры меняется плотность воздуха. Более разреженные области заполняются плотными объемами.

Воздушные массы — это совокупность различных состояний газообразных слоёв атмосферы, зависящих от перераспределения тепла за счет смены дня и ночи. В тёмное время суток воздух охлаждается, появляется ветер, движущийся из более плотных слоёв в разреженные. Сила потока зависит от скорости снижения температуры, местности, влажности.

На движение масс влияют как горизонтальные перепады температур, так и вертикальные. Днём земля принимает тепло от солнца, начиная отдавать его нижним слоям атмосферы с вечера. Этот процесс продолжается всю ночь, а наутро водяной пар концентрируется в воздухе. Это становится причиной осадков: росы, дождя, тумана.

Какими бывают газообразные состояния?

Характеристика воздушных масс — это количественная величина, с помощью которой можно описать определённые состояния газообразных слоёв и дать им оценку.

Существует три основных показателя слоёв тропосферы:

Температура даёт информацию о происхождении смещения масс.
Влажность, повышенная в местах, расположенных неподалёку от морей, озёр и рек.
Прозрачность определяется внешне. На этот параметр влияют взвешенные в воздухе твердые частицы пыли.

Выделяют следующие виды воздушных масс:

Тропические — перемещаются в сторону умеренных широт.
Арктические — холодные массы, движутся в сторону тёплых широт с северной части планеты.
Антарктические — холодные, движутся с южного полюса.
Умеренные, наоборот, тёплые массы воздуха и движутся к холодным полюсам.
Экваториальные — самые тёплые, расходятся в области с более низкой температурой.

Подтипы

При движении воздушных масс происходит их преобразование из одного географического типа в другой. Существуют подтипы: континентальный, морской. Соответственно, первые преобладают со стороны суши, вторые приносят влагу с просторов морей и океанов. Наблюдается закономерность перепада температур у таких масс в зависимости от сезона: летом ветра с суши значительно теплее, а зимой греют морские.

Везде существуют господствующие воздушные массы, преобладающие постоянно за счет установленных закономерностей. Они определяют погоду в данной местности, и, как следствие, это приводит к различию растительности и животного мира. В последнее время трансформация воздушных масс существенно изменилась благодаря жизнедеятельности человека.

Преобразование воздушных масс проявляется отчётливее на побережьях, где встречаются потоки с суши и моря. В отдельных районах ветер не утихает ни на секунду. Чаще он сухой и не меняет направление длительное время.

Как происходит преобразование потоков в природе?

Воздушными массы становятся видимыми при определённых условиях. Примерами таких явлений становятся облака, тучи, туманы. Располагаться они могут как на высоте тысяч километров, так и прямо над землёй. Последние образуются при резком снижении температуры окружающего воздуха от повышенной влажности.

Солнце играет важную роль в бесконечном процессе движения воздушных масс. Смена дня и ночи приводит к тому, что потоки устремляются ввысь, поднимая с собой частицы воды. Высоко в небе они кристаллизуются и начинают падать. В летний сезон, когда достаточно тепло, ледышки успевают растаять в полёте, так наблюдают осадки в основном в виде дождя.

А зимой, когда над землей проходят холодные потоки, начинает идти снег или даже град. Поэтому в районах экваториальных и тропических широт тёплый воздух расправляет кристаллики. В регионах же северных районов эти осадки происходят практически каждый день. Холодные потоки подогреваются от нагретой земной поверхности, лучи солнца проходят сквозь воздушные слои. А вот тепло, отданное в ночное время, становится причиной образования облаков, утренней росы, тумана.

Как по определённым признакам узнают смену погоды?

Ещё в прошлом научились предсказывать осадки по явным приметам:

Вдали становятся едва заметными или белые области в форме лучей.
Резкое усиление ветра говорит о приближении холодных масс. Может пойти дождь, снег.
Облака всегда собираются в зонах низкого давления. Существует верный способ определить эту область. Для этого нужно развернуться спиной к потоку и посмотреть немного левее от горизонта. Если там появились сгущения, то это явный признак ненастной погоды. Не стоит путать: облака в правой части не являются признаком ухудшения погодных условий.
Появление белесой пелены, когда солнце начинает затуманиваться.

Ветер спадает, когда холодная область проходит. Более тёплые потоки заполняют образовавшееся разрежение, часто становится душно после дождя.

