§ 8. воздушные массы и климатические пояса

Формирование воздушных масс

Воздушная масса, сформировавшись в определённой области, приобретает свои постоянные свойства. Такая область называется очагом формирования. Он должен иметь конкретные свойства:

• поверхность воды или суши должна быть однородной, то есть должны иметь место схожие воздействия на воздух в очаге формирования;
• радиационный фон стабилен и однороден;
• условия циркуляции воздуха должны обеспечивать его стационарное местоположение.

Обычно очаги формирования — это антициклоны (вихревые потоки с повышенным давлением в центре), которые являются менее подвижными в сравнении с циклонами (для них характерно низкое давление). Здесь воздух опускается вниз и начинает распространяться в горизонтальном направлении.

Над нагретыми областями суши возникают термические депрессии — области с низким атмосферным давлением. Такие условия также способствуют возникновению очага.

Движение и циркуляция. Смена воздушных масс

Воздушная масса не остаётся в той области, где сформировалась. Под влиянием непостоянства циркуляционных условий она начинает перемещаться и трансформироваться.

Течение воздушных масс носит глобальный характер, ведь их формирование и движение охватывает океаны, континенты, обширные участки планеты. Таким образом совокупность воздушных масс составляет атмосферную циркуляцию планеты.

На процессы циркуляции в атмосфере главным образом влияет солнечная энергия. Причём на все участки планеты эта энергия действует по-разному из-за неоднородности подстилающей поверхности. Отсюда и разница температур. Обладающий высокой плотностью холодный воздух создаёт повышенное давление и всегда стремится в более тёплую область с разреженным воздухом.

Во время перемещения из одной области в другую воздушная масса меняет свои свойства. Это зависит от того, над какой территорией она проходит, с какими воздушными массами граничит и от того, сколько времени прошло с момента её формирования. Причем скорость перемещения воздуха внутри массы непостоянна и разнится с высотой. Таким образом возникает турбулентное перемешивание.

Перемена свойств воздушной массы зовётся её трансформацией или сменой. Она длится от трёх до семи дней и считается завершённой при установлении постоянной среднесуточной температуры во всех слоях массы день за днём. Таким образом формируется новая воздушная масса.

Циркуляция воздушных масс.

Перемещение воздушных масс в атмосфере определяется тепловым
режимом и изменением давления воздуха. Совокупность основных воздушных течений над планетой называется общей циркуляцией атмосферы. Основные
крупномасштабные атмосферные движения, слагающие общую циркуляцию атмосферы: воздушные течения, струйные течения, воздушные потоки в циклонах и антициклонах, пассаты и муссоны.

Движение воздуха относительно земной поверхности – ветер – появляется потому, что атмосферное давление в различных местах воздушной массы
неодинаково. Принято считать, что ветер – это горизонтальное движение воздуха. На самом деле воздух движется обычно не параллельно поверхности Земли, а под
небольшим углом, т.к. атмосферное давление меняется и в горизонтальном и в вертикальном направлениях. Направление ветра (северный, южный и т.д.) означает,
откуда ветер дует. Под силой ветра подразумевается его скорость. Чем она выше, тем ветер сильней. Скорость ветра измеряют на метеорологических станциях на
высоте 10 метров над Землёй, в метрах в секунду. На практике силу ветра оценивают в баллах. Каждый балл соответствует двум-трём метрам в секунду. При
силе ветра в 9 баллов его уже считают штормовым, а при 12 баллах – ураганом. Распространённый термин «буря» означает любой очень сильный ветер, независимо от
количества баллов. Скорость сильного ветра, например, при тропическом урагане, достигает огромных значений – до 115 м/с и более. Ветер возрастает в среднем с
высотой. У поверхности Земли его скорость снижается трением. Зимой скорость ветра в целом выше, чем в летнее время. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в
умеренных и полярных широтах в тропосфере и нижней стратосфере.

Не совсем ясна закономерность изменения скорости ветра над материками на небольших высотах (100–200 м). здесь скорости ветра достигают
самых больших значений после полудня, а самых малых – в ночное время. Это наблюдается лучше всего летом.

Очень сильные ветры, до штормовых, бывают днём в пустынях Центральной Азии, а ночью наступает полный штиль. Но уже на высоте 150–200 м
наблюдается прямо противоположная картина: максимум скорости ночью и минимум днём. Такая же картина наблюдается и летом, и зимой в умеренных широтах.

