Район формирования арктической воздушной массы: Арктический воздух

Воздушные массы

Доклад воздушные массы

Воздушные массы — это подвижные части тропосферы, отличающиеся друг от друга своими свойствами — температурой, влажностью, прозрачностью. Эти свойства воздушных масс зависят от той территории, над которой они формируются при условии длительного пребывания. В зависимости от географического очага формирования различают 4 основных типа воздушных масс: арктические (антарктические), умеренные, тропические и экваториальные. Каждый из этих четырех типов формируется над пространством суши и моря. Так как суша и море нагреваются в разной степени, то в каждом из этих типов могут образовываться и подтипы — континентальные и морские воздушные массы.

Арктический (антарктический) воздух формируется над ледяной поверхностью полярных широт; характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги, при этом морской арктический воздух более влажен, чем континентальный. Вторгаясь в низкие широты, арктический воздух значительно понижает температуру.

Равнинный рельеф способствует его проникновению далеко в глубь материка. Подобное явление можно наблюдать в Западной Сибири. По мере продвижения на юг равнины арктический воздух нагревается и способствует образованию суховеев, которые вызывают частые в этом районе засухи.

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Континентальные умеренные воздушные массы зимой сильно охлаждены. Они отличаются небольшим содержанием влаги. С вторжением континентальных воздушных масс устанавливается ясная морозная погода. Летом континентальный воздух сух и сильно нагрет. Морские воздушные массы умеренных широт влажные, умеренной температуры; зимой приносят оттепели, летом — пасмурную погоду и похолодание.

Тропические воздушные массы круглый год формируются в тропиках. Обычно морская их разновидность отличается высокой влажностью и температурой, а континентальная — запыленностью, сухостью и еще более высокой температурой.

Экваториальные воздушные массы образуются в экваториальной зоне. Движение Земли вокруг своей оси способствует перемещению воздушных масс то в Северное полушарие, то в Южное. Эти воздушные массы характеризуются высокой температурой и большой влажностью, и для них нет четкого деления на морские воздушные массы и континентальные.

Образующиеся воздушные массы неизбежно начинают перемещаться. Причиной этого является неравномерный нагрев земной поверхности и, как следствие, разность атмосферного давления. Если бы не происходило движение воздушных масс, то на экваторе среднегодовая температура была бы на 13° выше, а на широтах 70° — на 23° ниже, чем в настоящее время.

Вторгаясь в районы с иными тепловыми свойствами поверхности, воздушные массы постепенно трансформируются. Например, морской умеренный воздух, поступая на сушу и продвигаясь в глубь материка, постепенно нагревается и иссушается, превращаясь в континентальный. Трансформация воздушных масс особенно характерна для умеренных широт, в которые время от времени вторгается теплый и сухой воздух из тропических широт и холодный и сухой — из приполярных.

Физическая география — Климат России

1. Факторы климатообразования.

2. Климатические условия сезонов года. Соотношение тепла и влаги.

3. Климатические пояса и области.

Факторы климатообразования

Климат России, как и любого региона, формируется под воздействием целого ряда климатообразующих факторов. Основными климатообразующими факторами являются: солнечная радиация (географическая широта), циркуляция воздушных масс, близость к океанам, рельеф, подстилающая поверхность и др.

Солнечная радиация является основой поступления тепла к земной поверхности. Чем дальше от экватора, тем меньше угол падения солнечных лучей, тем соответственно меньше солнечная радиация. Количество солнечной радиации, поступающей на поверхность, и ее внутригодовое распределение определяется широтным положением страны. Россия расположена между 77° и 41° с.ш., а основная ее часть между 70° и 50° с.ш. Большая протяженность территории с севера на юг определяет значительные различия годовой суммарной радиации между севером и югом страны. Наименьшая годовая суммарная радиация характерна для полярных островов Арктики и района Варангер-фьорд (здесь еще добавляется большая облачность). Наибольшей годовая суммарная солнечная радиация становится на юге, на Таманском полуострове, в Крыму и в Прикаспии. В целом годовая суммарная радиация увеличивается с севера на юг России примерно в два раза.

Большое значение в обеспечении тепловыми ресурсами имеют атмосферные циркуляционные процессы. Циркуляция протекает под воздействием барических центров, меняющихся по сезонам года, что, безусловно, влияет на господствующие ветра. Однако на большей части России преобладающими являются западные ветры, с которыми связана основная масса осадков. Для России характерны три типа воздушных масс: 1) умеренные; 2) арктические; 3) тропические.