Воздушные массы

Определение 1

Воздушная масса – большой объем воздуха подвижной части тропосферы, имеющая свои однородные свойства.

Одни воздушные массы относятся к континентальным, другие к морским.

Определение 2

океаном , называются морскими и являются более влажными.

Определение 3

Воздушные массы, сформировавшиеся над сушей , называются континентальными и являются более сухими.

В разных местах планеты формируются свои воздушные массы:

В экваториальных широтах – формируются экваториальные воздушные массы;
В тропических широтах – тропические;
В умеренных широтах – умеренные воздушные массы;
В полярных широтах – арктические и антарктические воздушные массы.

Каждая воздушная масса приобретает свойства той территории, над которой она сформировалась. Свойства сохраняются в течение длительного времени, поэтому при перемещении воздушных масс, её свойства будут определять погоду тех мест, куда они приходят. Специалисты различают устойчивую и неустойчивую воздушные массы.

Над материками устойчивая воздушная масса чаще всего наблюдается в зимнее время. В устойчивой воздушной массе преобладает устойчивое вертикальное равновесие. Характеризуется она слоистой и слоисто-кучевой облачностью с основанием ниже $300$ м, имеющая небольшую вертикальную мощность – обычно $200$-$600$ м. Второй характерный для неё признак – небольшое изменение температуры с высотой в нижних слоях атмосферы, ровный, без порывов ветер, небольшая разность между температурой воздуха и точкой росы. Турбулентность в нижнем слое устойчивой воздушной массы отсутствует, поэтому могут скапливаться частицы пыли. В этом случае при небольшой влажности может быть ясная погода с пониженной видимостью.

Эти условия погоды в холодное время года характерны для теплой устойчивой воздушной массы во время её перемещения. Перемещается она с достаточно теплого океана на холодный материк, или из теплого района материка в более холодный район. Теплая воздушная масса становится устойчивой при продвижении на холодную поверхность, охлаждаясь при этом снизу.

Над материками зимой наблюдается холодная устойчивая воздушная масса. Она не отмечается над морями и океанами. Типичной является морозная безоблачная погода.

Неустойчивая воздушная масса характеризуется неустойчивой стратификацией атмосферы в её нижних слоях. При достаточной влажности в неустойчивой воздушной массе развивается конвекция с образованием облаков вертикального развития, отмечается повышенная турбулентность, сильный порывистый ветер, ливни, грозы, шквалы. С ростом её неустойчивости она может подниматься на большую высоту. Теплая неустойчивая воздушная масса наблюдается летом над материками и вблизи морских побережий. Наблюдать её можно и в зимний период. В холодную половину года она может находиться над океанами и морями. Специалисты выделяют разнообразные условия её неустойчивости. Облачность обычно кучевая, иногда кучево-дождевая с ливневыми осадками и туманами. Холодная неустойчивая воздушная масса в летний период наблюдается над материками, а в холодное время года – над океанами и морями. Наблюдается она в тыловых частях циклонов за холодными фронтами. С этой воздушной массой связана кучевая, кучево-дождевая облачность, повторяющиеся ливневые осадки, грозы, туманы. Особенное проявление холодной неустойчивой воздушной массы наблюдается в апрельский период, когда в северной зоне ещё лежит снег, а почва южной зоны уже прогрелась.

Формирование воздушных масс

Арктическая воздушная масса формируется в полярном районе планеты. Зимой её формирование происходит ещё и над северными частями Таймыра, Колымы, Чукотки, арктической Америки. Арктический воздух в летний период через море Лаптевых и бассейн Колымы, доходит до Охотского моря. При этом похолодания не бывает, потому что летний морской воздух над Охотским морем холоднее арктического. Резкое похолодание вызывает арктический воздух над Беринговым морем, потому что вторгается непосредственно из Северного Ледовитого океана. Затем он постепенно трансформируется в морской умеренный воздух. Арктическая воздушная масса, формируясь над замерзшими поверхностями, является в основном континентальной. Проходя зимой над материком арктический воздух охлаждается ещё больше, потому что на его пути лежит мощный сибирский антициклон. Континентальный воздух этого антициклона намного холоднее. Получается, что в зимний период адвекция холода идет не из Арктики, а из западных континентальных районов.

