Как определить воздушные массы. Общая характеристика типов воздушных масс

Непериодические изменения погоды вызываются перемещением и взаимодействием некоторых воздушных тел, объемов (тропосферных шаблонов), являющихся носителями определенных условий погоды.

Это воздушные массы и разделяющие их фронты.Воздух тропосферы постоянно расчленяется на большие объемы - воздушные массы, соизмеримые по площади с частями материков и океанов. По высоте воздушные массы простираются до 10 км.

Обладают однородностью свойств и прежде всего температуры и перемещаются как одно целое в системе обшей циркуляции атмосферы. Они формируются в определенном очаге - над однородной подстилающей поверхностью.

Перемещаясь, воздушные массы меняют свои свойства, или трансформируются. Свойства воздушных масс определяют режим погоды, особенно изменчивый при переходе из одной воздушной массы в другую.

Воздушные массы квалифицируются по тепловым характеристикам или географическому положению их очагов. В первом случае имеют теплые и холодные воздушные массы.
По географической классификации различают арктический (АВ), антарктический (АНВ), полярный (ПВ) или умеренный воздух (УВ), тропический (ТВ) и экваториальный воздух (ЭВ). В каждом из этих типов выделяют подтипы - морской или континентальный воздух. В табл. 1 приведены основные характеристики воздушных масс (ВМ).

Табл. 1. Характеристика воздушных масс (ВМ).

Формирование, трансформация и разрушение воздушных масс неизбежны в постоянном круговороте атмосферы. Поэтому ни одно из консервативных свойств воздушной массы не может оставаться вполне неизменным, но на какой-то момент времени каждой воздушной массе свойствен определенный тип погоды.

Атмосферный фронт - переходная зона между двумя воздушными массами с большим наклоном к земной поверхности - характеризуется резкими изменениями метеорологических элементов. Фронтом называют также линию пересечения фронта с поверхностью Земли.

Название фронтам дают по наименованию более холодной воздушной массы: фронт между АВ и УВ - арктический фронт; между УВ и ТВ - полярный (умеренный) фронт и т. д. Это так называемые основные климатические фронты.

Вторичные фронты отделяют достаточно различные части одной и той же воздушной массы. Фронты разделяются также на подвижные, или климатические, и стационарные, формирующиеся в циклонах. В зависимости от направления движения фронтов относительно воздушных масс различают теплые, холодные и фронты окклюзии. Фронтальная поверхность всегда имеет наклон от вертикали в сторону холодного воздуха.
Тангенс угла наклона этой поверхности к земной находится в пределах 0,01...0,001. Теплый фронт смешается в сторону относительно холодного воздуха и обычно является фронтом восходящего скольжения. В теплом воздухе, поднимающемся над фронтальной поверхностью, возникает характерная система облаков: высоко-слоистых, слоисто-дождевых (А S , N S) с зоной обложных осадков, выпадающих перед линией фронта, ширина которой составляет 300-400 км. Выше системы А S , N S , возникают перистые и перисто-слоистые облака (С i , С S ), а под ней в холодном воздухе разорванно-дождевые (F enb ). Облака верхнего яруса и являются предвестниками появления теплого фронта.

Холодный фронт - фронт между массами теплого и холодного воздуха, перемещающийся в сторону теплого воздуха. Холодный воздух продвигается крутым валом, который вытесняет теплый воздух вверх. В результате перед фронтом возникает кучево-дождевая облачность в виде стены со шквалами, ливнями, грозами.
Далее от линии фронта, где наклон поверхности становится меньше, развивается система высоко-слоистых и слоисто-дождевых облаков. Холодный фронт бывает двух родов.

Холодный фронт первого рода - медленно движущийся с пассивной поверхностью восходящего скольжения воздуха. Облачность его состоит из системы высоко-слоистых и слоисто-дождевых облаков и напоминает облачность теплого фронта. Осадки вначале ливневые, затем переходящие в обложные.

Холодный фронт второго рода - быстро движущийся, поверхность которого в нижних слоях является пассивной поверхностью восходящего скольжения, а выше - активной поверхностью нисходящего скольжения.
Облачность такого фронта сводится к валу кучево-дождевых облаков перед фронтом со шквалами, ливневыми осадками и грозами. За линией фронта быстро наступает прояснение при обычно резком падении температуры.

Фронт окклюзии - сложный (комплексный) фронт, образующийся в результате смыкания теплого и холодного фронтов из-за различной скорости их движения. Для фронтов окклюзии характерно большое разнообразие в расположении облачных систем, интенсивности, продолжительности и ширины зоны осадков.

