Что понимают под воздушными массами

Воздушные массы — что это такое

В горизонтальном направлении воздушные массы простираются на сотни, а то и тысячи километров, а в вертикальном — около 5 км. Их свойства:

• температура;
• относительная влажность;
• давление воздуха;
• прозрачность (наличие пыли или водяного пара);
• видимость.

Данные характеристики влияют на процесс образования воздушных масс и в некоторой мере указывают место их возникновения. Формируются они в случае долговременного нахождения воздуха над областью со схожими физико-географическими параметрами (очагом формирования). Для образования масс воздуха должны быть соблюдены следующие требования:

• однородная подстилающая поверхность, что обеспечивает возможность воздуху подвергаться сходному воздействию;
• подобные радиационные условия;
• условия циркуляции, при которых воздушные массы некоторое время остаются в месте формирования.

Объемы воздуха активно перемещаются в тропосфере, сталкиваются между собой, вытесняют друг друга.

От чего зависит температура воздушных масс

Подстилающая поверхность Земли поглощает солнечную радиацию, за счет чего происходит нагревание сопредельного слоя воздуха и почвы. Но нагревание поверхности планеты в различных ее районах происходит в разной степени. Экваториальные и тропические области получают больший объем солнечной радиации, чем умеренные и, тем более, полярные широты.

Суша имеет свойство быстрее нагреваться, чем океан, но последний дольше остается теплым. Поэтому летом суша теплее, чем море, а зимой — наоборот. Вследствие этих процессов воздушные массы, которые формируются над разными подстилающими поверхностями, прогреваются неодинаково. Таким образом, их температура, как и другие свойства, пребывает в зависимости от количества солнечной радиации в определенной области и характера подстилающей поверхности.

При перемещении на другую территорию с иными физико-географическими условиями воздушная масса меняет изначальные свойства, в том числе может прогреваться или остывать. Так происходит ее трансформация, по окончанию которой устанавливается стабильный режим температуры. Полностью этот процесс завершается на протяжении 4-6 дней. 

Классификация воздушных масс

Разделение воздушных масс основывается на их термодинамических свойствах и очагах формирования.

Какими бывают газообразные состояния

Согласно термодинамической классификации воздушные массы подразделяют на:

• холодные (отличаются более низкой температурой, чем окружающий воздух, перемещаются на более теплую поверхность, вызывая похолодание);
• теплые (имеют температуру выше окружающего воздуха, двигаются с более теплой поверхности в район более холодной и приносят потепление);
• местные или нейтральные (пребывают в состоянии теплового равновесия с окружающей средой, то есть не изменяют свойств; теплые или холодные массы воздуха становятся местными после трансформации).

Относительно устойчивости выделяют две группы воздушных масс. В устойчивых отсутствуют условия для формирования восходящих движений воздуха (конвекции), часто образуются инверсионные и изотермические слои. Это, как правило, теплые воздушные массы. Такими они становятся в двух случаях:

• если воздух малоподвижный, а подстилающая поверхность охлаждается (радиационный процесс);
• при движении теплого воздуха над холодной поверхностью (адвективный процесс).

Охлаждение нижнего слоя воздушной массы приводит к процессу конденсации водяной пары. Для устойчивых воздушных масс в холодный период года характерно возникновение слоистых и слоисто-кучевых туч, тумана, дымки. Для теплого периода года свойственна безоблачная погода в дневное время, и возникновение тумана, дымки ночью и утром.

Неустойчивые воздушные массы обладают условиями для развития восходящих движений воздуха. Неустойчивость характерна для холодных масс. Данное свойство они приобретают при следующих обстоятельствах:

• если воздух летом малоподвижен, а поверхность под ним прогревается (инсоляционный процесс);
• при движении холодного воздуха над теплой землей (адвентивный процесс).

Типичным для неустойчивых воздушных масс является формирование крупных кучевых и кучево-дождевых облаков, приносящих ливневые дожди и грозы. В теплое время года этот процесс чаще происходит над сушей во второй половине дня, а над водной поверхностью — ночью. В холодный период года образование значительной облачности кучевого типа, выпадение сильных осадков более характерно для океанов и морей, чем для внутриматериковых областей.

Типы воздушных масс классифицируют и в соответствии с географическим очагом их формирования (климатическим поясом). Но поскольку каждый из этих типов образуется в рамках своего пояса как над сушей, так и над и водной поверхностью, отличающимися своими физико-географическими характеристиками, существуют и подтипы — морские и континентальные. 

