Зачем нужны воздушные массы
Воздушной массой считается поток воздуха, который позволяет менять погодные условия. Таким образом, все возможные осадки, холод и тепло могут перемещаться в окружающей среде на тысячи километров. Двигаются они всегда закономерно, что позволяет ученым предугадывать изменения климата, а также углубленно изучать природу катаклизмов.
Если взять конкретный пример, то ярким представителем воздушных масс является циклон. Он перемещается непрерывно и закономерно, но бывают случаи, когда один из циклонов может отклониться от курса. Также он приводит к потеплению и похолоданию.
Воздушные массы являются одним из главных участников, которые формируют климат на планете. Также солнечная энергия нагревает слои атмосферы, а перепады температуры влияют на плотность воздуха.
Воздушные массы России
На климатические особенности нашей страны оказывают влияние несколько разновидностей масс: арктические, умеренные, тропические, а также их морские и континентальные подвиды. Территория страны является очагом формирования умеренных континентальных масс. Они несут в себе воздух с пониженной влажностью, холодный зимой и тёплый в летнее время года. Морской воздух умеренных широт с запада движется из северной части Атлантики, а с востока из тихоокеанских вод. Он отличается низкой влажностью. В летние месяцы он несёт прохладу, а в зимние тепло. Двигаясь в восточном направлении МУВ претерпевает трансформацию и частично становится континентальным.
Воздушные массы тропических поясов планеты влияют на климат юга России. Сухие пыльные тропические массы осуществляют своё формирование над землями Казахстана и Средней Азии. Они характеризуются повышенными значениями температур. Увлажнённый и тёплый морской воздух тропиков вторгается в Кавказский регион и территорию России до Уральских гор со стороны Средиземного моря. А на Дальний Восток из центральных Тихоокеанских областей.
Очагом формирования сухих арктических масс являются воды Северного Ледовитого океана. Они формируют климат российского севера, в частности Сибири. Они несут низкотемпературный воздух, отличающийся хорошей видимостью.
Воздушные массы атмосферы Земли имеют внушительные размеры и масштабы воздействия. Они наряду с другими явлениями и процессами влияют на климат отдельно взятых областей и планеты в целом. Если бы не их движение, температуры в некоторых поясах были бы гораздо менее комфортными, а может, и вовсе не пригодными для существования живых организмов.
Что такое воздушные массы?
Нашу планету окружает со всех сторон атмосфера, которая, в свою очередь, делится на несколько слоёв. Нас интересует самый нижний — тропосфера. Именно тут располагаются воздушные массы.
По сути, воздушные массы — это подвижные части тропосферы, которые передвигаются по планете. Их размеры настолько огромны, что площадь масс можно сравнить с площадью целой страны, а иногда и материка. Воздух передвигается, как одно целое, поэтому его и называют одной целой массой. Двигаются очень медленно, могут задерживаться на одном месте довольно продолжительное время.
Другим отличительным качеством воздушны масс является то, что их свойства не меняются на всём протяжении. Что это значит? Часть тропосферы, которую выделили в отдельную воздушную массу обладает некоторыми качествами. Среди них: температура, влажность и даже количество пыли в воздухе. Так вот, при горизонтальном смещении воздух не меняет своих свойств. Например, над пустыней Сахара расположена некая воздушная масса. На севере и на юге пустыни воздух будет обладать одинаковыми свойства. Однако, при движении вверх и вниз свойства будут меняться, особенно сильно, это отражается на температуре.
Что касается границ между двумя массами, то чаще всего они представляют узкую границу, но бывают и расплывчатые границы.
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.
Причины трансформации воздушных масс
От места формирования и расположения массы зависят ее начальные свойства. Часто воздушные массы и делят по месту формирования: в Арктике формируются арктические, на экваторе — экваториальные массы… И если место их локации меняется (остывает, например) или массы двигаются, то, разумеется, их свойства начинают быстро меняться.Можно выделить такие причины трансформации:
- взаимодействие с поверхностью;
- взаимодействие с соседними воздушными массами;
- длительность существования воздушной массы;
- скорость передвижения масс воздуха.
Кстати, массы могут формироваться вовсе не над любой поверхностью. Поверхность должна иметь большую площадь, не иметь перепадов высот, рельеф ее должен быть однороден, а движение воздуха в этой местности должно быть минимальным.