Воздушные массы - это подвижные части тропосферы, отличающиеся друг от друга своими свойствами - температурой, прозрачностью. Эти свойства воздушных масс зависят от той территории, над которой они формируются при условии длительного пребывания. В зависимости от формирования различают 4 основных типа воздушных масс: (), тропические и . Каждый из этих четырех типов формируется над пространством суши и моря. Так как суша и море нагреваются в разной степени, то в каждом из этих типов могут образовываться и подтипы - континентальные и морские воздушные массы.

Арктический (антарктический) воздух формируется над ледяной поверхностью полярных широт; характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги, при этом морской арктический воздух более влажен, чем континентальный. Вторгаясь в низкие широты, арктический воздух значительно понижает температуру. Равнинный рельеф способствует его проникновению далеко в глубь материка. Подобное явление можно наблюдать . По мере продвижения на юг арктический воздух нагревается и способствует образованию суховеев, которые вызывают частые в этом районе засухи.

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Континентальные умеренные воздушные массы зимой сильно охлаждены. Они отличаются небольшим содержанием влаги. С вторжением континентальных воздушных масс устанавливается ясная морозная . Летом континентальный воздух сух и сильно нагрет. Морские воздушные массы умеренных широт влажные, умеренной ; зимой приносят оттепели, летом - пасмурную погоду и похолодание.

Тропические воздушные массы круглый год формируются в тропиках. Обычно морская их разновидность отличается высокой влажностью и температурой, а континентальная - запыленностью, сухостью и еще более высокой температурой.

Экваториальные воздушные массы образуются в экваториальной зоне. вокруг своей оси способствует перемещению воздушных масс то в Северное полушарие, то в Южное. Эти воздушные массы характеризуются высокой температурой и большой влажностью, и для них нет четкого деления на морские воздушные массы и континентальные.

Образующиеся воздушные массы неизбежно начинают перемещаться. Причиной этого является неравномерный нагрев земной поверхности и, как следствие, разность . Если бы не происходило движение воздушных масс, то на экваторе среднегодовая температура была бы на 13° выше, а на широтах 70° - на 23° ниже, чем в настоящее время.

Вторгаясь в районы с иными тепловыми свойствами поверхности, воздушные массы постепенно трансформируются. Например, морской умеренный воздух, поступая на сушу и продвигаясь в глубь материка, постепенно нагревается и иссушается, превращаясь в континентальный. Трансформация воздушных масс особенно характерна для умеренных широт, в которые время от времени вторгается теплый и сухой воздух из широт и холодный и сухой - из приполярных.

Рассматривая карты погоды, можно заметить, что над от­дельными «крупными географическими районами наблюдается различный характер поюды и в то же время более или менее однообразный для каждого из них в отдельности. Исследования­ми установлено, что основной причиной различия в погодных условиях над разными географическими районами является не­однородность тропосферного воздуха, возникающая вследствие неодинакового притока солнечного тепла и неодинакового харак­тера подстилающей поверхности (суша, вода). Ввиду -ггого тро­посферный воздух становится как бы расчлененным на отдель­ные крупномасштабные объемы, соизмеримые но занимаемой площади с материками, океанами или с их большими частями и обладающими сравнительно однородными свойствами. Такие более или менее однородные большие воздушные объемы в тро­посфере называются воздушны м и массам и. Одна п та же воздушная масса может занимать такие пространства, как, например, половина всей Европы, Европейская часть России, ак­ватория Северного Ледовитого океана. Западная Сибирь и т. п., что соответствует сотням тысяч и миллионам квадратных кило­метров.

Однородность данной воздушной массы может быть выраже­на в температуре, влажности, облачности, в степени запыленно­сти (прозрачности). Изменение этих метеорологических элемен­тов в горизонтальном направлении в пределах одной и той же воздушной массы происходит постепенно либо вообще оно не­значительно.

Воздушные массы всегда находятся в непрерывном движе­нии. Перемещаясь из одних районов в другие, они постепенно приобретают новые свойства: при движении к югу-.прогревают­ся. к северу - охлаждаются, над морем - увлажняются и т. п. Интенсивность изменения свойств воздушных масс зависит от скорости и направления их перемещения. При медленном пере­мещении они сравнительно скоро приобретают свойства, харак­терные для данного географического района, и, наоборот, при быстром движении воздушные массы мало изменяют свои основ­ные свойства, сохраняя их на своем пути. Смена воздушных масс в данном месте, как правило, сопровождается и сменой погоды, например, холодной - на теплую, сухой на влажную, ясной - на пасмурную и т. д.

Существуют две классификации воздушных масс: термиче­ская и географическая.

Согласно термической классификации воздушные массы в зависимости от тепловых свойств подразделяются на теплые и холодные.

