Воздушная масса | это… Что такое Воздушная масса?
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.
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 океанические (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).
Содержание
|
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
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
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
См. также
- Циркуляция атмосферы
- Атмосферный фронт
- Атмосфера Земли
- Атмосфера
- Погода
Ссылки
- Воздушные массы и атмосферные фронты
Воздушные массы | это… Что такое Воздушные массы?
Воздушные массы — большие объёмы воздуха, имеющие горизонтальные размеры во много сотен или несколько тысяч километров и вертикальные размеры в несколько километров, характеризующиеся примерной однородностью температуры и влагосодержания по горизонтали.
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).
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 умереренную ВМ на две самостоятельные — северную умеренную (СУВ) и южную умеренную (ЮУВ).
Содержание
|
Трансформация воздушных масс
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.
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
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, т.е. день за днем сохраняющую свои свойства без существенных изменений (Тмакс дент 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.
Устойчивой называют воздушную массу, в которой преобладает устойчивое вертикальное равновесие, т.е. 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.
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
- Атмосферный фронт
Ссылки
- ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ И АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ
воздушных масс | Национальное управление океанических и атмосферных исследований
Воздушные массы Северной АмерикиЗагрузить изображение
Воздушная масса представляет собой большой объем воздуха с обычно однородной температурой и влажностью. Площадь, над которой возникает воздушная масса, определяет ее характеристики.
Чем дольше воздушная масса находится над областью своего происхождения, тем больше вероятность того, что она приобретет свойства поверхности под ней. Таким образом, воздушные массы связаны с системами высокого давления.
В зависимости от содержания влаги воздушные массы подразделяются на два основных подразделения. Таким образом, континентальные воздушные массы, обозначаемые строчной буквой «с», возникают над континентами.0007 сухие воздушные массы. Морские воздушные массы, обозначаемые буквой «м», берут начало над океанами и, следовательно, являются влажными воздушными массами.
Каждая из двух секций затем делится на основе температурного содержания поверхности, над которой они возникают.
- Арктические воздушные массы, обозначаемые буквой «А», очень холодные, поскольку берут свое начало над арктическими или антарктическими регионами.
- Полярные воздушные массы, обозначаемые буквой «П», не такие холодные, как арктические воздушные массы, поскольку они возникают в более высоких широтах как суши, так и моря.
- Тропические воздушные массы, обозначаемые буквой «Т», являются теплыми/горячими, поскольку они возникают в более низких широтах как суши, так и моря.
Соединяя оба обозначения, мы имеем, например, «континентальную арктическую» воздушную массу, обозначенную «cA», источник которой находится над полюсами и поэтому очень холодный и сухой. Континентальная полярная (cP) не такая холодная, как арктическая воздушная масса, но и очень сухая. Морской поляр (mP) также холодный, но влажный из-за его происхождения над океанами. Воздушные массы пустынного региона (жаркие и сухие) обозначаются буквой «cT», что означает «континентальный тропический».
По мере движения этих воздушных масс вокруг земли они могут приобретать дополнительные свойства. Например, зимой арктическая воздушная масса (очень холодный и сухой воздух) может перемещаться над океаном, забирая часть тепла и влаги от более теплого океана и превращаясь в морскую полярную воздушную массу (мП) — все еще довольно холодную, но содержит влагу.
Если та же самая полярная воздушная масса двинется на юг из Канады в южную часть США, она заберет часть тепла земли, но из-за недостатка влаги останется очень сухой. Это называется континентальной полярной воздушной массой (cP).
Трехмерное изображение холодного фронта.Download Image
Движение воздушных масс обычно основано на воздушном потоке в верхних слоях атмосферы. Поскольку струйный поток меняет интенсивность и положение, он влияет на движение и силу воздушных масс. Там, где сходятся воздушные массы, они образуют границы, называемые «фронтами».
