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 .
Воздушные массы — это подвижные компоненты , которые отличаются друг от друга влажностью и температурой. Их разделяют на континентальные и морские. Морские воздушные массы образуются над мировым океаном и они более влажные чем континентальные, котороые формируются над сушей.
Формирование воздушных масс зависит от климатических поясов. При перемещении воздушных масс на новые территории они сохраняют первичные им характеристики. Таким образом они формируют погоду на тех территориях, где они находятся. Если сказать грубо, их делят на Циклоны и Антициклоны .
Воздушные массы
Арктические воздушные массы образуются над Северным Ледовитым океаном, а зимой могут образоваться и над севером материков Евразия и Северной Америки. Они имеют низкую температуру, малую влажность и повышенную прозрачность воздуха. При передвижении арктических масс в умеренные широты можно заметить резкое похолодание. Можно заметить ясную и погоду. Со временем воздушная масса обретает те характеристики, которые присущие в умеренных широтах. Континентальные арктические воздушные массы образуются над ледяной Арктикой и над северным побережьем материков. Характеристики схожие с предыдущими массами, однако влажность воздуха еще меньшая.
Морские арктические воздушные массы образуются в более теплых климатических условиях. Над свободной от льда водным покрытием. Такие массы имеют более высокую температуру воздуха с предыдущими воздушными массами и содержат больше влаги. Передвижение такие масс в умеренные широты зимой иногда вызывают потепление.
Умеренные (полярный воздух) воздушные массы возникают в умеренных широтах и проникают в полярные и в субтропические широты. Континентальные умеренные воздушные массы зимой имеют ясную погоду с крепкими морозами, а летом теплую дождливую погоду. Морские умеренные приносятся западными ветрами. Они имеют высокую влажность.
Тропические воздушные массы имеют высокую температуру воздуха. Континентально-тропические воздушные массы имеют высокую сухость и запыленность, а морские тропические воздушные массы высокую влажность.
Экваториальные воздушные массы имеют теплый и влажный воздух. Те которые образуются над сушей и водой имеют одинаковые характеристики.
Все эти передвижения создают циркуляцию воздуха на планете Земля.
Воздушные массы постоянно находятся в движении. Между воздушными массами зачастую образуются резкие границы, некие переходные зоны шириной в несколько километров. Такие зоны называют атмосферными фронтами и имеют неустойчивую температуру, влажность, скорость и направление ветра. Пересечение такого фронта с поверхностью земли называют линией атмосферного фронта .
В области атмосферных фронтов образуются обширные облачные образования, которые простираются на тысячи километров. В таких зонах выпадают осадки. Они возникают из-за быстрого охлаждения теплого воздуха холодным. (рис.1).
Рисунок — 1
Таблица циркуляции воздуха представлена в виде рисунка (рис.2), где видно какие ветра и куда дуют.
Рисунок — 1
Воздушные массы
Определение 1
Воздушная масса – большой объем воздуха подвижной части тропосферы, имеющая свои однородные свойства.
Одни воздушные массы относятся к континентальным, другие к морским.
Определение 2
океаном , называются морскими и являются более влажными.
Определение 3
Воздушные массы, сформировавшиеся над сушей , называются континентальными и являются более сухими.
В разных местах планеты формируются свои воздушные массы:
- В экваториальных широтах – формируются экваториальные воздушные массы;
- В тропических широтах – тропические;
- В умеренных широтах – умеренные воздушные массы;
- В полярных широтах – арктические и антарктические воздушные массы.
Каждая воздушная масса приобретает свойства той территории, над которой она сформировалась. Свойства сохраняются в течение длительного времени, поэтому при перемещении воздушных масс, её свойства будут определять погоду тех мест, куда они приходят. Специалисты различают устойчивую и неустойчивую воздушные массы.
Над материками устойчивая воздушная масса чаще всего наблюдается в зимнее время. В устойчивой воздушной массе преобладает устойчивое вертикальное равновесие. Характеризуется она слоистой и слоисто-кучевой облачностью с основанием ниже $300$ м, имеющая небольшую вертикальную мощность – обычно $200$-$600$ м. Второй характерный для неё признак – небольшое изменение температуры с высотой в нижних слоях атмосферы, ровный, без порывов ветер, небольшая разность между температурой воздуха и точкой росы. Турбулентность в нижнем слое устойчивой воздушной массы отсутствует, поэтому могут скапливаться частицы пыли. В этом случае при небольшой влажности может быть ясная погода с пониженной видимостью.
Эти условия погоды в холодное время года характерны для теплой устойчивой воздушной массы во время её перемещения. Перемещается она с достаточно теплого океана на холодный материк, или из теплого района материка в более холодный район. Теплая воздушная масса становится устойчивой при продвижении на холодную поверхность, охлаждаясь при этом снизу.