Много неприятностей может принести порывистый ветер пилотам самолётов и вертолётов. Струи воздуха, движущиеся в различных направлениях,
толчками, порывами, то ослабевая, то усиливаясь, создают большое препятствие для движения воздушных судов – появляется болтанка – опасное нарушение нормального полёта.

Воздушные массы: определение, основные свойства, типы, трансформация

На этот раз мы разберём с вами, что такое воздушные массы, основные свойства воздушных масс, их типы и трансформацию.

Воздушная масса – объем воздуха, занимающий большое пространство и имеющий относительно однородные (одинаковые) свойства.

По горизонтали воздушные массы (далее ВМ) могут занимать тысячи километров, а по вертикали распространяться до верхней границы тропосферы.

Свойствами воздушной массы являются: температура воздуха, влажность, содержание примесей (пыли), дальность видимости. Эти характеристики закладываются в процессе её формирования, поэтому они частично отражают место первоначального происхождения.

Иначе говоря, холодная ВМ возникает в более северных широтах, а не на юге. Значительное похолодание происходит в результате затока холодной ВМ из более северных широт.

По влажности

Обычно воздушные массы, приходящие на Европейскую территорию России с западной стороны, более влажные (морские ВМ), с востока – сухие (континентальные ВМ).

Но это справедливо далеко не во всех районах мира. Во Владивостоке, например, воздушная масса с востока будет более влажная (морская), а с запада – сухая (континентальная). Это связанно с тем, что с восточной стороны море, а с западной — континент. Поэтому за год в прибрежной зоне выпадает около 1000мм осадков.

По прозрачности

Прозрачнее воздушные массы, которые формируются вблизи полюса.

В арктическом воздухе содержится меньше пыли, так как он формируется над водами Северного Ледовитого океана. Менее прозрачный воздух тропических широт, он содержит большое количество пыли (мелких частиц), которые поднимает с поверхности суши ветер (особенно песок).

Но на прозрачность воздуха влияет не только пыль, но и частицы воды (водяной пар). При сильном дожде или тумане вы легко заметите, как уменьшается видимость.

Воздушные массы различаются по своим свойствам во всех направлениях: с севера на юг (меридионально), с запада на восток (зонально).

Если говорить о той же Европейской территории России, то ВМ, приходящие с востока, являются континентальными (более сухими, как уже отмечалось выше), с запада к нам поступают воздушные массы морского типа (более влажные).

Морские воздушные массы формируются над морем, континентальные — над континентом.

Всего выделяют 4 основных типа воздушных масс: арктические, умеренные (или полярные), тропические, экваториальные.

Эта классификация в основном учитывает близость к экватору (т.е. в основе классификации меридиональное изменение). В самом простом варианте можно сказать, что на экваторе теплее, а на полюсах – холоднее.

Данную классификацию можно дополнить: каждый из четырёх видов имеет морской и континентальный тип. Итого, уже 8 видов воздушных масс.

Воздушная масса, сформировавшись над какой-то территорией, не остаётся на месте, она перемещается, происходит её трансформация.

Трансформация – это изменение свойств воздушной массы под влиянием подстилающей поверхности.

Подстилающей поверхностью может быть море, льды, а может быть и суша.

Пример трансформации воздушных масс в России

При перемещении холодной воздушной массы с севера на юг, она нагревается, меняется содержание примесей. Возрастает содержание пыли в воздухе.

Если воздушная масса смещается на восток с Атлантического океана, то она, как правило, имеет высокое содержание водяного пара. По мере её перемещения влажность снижается из-за выпадения осадков.

Процесс трансформации воздушных масс в среднем продолжается 4-6 дней. Признаком окончания трансформации является устойчивый режим температуры ВМ изо дня в день.

О воздушных массах можно говорить долго и мы далее обязательно еще продолжим эту тему.

Модель № 3. Сила Кориолиса. Движение преобладающих воздушных масс.

Если мы в предыдущую модель — № 2 — внесем поправку на силу Кориолиса, отклоняющую движущиеся преобладающие воздушные массы вправо в Северном полушарии и влево в Южном, мы получим картину типичных ветров, весьма правдоподобно описывающую наблюдаемую в жизни.

Мы видим на этой картине устойчивые пояса с типичными ветрами. Суммарная мощность этих ветров огромна. Вся эта машина приводится в движение энергией излучения Солнца и силой инерции вращающейся Земли.

Можно уверенно заявить, что парусная яхта — это судно с термоядерным двигателем. Правда, для удобства реактор вынесен на солнце!

