Классификация воздушных масс. Понятие о воздушных массах

Большие массы воздуха в тропосфере, соизмеримые по размерам с материком или океаном и обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью, содержанием пыли и т.п. - прим.. Они простираются вверх на несколько километров, достигая границ тропосферы.

Воздушные массы перемещаются из одних районов земного шара в другие, определяя климат и погоду на данной территории. Каждая воздушная масса обладает свойствами, характерными для района, над которым она сформировалась.

Перемещаясь на другие территории, она несёт с собой свой режим погоды. Но проходя над территорией с иными свойствами, воздушные массы постепенно изменяются, трансформируются, приобретая новые качества.

В зависимости от регионов образования различают четыре типа воздушных масс: арктические (в Южном полушарии - антарктические), умеренные, тропические и экваториальные. Все типы делятся на подтипы, обладающие своими характерными свойствами. Над материками формируются континентальные воздушные массы, а над океанами - океанические. Смещаясь вместе с поясами атмосферного давления в течение года, воздушные массы занимают не только постоянные пояса своего пребывания, но по сезонам господствуют в соседних, переходных климатических поясах. В процессе общей циркуляции атмосферы воздушные массы всех типов связаны между собой.

Воздушные массы, которые перемещаются с более холодной земной поверхности на более тёплую и которые имеют более низкую температуру, чем окружающий воздух, называют холодными воздушными массами. Они приносят похолодание, но сами прогреваются снизу от тёплой земной поверхности, при этом образуются мощные кучевые облака и выпадают ливневые дожди. Особенно сильные похолодания происходят в умеренных широтах при вторжении холодных масс из Арктики и Антарктиды - прим.. Холодные воздушные массы иногда достигают южных районов Европы и даже Северной Африки, но чаще всего задерживаются горными хребтами Альп. В Азии арктический воздух свободно распространяется на обширные территории, до горных хребтов южной Сибири. В Северной Америке горные хребты расположены меридианально, поэтому холодные арктические воздушные массы проникают до Мексиканского залива.

Массы воздуха, имеющие более высокую температуру, чем окружающий воздух, и приходящие на более холодную земную поверхность, называются тёплыми воздушными массами. Они приносят потепление, а сами охлаждаются снизу, при этом образуются слоистые облака и туманы. Летом тёплые тропические воздушные массы из Северной Африки проникают иногда до северных районов Европы и существенно повышают температуру (иногда до +30 °С).

Местной, или нейтральной, воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днём сохраняющую свои свойства. Изменяющаяся воздушная масса может быть и тёплой и холодной, а по завершении трансформации она становится местной.

Там, где встречаются воздушные массы разных типов, образуются атмосферные фронты .

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Те из них, что образуются над континентом, зимой отличаются низкой температурой и низким содержанием влаги и приносят ясную и морозную погоду. Летом континентальные умеренные воздушные массы сухие и жаркие. Умеренные воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, тёплые и влажные. Зимой они приносят оттепели, а летом - похолодание и осадки.

Арктические и антарктические воздушные массы формируются над ледяной поверхностью полярных широт. Для них характерны низкая температура и небольшое количество влаги. Они значительно понижают температуру тех районов, куда вторгаются. Летом, продвигаясь в центр Евразии, эти воздушные массы постепенно нагреваются, ещё больше иссушаются и становятся причиной суховеев в южных областях Западно-Сибирской низменности.

Тропические воздушные массы жаркие в любое время года. Морской подтип тропических воздушных масс отличается высокой влажностью, а континентальный - сухостью и запылённостью. Над океанами в тропиках весь год господствуют пассаты - прим.. Для воздушных масс, формирующихся в этих районах, характерны умеренно высокие температуры от +20 до +27 °С летом и нежаркие - до +10 +15 °С зимой. В районах тропических пустынь над материками образуются крайне сухие воздушные массы со средними температурами +26 +40 °С.

Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальных широтах. Они обладают высокой температурой и высокой влажностью независимо от того, где они сформировались - над материком или над океаном. Средние температуры экваториальных воздушных масс во все месяцы года заключаются с пределах от +24 до +28 °С. Поскольку испарение в этих районах велико, велика и абсолютная влажность, а относительная влажность даже в самые сухие месяцы года выше 70%.

Атмосфера неоднородна. В ее составе, особенно вблизи земной поверхности, можно выделить воздушные массы.