Движение и циркуляция. Смена воздушных масс
Воздушная масса не остаётся в той области, где сформировалась. Под влиянием непостоянства циркуляционных условий она начинает перемещаться и трансформироваться.
Течение воздушных масс носит глобальный характер, ведь их формирование и движение охватывает океаны, континенты, обширные участки планеты. Таким образом совокупность воздушных масс составляет атмосферную циркуляцию планеты.
На процессы циркуляции в атмосфере главным образом влияет солнечная энергия. Причём на все участки планеты эта энергия действует по-разному из-за неоднородности подстилающей поверхности. Отсюда и разница температур. Обладающий высокой плотностью холодный воздух создаёт повышенное давление и всегда стремится в более тёплую область с разреженным воздухом.
Во время перемещения из одной области в другую воздушная масса меняет свои свойства. Это зависит от того, над какой территорией она проходит, с какими воздушными массами граничит и от того, сколько времени прошло с момента её формирования. Причем скорость перемещения воздуха внутри массы непостоянна и разнится с высотой. Таким образом возникает турбулентное перемешивание.
Перемена свойств воздушной массы зовётся её трансформацией или сменой. Она длится от трёх до семи дней и считается завершённой при установлении постоянной среднесуточной температуры во всех слоях массы день за днём. Таким образом формируется новая воздушная масса.
Как происходит преобразование потоков в природе?
Воздушными массы становятся видимыми при определённых условиях. Примерами таких явлений становятся облака, тучи, туманы. Располагаться они могут как на высоте тысяч километров, так и прямо над землёй. Последние образуются при резком снижении температуры окружающего воздуха от повышенной влажности.
Солнце играет важную роль в бесконечном процессе движения воздушных масс. Смена дня и ночи приводит к тому, что потоки устремляются ввысь, поднимая с собой частицы воды. Высоко в небе они кристаллизуются и начинают падать. В летний сезон, когда достаточно тепло, ледышки успевают растаять в полёте, так наблюдают осадки в основном в виде дождя.
А зимой, когда над землей проходят холодные потоки, начинает идти снег или даже град. Поэтому в районах экваториальных и тропических широт тёплый воздух расправляет кристаллики. В регионах же северных районов эти осадки происходят практически каждый день. Холодные потоки подогреваются от нагретой земной поверхности, лучи солнца проходят сквозь воздушные слои. А вот тепло, отданное в ночное время, становится причиной образования облаков, утренней росы, тумана.
Тропические циклоны (тайфуны)
В зоне атмосферных фронтов возникают обширные облачные образования протяженностью в тысячи километров и выпадают осадки. Если фронт перемещается в сторону отступающего холодного воздуха, наступает потепление; такой фронт называется теплым. Понятие о воздушные массы.Ученые заметили, что воздух тропосферы меняется не только с высотой. Оно приобретает различные свойства в зависимости от того, над какой поверхностью находится.
В итоге всю тропосферу составляют будто отдельные подвижные части — воздушные массы с различными свойствами: температурой, влажностью, запыленностью. Итак, в разных районах планеты массы воздуха могут быть теплыми или холодными, влажными или сухими, прозрачными или запыленными.
В циклоне воздух движется, огибая центр, против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном, а в антициклоне — все наоборот. Переходная зона, четко выраженная между двумя воздушными массами, называется фронтом. Поэтому морская воздушная масса летом — холодная, а зимой — теплая по сравнению с континентальным воздухом. Если, например, более теплая воздушная масса надвигается на более холодную, то фронт между ними называется теплым.
Очаги формирования воздушных масс
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.
(Visited 442 times, 1 visits today)
Как по определённым признакам узнают смену погоды?
Ещё в прошлом научились предсказывать осадки по явным приметам:
- Вдали становятся едва заметными перистые облака или белые области в форме лучей.
- Резкое усиление ветра говорит о приближении холодных масс. Может пойти дождь, снег.
- Облака всегда собираются в зонах низкого давления. Существует верный способ определить эту область. Для этого нужно развернуться спиной к потоку и посмотреть немного левее от горизонта. Если там появились сгущения, то это явный признак ненастной погоды. Не стоит путать: облака в правой части не являются признаком ухудшения погодных условий.
- Появление белесой пелены, когда солнце начинает затуманиваться.
Ветер спадает, когда холодная область проходит. Более тёплые потоки заполняют образовавшееся разрежение, часто становится душно после дождя.