По сравнению с полярными районами у умеренных воздушных масс более низкие зимние температуры не только у поверхности земли, но и в толще тропосферы. На моря Дальнего Востока континентальный умеренный воздух поступает зимой – зимний муссон. Образуется этот воздух в области сибирского антициклона – это Монголия, Китай, Забайкалье, Якутия, Ленско-Колымский район, Верхний Амур. Очень низкие температуры имеет континентальный умеренный воздух, который формируется непосредственно в центральной части Сибирского антициклона. Двигаясь на юго-восток, он вызывает сильные северо-западные ветры и резкое понижение температуры воздуха. Увлажняется и согревается континентальный умеренный воздух над теплым Японским морем и может привести к ливневым осадкам. Более высокую температуру имеет континентальный умеренный воздух, который формируется на периферии Сибирского антициклона – это Монголия и Китай. Вторгаясь на Японское море, он становится влажным и трансформируется в морской умеренный воздух. Морские и континентальные воздушные массы отличаются влажностью, первые имеют повышенную влажность, а вторые отличаются сухостью. Температура этих воздушных масс по сезонам года разная. Зимой температура морских умеренных воздушных масс выше, летом наоборот.

В умеренные широты чаще всего тропический воздух попадает из субтропических, а не их тропических широт. В летний период он может сформироваться даже на юге умеренной зоны. Образуется тропический воздух над центральным Китаем и Монголией. Отличительной его особенностью является сухость, высокая температура и низкая прозрачность. Очагом формирования морского тропического воздуха является область тихоокеанского субтропического антициклона, а на западе район Средиземноморья.

Замечание 1

Воздушные массы формируются в течение $3$-$10$ суток. Их свойства будут зависеть от времени формирования, чем больше это время, тем чётче выражены свойства. При своём движении воздушные массы меняют свои свойства – могут увлажняться, иссушаться, охлаждаться, нагреваться.

Физические свойства воздушных масс

Воздух тропосферы по своим физическим свойствам не является однородным. Неоднородность свойств воздуха связана с неравномерным распределением солнечной энергии и воздействием подстилающей поверхности.

К физическим свойствам воздуха относятся:

Температура воздуха;
Влажность воздуха;
Подвижность воздуха;
Барометрическое давление воздуха;
Электрическое состояние воздуха;
Инертность воздуха;
Вязкость воздуха;
Сжимаемость воздуха.

Все эти физические свойства воздуха, так или иначе, оказывают своё воздействие на человека.

Так, например, температура воздуха является постоянно действующим фактором окружающей среды. Как высокая, так и низкая температура воздуха сказываются на функциональном состоянии центральной нервной системы человека.

Влажность воздуха оказывает влияние на теплообмен организма с окружающей средой, поэтому имеет большое значение. При низких температурах в воздухе содержится небольшое количество водяного пара.

Потеря тепла организмом связана с подвижностью воздуха. Происходит это путем конвекции и испарения пота. Если температура высокая, а подвижность воздуха умеренная, то это будет способствать охлаждению кожи. Сильные морозы без ветра переносятся значительно легче. Повышенная подвижность воздуха оказывает влияние на процессы обмена веществ.

Воздух обладает массой и весом, т.е. имеет определенное давление , влияющее на организм человека. Благодаря гравитационному полю воздушные массы у поверхности наиболее плотные. Давление воздуха с высотой уменьшается, уменьшается и его плотность.

Электрическое поле Земли – это один из элементов электрического состояния воздуха. По временам года напряженность электрического поля
воздуха различна, зимой она более высокая в средних широтах. На её величину влияние оказывает погода. Высокое давление и туманы увеличивают электрическое поле атмосферы в $2$-$5$ раз.

Воздух обладает свойством сопротивляться изменению состояния покоя – это есть его инертность . Мера инертности – массовая плотность воздуха. Чем она больше, тем больше должна быть сила, способная вывести воздух из состояния покоя.

Воздух может сопротивляться взаимному сдвигу частиц – это есть его вязкость . Его молекулы имеют определенную скорость беспорядочного хаотического движения. Зависит это от температуры воздуха и общего поступательного движения. Если молекулы воздуха попадают в медленный слой из быстро движущегося, то ускоряют их движение и наоборот.

Сжимаемость воздуха – это такое его свойство, при котором он может изменять свою плотность, если изменится давление.

