Что такое воздушные массы? Виды и свойства. Классификация воздушных масс

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 .

Наблюдение за климатом и погодными явлениями получило наибольшее распространение в XIX столетии. Исследования были нужны метеорологам для формирования синоптических карт, помогавших установить распространение по миру ветров, осадков, температурных режимов и атмосферного давления.

Итогом таких наблюдений стало объективное представление о воздушных массах, что позволило составлять достаточно точные прогнозы погоды.

Что такое воздушные массы?

Под воздушными массами понимают большие объемы воздуха, которые располагаются в нижних атмосферных слоях. Их высота обычно составляет 2–3 километра, а длина может достигать нескольких сотен, а то и тысяч километров.

На всем своем протяжении они характеризуются равномерной температурой и уровнем влажности, однако во время движения способны менять свои свойства. Граница между двумя воздушными массами носит название «атмосферный фронт» и отличается разницей в температурных режимах.

Как формируются воздушные массы?

У любой массы воздуха есть свой очаг. Как правило, он представляет собой географический регион, где воздух сначала опускается, а затем расходится горизонтально. Процесс образования воздушных масс осуществляется в малоподвижных областях, таких как антициклоны.


В отдельных случаях способны возникать и в циклонах, но при условии, что те малоподвижны и находятся в широтах выше экватора.

Какие бывают виды воздушных масс?

Перечень разновидностей воздушных масс довольно обширен и различается согласно термодинамике и очагу образования. Если говорить о географическом распределении, то массы воздуха подразделяются на континентальные, образующиеся над поверхностью суши, и морские, формирование которых осуществляется над Мировым океаном. И те, и другие можно разделить на типы в зависимости широты, на которой находятся очаги. К таковым относятся арктический или антарктический воздух, умеренные, тропические и экваториальные массы.

По термодинамике они бывают теплыми, холодными или местными. К теплому или холодному относят воздух, который обладает более высокой (или более низкой) температурой в сравнении с окружающей средой. Пытаясь достичь баланса, со временем в зависимости от своей температуры он охлаждается или нагревается.


Местными считаются массы, которые находятся в температурном равновесии с окружающей средой и сохраняют подобный баланс на протяжении длительного периода времени. Изначально все массы являются теплыми или холодными, а после трансформации преобразуются в местные.

Еще одна классификация разделяет массы воздуха на устойчивые и неустойчивые. Первые отличаются постоянным вертикальным равновесием и вызывают появление дымки или . Над континентами они чаще всего появляются в зимний период, однако в зависимости от термодинамики могут приводить к разнообразным погодным явлениям. Так, теплые массы приносят дожди, холодные – безоблачную погоду.

Неустойчивый воздух отличается наличием в своей толще повышенной влажности, формирующей конвективные облака. Над поверхностью суши он наблюдается в летний сезон и приносит ливневые дожди и грозы.

Каковы свойства воздушных масс?

Основные свойства масс воздуха – температура и влажность. Если рассматривать их циркуляцию на примере России, то арктические массы, образующиеся в полярных широтах, на территории нашей страны отличаются низким температурным режимом, высокой относительной и низкой абсолютной влажностью на протяжении всего года.


Умеренные массы господствуют в умеренном поясе и меняют свои свойства от сезона к сезону. Летом они теплые и влажные, зимой – наоборот, прохладные и сухие. Частично на российской территории присутствуют тропические массы с высокой температурой. Их относительная влажность всегда имеет низкие показатели, тогда как абсолютная варьируется по месту формирования.

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.

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