Воздушные массы — отдельные крупные объемы воздуха, обладающие определенными общими свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью и т.д.) и движущиеся как одно целое. Однако внутри этого объема ветры могут быть разные. Свойства определяются районом ее формирования. Она приобретает их в процессе соприкосновения с подстилающей поверхностью, над которой она формируется или задерживается. Воздушные массы имеют разные свойства. Например, воздух Арктики имеет низкие, а воздух тропиков высокие во все сезоны года, воздух северной существенно отличается от воздуха материка . Горизонтальные размеры воздушных масс огромны, они соизмеримы с материками и океанами или их крупными частями. Выделяют главные () типы воздушных масс, формирующихся в поясах с разным : арктические (), (полярные), тропические и экваториальные. Зональные воздушные массы подразделяются на морские и континентальные — в зависимости от характера подстилающей поверхности в районе их формирования.

Арктический воздух формируется над , а зимой еще и над севером Евразии и . Воздух характеризуется низкой температурой, малым влагосодержанием, хорошей видимостью и устойчивостью. Его вторжения в умеренные широты вызывают значительные и резкие похолодания и обусловливают преимущественно ясную и малооблачную погоду. Арктический воздух подразделяется на следующие разновидности.

Морской арктический воздух (мАв) — формируется в более теплой Европейской , свободной от льда, с более высокой температурой и большим влагосодержанием. Его вторжения на материк зимой вызывают потепление.

Континентальный арктический воздух (кАв) — формируется над Центральной и Восточной ледяной Арктикой и северным побережьем материков (зимой). Воздух имеет очень низкие температуры, низкое влагосодержание. Вторжение кАв на материк обусловливает сильное похолодание при ясной погоде и хорошей видимости.

Аналогом арктического воздуха в Южном полушарии является антарктический воздух, но влияние его распространяется преимущественно на прилегающие морские поверхности, реже — на южную оконечность .

Умеренный (полярный) воздух. Это воздух умеренных широт. В нем также различают два подтипа. Континентальный умеренный воздух (кУв), который формируется над обширными поверхностями материков. Зимой он очень охлажден и устойчив, обычно ясная с крепкими морозами. Летом он сильно прогревается, в нем возникают восходящие токи, образуются , нередко выпадают дожди, наблюдаются . Морской умеренный воздух (мУв) формируется в средних широтах над океанами, западными и переносится на материки. Он характеризуется высокой влажностью и умеренными температурами. Зимой мУв приносит пасмурную погоду, обильные осадки и повышение температуры (оттепели). Летом он также приносит большую , дожди; температура при его вторжении понижается.

Умеренный воздух проникает в полярные, а также субтропические и тропические широты.

Экваториальный воздух формируется в экваториальной зоне из тропического воздуха, приносимого пассатами. Он характеризуется высокими температурами и большой влажностью в течении всего года. Кроме того, эти качества сохраняются и над сушей, и над морем, поэтому на морские и континентальные подтипы экваториальный воздух не подразделяется.

Воздушные массы находятся в непрерывном движении. При этом если воздушные массы движутся в более высокие широты или на более холодную поверхность, их называют теплыми, так как они приносят потепление. Воздушные массы, перемещающиеся в более низкие широты или на более теплую поверхность, называются холодными. Они приносят похолодание.

Перемещаясь в другие географические районы, воздушные массы постепенно меняют свои свойства, прежде всего температуру и , т.е. переходят в воздушные массы другого типа. Процесс превращения воздушных масс из одного типа в другой под влиянием местных условий называется трансформацией. Например, тропический воздух, проникая и в умеренные широты, трансформируется соответственно в экваториальный и умеренный воздух. Морской умеренный воздух, оказавшись в глубине континентов, зимой охлаждается, а летом нагревается и всегда иссушается, превращаясь в континентальный умеренный воздух.

Все воздушный массы связаны между собой в процессе постоянного их перемещения, в процессе тропосферы.

— важный фактор формирования климата. Она выражена перемещением различных типов воздушных масс.

Воздушные массы — это подвижные части тропосферы, отличающиеся друг от друга температурой и влажностью. Воздушные массы бывают морскими и континентальными.

Морские воздушные массы формируются над Мировым океаном. Они более влажные по сравнению с континентальными, образующимися над сушей.

В различных климатических поясах Земли формируются свои воздушные массы: экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические.

Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства и поэтому определяют погоду тех мест, куда они приходят.

Арктические воздушные массы формируются над Северным Ледовитым океаном (зимой — и над севером материков Евразия и Северная Америка). Они отличаются низкой температурой, невысокой влажностью и повышенной прозрачностью воздуха. Вторжения арктических воздушных масс в умеренные широты вызывают резкое похолодание. При этом устанавливается преимущественно ясная и малооблачная погода. При продвижении в глубь материка на юг арктические воздушные массы трансформируются в сухой континентальный воздух умеренных широт.

Континентальные арктические воздушные массы формируются над ледяной Арктикой (в центральной и восточной ее частях) и над северным побережьем материков (зимой). Их особенностями являются очень низкие температуры воздуха и низкое содержание влаги. Вторжение континентальных арктических воздушных масс на материк приводит к сильному похолоданию при ясной погоде.

Морские арктические воздушные массы формируются в более теплых условиях: над свободной от льда акваторией с более высокой температурой воздуха и большим влагосодержанием — это европейская Арктика. Вторжения таких воздушных масс на материк зимой даже вызывают потепление.

Аналогом арктического воздуха Северного полушария в Южном полушарии являются антарктические воздушные массы. Их влияние распространяется в большей степени на прилегающие морские поверхности и редко на южную окраину материка Южная Америка.

Умеренный (полярный) воздух — это воздух умеренных широт. Умеренные воздушные массы проникают в полярные, а также субтропические и тропические широты.

Континентальные умеренные воздушные массы зимой обычно приносят ясную погоду с крепкими морозами, а летом — достаточно теплую, но облачную, нередко дождливую, с грозами.

Морские умеренные воздушные массы на материки переносятся западными ветрами. Их отличают высокая влажность и умеренные температуры. Зимой морские умеренные воздушные массы приносят пасмурную погоду, обильные осадки и оттепели, а летом — большую облачность, дожди и понижение температуры.

Тропические воздушные массы формируются в тропических и субтропических широтах, а летом — и в континентальных районах на юге умеренных широт. Тропический воздух проникает в умеренные и экваториальные широты. Высокая температура — общая черта тропического воздуха.

Континентальные тропические воздушные массы отличаются сухостью и запыленностью, а морские тропические воздушные массы — высокой влажностью.

Экваториальный воздух, возникающий в области Экваториальной депрессии, очень теплый и влажный. Летом в Северном полушарии экваториальный воздух, смещаясь на север, вовлекается в циркуляционную систему тропических муссонов.

Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальной зоне. Их отличают высокие температуры и влажность в течение всего года, причем это касается воздушных масс, формирующихся как над сушей, гак и над океаном. Поэтому на морские и континентальные подтипы экваториальный воздух не подразделяется.

Вся система воздушных течений в атмосфере называется общей циркуляцией атмосферы.

Атмосферный фронт

Воздушные массы постоянно движутся, изменяют свои свойства (трансформируются), но между ними остаются довольно резкие границы — переходные зоны шириной в несколько десятков километров. Эти пограничные зоны называются атмосферными фронтами и характеризуются неустойчивым состоянием температуры, влажности воздуха, .

Пересечение такого фронта с земной поверхностью называется линией атмосферного фронта.

При прохождении атмосферного фронта через какую-либо местность над ней меняются воздушные массы и, как следствие, погода.

Для умеренных широт характерны фронтальные осадки. В зоне атмосферных фронтов возникают обширные облачные образования протяженностью в тысячи километров и выпадают осадки. Как они возникают? Атмосферный фронт можно рассматривать как границу двух воздушных масс, которая наклонена к земной поверхности под очень малым углом. Холодный воздух находится рядом с теплым и над ним в виде пологого клина. При этом теплый воздух поднимается вверх по клину холодного воздуха и охлаждается, приближаясь к состоянию насыщения. Возникают облака, из которых выпадают осадки.

Если фронт перемещается в сторону отступающего холодного воздуха, наступает потепление; такой фронт называется теплым. Холодный фронт, наоборот, надвигается на территорию, занятую теплым воздухом (рис. 1).

Рис. 1. Типы атмосферных фронтов: а — теплый фронт; б — холодный фронт

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 - 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).