Воздушные массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воздушные массы

Вследствие различий солнечного тепла на Земле и самой подстилающей поверхности (суша, океан), которые по-разному преобразуют солнечное тепло, основные свойства воздушных масс -- температура, влажность, прозрачность -- неодинаковы. В результате воздух тропосферы в горизонтальном направлении расчленяется на отдельные воздушные массы. Это крупные объемы воздуха, обладающие относительно однородными физическими свойствами и движущиеся как одно целое в одном из течений планетарной циркуляции атмосферы. Размеры воздушных масс определяются тысячами километров -- по горизонтали, т.е. соизмеримы с большими частями материков и океанов, и вплоть до тропопаузы -- по вертикали. Друг от друга они отделяются атмосферными фронтами.

Свойства воздушных масс несут отпечаток очага формирования -- той территории или акватории, над которой они возникли. Для приобретения определенных свойств воздушные массы, помимо формирования в однородных радиационных условиях над однотипной подстилающей поверхностью, должны иметь возможность более или менее продолжительное время застаиваться в районе образования. Такие условия весьма характерны для областей высокого давления, которые являются типичными очагами формирования воздушных масс.

Воздушные массы не абсолютно однородны во всех своих частях, но более или менее длительно сохраняют свою индивидуальность при перемещении из одних районов Земли в другие. Однако поскольку они все-таки движутся, то свойства их изменяются. Процесс изменения свойств воздушных масс называется трансформацией. Перерождение их тем значительнее, чем контрастнее разница радиационных условий и подстилающей поверхности очага формирования и той территории, на которую пришла воздушная масса. Но при этом важна скорость ее движения. Если воздушная масса движется медленно, то изменения ее свойств весьма ощутимы, если быстро, то она дольше сохраняет первоначальные свойства, так как на трансформацию нужно время.

Воздушные массы по скорости перемещения делятся на местные (малоподвижные) и движущиеся.

Местные воздушные массы длительно находятся в одном районе. Свойства их определяются охлаждением или нагреванием снизу в зависимости от времени года. Поэтому они могут быть устойчиво и неустойчиво стратифицированными. Над нагретой поверхностью (летом над сушей, зимой над океаном) воздушные массы обладают неустойчивой стратификацией, над охлажденной поверхностью (зимой над сушей, летом над океаном) -- устойчивой стратификацией. Мощная конвекция в связи с влажно-неустойчивым состоянием воздуха происходит весь год в экваториальных широтах.

Движущиеся воздушные массы по отношению к подстилающей поверхности делятся на теплые (ТВ) и холодные (ХВ). Теплая воздушная масса та, которая приходит на холодную подстилающую поверхность, а холодная, наоборот, -- на теплую подстилающую поверхность. Температуры здесь относительные, а не абсолютные. Например, воздух с Атлантики, приходящий на Восточно-Европейскую равнину зимой с температурой около 0°С, теплый, а летом с температурой около +15^СС -- холодный.

Теплая воздушная масса, приходящая на холодную поверхность, способствует потеплению, но сама охлаждается и приобретает устойчивую стратификацию. В ней возможны адвективные туманы, слоистые облака с моросящими осадками, температурная инверсия, так как снизу, особенно от снега, происходит сильное охлаждение.

Холодная воздушная масса, приходя на теплую поверхность, приносит похолодание (в умеренных широтах весной и осенью вплоть до заморозков), но и сама трансформируется. Вследствие прогревания снизу она становится неустойчиво стратифицированной, в ней развивается конвекция, образуются кучевые и кучево-дождевые облака, которые, как правило, дают ливневые осадки.

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.

Характеристики устойчивых воздушных масс

Устойчивой называют воздушную массу, в которой преобладает устойчивое вертикальное равновесие, т.е. в основной её толще вертикальный температурный градиент г меньше влажноадиабатического гва.

Термическая конвекция в УВМ не развивается, а динамическая развита слабо. Среднее значение вертикального температурного градиента в УВМ обычно меньше 0.6°/100м. Здесь встречаются слои инверсии и изотермии (задерживающие слои).

В УВМ могут возникать облака динамической конвекции - слоистые и слоисто-кучевые. Если же динамическая конвекция развита незначительно, например, при слабых ветрах, или же уровень конденсации лежит выше верхней границы динамической конвекции, 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. Ввиду малого вертикального обмена скорость приземного ветра более или менее слабая. В случае мощных приземных инверсий у Земли преобладает штиль. Благодаря слабому вертикальному обмену, в УВМ обычно наблюдаются дымки, а в ряде случаев и туманы.

