Какие свойства умеренной воздушной массы
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 февраля 2016;
проверки требуют 4 правки.
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.
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.
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).
Трансформация воздушных масс[править | править код]
При перемещении воздушная масса начинает изменять свои свойства — они уже будут зависеть не только от свойств очага формирования, но и от свойств соседних воздушных масс, от свойств подстилающей поверхности, над которой проходит воздушная масса, а также от длительности времени, прошедшего с момента образования воздушной массы. Эти влияния могут вызвать изменения в содержании влаги в воздухе, а также изменение температуры воздуха в результате высвобождения скрытой теплоты или теплообмена с подстилающей поверхностью.
Процесс изменения свойств воздушной массы называется трансформацией или эволюцией. Трансформация, связанная с движением воздушной массы, называется динамической. Скорости перемещения воздушной массы на разных высотах будут различными, наличие сдвига скоростей вызывает турбулентное перемешивание. Если нижние слои воздуха нагреваются, то возникает неустойчивость и развивается конвективное перемешивание. Обычно процесс трансформации воздушной массы продолжается от 3 до 7 суток. Признаком его окончания является прекращение существенных изменений температуры воздуха день ото дня как вблизи земной поверхности, так и на высотах.
Термодинамическая классификация воздушных масс[править | править код]
Тёплой (холодной) называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей её среды и в данном районе постепенно охлаждается (нагревается), стремясь приблизиться к тепловому равновесию. Под окружающей средой здесь понимается характер подстилающей поверхности, её тепловое состояние, а также соседние воздушные массы.
Чтобы определить, охлаждается или прогревается воздушная масса в данном районе, следует в течение несколько дней сравнивать Тмакс (максимальную дневную приземную температуру воздуха) или Т850 (температуру воздуха на уровне 850 гПа, около 1,5 км над уровнем моря).
Местной (нейтральной) воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днем сохраняющую свои свойства без существенных изменений (Тмакс день ото дня изменяется не более чем на 1…2°). Таким образом, трансформирующаяся воздушная масса может быть и тёплой, и холодной, а по завершении трансформации она становится местной.
На карте АТ-850 холодной воздушной массе соответствует ложбина или замкнутая область холода (очаг холода), тёплой — гребень или очаг тепла. Воздушная масса может характеризоваться как неустойчивым, так и устойчивым равновесием. Данное разделение воздушных масс учитывает один из важнейших результатов теплового обмена — вертикальное распределение температуры воздуха и соответствующий ему вид вертикального равновесия. С устойчивыми (УВМ) и неустойчивыми (НВМ) воздушными массами связаны определённые условия погоды. Нейтральные (местные) воздушные массы в любой сезон могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми в зависимости от начальных свойств и направления трансформации той воздушной массы, из которой образовалась данная воздушная масса.
Устойчивость[править | править код]
Устойчивой называют воздушную массу, в которой преобладает устойчивое вертикальное равновесие, то есть в основной её толще вертикальный температурный градиент меньше влажноадиабатического. Термическая конвекция в УВМ не развивается, а динамическая развита слабо. Среднее значение вертикального температурного градиента в УВМ обычно меньше 0,6°/100 м. Здесь встречаются слои инверсии и изотермии (задерживающие слои). В УВМ могут возникать облака турбулентного обмена — слоистые и слоисто-кучевые. Если же уровень конденсации лежит выше верхней границы турбулентного слоя, то наблюдается ясная погода. Значительных осадков в УВМ не наблюдается, из слоистых облаков, достигших значительной вертикальной мощности, в ряде случаев могут выпадать моросящие осадки, а из слоисто-кучевых зимой — слабый снег. Благодаря слабому вертикальному обмену, в УВМ обычно наблюдаются дымки, а в ряде случаев и туманы.
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[править | править код]
Неустойчивой (НВМ) называется воздушная масса, в основной толще которой преобладает влажнонеустойчивая стратификация, что при достаточной влажности приводит к формированию конвективных облаков. Для НВМ характерны кучевые и кучево-дождевые облака, зимой — слоисто-кучевые с отдельными плоскими кучево-дождевыми. Приземная скорость ветра в неустойчивой воздушной массе при одной и той же величине барического градиента больше, чем в устойчивой. Ветер часто бывает порывистым, а при прохождении кучево-дождевых облаков порой наблюдаются шквалы. Наиболее ярко неустойчивость проявляется в образовании развитых кучево-дождевых облаков, выпадении ливневых осадков, развитии гроз. Чем больше неустойчивость воздушной массы, тем больших высот достигает верхняя граница кучево-дождевой облачности.