Воздушные течения
Неотъемлемой частью движения воздушной массы и циркуляции атмосферы являются воздушные течения. Выделяют устойчивые и неустойчивые течения. К устойчивым можно отнести пассаты — это ветры, которые постоянно дуют в одном направлении. Направлены они у экватору, а начинаются в субтропических лесах. Причём, появляются в обоих полушариях. Кроме пассатов, существуют ещё и муссоны, а также различные течения воздуха. Так, в средних широтах можно встретить множество воздушных течений. Иногда, они образовывают циклон и антициклоны. Эти воронки можно встретить и в тропических широтах. Правда их размеры здесь намного меньше, но скорость больше. Иногда, скорость такой воронки может достигать скорости урагана.
Как трансформируются массы воздуха
Этот процесс ещё называют эволюцией. Во время эволюции масса воздуха перемещается над Землёй и постепенно изменяет свои свойства, подстраивается под местный климат. Так, холодная арктическая масса станет нагреваться при перемещении на юг. На трансформирующуюся воздушную массу влияет не только климат местности, куда она движется, но и наличие рядом других скоплений воздуха. По термодинамическому отношению к климату местности масса может быть:
- тёплой (температура воздуха выше, чем у окружающей среды, воздух постепенно остывает);
- холодной (масса холоднее, чем климат местности, со временем её температура повышается);
- нейтральной или местной (примерно одинаковая температура).
Суть трансформации и заключается в том, чтобы постепенно воздушная масса стала нейтральной относительно климата территории, над которой она находится.
Движение воздушных масс
И так, мы узнали, что такое воздушные массы на нашей планете. Теперь давайте поговорим о том, как они перемещаются. Стоит ещё сказать, что движение атмосферы оказывает сильное воздействие на климат местности.
Введём новое понятие: циркуляция атмосферы. По сути, это движение всей атмосферы. Сюда входят, как локальные ветра, так и муссоны, пассаты и так далее. Течения в атмосфере могут быть небольшими: от 0-100 метров, так и достигать в размерах нескольких десятков километров. Кстати, всё выше перечисленное относится только к тропосфере. Если говорить про другие области воздушной оболочки нашей планеты, например, стратосферу, то там немного всё иначе.
Существует ещё и общая циркуляция атмосферы — это такая система, в которой находятся замкнутые движения тропосферы. По масштабам такие движения можно сравнить с целым полушарием, либо же всей планетой. Такое устройство воздушных масс приводит к переносу вещества и энергии из одной области в другую.
На нашей планете существует множество разновидностей передвижения воздушной массы. Самые мелкие — это местные ветры, по своим размерам они могут достигать 10-100 метров. Кроме них существуют огромные воздушные массы такие, как циклоны, антициклоны, пассаты, муссоны и так далее. Их размеры достигают нескольких километров. Первое описание циркуляции воздушной массы составили ещё 20 лет назад. Конечно, та схема была довольно просто и содержала ошибки и недочёты, однако, на её основе создали современную схему циркуляции.
Подтипы
При движении воздушных масс происходит их преобразование из одного географического типа в другой. Существуют подтипы: континентальный, морской. Соответственно, первые преобладают со стороны суши, вторые приносят влагу с просторов морей и океанов. Наблюдается закономерность перепада температур у таких масс в зависимости от сезона: летом ветра с суши значительно теплее, а зимой греют морские.
Везде существуют господствующие воздушные массы, преобладающие постоянно за счет установленных закономерностей. Они определяют погоду в данной местности, и, как следствие, это приводит к различию растительности и животного мира. В последнее время трансформация воздушных масс существенно изменилась благодаря жизнедеятельности человека.
Преобразование воздушных масс проявляется отчётливее на побережьях, где встречаются потоки с суши и моря. В отдельных районах ветер не утихает ни на секунду. Чаще он сухой и не меняет направление длительное время.
Как формируются воздушные массы
Значимые для суши воздушные массы формируются над океанами: вода испаряется и в форме облаков переносится к суше. Над сушей также формируются воздушные массы, но они достаточно сухие.
Самого водяного пара недостаточно для образования воздушной массы, и тут в дело вступает сила ветра.
Ветер начинает дуть благодаря следующим факторам:
- вращению Земли;
- разнице температур на поверхности и в атмосфере;
- закономерностям поведения газов в тропосфере.
Первый фактор задает ветру направление движения и закручивает циклоны, о которых я расскажу немножко позже.