Воздушная масса (ВМ)– это относительно однородный по основным физико-метеорологическим свойствам объем воздуха, более или менее длительно сохраняющий свою индивидуальность. Распространяется воздушная масса на несколько тысяч километров в горизонтальном направлении и на несколько километров в вертикальном. Формируется при условии длительного пребывания воздуха над территорией с примерно однородными физико-географическими условиями. Перемещаясь, воздушные массы переносят характерные им свойства в разные районы Земли.

Термическая классификация ВМ.

холодные воздушные массы - холоднее окружающего воздуха и/или подстилающей поверхности. Перемещаясь на более теплую поверхность (обычно из высоких широт в низкие), приносятпохолодание .

теплые воздушные массы - теплее окружающего воздуха и/или подстилающей поверхности. Перемещаясь на более холодную поверхность (в более высокие широты), приносятпотепление .

местные воздушные массы - находятся в тепловом равновесии с окружающей средой.

Последовательная смена теплых и холодных воздушных масс приводит к колебаниям температурных условий в данном районе.

В соответствии с географической классификацией воздушные массы подразделяются в зависимости от географического положения очагов формирования. Выделяют:

арктический воздух, подразделяется на морской и континентальный;

воздух умеренных широт, подразделяется на морской и континентальный;

тропический воздух, подразделяется на морской и континентальный;

экваториальный воздух, не подразделяется на морской и континентальный, так как в районе экватора температура и влажность воздуха над сушей и над морем мало различаются.

Континентальный воздух более сухой, морской – более влажный.

Атмосферные фронты

Смежные воздушные массы, отличающиеся друг от друга по своим физическим свойствам, разделяются между собой сравнительно узкими переходными, т. е. фронтальными зонами (ширина – до нескольких десятков километров). Главный отличительный признакфронтальной зоны -резкое изменение метеорологических характеристик в горизонтальном направлении, т. е. большиегоризонтальные градиенты этих характеристик.

Линия пересечения фронтальной зоны с поверхностью земли -атмосферный фронт .Длина линии фронта соответствуют горизонтальным размерам фронтальной зоны и может достигать5 тыс. км и более. Вверх большинство атмосферных фронтов простираются до высотыне более 5-6 км . (Рассмотрим это на простейшем примере. Воздух в аудитории – одна мини-масса, снаружи – другая: они различаются между собой по температуре, влажности, составу воздуха. Наружная стена – «фронтальная зона», основание стены – «атмосферный фронт». Длина стены соответствует длине фронтальной зоны и линии фронта, высота - вертикальной протяженности фронтальной зоны).Фронтальная поверхность обязательно наклонена, так как воздушные массы всегда различаются по температуре - холодный воздух (как более плотный) подтекает под теплый, стремясь занять наиболее низкое положение. Взаимодействиевоздушных масс в зонефронта обусловливает образование облачности, атмосферных осадков, сопровождается изменением условий погоды.

В зависимости от того, какая воздушная масса, теплая или холодная , приближается к данному пункту, формируютсятеплые или холодные фронты .

Если приближается теплая воздушная масса (фронт теплого воздуха ) атмосферный фронт называюттеплым. Теплый фронт , таким образом, перемещается в сторонухолодной воздушной массы . При этомтеплый воздух , как более легкий, плавноподнимается вдоль клинахолодного воздуха , формируя соответствующую систему слоистообразных облаков. Обычно скорость движения теплого фронта составляет 30-40 км/ч, т. е. 720 – 960 км/сут.Приближение теплого фронта приводит к замене холодного воздуха теплым.

Если приближается холодная воздушная масса (фронт холодного воздуха ), атмосферный фронт называютхолодным .Холодный фронт перемещается в сторонутеплой воздушной массы . Холодный воздух, как более плотный и тяжелый,вытесняет теплый воздух вверх.Приближение холодного фронта приводит к замене теплого воздуха холодным.

Погода

Погода отражаеткомплекс метеорологических элементов (элементов погоды) иатмосферных явлений , наблюдающихся в данной местностив определенный ограниченный промежуток времени (аналоггидрологических условий ).

Элементам погоды: атмосферное давление, температура и влажность воздуха .Явления погоды : ветер, количество и форма облаков, атмосферные осадки, полярное сияние, радуга, мираж и др. Явления погоды могут носить катастрофический характер: ураган, гроза, ливень, засуха, метель, шквал, пыльная буря и др.