Давайте рассмотрим некоторые следствия, вытекающие из такой модели:

• На экваторе и на полюсах преобладают вертикальные составляющие в движении господствующих воздушных масс, что приводит к отсутствию в этих местах уверенных стабильных ветров.
• 60°: полярный фронт. На этих широтах сталкиваются лоб в лоб арктические (сухие и холодные) и субтропические (теплые и насыщенные водой) преобладающие воздушные массы. Здесь проходит великий атмосферный фронт, вдоль которого текут навстречу друг другу разнородные преобладающие воздушные массы, порождая завихрения, из которых образуются циклоны. Постоянное рождение и дальнейшее движение циклонов во многом объясняет крайне нестабильную и динамичную картину движения преобладающих воздушных масс в зоне умеренных широт, расположенной между полярным фронтом и конскими широтами.
• 30°: штилевой пояс конских широт — зона повышенного атмосферного давления. Ближайший к нам антициклон постоянно прописан на Азорских островах, в сердце Атлантики. Любые изменения в его самочувствии и настроениях неизменно отражаются на погодной картине всей Европы.
• 7-30°: пассатные или торговые ветра (Easterly Trades), названные так за свое удивительное постоянство и спокойствие. В этих широтах можно смело рассчитывать на 15-20 узлов попутного ветра в течение всего перехода, только не пытайтесь пересекать океан против их направления! Идеальное место для яхтинга , правда в одном направлении.
• 7 S-7°N: экваториальный штилевой пояс. Это грустная история. Не только кони гибли в этих широтах во время первых экспедиций за экватор. Около 1000 миль штилевой зоны оставляли мало шансов добраться до цели многочисленным командам парусников. Нехватка воды и продовольствия делали свое дело. Однако благодаря совместному влиянию движения торговых преобладающих воздушных масс в районе экватора проходит экваториальное западное течение. Это экваториальное течение, отразившись от берегов Америки, дает начало знаменитому Гольфстриму. Вы должны быть очень везучими, чтобы получить ветер в придачу к яхте, арендованной в экваториальных широтах.

Поскольку Солнце постоянно изменяет свое положение относительно экватора, в течение года отклоняясь от экватора то в Северное, то в Южное полушарие, резонно ожидать, что и все рассмотренные здесь преобладающие воздушные массы будут смещаться вслед за Солнцем к северу или к югу в зависимости от времени года.

Основной вывод, который можно сделать из всего вышесказанного: ежедневные изменения погоды в мире носят скорее упорядоченный и разумный характер, нежели хаотический и случайный, что дает возможность предсказания погоды на ближайшее будущее, в том числе и на основе собственных наблюдений. А это, в свою очередь, сделает Ваш яхтинг более безопасным и комфортным.

Инерция вращающейся Земли и солнечное тепло приводят в движение огромный живой механизм, благодаря которому в разных широтах планеты устанавливаются различные устойчивые картины движения преобладающих воздушных масс, приводящие к возникновению некоторых типичных распознаваемых паттернов (сценариев) развития погодной ситуации, наличие которых позволяет не только делать предсказания, но и надеяться на их достоверность.

Давайте перейдем к рассмотрению отдельных погодных сценариев.Но об этом в следующей статье.

Типы воздушных масс

Воздушные массы представляют собой участки воздуха большого объема и площади в пределах которых основные параметры и свойства (температура, влажность, светопроницаемость и др.) относительно однородны . Они являются компонентном тропосферы, образуя нижние, подвижные ее слои. Формируясь над обширными участками поверхности земли, соответствующими географическим частям мирового океана и континентов, по типу этого участка делятся на две больше группы: морские и континентальные.

Морские формируются над водной поверхностью, над частями мирового океана. Они характеризуются высоким уровнем влажности.

Континентальные, значительно более сухие воздушные массы образуются над материками.

В зависимости от географического положения очага формирования, обуславливающего основные свойства воздушной массы, они также условно делятся на:

• экваториальные;
• тропические;
• умеренные;
• арктические.

Свойства воздушных масс обусловлены типом поверхности, над которым они были изначально сформированы или находятся длительное время. Перемещение воздушных масс над поверхностью Земли, которое происходит постоянно, обуславливает такое явление как смена погоды.

По величине вертикального температурного градиента внутри отдельных слоев воздушных масс их делят на устойчивые и неустойчивые.

Устойчивыми считаются массы с низким температурным градиентом (до 0.5 0 — 0.6 0 на каждые 100 метров), между условно выделенными вертикальными слоями воздуха.