Фронты идентифицируются по изменению температуры в зависимости от их движения. При холодном фронте более холодная воздушная масса заменяет более теплую воздушную массу. А теплый передний эффект противоположный: теплый воздух заменяет холодный. Существует также стационарный фронт, который, как следует из названия, означает, что граница между двумя воздушными массами не движется.
Движение воздушных масс также влияет на места, где выпадает большое количество осадков. Воздух холодных воздушных масс более плотный, чем более теплые воздушные массы. Поэтому, когда эти холодные воздушные массы движутся, плотный воздух подрезает более теплые воздушные массы, заставляя теплый воздух подниматься вверх и над более холодным воздухом, заставляя его подниматься в атмосферу.
Так вот, фронты просто не появляются на поверхности земли, они тоже имеют вертикальное строение или наклон к ним. Теплые фронты обычно имеют пологий уклон, поэтому воздух поднимается вдоль фронтальной поверхности постепенно.
Трехмерное изображение теплого фронта.Загрузить изображение
При наличии теплых фронтов пологий склон благоприятствует широкой области восходящего воздуха, поэтому вдоль фронта и к северу от него обычно наблюдается широко распространенная слоистая или стратиформная облачность и осадки. Наклон холодных фронтов, будучи гораздо более крутым, заставляет воздух подниматься более круто.
Это может привести к довольно узкой полосе ливней и гроз вдоль фронта или непосредственно перед ним.
Существует еще одна граница, за исключением того, что эта граница отделяет влажный воздух от сухого воздуха. Эта граница, названная сухой линией , разделит влажный воздух из Мексиканского залива (на восток) и сухой воздух пустыни из юго-западных штатов (на запад).
Весной и в начале лета обычно располагается с севера на юг через центральные и южные штаты Высокой Равнины. Сухая линия обычно продвигается на восток днем и отступает на запад ночью.
воздушных масс | Физическая география
Воздушная масса — это большая масса воздуха, которая имеет аналогичные характеристики температуры и влажности внутри себя. Воздушная масса приобретает эти характеристики над участком суши или воды, известным как область ее источника. Когда воздушная масса находится над регионом в течение нескольких дней или дольше, она приобретает четкие характеристики температуры и влажности этого региона.
Место, где воздушная масса получает свои характеристики температуры и влажности, называется исходный регион . Воздушные массы медленно перемещаются сильными ветрами, когда воздушная масса движется над новым регионом, она разделяет свою температуру и влажность с этим регионом. Таким образом, температура и влажность в конкретном месте частично зависят от характеристик воздушной массы, которая находится над ним. Бури возникают, если воздушная масса и область, над которой она движется, имеют разные характеристики. Например, когда более холодная воздушная масса движется над более теплой землей, нижний слой воздуха нагревается. Этот воздух поднимается вверх, образуя облака, дождь, а иногда и грозы. Каким образом движущаяся воздушная масса могла бы образовать инверсию? Когда более теплая воздушная масса проходит над более холодной землей, нижний слой воздуха охлаждается и из-за своей высокой плотности задерживается у земли.
Обычно холодные воздушные массы стремятся к экватору, а теплые – к полюсам. Это приносит тепло в холодные области и охлаждает теплые области. Это один из многих процессов, направленных на уравновешивание температуры планеты. Воздушные массы медленно перемещаются сильными ветрами. Когда воздушная масса перемещается над новой областью, она разделяет свою температуру и влажность с этой областью. Таким образом, температура и влажность в конкретном месте частично зависят от характеристик воздушной массы, которая находится над ним. Воздушные массы классифицируют по их температурно-влажностным характеристикам. Ниже приведены примеры классификации воздушных масс над Северной Америкой.
- Морской тропический (mT): влажная, теплая воздушная масса
- Континентально-тропический (cT): сухая, теплая воздушная масса
- Морской полярный (мП): влажная, холодная воздушная масса
- Континентальный полярный (cP): сухая, холодная воздушная масса
Бури возникают, если воздушная масса и область, над которой она движется, имеют разные характеристики.