Погода в теплом атмосферном фронте .До приближения теплого фронта пункт наблюдения находился в областихолодной воздушной массы Погода ясная,холодная (прохладная, не очень теплая – в зависимости от сезона), маловетреная. По мере приближения теплого фронта снижается атмосферное давление ,возрастает температура воздуха .Облака все более уплотняются, выпадаютобложные осадки . Иногда наблюдаютсягрозы .После прохождения теплого фронта (за линией фронта) пункт наблюдения оказывается целиком в области теплого воздуха . Температура воздухаповышена .Осадки прекращаются ,атмосферное давление понижено ,ветер стихает .

Погода в холодном атмосферном фронте .До приближения фронта пункт наблюдения находился в областитеплой воздушной массы . Погода ясная,теплая , маловетреная. Облачная система, в целом,аналогична облачной системе теплого фронта, но развивается онав обратном порядке .Перед прохождением линии фронта в результате более мощного восходящего движения воздуха образуютсякучево-дождевые облака , сопровождающиесягрозами . Вдоль всейлинии холодного фронта происходят резкое усиление ветра, приобретающего характершквалов .После прохождения линии фронта пункт наблюдения оказывается целиком в областихолодного воздуха . Происходит заметное (иногда резкое) похолодание , прояснение , внезапное прекращение осадков , сильный рост давления ,ветер стихает .

Погода в циклоне. Вциклоне циркулируютдве воздушных массы, в результате чего складываетсядва атмосферных фронта . Погода в циклоне определяется свойствами воздушных масс ,деятельностью атмосферных фронтов , восходящими в центре потоками воздуха, величинойбарических градиентов ,сезоном года. В целом, погода в области циклона обычно пасмурная, дождливая, ветреная (до штормовой), часто с продолжительными туманами, зимой с обильными снегопадами и метелями . Атмосферное давление понижено. Летом циклоны приносят прохладную погоду, зимой – потепление .На периферии циклона погодаотносительно спокойная .

В тропическом циклоне вследствие очень больших горизонтальных барических градиентов погода формируется особенно бурно.Ветер внутриурагана (тайфуна) достигает скорости 50-60 м/с, отдельные порывы превышают 100 м/с. Идет проливнойдождь .Тропические циклоны обладают огромной разрушительной силой, нередко их прохождение сопровождается человеческими жертвами, порой весьма многочисленными. Каждомутропическому циклону , имеющему интенсивность шторма и выше, присваиваетсясобственное имя .Тропические циклоны приносят огромный ущерб, который значительно снижается благодаря хорошо поставленной службе их предупреждения.Тропические циклоны входят в разряд опасных (стихийных) явлений.

(В конце октября 2012 г. в Карибском море, где он имел особенно большую силу (погибли 69 чел., в т. ч. 54 жителя Гаити) зародился ураган «Сэнди». 28 октября, хотя и ослабленным, достиг восточного побережья США. Большие разрушения, смыты дома вдоль побережья, нарушено электроснабжение, закрыты школы и госучреждения, в Нью-Йорке затоплены некоторые станции городского метро, отменено 7-8 тыс. авиарейсов, погибли более 94 чел., экономический ущерб - порядка 50 млрд. долларов).

В антициклоне циркулирует одна воздушная масса , поскольку атмосферные фронты разносятся расходящимися от центра воздушными течениями к его периферии.Погода вантициклоне зависит отвремени года , состоянияподстилающей поверхности , свойстввоздушной массы и других факторов. В целом,погода в антициклоне обычно ясная, маловетреная, атмосферное давление повышено .Летом антициклоны приносят жаркую погоду, зимой – холодную, морозную, но солнечную. Напериферии антициклона обычно бываетоблачная погода сосадками , в зоне соприкосновения сциклоном наблюдаютсясильные ветры .

Антициклоны часто зарождаются в тыловой зонециклона в массаххолодного воздуха, поэтому, как правило,антициклону обычно предшествуетциклон .

Воздушными массами называются большие количества воздуха в тропосфере, измеряемые в горизонтальном направлении тысячами километров, обладающие относительно однородными физическими свойствами (в основном — температурой и относительной влажностью). Эти свойства внутри воздушной массы могут меняться, но медленно, непрерывно, без скачков. Они задаются условиями того района Земли, где происходит формирование воздушной массы (характером подстилающей поверхности и погодой).