Температура на поверхности приводит в действие процесс циркуляции воздуха: горячий воздух с поверхности поднимается наверх и наоборот. При высоких колебаниях температуры циркуляция воздуха усиливается, и скорость ветра растет.
Устойчивость воздушных масс
Устойчивые воздушные массы
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. Дополнительный тип — значительная и сплошная слоистая и слоисто-кучевая облачность, иногда слабые снегопады.
Неустойчивые воздушные массы
Неустойчивая воздушная масса характеризуется тем, что в нижних её слоях (примерно ниже 3 км) наблюдается неустойчивая стратификация атмосферы. При неустойчивой стратификации вертикальный градиент температуры в воздушной массе до уровня конденсации больше сухоадиабатического градиента, а выше уровня конденсации — больше влажно-адиабатического градиента. В неустойчивой воздушной массе при достаточной её влажности происходит развитие конвекции с образованием облаков вертикального развития, наблюдаются повышенная турбулентность, сильный порывистый ветер, ливни, грозы, шквалы.
Холодная воздушная масса, двигаясь на более тёплую подстилающую поверхность и прогреваясь снизу, становится, как правило, неустойчивой воздушной массой. Холодная неустойчивая воздушная масса наблюдается чаще всего над материком летом в послеполуденные часы в тыловой части циклона или в передней части антициклона.
Циклоны и антициклоны
Вихревое движение атмосферы, которое появляется в местах с высоким давлением воздуха (при понижении температуры) называется циклоном.
Такие вихри затягивают в себя проходящие мимо воздушные массы, за счет чего погода на территории, подверженной действию циклона, зачастую облачная и дождливая.
Действие циклона отступает во время повышения температуры.
С приходом тепла атмосферное давление понижается, из-за чего возникают антициклоны. Для этих вихрей характерно движение против часовой стрелки — они отталкивают от себя проходящие поблизости массы воздуха.
На территории, охваченной антициклоном зачастую наблюдается тихая погода с высокой температурой и ясным небом.
Какие бывают виды воздушных масс?
Перечень разновидностей воздушных масс довольно обширен и различается согласно термодинамике и очагу образования. Если говорить о географическом распределении, то массы воздуха подразделяются на континентальные, образующиеся над поверхностью суши, и морские, формирование которых осуществляется над Мировым океаном. И те, и другие можно разделить на типы в зависимости широты, на которой находятся очаги. К таковым относятся арктический или антарктический воздух, умеренные, тропические и экваториальные массы.
По термодинамике они бывают теплыми, холодными или местными. К теплому или холодному относят воздух, который обладает более высокой (или более низкой) температурой в сравнении с окружающей средой. Пытаясь достичь баланса, со временем в зависимости от своей температуры он охлаждается или нагревается.
Местными считаются массы, которые находятся в температурном равновесии с окружающей средой и сохраняют подобный баланс на протяжении длительного периода времени. Изначально все массы являются теплыми или холодными, а после трансформации преобразуются в местные.
Еще одна классификация разделяет массы воздуха на устойчивые и неустойчивые. Первые отличаются постоянным вертикальным равновесием и вызывают появление дымки или . Над континентами они чаще всего появляются в зимний период, однако в зависимости от термодинамики могут приводить к разнообразным погодным явлениям. Так, теплые массы приносят дожди, холодные – безоблачную погоду.
Неустойчивый воздух отличается наличием в своей толще повышенной влажности, формирующей конвективные облака. Над поверхностью суши он наблюдается в летний сезон и приносит ливневые дожди и грозы.
Свойства воздушных масс
В дорогу или просто перед рабочим днём люблю смотреть погоду на день. Но всегда задавалась вопросом, почему часто её определяют неверно. Ключом к верному предвидению погоды является исследование свойств воздушных масс, умение отличить их одну от другой. А это сделать нелегко. Например, для арктических воздушных масс характерна низкая температура, невысокая влажность, повышенная прозрачность. Континентальные тропические массы приносят сухость и запыленность. Воздушные массы двигаются, в связи с чем меняется их температура, запыленность. Воздушная масса с Атлантического океана движется с высокой влажностью, по мере перемещения выпадают осадки и влажность падает.
Что такое воздушная масса и ее свойства
Это некий объем воздуха, что занимает огромное пространство, а также обладает определенными однородными свойствами. Максимальная высота распространения массы доходит до верхних границ тропосферы, а что касается горизонтального распространения, то это могут быть тысячи километров! Если говорить про упомянутые однородные свойства, то ими являются:
- температура — определяющим фактором выступает географическая широта формирования;
- прозрачность — по мере удаления от полюсов повышается содержание пыли;
- влажность — приходящие с океана более влажные нежели те, что приходят с суши;
- дальность видимости — зависит от количества пыли и влажности.
