4 воздушные массы. Что такое воздушная масса? Виды воздушных масс

• Воздушные массы - большие объёмы воздуха в нижней части земной атмосферы - тропосфере, имеющие горизонтальные размеры во много сотен или несколько тысяч километров и вертикальные размеры в несколько километров, характеризующиеся примерной однородностью температуры и влагосодержания по горизонтали.

  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.

  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.

  Воздушные массы классифицируют, прежде всего, по очагам их формирования в зависимости от расположения в одном из широтных поясов. Согласно географической классификации, воздушные массы можно подразделить на основные географические типы по тем широтным зонам, в которых располагаются их очаги:

  Арктический или антарктический воздух (АВ),

  Умеренный воздух (УВ),

  Тропический воздух (ТВ),

  Экваториальный воздух (ЭВ).

  Данные воздушные массы, кроме того, можно подразделять на морские (м) и континентальные (к).

  Как показывает практика, поскольку умеренная воздушная масса имеет значительную меридиональную протяжённость (в СНГ примерно от 45-48° до 60-65° северной широты), её термические (и другие) свойства значительно различаются в северной и в южной частях этой обширной географической зоны, поэтому правильнее подразделить умеренную ВМ на две самостоятельные - северную умеренную (СУВ) и южную умеренную (ЮУВ).

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 .

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

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.

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.