Теплой именуют всякую воздушную массу, которая оказы­вается теплее соседней с ней или теплее подстилающей поверх­ности. По такому же принципу определяется и холодная воздуш­ная масса.

Теплые воздушные массы характеризуются, как правило, устойчивым состоянием, при котором, как известно, исключается термическая конвекция, а стало быть, и обра­зование кучевых н, тем более, ливневых облаков. Для такого ро­да воздушных масс свойственна сравнительно тихая, часто пас­мурная погода с моросящими слабыми осадками и адвективны­ми туманами (зимой). Последние обычно занимают большие пространства, закрывая землю или море непрерывным покро­вом. Иногда же вместо туманов повсеместно образуется туман­ная дымка. Образованию устойчивых туманов способствует вы­сокая влажность, присущая данному типу воздушных масс

Эти свойства теплых воздушных масс наилучшим образом проявляются в зимнее время, когда температурные отличия меж­ду холодной подстилающей поверхностью (водой или сушей) и более теплым воздухом над ней могут быть выражены особенно сильно. Летом в теплой воздушной массе обычно преобладает малооблачная, жаркая и сухая погода, что характерно для юж­ных континентальных районов и морен. Наконец, следует ука­зать и на то, что вторжение теплой воздушной массы сопровож­дается повышением температуры.

Холодные воздушные массы в противоположность теплым характеризуются, как правило, неустойчивым состоянием, что особенно хорошо проявляется при их вторжении в районы с прогретой подстилающей поверхностью. Развивающаяся при этом термическая конвекция приводит к образованию кучевых, мощных кучевых и кучево-дождевых облаков, из которых. как известно, выпадают ливневые осадки. Наилучшим образом эта особенность холодных воздушных масс проявляется в теплое время года, когда температурные отличия между холодным воз­духом и прогретой подстилающей поверхностью могут быть вы­ражены наиболее ярко.

Холодные воздушные массы обладают малыми запасами вла­ги, причем тем меньшими, чем они холоднее. В ночное время над сушей в холодном воздухе обычно устанавливается ясная и тихая погода. Происходящее при этом сильное излучение зем­ной поверхности приводит к образованию утренних радиацион­ных туманов. Над морем же в эту пору суток, когда вода бывает наиболее теплой, туманы такого рода не образуются.

Холодные воздушные массы в отличие от теплых характери­зуются хорошей видимостью, что объясняется их малой засорен­ностью как пылью, так и продуктами конденсации водяного па­ра.

Вторжение масс холодного воздуха, как правило, сопровож­дается сильными ветрами и понижением температуры.

Согласно географической классификаци воз­душные массы в зависимости от районов их формирования под­разделяются на четыре основные группы:

1) арктический воздух (АВ), формирующийся над обширны­ми районами Арктики и Антарктики;

2) воздух умеренных широт (УВ), формирующийся или при­обретающий свои свойства в зоне умеренных широт земного ша. ра;

3) тропический воздух (ТВ), формирующийся в субтропиче­ских, а летом частично и в умеренных широтах;

4) экваториальный воздух (ЭВ), формирующийся в эквато­риальной зоне.

Каждая из указанных выше воздушных масс (кроме ЭВ) в зависимости от того, над какой подстилающей поверхностью она приобрела свои свойства (над водой или сушей), может быть морской или континентальной. Эта особенность воз­душных масс учитывается в их полном условном обозначении, например, кАВ и мАВ; кУВ и мУВ; кТВ и мТВ.

Континентальные воздушные массы отличаются от морских меньшими влагозапасамн, более резкими суточными колебания­ми температуры и большей запыленностью (меньшей види­мостью).

Арктический воздух обладает отчетливо выраженны­ми свойствами холодных воздушных масс. Стремительное втор­жение кАВ всегда сопровождается резким и сильным похоло­данием. Арктический воздух нередко проникает далеко к югу - вплоть до Средиземного моря, Турции, Ирана, северных районов Китая и Японии. Вследствие очень малых запасов влаги в районах, занятых арктическим воздухом (особенно кАВ), устанавли­вается ясная или малооблачная, сухая и холодная погода с ви­димостью до 50 км и больше.

Воздух умеренных широт (мУВ и кУВ) может быть и холодным, и теплым, обладающим соответствующими ранее описанными свойствами.

Континентальный тропический воздух обла­дает свойствами теплых воздушных масс, с тем лишь, однако, отличием, что он является обычно сильно прогретым, относи­тельно сухим и запыленным, так как формирование его проис­ходит в сухой и жаркой субтропической зоне земного шара, над обширными сухими степями и пустынями, как, например, над Казахстаном и Средней Азией, Афганистаном, Ираном, Ближ­ним Востоком, Северной Африкой. Проникая в умеренные широ­ты, к ТВ обусловливает там пасмурную и теплую погоду с тума­нами.