Таким образом, согласно географической классификации выделяют следующие типы воздушных масс:

1. Экваториальные. Образуются на экваторе, отличаются высокими показателями температуры (+24 — +28 °С). Насыщенные влагой, поэтому круглый год приносят обильные осадки. Не подразделяются на морские и континентальные. 
2. Тропические. Формируются в тропических широтах. Характеризуются высокими температурными показателями. Морские тропические воздушные массы влажные, с высокими летними температурами (+20 — +27 °С), которые снижаются в зимний период (+10 — +15 °С). Континентальные же в тропиках сухие, запыленные, их средние температуры от +26 до +40 °С.
3. Умеренные. Район формирования — умеренные широты (от 45° до 65° северной широты). Умеренные континентальные воздушные массы летом сухие и теплые, а зимой — сухие и холодные, вызывают морозную, но ясную погоду. Морские влажные, с относительно теплой температурой, способствуют похолоданию и дождливой погоде летом и оттепелям зимой.
4. Арктические и антарктические. Образуются в полярных широтах соответственно Северного и Южного полушарий. Сухие, прозрачные и очень холодные, они приносят значительное похолодание. Морской тип в данном случае более влажный, чем континентальный. 

В переходных климатических поясах осуществляется смена воздушных масс в зависимости от времени года. Они приходят из соседних основных поясов: зимой — из северного, а летом — из южного.

Роль потоков в природном круговороте

Сформированные воздушные массы активно перемещаются по причине неравномерного нагрева поверхности планеты и разницы в атмосферном давлении. В процессе движения они теряют свои и обретают новые свойства: нагреваются или остужаются, становятся более сухими или влажными. Если морская воздушная масса движется вглубь материка, то постепенно прогревается, а влажность ее снижается, и она таким образом превращается в континентальную.

Перемещение огромных масс воздуха имеет большое значение для смены погодных условий, является важным фактором формирования климата планеты. В глобальном масштабе оно составляет атмосферную циркуляцию Земли.

Атмосферные фронты и их характеристика

На границе двух воздушных масс формируются атмосферные фронты.

Плоскость атмосферного фронта называют фронтальной поверхностью. Термин «линия фронта» обозначает линию ее пересечения с земной поверхностью.

В высоту атмосферные фронты достигают 3-5 км. Они передвигаются, причем их движение сопровождается усилением ветра, ростом облачности, выпадением осадков.

По циркуляционной значимости и пространственной протяженности различают следующие виды атмосферных фронтов:

• основные (тропосферные, высокие). Данные фронты служат разделом для воздушных масс разного географического происхождения. Их движение находится в зависимости от времен года. Горизонтальная протяженность основного фронта — несколько тысяч километров;
• вторичные (приземные, низкие). Разделяют две воздушные массы с различными свойствами, но сходным происхождением. Вторичные фронты существуют около 1-2 суток, находятся в основном у поверхности Земли;
• верхние. Размещаются на высотах как самостоятельные фронты или части основных и вторичных фронтов и отсутствуют у поверхности.

Фронты разделяют по географическим признакам:

• арктический (разделяет арктические и умеренные воздушные массы северного полушария);
• умеренный (делит северную и южную умеренные воздушные массы);
• полярный (разграничивает южную умеренную и тропическую воздушные массы);
• пассатный (находится между двумя массами тропического воздуха – старым тропическим воздухом и новым, который образовался посредством трансформации воздуха умеренных широт;
• внутритропическая зона конвергенции (узкая область сходимости между пассатами Северного и Южного полушарий).

Данные фронты являются также основными.

В соответствии с особенностями перемещения, вертикального строения и условий погоды выделяют:

• теплые фронты — перемещаются в направлении более холодного воздуха. За ними движется теплая воздушная масса;
• холодные фронты — передвигаются в сторону более холодного воздуха. За ними следует холодная воздушная масса;
• малоподвижные (квазистационарные) фронты — длительное время остаются на месте;
• фронты окклюзии — сложный вид фронтов, который влечет за собой сильные восходящие воздушные потоки и образование протяжной области облачности и осадков.

Часто в зонах атмосферных фронтов развиваются атмосферные вихри — циклоны и антициклоны. Циклоны имеет низкое давление в центре, а антициклоны — высокое. Первые обычно приносят потепление и осадки зимой, похолодание и дождь летом, вторые — морозную ясную погоду зимой и сухую малооблачную — летом.

Выводы:

1. Воздушные массы — большие объемы воздуха, которые обладают сходными свойствами, в первую очередь температурой и влажностью.
2. Их температура зависит от количества солнечной радиации и характера подстилающей поверхности территории, где они формируются или трансформируются.
3. Перемещение воздушных масс — важный климатообразующий фактор.
4. Существуют термодинамическая и географическая классификации воздушных масс. Согласно первой они бывают теплые, холодные и нейтральные, а второй — экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические. Также воздушные массы делят относительно устойчивости (устойчивые и неустойчивые).
5. В областях соприкосновения двух воздушных масс с разными свойствами формируются атмосферные фронты.