Благоприятные условия для формирования воздушных масс создаются в малоподвижных антициклонах и циклонах, где воздух может длительное время находиться над одним и тем же географическим районом, называющимся очагом формирования воздушной массы. Подстилающая поверхность при этом должна быть однообразной или почти однообразной (пустыня, степь, поверхность океана, ледяные поля и т.д.).

Формирование воздушной массы продолжается от 3 до 10 суток. Чем больше время формирования, тем чётче выражены свойства. В процессе перемещения происходят трансформации воздушных масс. Проходя над морями и океанами, они увлажняются, над сушей – высыхают, двигаясь в сторону полюса – охлаждаются, в сторону тропиков – нагреваются.

Воздушные массы классифицируются следующим образом:

По термодинамическому признаку

Холодная воздушная масса перемещается из более холодного района в более тёплый. Её приход обычно приводит к похолоданию в данном районе. При этом она постепенно прогревается.
Тёплая перемещается из более тёплого района в более холодный. Её приход приводит к потеплению в данном районе. Постепенно охлаждается.
Местная длительное время находится в одном и том же районе и сохраняет свои свойства без особых изменений. Может быть и относительно холодной и относительно тёплой в зависимости от типа соседней воздушной массы и радиационного баланса.

Все три вида по энергетическому состоянию могут быть:

Устойчивыми – имеющими в нижнем слое вертикальный градиент температуры меньше влажноадиабатического. Конвективные вертикальные движения при этом не развиваются и облака кучевых форм не образуются. Устойчивое состояние типично для тёплой массы при перемещении на более холодную поверхность, когда она охлаждается снизу и создаются малые вертикальные градиенты.
Неустойчивыми – имеющими вертикальный температурный градиент больше влажноадиабатического. Возникающая вертикальная конвекция при достаточном запасе влаги приводит к образованию кучевых облаков и выпадению осадков. Такое состояние типично для холодных масс, поступающих на тёплую поверхность. При этом происходит прогревание воздуха снизу и возникают большие вертикальные температурные градиенты.

По географическому признаку

Из множества видов основными здесь являются четыре:

Арктическая (антарктическая) воздушная масса формируется за полярным кругом. В месте формирования весьма устойчива, с низкими температурами и малой влажностью.
Полярная или умеренная формируется при длительном нахождении воздуха в умеренных широтах. Устойчивость зависит от очага формирования и направления движения.
Тропическая формируется в зоне субтропических антициклонов. Прогревающаяся в месте формирования, следовательно – неустойчивая, с большим содержанием влаги.
Экваториальная формируется в экваториальной зоне.

Каждая из перечисленных воздушных масс может быть морской или континентальной в зависимости от подстилающей поверхности в месте её формирования.

Устойчивость воздушных масс

Устойчивые воздушные массы

Устойчивой называют воздушную массу, в которой преобладает устойчивое вертикальное равновесие, то есть в основной её толще вертикальный температурный градиент меньше влажноадиабатического. Термическая конвекция в УВМ не развивается, а динамическая развита слабо. Среднее значение вертикального температурного градиента в УВМ обычно меньше 0,6°/100 м. Здесь встречаются слои инверсии и изотермии (задерживающие слои). В УВМ могут возникать облака турбулентного обмена - слоистые и слоисто-кучевые. Если же уровень конденсации лежит выше верхней границы турбулентного слоя, то наблюдается ясная погода. Значительных осадков в УВМ не наблюдается, из слоистых облаков, достигших значительной вертикальной мощности, в ряде случаев могут выпадать моросящие осадки, а из слоисто-кучевых зимой - слабый снег. Благодаря слабому вертикальному обмену, в УВМ обычно наблюдаются дымки, а в ряде случаев и туманы.

Тёплая устойчивая воздушная масса над материками наблюдается, как правило, в холодную половину года, и поступает в данный регион в тёплых секторах циклонов и примыкающих к ним северных окраинах антициклонов. В отдельных случаях вертикальная мощность слоистых облаков возрастает настолько, что они превращаются в слоисто-дождевые и начинают давать обложные осадки. Вертикальное распределение температуры воздуха представлено слоями инверсии и изотермии, либо малых температурных градиентов до высоты 3-4 км.

Холодная устойчивая воздушная масса наблюдается над материками, в основном, зимой. Основной тип - морозная безоблачная погода. Дополнительный тип - значительная и сплошная слоистая и слоисто-кучевая облачность, иногда слабые снегопады.