Морской тропический воздух, формируясь над теплыми, южными морями и соответствующими частями океа­нов, характеризуется высокой температурой и большой влагона- сыщеностью. Поэтому вторжение такого воздуха в умеренные широты, как правило, сопровождается обильными дождями с грозами и, конечно, потеплением.

Экваториальный воздух течет от экватора к севе­ру и югу, но у поверхности земли дальше широты 20-25° обыч­но не распространяется. В умеренных широтах он обнаруживает­ся только в верхних слоях тропосферы

Воздушная масса – крупный объем воздуха в тропосфере, обладающий определенными общими свойствами (связанными с районом формирования воздушных масс) и движущийся как одно целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы.

По влажности воздушные массы делятся на относительно сухие и относительно влажные. Приход тех или иных воздушных масс в регион сопровождается не только их трансформацией, но и изменением режима погоды: резким или постепенным в зависимости от скорости их перемещения и степени контрастности прежних и новых условий.

Воздушные массы различают по месту их формирования:

Арктические (антарктические) воздушные массы образуются в приполюсных областях от 90° до 66-55º с/ю.ш. зимой и до 70-66º с/ю.ш. летом. Температура в районе их формирования низкая, поэтому для них характерные низкие температуры, даже летом они не поднимаются выше +5ºС, и малая влажность, т.к. испарение воды при низких температурах незначительно. Таким образом, Арктические воздушные массы (АВм) содержат холодный и сухой воздух.

Умеренные воздушные массы образуются между 66-40º с/ю.ш. летом и 66-30º зимой. Для этих широт характерны разные термические условия лета и зимы. Влагосодержание воздушных масс будет различаться в зависимости от того над сушей или морем шло формирование воздушных масс.

Различают морские и континентальные Умеренные воздушные массы (мУВм и кУВм). Первые отличаются повышенной влажностью, а вторые, наоборот, сухостью. Температура воздушных масс будет различаться по сезонам года: зимой tº мУВм » 0ºС или чуть выше до +6ºС, tº кУВм всегда отрицательная до -40ºС. Летом наоборот tº мУВм невысокая от +6° до +19ºС, tº кУВм выше – от +6ºС до +30ºС.

Тропические воздушные массы образуются между 40º и 19º с/ю.ш. летом и между 30º с/ю.ш и 5º с/ю.ш. зимой. Между этими параллелями Солнце всегда высоко стоит над горизонтом Þ угол падения солнечных лучей большой Þ приток солнечного тепла больше Þ в течение всего года tº воздуха устойчиво высокая и никогда не бывает ниже +15ºС. Влагосодержание воздушных масс, как и в умеренных широтах, будет зависеть от района формирования воздушных масс. Различают морские и континентальные Тропические воздушные массы (мТВм и кТВм). мТВм отличаются повышенной влажностью, а кТВм – пониженной влажностью.

Экваториальные воздушные массы образуются в приэкваториальной полосе: в июле от 19º с.ш. до 5º ю.ш., в январе от 5º с.ш. до 19º ю.ш. В течение всего года температура практически не изменяется: среднегодовая tº » +24 - +25ºС. Экваториальные воздушные массы (ЭВм) всегда отличаются высокой влажностью вне зависимости от места их формирования.

Литература

1. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.
2. Любушкина С.Г. Общее землеведение: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "География" / С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, А.В. Чернов; Под ред. А.В. Чернова. - М.: Просвещение, 2004. - 288 с.

По горизонтали.

Различные воздушные массы, господствующие над Северным полушарием

Однородность свойств воздушной массы достигается формированием её над однородной подстилающей поверхностью в сходных условиях теплового и радиационного баланса.

Кроме того, необходимы такие циркуляционные условия, при которых воздушная масса длительно циркулировала бы в регионе формирования. Значения метеорологических элементов в пределах воздушной массы меняются незначительно - горизонтальные градиенты малы. Резкое возрастание градиентов метеорологических величин, или, по крайней мере, изменение величины и направления градиентов происходит в переходной зоне между двумя воздушными массами - зоне атмосферного фронта .

Объекты, возникающие в тропосфере в результате взаимодействия воздушных масс - переходные зоны (фронтальные поверхности), фронтальные облачные системы облачности и осадков, циклонические возмущения, имеют тот же порядок величины, что и сами воздушные массы - сравнимы по площади с большими частями материков или океанов, время их существования - более 2-х суток.

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, иногда с радиационными туманами. Дополнительный тип - значительная и сплошная слоистая и слоисто-кучевая облачность , иногда слабые снегопады .

Неустойчивость

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .