Какие свойства умеренной воздушной массы
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
Источник
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
Источник
Тропосфера простирается ввысь на расстояние до 25 километров. Воздушные массы Земли, которые заполняют это пространство, неоднородны. Климат, баланс температур и радиационный фон местности определяют зоны с разными свойствами воздуха.
Характеристики и свойства
Различия между составом выражаются в разных показателях влажности, запылённости и прозрачности. Воздушные области имеют разные температуры и подвержены перепадам давления. Показатели, кроме запылённости, зависят от природных факторов. Запылённость тропосферы повышена над промышленными зонами.
Типы и виды
По видам выделяют морские и континентальные, тёплые и холодные воздушные объёмы. Их делят на пять зональных типов по принадлежности к климатическим поясам планеты.
Климатические пояса Земли
- Экваториальные. Они образовываются в зоне экватора. Воздух имеет повышенную влажность и температуру (от +20 Со и выше).
- Тропические. Формирование в жарких широтах обусловливает высокую температуру. Сильная запылённость и пониженная влажность – это характерные признаки для континентальной атмосферы тропиков.
- Умеренные. Сформированные в умеренных широтах объёмы воздуха зимой сухие и холодные. Летом они влажные и тёплые.
- Арктические. Над Арктикой воздух отличается пониженными температурами. Он сухой и прозрачный. Отсутствие загрязняющих факторов делает его чистым.
- Антарктические. Надо льдами Антарктиды формируются области с пониженными показателями влажности и температуры.
Циркуляция и движение
Причиной движения воздушных масс является изменение температуры. На границах объёмов с разными свойствами формируются атмосферные фронты. Холодный воздух всегда опускается, вытесняя тёплый наверх. В атмосфере происходит постоянное смещение фронтов.
В зоне тёплого фронта активней массы с высокой температурой. Они теснят холодные объёмы, что приносит потепление, которому предшествуют осадки. С холодным фронтом приходит похолодание.
Трансформация воздушных масс
Перемещаясь, воздух меняет свойства. Части тропосферы, сформировавшиеся над океаном, имеют большую влажность. Придя на континент, они становятся суше, нагреваются или остывают. Когда континентальный воздух перемещается в зону над океаном, он увлажняется и меняет температуру.
Изменение свойств обусловлено и смещением областей с разницей давления (низкого и повышенного), которое связано с движением Земли вокруг солнца.
Влияние на климат
Климатом называют повторяющийся из года в год режим передвижения воздушных объёмов в нижних слоях атмосферы. Климатообразующими факторами остаются географическая широта, тип поверхности и передвижение воздуха. Выделяют семь климатических поясов: два полярных, два умеренных, два тропических и экваториальный пояс. Между ними есть переходные зоны: субполярные, субтропические и субэкваториальные. Главными признаками климата являются среднегодовая температура и количество осадков, которые выпадают за год.
Воздушные массы России
Воздух с одинаковыми показателями движется, как единое целое. На карте России можно отметить движения разных циклонов. Таблица воздушных масс помогает дифференцировать эти передвижения.
Западная Сибирь и европейская часть России подвержены постоянному влиянию западных ветров. С ними приходят морские массы, сформированные над северной частью Атлантического океана. После ослабевания западного фронта северными ветрами нагнетаются холодные арктические массы. С этим связано похолодание, которое приходит осенью и в конце зимы.
Континентальный воздух тропиков приходит в азиатскую часть России с севера Китая или из средней Азии. В европейскую часть РФ он перемещается с Малой Азии или из северной Африки.
Оценка статьи:
Загрузка…
Источник
Умеренный пояс расположен между полярным кругом и тропиками, поэтому на его климатические условия оказывают влияние как воздушные массы низких широт, так и высоких. В данной статье дадим характеристику типов воздушных масс умеренного пояса.
Воздушные массы и их типы
Концепция воздушных масс была разработана в первые годы после Первой мировой войны норвежскими учеными. В настоящее время под этой фразой понимают огромные объемы воздуха, которые характеризуются некоторыми средними значениями температуры и влажности. Этот воздушный объект может иметь длину (ширину) до 1000 км и высоту от нескольких километров до 10 км. Внутри этого гигантского атмосферного образования температура и влажность могут испытывать изменения, однако они намного меньше, чем средние значения этих величин в соседней воздушной массе.
На нашей планете выделяют следующие типы рассматриваемых масс в зависимости от их температуры:
- арктические;
- полярные;
- тропические;
- экваториальные.
Очевидно, что чем в более низких широтах сформировалась воздушная масса, тем выше будет ее температура.
С точки зрения влажности выделяют два типа масс:
- Континентальные (сухие).
- Морские (влажные).
Умеренные воздушные массы включают в себя все названные выше типы, за исключением экваториальных, которые до средних широт просто-напросто не доходят.
Пределы умеренного пояса
Перед тем как переходить к рассмотрению воздушных масс умеренного климатического пояса, необходимо кратко охарактеризовать местоположение последнего.
Согласно общей классификации умеренный пояс расположен между широтами тропиков (23o) и полярными кругами (66o) в обоих полушариях планеты. Это означает, что на его климат оказывают влияние как воздушные массы низких широт (тропические), так и высоких (арктические и полярные).
Когда рассматривают вопрос климата умеренных широт, то, как правило, делают это только для Северного полушария, поскольку на большей части южных умеренных широт расположены воды трех океанов.
Области формирования воздушных масс, оказывающих влияние на климат средних широт
Воздух обладает достаточно низкой теплопроводностью. Это означает, что для формирования гомогенной (однородной) воздушной массы, которая приобрела бы характеристики поверхности (земной или водной), ей необходимо некоторое время находиться над ней в относительном покое. Такие условия могут быть созданы, если выполняются следующие требования:
- Поверхность не обладает сильными перепадами высот (море, пустыни, равнины).
- Воздух в данном регионе имеет достаточно высокое давление, в противном случае он будет замещен приходящими массами с соседних территорий. Этому условию соответствуют антициклоны.
При рассмотрении Северного полушария выделяют следующие зоны, формирующие воздушные массы:
- северный полюс;
- северная часть Евразии (территория России);
- север Канады;
- северные зоны Атлантического и Тихого океанов.
Далее в статье дадим характеристику умеренных воздушных масс, перечисленных в этом списке.
Арктические массы
Они формируются в непосредственной близости к Северному полюсу. Поскольку здесь круглый год температуры ниже нуля и водная поверхности покрыта ледниками, то такие условия приводят к образованию холодных и сухих объемов воздуха. Его температура лежит в пределах от -55 oC до -35 oC, а количество водяного пара в нем не превышает 0,02 г на 1 кг воздуха.
Эти воздушные массы являются чрезвычайно стабильными. Они никогда не приводят к формированию осадков, даже если для этого создать условия для образования восходящих конвекционных потоков. На картах арктические массы принято обозначать латинскими буквами cA, где буква c указывает на их континентальный характер (отсутствие влажности).
Полярные массы
Это, пожалуй, самые важные воздушные массы умеренного пояса, поскольку их районы формирования целиком находятся в его пределах. Несмотря на их название, широты, где они образуются и доминируют, расположены между 50-й и 70-й параллелями. Различают два основных типа этих масс, характеристика которых приводятся ниже:
- Континентальные. Район формирования умеренных воздушных масс этого типа лежит на континентах (север Евразии и северная часть Северной Америки). Их типичные зимние температуры лежат в области 20-35 oC ниже нуля. Это достаточно сухие объемы воздуха, поскольку их уровень влажности не превосходит 0,6 г/кг. Летом их воздух прогревается до 5-15 oC, а влажность повышается в 10 раз и достигает значений 6 г/кг. Как показывают эти цифры, полярные массы даже летом остаются достаточно прохладными и сухими. Их принято обозначать символом cP.
- Морские. Образуются они в северной части Атлантического и Тихого океанов. Температура умеренных воздушных масс этого типа колеблется значительно меньше в течение года, чем аналогичная величина для cP. Так, зимой ее значения составляют 0-10 oC, а летом – 2-14 oC выше нуля. Эти массы являются относительно нестабильными и влажными (10 г/кг). Обозначают их буквами mP (m – морская).
Вопрос стабильности масс воздуха
Рассмотренная классификация и характеристики умеренных воздушных масс являются идеальными или модельными. В действительности эти атмосферные образования находятся в постоянном движении. Проходя над территорией, свойства которой отличаются от регионов формирования масс, последние изменяются. Чтобы понять, в какую сторону будут идти эти изменения, необходимо ответить на 2 вопроса:
- Поверхность, над которой масса движется, имеет большую или меньшую температуру, чем она?
- Эта поверхность является более влажной или нет?
Когда масса имеет более низкую температуру, чем поверхность, то ее нижние слои нагреваются, что создает благоприятные условия для перемешивания воздуха в ней с помощью конвекции. То есть происходит ее дестабилизация. Этот процесс приводит к выпадению осадков, если влажность воздуха является достаточной. Для описания описанного эффекта используют латинскую букву k.
Обратная ситуация: масса является более теплой, чем поверхность. В этом случае ее нижние слои охлаждаются, что создает инверсию температуры в ее основании, это препятствует образованию конвекционных потоков. В таком случае говорят, что масса стабилизируется. Этот процесс обозначают на картах буквой w. Следствием стабилизации массы является возникновение тумана и ухудшение видимости.
Воздушные массы умеренного пояса в январе и июле
Проще всего этот вопрос рассмотреть с использованием карты. Она приведена на рисунке ниже.
Верхнее изображение соответствует зонам формирования и движения масс воздуха в январе. Здесь видно, что на территории севера Евразии и Северной Америки доминирует стабильная cP. Западная же часть Европы находится под влиянием арктических (см. фронт AF) и морских холодных полярных масс (mPk), которые, проходя над Атлантическим океаном, насыщаются водяными парами. Последние, конденсируясь, приводят к образованию сильных дождей, снегопадов и града. На юге Европы, в зоне Средиземного моря, доминирует теплый тропический морской фронт (mTw).
Нижний рисунок демонстрирует распределение воздушных масс в июле. На нем видно, что воздушные массы умеренного пояса на севере Евразии в середине лета характеризуются фронтом арктического (AF) и морского холодного полярного воздуха (mPk), приводящим к образованию дождей. Континентальный полярный воздух (cPk) опускается в более низкие широты, а на юге Европы полностью доминирует тропическая континентальная сухая масса (cT). В свою очередь, большая часть Североамериканского континента (за исключением севера) находится под влиянием нестабильных тропических влажных масс (mT).
Источник