Все они подразделяются на два подтипа: морские и континентальные. Эти различия особенно заметны для умеренных и тропических воздушных масс. Над большей частью России весь год господствуют умеренные воздушные массы. Континентальные умеренные массы формируются непосредственно над территорией России. Такой воздух сухой, холодный зимой и очень теплый летом. Морской умеренный воздух поступает из Северной Атлантики, в восточные районы страны он поступает с Тихого океана. Такой воздух влажный, зимой он теплый, а летом прохладный. При продвижении с запада на восток морской воздух трансформируется и приобретает черты континентального.

На климатические особенности южной половины России иногда оказывает влияние тропический воздух. Местный континентальный тропический воздух формируется над Средней Азией и южным Казахстаном, а также при трансформации воздуха умеренных широт над Прикаспием и Закавказьем. Такой воздух очень сух, сильно запылен и имеет высокие температуры. Морской тропический воздух проникает со Средиземноморья (на европейскую часть России и Кавказ) и из центральных районов Тихого океана (в южные регионы Дальнего Востока).

Он влажный и относительно теплый.

Арктический воздух формируется над Северным Ледовитым океаном, под его влиянием часто находится северная половина России, особенно Сибирь. Этот воздух сухой, очень холодный и прозрачный. Менее холодным и более влажным является воздух, формирующийся над Баренцевым морем (морской арктический воздух).

При соприкосновении различных воздушных масс возникают атмосферные фронты, климатообразующее значение которых состоит в увеличении облачности, осадках и усилении ветра. Весь год территория России подвержена влиянию циклонов и антициклонов, которые определяют погодные условия. На климат России оказывают влияние следующие барические центры: Исландский и Алеутский минимумы; Азорский и Арктический максимумы; Азиатский максимум (только зимой).

Влияет на климат и удаленность от океанов; т.к. на большей части территории России господствуют западные ветры, то основное влияние на климат страны оказывает Атлантический океан. Его воздействие ощущается вплоть до Байкала и Таймыра. С продвижением на восток от западных границ России зимние температуры быстро понижаются, а количество осадков в целом убывает. Влияние Тихого океана сказывается преимущественно в приморской полосе Дальнего Востока, чему в немалой степени способствует рельеф.

Рельеф оказывает существенное влияние на климат. Размещение гор по востоку и югу Сибири, открытость к северу и западу обеспечивают влияние северной Атлантики и Северного Ледовитого океана на большую часть территории России. Воздействие Тихого океана экранируется (загораживается) орографическими барьерами. Заметно различаются климатические условия на равнинах и в горных районах. В горах климат изменяется с высотой. Горы «обостряют» циклоны. Наблюдаются различия на наветренных и подветренных склонах, а также межгорных котловинах.

Влияет на климат и характер подстилающей поверхности. Так, снежная поверхность отражает до 80-95% солнечной радиации. Различную отражательную способность имеет и растительность, а также грунты, их цвет, влажность и т.

п. Слабо отражают солнечные лучи леса, в особенности хвойные (примерно 15%). Наименьшим альбедо обладает влажная свежевспаханная черноземная почва (менее 10%).

Климатические условия сезонов года.

Соотношение тепла и влаги

Климатические условия зимой

Зимой радиационный баланс на всей территории страны отрицательный. Наибольшие значения суммарной солнечной радиации наблюдаются зимой на юге Дальнего Востока, а также юге Забайкалья. К северу радиация быстро убывает за счет более низкого положения Солнца и сокращения продолжительности дня. Севернее полярного круга устанавливается полярная ночь (на широте 70° полярная ночь длится около 53 суток). Над югом Сибири и северной Монголии формируется Азиатский максимум, от которого отходят два отрога: на северо-восток к Оймякону; другой – на запад к Азорскому максимуму – ось Воейкова. Эта ось играет важную роль климатораздела. К югу от нее (юг Русской равнины и Предкавказья) дуют холодные северо-восточные и восточные ветры.