воздушный синоптический температурный стратификация

Тёплая устойчивая воздушная масса

Условия подстилающей поверхности

Тёплая устойчивая воздушная масса над материками наблюдается, как правило, в холодную половину года. Обычно это воздушная масса, перемещающаяся с тёплого океана на холодный материк. Над океанами и морями тёплая устойчивая воздушная масса отмечается в основном в тёплую половину года, когда тёплый воздух с материка смещается на холодную водную поверхность.

Синоптические условия

Тёплая устойчивая воздушная масса поступает в данный район в тёплых секторах циклонов и примыкающих к ним северных окраин антициклонов.

Типичная погода

Сплошная слоистая или слоисто-кучевая облачность, иногда с выпадением моросящих осадков или с образованием адвективных туманов. Суточный ход метеорологических элементов выражен слабо. Возможно возникновение адвективной инверсии температуры, в особенности при движении воздушной массы над охлажденной поверхностью с большой теплоемкостью (снежный покров, поверхность моря).

Турбулентное перемешивание может «поднять» инверсию к верхней границе турбулентного слоя. В отдельных случаях вертикальная мощность слоистых облаков возрастает настолько, что они достигают своей верхней границей уровня кристаллизации, превращаются в слоисто-дождевые и начинают давать обложные осадки.

Вертикальное распределение температуры воздуха представлено слоями инверсии и изотермии, либо малых температурных градиентов до высоты 4 км.

Холодная устойчивая воздушная масса

воздушный синоптический температурный стратификация

Условия подстилающей поверхности

Холодная устойчивая воздушная масса наблюдается над материками, в основном, зимой. Над океанами и морями - как правило, не отмечается.

Синоптические условия

Антициклонические системы в целом, особенно - центральные части антициклонов.

Типичная погода

Основной тип - морозная безоблачная погода, иногда с радиационными туманами. Дополнительный тип - значительная и сплошная слоистая и слоисто-кучевая облачность, иногда слабые снегопады. Радиационные инверсии температуры воздуха в нижней толще тропосферы.

Характеристики неустойчивых воздушных масс

Неустойчивой (НВМ) называется воздушная масса, в основной толще которой преобладает влажно-неустойчивое равновесие

Здесь различают абсолютную неустойчивость, или сухо-неустойчивость, когда г>гва, и относительную неустойчивость, или влажно-неустойчивость, когда г>га.

Среднее значение вертикального температурного градиента в НВМ чаще всего более 0.6°/100м. В неустойчивой воздушной массе может развиваться как термическая, так и динамическая конвекция. Чем слабее ветер, тем более преобладает термическая конвекция. При значительных скоростях ветра и быстром изменении его с высотой роль динамической конвекции возрастает. Для НВМ характерны кучевые и кучево-дождевые облака. Если преобладает динамическая конвекция, то облачность частично или полностью имеет характер слоисто- кучевой, иногда довольно большой вертикальной мощности.

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 наблюдаются шквалы. Наиболее ярко неустойчивость проявляется в образовании мощных кучево-дождевых облаков, выпадении ливневых осадков, развитии гроз. Чем больше неустойчивость воздушной массы, тем на большую высоту может подняться данная воздушная масса.

Тёплая неустойчивая воздушная масса

Условия подстилающей поверхности

Тёплая неустойчивая воздушная масса над материками наблюдается летом, вблизи побережий морей может наблюдаться и зимой. Над океанами и морями тёплая неустойчивая воздушная масса наблюдается в холодную половину года.

Синоптические условия

Условия, при которых воздушная масса может быть неустойчивой достаточно разнообразны. Тёплая воздушная масса может быть неустойчивой в тёплых секторах циклонов и на западной периферии антициклонов. Как правило, неустойчива относительно тёплая воздушная масса во вторичных тёплых секторах циклонов.

Типичная погода

Кучевая, иногда кучево-дождевая облачность с ливневыми осадками, часто с грозами, в том числе, ночными, радиационными туманами (преимущественно после выпадения дождя и ночного прояснения). Вертикальный температурный градиент в значительном слое атмосферы больше влажноадиабатического.

Холодная неустойчивая воздушная масса

Условия подстилающей поверхности

Холодная неустойчивая воздушная масса над материками наблюдается летом, над океанами и морями - преимущественно в холодное полугодие.

Синоптические условия

Холодная неустойчивая воздушная масса наблюдается в тыловых частях циклонов за холодными фронтами и частично примыкающими к ним окраинами антициклонов.

Типичная погода

Кучевая, кучево-дождевая облачность, ливневые осадки, часто многократно повторяющиеся, иногда днем грозы, ночью над материками наблюдаются радиационные туманы. Суточный ход метеорологических элементов особенно велик. Холодная неустойчивая воздушная масса особенно характерно проявляется ранней весной - «апрельская погода», когда в северной зоне умеренных широт ещё лежит снег, а в южной зоне почва уже заметно прогрелась.

Размещено на Allbest.ru