Все это закладывается в момент ее формирования, поэтому, как правило, эти свойства отображают характер местности происхождения.
Атмосферные фронты
На границе различных соседствующих воздушных масс есть переходные области или зоны — фронты. Они наклонены относительно земной поверхности из-за того, что воздушные массы подвижны. Атмосферный фронт всегда предшествует идущей вслед за ним массе воздуха.
В зависимости от мест возникновения, связанных с климатическими поясами, различают такие фронты, как арктический, полярный, тропический. Первый является холодным, остальные считаются тёплыми.
Фронты оказывают непосредственное влияние на давление в атмосфере и определяют погоду в конкретном месте. Это выражается в возникновении и исчезновении облаков, ветров, осадков.
Атмосферный фронт в Крыму
Воздушные массы
Все свои свойства (температура, влажность, прозрачность) воздух получает при взаимодействии с поверхностью Земли. От этой поверхности он нагревается. С нее происходит испарение влаги и поступление пыли в воздух. Приобретенные свойства воздух может сохранять довольно продолжительное время. Но соседние участки земной поверхности могут иметь совсем другие свойства, и воздух над ними тоже будет другой. Эти объемы воздуха, отличающиеся от соседних своими свойствами, и называются воздушными массами. Знакомое выражение? Еще бы! Ведь вы это изучали в прошлом году.
Воздушные массы бывают разными. Мы остановимся только на самых крупных из них. Их существование связано с наличием тепловых поясов, поясов атмосферного давления, поясов увлажнения, о которых речь шла в прошлый раз. Как и указанные пояса, крупные воздушные массы подчиняются закону зональности, то есть сменяются в направлении Север — Юг, поэтому их называют зональными.
Зональных воздушных масс немного. Всего четыре. Давайте назовем их и установим характерные для них свойства воздуха. При этом мы будем опираться на текст предыдущего параграфа.
Экваториальная воздушная масса формируется в районе экватора. Здесь располагаются следующие пояса: жаркий экваториальный пояс и пояс высокой влажности. Таковы и свойства экваториальной воздушной массы: в течение всего года она жаркая и очень влажная.
Тропические воздушные массы. С тропиками тоже связан жаркий пояс, но вместо пояса влажности здесь мы видим пояс сухости. Можете назвать свойства тропического воздуха? Конечно, что же тут трудного? Тропические воздушные массы весь год жаркие и очень сухие.
Умеренные воздушные массы господствуют в умеренных широтах. Здесь уже заметны сезонные изменения нагрева земной поверхности: зимой тут холодно, а летом — тепло. Здесь же расположен пояс повышенной влажности. Поэтому умеренные воздушные массы являются влажными, а вот температура их зависит от времени года. Таковы их свойства, которые, впрочем, нам хорошо известны. Ведь мы живем именно в районе их формирования.
И наконец, арктическая (антарктическая) воздушная масса. С полюсами связаны холодный полярный пояс, а также пояс сухости. Отсюда и свойства этих воздушных масс: весь год воздух в них холодный и сухой. Конечно, существует разница между арктическим и антарктическим воздухом, но о ней немного позже.
Зональные воздушные массы занимают огромные пространства. Именно эти воздушные массы формируют характерные для этих пространств типы погоды. В самом деле, вряд ли стоит ожидать выпадения снега на экваторе. Не удастся нам поиграть в снежки и покататься на лыжах вдоль замерзшего озера Виктория в Африке. Так же как и не дождемся мы открытия купального сезона на песчаных пляжах Чукотского моря. Не те воздушные массы. Не тот тип погоды.
А теперь внимание! Обладатели суперпамяти — два шага вперед! Вопрос по материалу прошлого года. Как мы называем средний многолетний тип погоды, характерный для данной местности? Правильно, это климат
Так, значит, климат территории формируется под действием зональных воздушных масс? Вот мы и обнаружили еще одну систему поясов нашей планеты. Это климатические пояса. Климатические пояса — широтные полосы земной поверхности, отличающиеся друг от друга степенью нагрева солнечными лучами и сезонной сменой воздушных масс. Как и зональные воздушные массы, они сменяются от экватора к полюсам (см 2-й форзац).