Слои внутри такой массы слабо перемещаются, часто инвертированы, что образует так называемые задерживающие слои. Облака внутри воздушных масс данного типа образуются слоисто-кучевого и кучевого типов, толщиной до 500-600 метров, но могут и не образовываться вовсе. Турбулентная активность низкая, из-за чего частицы пыли или водяной конденсат в зоне влияния таких масс может скапливаться у поверхности земли.

Устойчивые воздушные массы подразделяются на холодные и теплые. Холодные образуются над материковыми поверхностями в холодное время года. Для них типична ясная безветренная морозная погода с небольшим количеством кучевых облаков. Теплые образуются как над морем, так и над материками и перемещаются в области более холодные. В погоде наблюдается слабый ровный, без порывов ветер, большое количество массивных слоисто-кучевых облаков, возможны осадки.

В структуре неустойчивой воздушной массы уверенно можно выделить условные слои, температура и влажность которых существенно различается, из-за чего происходит образование большого количество кучево-дождевых облаков. Слои быстро перемещаются, ветер сильный, порой шквалистый. Характерны грозовые явления и обильные многократные ливневые осадки.

Неустойчивые воздушные массы также могут быть холодными и теплыми. Теплые неустойчивые встречаются над материками преимущественно в теплое время года, но близ морских побережий нередки и в холодное. Холодные неустойчивые — характерны для материков в теплое время года, а над морской поверхностью — в холодное. Как правило, находятся с тыльной стороны циклонов, следующих за холодными фронтами. Особенно характерны для территорий, где в соседствующих регионах с наступлением весны прогревание земной поверхности происходит разными темпами.

Воздушные массы и их основные типы

Воздушные массы — это крупные массы воздуха тропосферы и нижней стратосферы, которые формируются над определенной территорией суши или океана и обладают относительно однородными свойствами — температурой, влажностью, прозрачностью. Они движутся как одно целое и в одном направлении в системе общей циркуляции атмосферы.

Воздушные массы занимают площадь в тысячи квадратных километров, их мощность (толщина) достигает до 20—25 км. Перемещаясь над поверхностью с иными свойствами, они нагреваются или охлаждаются, увлажняются или становятся суше. Теплой или холодной называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей ее среды. Различают четыре зональных типа воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальные, тропические, умеренные, арктические (антарктические) воздушные массы (рис. 13). Они отличаются, прежде всего, температурой и влажностью. Все типы воздушных масс, кроме экваториальных, делятся на морские и континентальные в зависимости от характера поверхности, над которой они сформировались.

Экваториальная воздушная масса формируется в экваториальных широтах, поясе пониженного давления. Обладает достаточно высокими температурами и влажностью, близкой к максимальной, и над сушей, и над морем. Континентальная тропическая воздушная масса формируется в центральной части материков в тропических широтах. Она обладает высокой температурой, низкой влажностью, сильной запыленностью. Морская тропическая воздушная масса образуется над океанами в тропических широтах, где преобладают довольно высокие температуры воздуха и отмечается высокая влажность.

Континентальная умеренная воздушная масса формируется над материками в умеренных широтах, господствует в Северном полушарии. Ее свойства изменяются по сезонам. Летом довольно высокая температура и влажность, характерны осадки. Зимой низкие и крайне низкие температуры и невысокая влажность. Морская умеренная воздушная масса формируется над океанами с теплыми течениями в умеренных широтах. Летом она прохладнее, зимой — теплее, отличается значительной влажностью.

Континентальная арктическая (антарктическая) воздушная масса формируется над льдами Арктики и Антарктиды, обладает крайне низкими температурами и небольшой влажностью, высокой прозрачностью. Морская арктическая (антарктическая) воздушная масса образуется над периодически замерзающими морями и океанами, ее температура несколько выше, влажность больше.

Воздушные массы находятся в постоянном движении, при их встрече образуются переходные зоны, или фронты. Атмосферный фронт — пограничная зона между двумя воздушными массами, обладающими разными свойствами. Ширина атмосферного фронта достигает десятков километров. Атмосферные фронты могут быть теплыми и холодными в зависимости от того, какой воздух надвигается на территорию и какой вытесняется (рис. 14). Чаще всего атмосферные фронты возникают в умеренных широтах, где встречаются холодный воздух из полярных широт и теплый из тропических широт.

Прохождение фронта сопровождается изменениями в погоде. Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха. С ним связаны потепление, слоисто-дождевые облака, приносящие моросящие осадки. Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. Он приносит обильные кратковременные ливневые осадки, часто со шквалистыми ветрами и грозами, и похолодание.

Ссылки

Wikimedia Foundation
.
2010
.

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.