Над материками зимой наблюдается холодная устойчивая воздушная масса. Она не отмечается над морями и океанами. Типичной является морозная безоблачная погода.
Неустойчивая воздушная масса характеризуется неустойчивой стратификацией атмосферы в её нижних слоях. При достаточной влажности в неустойчивой воздушной массе развивается конвекция с образованием облаков вертикального развития, отмечается повышенная турбулентность, сильный порывистый ветер, ливни, грозы, шквалы. С ростом её неустойчивости она может подниматься на большую высоту. Теплая неустойчивая воздушная масса наблюдается летом над материками и вблизи морских побережий. Наблюдать её можно и в зимний период. В холодную половину года она может находиться над океанами и морями. Специалисты выделяют разнообразные условия её неустойчивости. Облачность обычно кучевая, иногда кучево-дождевая с ливневыми осадками и туманами. Холодная неустойчивая воздушная масса в летний период наблюдается над материками, а в холодное время года – над океанами и морями. Наблюдается она в тыловых частях циклонов за холодными фронтами. С этой воздушной массой связана кучевая, кучево-дождевая облачность, повторяющиеся ливневые осадки, грозы, туманы. Особенное проявление холодной неустойчивой воздушной массы наблюдается в апрельский период, когда в северной зоне ещё лежит снег, а почва южной зоны уже прогрелась.
Формирование воздушных масс
Арктическая воздушная масса формируется в полярном районе планеты. Зимой её формирование происходит ещё и над северными частями Таймыра, Колымы, Чукотки, арктической Америки. Арктический воздух в летний период через море Лаптевых и бассейн Колымы, доходит до Охотского моря. При этом похолодания не бывает, потому что летний морской воздух над Охотским морем холоднее арктического. Резкое похолодание вызывает арктический воздух над Беринговым морем, потому что вторгается непосредственно из Северного Ледовитого океана. Затем он постепенно трансформируется в морской умеренный воздух. Арктическая воздушная масса, формируясь над замерзшими поверхностями, является в основном континентальной. Проходя зимой над материком арктический воздух охлаждается ещё больше, потому что на его пути лежит мощный сибирский антициклон. Континентальный воздух этого антициклона намного холоднее. Получается, что в зимний период адвекция холода идет не из Арктики, а из западных континентальных районов.
По сравнению с полярными районами у умеренных воздушных масс более низкие зимние температуры не только у поверхности земли, но и в толще тропосферы. На моря Дальнего Востока континентальный умеренный воздух поступает зимой – зимний муссон. Образуется этот воздух в области сибирского антициклона – это Монголия, Китай, Забайкалье, Якутия, Ленско-Колымский район, Верхний Амур. Очень низкие температуры имеет континентальный умеренный воздух, который формируется непосредственно в центральной части Сибирского антициклона. Двигаясь на юго-восток, он вызывает сильные северо-западные ветры и резкое понижение температуры воздуха. Увлажняется и согревается континентальный умеренный воздух над теплым Японским морем и может привести к ливневым осадкам. Более высокую температуру имеет континентальный умеренный воздух, который формируется на периферии Сибирского антициклона – это Монголия и Китай. Вторгаясь на Японское море, он становится влажным и трансформируется в морской умеренный воздух. Морские и континентальные воздушные массы отличаются влажностью, первые имеют повышенную влажность, а вторые отличаются сухостью. Температура этих воздушных масс по сезонам года разная. Зимой температура морских умеренных воздушных масс выше, летом наоборот.
В умеренные широты чаще всего тропический воздух попадает из субтропических, а не их тропических широт. В летний период он может сформироваться даже на юге умеренной зоны. Образуется тропический воздух над центральным Китаем и Монголией. Отличительной его особенностью является сухость, высокая температура и низкая прозрачность. Очагом формирования морского тропического воздуха является область тихоокеанского субтропического антициклона, а на западе район Средиземноморья.
Замечание 1
Воздушные массы формируются в течение $3$-$10$ суток. Их свойства будут зависеть от времени формирования, чем больше это время, тем чётче выражены свойства. При своём движении воздушные массы меняют свои свойства – могут увлажняться, иссушаться, охлаждаться, нагреваться.
Физические свойства воздушных масс
Воздух тропосферы по своим физическим свойствам не является однородным. Неоднородность свойств воздуха связана с неравномерным распределением солнечной энергии и воздействием подстилающей поверхности.
К физическим свойствам воздуха относятся:
- Температура воздуха;
- Влажность воздуха;
- Подвижность воздуха;
- Барометрическое давление воздуха;
- Электрическое состояние воздуха;
- Инертность воздуха;
- Вязкость воздуха;
- Сжимаемость воздуха.
Все эти физические свойства воздуха, так или иначе, оказывают своё воздействие на человека.