Неустойчивые воздушные массы

Неустойчивая воздушная масса характеризуется тем, что в нижних её слоях (примерно ниже 3 км) наблюдается неустойчивая стратификация атмосферы. При неустойчивой стратификации вертикальный градиент температуры в воздушной массе до уровня конденсации больше сухоадиабатического градиента, а выше уровня конденсации — больше влажно-адиабатического градиента. В неустойчивой воздушной массе при достаточной её влажности происходит развитие конвекции с образованием облаков вертикального развития, наблюдаются повышенная турбулентность, сильный порывистый ветер, ливни, грозы, шквалы.

Холодная воздушная масса, двигаясь на более тёплую подстилающую поверхность и прогреваясь снизу, становится, как правило, неустойчивой воздушной массой. Холодная неустойчивая воздушная масса наблюдается чаще всего над материком летом в послеполуденные часы в тыловой части циклона или в передней части антициклона.

Очаги формирования воздушных масс

Очагами формирования воздушных масс обычно бывают регионы, где воздух опускается, а затем распространяется в горизонтальном направлении - этому требованию отвечают антициклонические системы. Антициклоны чаще, чем циклоны, бывают малоподвижными, поэтому формирование воздушных масс обычно и происходит в обширных малоподвижных (квазистационарных) антициклонах.

Кроме того, требованиям очага отвечают малоподвижные и размытые термические депрессии, возникающие над нагретыми участками суши. Наконец, формирование полярного воздуха происходит частично в верхних слоях атмосферы в малоподвижных, обширных и глубоких центральных циклонах в высоких широтах.

В этих барических системах происходит трансформация (превращение) тропического воздуха, втянутого в высокие широты в верхних слоях тропосферы, в умеренный воздух.

(Visited 47 times, 1 visits today)

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ, относительно однородные части тропосферы, соизмеримые с большими частями материков и океанов, обладающие определёнными общими свойствами, перемещающиеся как единое целое. Воздушные массы охватывают территории площадью в несколько миллионов км 2 , по вертикали редко достигают тропопаузы, а чаще охватывают лишь нижнюю половину тропосферы. Смежные воздушные массы отделяются друг от друга атмосферными фронтами, длиной до нескольких тысяч км и шириной до нескольких десятков км. Главные фронты (прослеживаются до стратосферы) разделяют основные типы воздушных масс, вторичные (высота несколько км) - воздушные массы одного и того же типа. Районы формирования воздушных масс представляют собой обширные территории достаточно однородные по горизонтали, над которыми воздушная масса приобретает одинаковые характеристики по всей площади. Воздух над такой территорией должен находиться достаточно долго, чтобы приблизиться к динамическому равновесию с подстилающей поверхностью, т. е. приобрести однородные погодные характеристики, типичные для района формирования. Главные погодные характеристики воздушных масс определяются вертикальным распределением температуры и влажности. В дальнейшем, перемещаясь в одном из течений общей циркуляции атмосферы, воздушные массы переносят и свои свойства, то есть свой режим погоды. Характерный климатический режим районов Земли определяется преобладанием в данном районе в тот или иной сезон определённого типа воздушных масс.

По происхождению различают воздушные массы: арктические, антарктические, умеренных широт (полярные), тропические и экваториальные, с подразделением их (кроме экваториальных) на морские и континентальные типы. Каждый тип имеет свои вертикальные градиенты температур, влажность, прозрачность и др. При длительном перемещении происходит трансформация воздушных масс, их свойства меняются. Воздушные массы, перемещающиеся из высоких широт с более холодной земной поверхностью в низкие с более тёплой, называются холодными. Они вызывают похолодание в районах, в которые поступают, при этом прогреваются от земной поверхности, что способствует развитию вертикальных градиентов, конвекции с образованием дождевых облаков и выпадением ливневых осадков. Воздушные массы, перемещающиеся из низких более тёплых широт в высокие, называются теплыми, они соответственно приносят потепление; для них характерны малые вертикальные градиенты температуры, слоистые облака и туманы. Воздушные массы, длительное время находящиеся в одном районе, называются местными. Их свойства зависят от времени года.

Лит.: Океан - Атмосфера: Энциклопедия. Л., 1983; Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. 6-е изд. М., 2004.