Тёплая неустойчивая воздушная масса над материками наблюдается летом, вблизи побережий морей может наблюдаться и зимой. Тёплая воздушная масса может быть неустойчивой в тёплых секторах циклонов и на западной периферии антициклонов: наблюдается кучевая облачность, иногда кучево-дождевая с ливневыми осадками и грозами, порой с радиационными туманами (преимущественно после выпадения дождя и ночного прояснения). Вертикальный температурный градиент в значительном слое атмосферы больше влажноадиабатического.
Холодная неустойчивая воздушная масса наблюдается в тыловых частях циклонов за холодными фронтами и частично в примыкающих к ним окраинам антициклонов: наблюдается кучевая, кучево-дождевая облачность, ливневые осадки, часто многократно повторяющиеся, иногда днем грозы. Суточный ход метеорологических элементов велик. Холодная неустойчивая воздушная масса особенно характерно проявляется весной — «апрельская погода», когда в северной зоне умеренных широт ещё лежит снег, а в южной зоне почва уже заметно прогрелась.
Особенно велико влияние на устойчивость воздушной массы свойств подстилающей поверхности. Если воздушная масса теплее подстилающей поверхности, то в приземном слое она охлаждается. У Земли температуры воздуха могут стать ниже, чем на более высоких уровнях. В этом случае в атмосфере могут образоваться задерживающие слои. Воздушная масса становится устойчивой, по крайней мере, в нижнем слое атмосферы. Если воздушная масса холоднее подстилающей поверхности, то в приземном слое она прогревается, увеличиваются контрасты температуры между нижними слоями атмосферы и вышележащими и создаются благоприятные условия для развития конвекции: воздушная масса становится неустойчивой.
См. также[править | править код]
- Циркуляция атмосферы
- Атмосферный фронт
- Атмосфера Земли
- Атмосфера
- Погода
- Планетарный пограничный слой
Ссылки[править | править код]
- Воздушные массы и атмосферные фронты
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. На этот раз всё, до следующих встреч!
Похожие темы:
Классификация климатов
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.
Воздушные массы 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).
| Название | Пути движения ВМ | Погода в ВМ | |
| летом | зимой | ||
| Арктический воздух морской (МАВ) | Приходит в северную часть Атлантики и Европу | Развитие кучево-дождевых облаков, дожди, грозы, похолодание. Прозрачность хорошая, ветер порывистый | Кучево-дождевые облака и ливневые дожди над океаном и в прибрежной Европе. Прозрачность хорошая |
| Арктический воздух континентальный (КАВ) | Приходит в Азию и Северную Америку | В очаге формирования и в северных районах континента туманы и низкие облака. Вызывает похолодание, ветер несильный | Ясная погода, хорошая прозрачность. Над открытыми от льда водами часто образуются туманы, испарения |
| Воздух умеренных широт морской (МУВ) | Приходит на континенты Европы и Северной Америки | Развитие кучевых и кучево-дождевых облаков, ливни, грозы, похолодание. Прозрачность хорошая. Ветер порывистый. На Тихоокеанском побережье туманы, низкая облачность, похолодание | Слоистая облачность, моросящие дожди, нередко туманы. Прозрачность пониженная |
| Воздух умеренных широт континентальный (КУВ) | Над континентами всего полушария | Возможны кучевые облака, грозы, ночью возможны туманы, дымка | Ясная погода, слабая прозрачность, низкие температуры |
| Тропический воздух морской (МТВ) | Чаще вторгается в северные части Атлантического и Тихого океанов, реже — в Европу и Азию | В северных широтах океанов слоистые облака, туманы, потепление, прозрачность пониженная | Над океанами характер погоды летний. Над материками возможны туманы и слоистая облачность |
| Тропический воздух континентальный (КТВ) | Поступает на побережье океанов, в Европу и Азию | Над океанами и морями ясная погода, пониженная прозрачность, устойчивые ветры | Над океанами характер погоды летний, над материками возможны туманы н слоистая облачность |
| Экваториальный воздух (ЭВ) | Перемещается вдоль экватора в зоне 15° северных и южных широт | Бурное развитие кучево-дождевых облаков, гроз и ливней | То же, что и летом |
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 (АS, NS) с зоной обложных осадков, выпадающих перед линией фронта, ширина которой составляет 300-400 км. Выше системы АS, NS, возникают перистые и перисто-слоистые облака (Сi, СS), а под ней в холодном воздухе разорванно-дождевые (Fenb). 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.