Так, например, температура воздуха является постоянно действующим фактором окружающей среды. Как высокая, так и низкая температура воздуха сказываются на функциональном состоянии центральной нервной системы человека.
Влажность воздуха оказывает влияние на теплообмен организма с окружающей средой, поэтому имеет большое значение. При низких температурах в воздухе содержится небольшое количество водяного пара.
Потеря тепла организмом связана с подвижностью воздуха. Происходит это путем конвекции и испарения пота. Если температура высокая, а подвижность воздуха умеренная, то это будет способствать охлаждению кожи. Сильные морозы без ветра переносятся значительно легче. Повышенная подвижность воздуха оказывает влияние на процессы обмена веществ.
Воздух обладает массой и весом, т.е. имеет определенное давление , влияющее на организм человека. Благодаря гравитационному полю воздушные массы у поверхности наиболее плотные. Давление воздуха с высотой уменьшается, уменьшается и его плотность.
Электрическое поле Земли – это один из элементов электрического состояния
воздуха. По временам года напряженность электрического поля
воздуха различна, зимой она более высокая в средних широтах. На её величину влияние оказывает погода. Высокое давление и туманы увеличивают электрическое поле атмосферы в $2$-$5$ раз.
Воздух обладает свойством сопротивляться изменению состояния покоя – это есть его инертность . Мера инертности – массовая плотность воздуха. Чем она больше, тем больше должна быть сила, способная вывести воздух из состояния покоя.
Воздух может сопротивляться взаимному сдвигу частиц – это есть его вязкость . Его молекулы имеют определенную скорость беспорядочного хаотического движения. Зависит это от температуры воздуха и общего поступательного движения. Если молекулы воздуха попадают в медленный слой из быстро движущегося, то ускоряют их движение и наоборот.
Сжимаемость воздуха – это такое его свойство, при котором он может изменять свою плотность, если изменится давление.
Воздушная масса – крупный объем воздуха в тропосфере, обладающий определенными общими свойствами (связанными с районом формирования воздушных масс) и движущийся как одно целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы.
По влажности воздушные массы делятся на относительно сухие и относительно влажные. Приход тех или иных воздушных масс в регион сопровождается не только их трансформацией, но и изменением режима погоды: резким или постепенным в зависимости от скорости их перемещения и степени контрастности прежних и новых условий.
Воздушные массы различают по месту их формирования:
Арктические (антарктические) воздушные массы образуются в приполюсных областях от 90° до 66-55º с/ю.ш. зимой и до 70-66º с/ю.ш. летом. Температура в районе их формирования низкая, поэтому для них характерные низкие температуры, даже летом они не поднимаются выше +5ºС, и малая влажность, т.к. испарение воды при низких температурах незначительно. Таким образом, Арктические воздушные массы (АВм) содержат холодный и сухой воздух.
Умеренные воздушные массы образуются между 66-40º с/ю.ш. летом и 66-30º зимой. Для этих широт характерны разные термические условия лета и зимы. Влагосодержание воздушных масс будет различаться в зависимости от того над сушей или морем шло формирование воздушных масс.
Различают морские и континентальные Умеренные воздушные массы (мУВм и кУВм). Первые отличаются повышенной влажностью, а вторые, наоборот, сухостью. Температура воздушных масс будет различаться по сезонам года: зимой tº мУВм » 0ºС или чуть выше до +6ºС, tº кУВм всегда отрицательная до -40ºС. Летом наоборот tº мУВм невысокая от +6° до +19ºС, tº кУВм выше – от +6ºС до +30ºС.
Тропические воздушные массы образуются между 40º и 19º с/ю.ш. летом и между 30º с/ю.ш и 5º с/ю.ш. зимой. Между этими параллелями Солнце всегда высоко стоит над горизонтом Þ угол падения солнечных лучей большой Þ приток солнечного тепла больше Þ в течение всего года tº воздуха устойчиво высокая и никогда не бывает ниже +15ºС. Влагосодержание воздушных масс, как и в умеренных широтах, будет зависеть от района формирования воздушных масс. Различают морские и континентальные Тропические воздушные массы (мТВм и кТВм). мТВм отличаются повышенной влажностью, а кТВм – пониженной влажностью.
Экваториальные воздушные массы образуются в приэкваториальной полосе: в июле от 19º с.ш. до 5º ю.ш., в январе от 5º с.ш. до 19º ю.ш. В течение всего года температура практически не изменяется: среднегодовая tº » +24 - +25ºС. Экваториальные воздушные массы (ЭВм) всегда отличаются высокой влажностью вне зависимости от места их формирования.
Литература
- Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.
- Любушкина С.Г. Общее землеведение: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "География" / С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, А.В. Чернов; Под ред. А.В. Чернова. - М.: Просвещение, 2004. - 288 с.
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 .