К северу от оси дуют западные и юго-западные ветры. Западный перенос усиливается еще и за счет Исландского минимума, ложбина которого доходит до Карского моря. С этими ветрами поступает относительно теплый и влажный воздух с Атлантики. Над территорией северо-востока в условиях котловинного рельефа и минимума солнечной радиации зимой формируется очень холодный арктический воздух. У берегов Камчатки существует Алеутский минимум, где давление понижено. Здесь, на восточной окраине России, область низкого давления располагается в непосредственной близости от северо-восточного отрога Азиатского максимума, поэтому образуется высокий градиент давления и холодные ветры с континента устремляются на берега морей Тихого океана (зимний муссон).

Январские изотермы над территорией России проходят субмеридионально. Изотерма -4°С проходит через Калининградскую область. Близ западных границ компактной территории России проходит изотерма -8°С, к югу она отклоняется восточнее Астрахани. Через Нижегородскую область проходит изотерма -12°С, а за Уралом -20°С. Над Средней Сибирью изотермы -30°С и -40°С, в котловинах Северо-Востока Сибири изотерма -48°С (абсолютный минимум -71°С). В Предкавказье изотермы искривляются и средние температуры изменяются от -5°С до -2°С. Теплее положенного зимой на Кольском полуострове – около -8°С, чему способствует теплое Нордкапское течение. На Дальнем Востоке ход изотерм повторяет очертания берегов. Вдоль Курильской гряды проходит изотерма -4°С, вдоль восточного побережья Камчатки -8°С, а вдоль западного -20°С; в Приморье -12°С. Наибольшее количество осадков выпадает на Камчатке и на Курилах, их приносят циклоны с Тихого океана. На большей части территории России зимой осадки поступают с Атлантического океана, соответственно и количество осадков убывает в целом с запада на восток. Но много осадков бывает и на юго-западных склонах Кавказа, благодаря Средиземноморским циклонам. Зимние осадки в России выпадают почти везде, преимущественно в твердом виде, и везде образуется снежный покров. Наименьшая продолжительность его залегания на равнинах в Предкавказье (чуть более месяца), а на юге Приморья – более трех месяцев. Далее к северу и востоку продолжительность залегания снежного покрова увеличивается и достигает максимума на Таймыре – около 9 месяцев в году. И только на Черноморском побережье Кавказа устойчивый снежный покров не образуется. Наименьшая высота снежного покрова в Прикаспии – около 10см. В Калининградской области, на юге Русской равнины, в Забайкалье – около 20 см. На большей части территории страны высота снега колеблется от 40см до 1 метра. А наибольшая его высота наблюдается на Камчатке – до 3 метров.

Климатические условия летом

Летом резко возрастает роль солнечной радиации. Наибольших значений радиация достигает в Прикаспии и на Черноморском побережье Кавказа. К северу количество солнечной радиации незначительно убывает, так как к северу увеличивается долгота дня. В заполярье стоит полярный день. Летом радиационный баланс на всей территории страны положительный.

Июльские изотермы проходят субширотно. На самых северных островах температура близка к нулю, на побережье арктических морей + 4° +8°С, у полярного круга температура воздуха достигает уже +10° +13°С. Южнее нарастание температуры идет более плавно. Максимального значения среднеиюльская температура достигает в Прикаспии и Восточном Предкавказье: + 25°С.

Летом суша прогревается и над югом Сибири, атмосферное давление понижается. В связи с этим арктический воздух устремляется вглубь материка, при этом он трансформируется (прогревается). Со стороны Гавайского максимума воздух направляется к Дальнему Востоку, порождая летний муссон. Отрог Азорского максимума заходит на Русскую равнину, западный перенос при этом сохраняется. Летом почти на всей территории России выпадает максимум осадков. В целом, количество осадков летом убывает с запада на восток, от 500 мм в Калининградской области до 200 мм в Центральной Якутии. На Дальнем Востоке их количество вновь увеличивается, в Приморье – до 800 мм. Много осадков выпадает на склонах Западного Кавказа – до 1500 мм, минимум их приходится на Прикаспийскую низменность – 150 мм.

Амплитуда среднемесячных температур января и июля увеличивается с запада от Балтики на восток до Тихого океана. Так, в Калининградской области амплитуда составляет 21°С, в Нижегородском Правобережье 31°С, в Западной Сибири 40°С, в Якутии 60°С. Причем увеличение амплитуды идет в основном за счет нарастания суровости зим. В Приморье амплитуда вновь начинает уменьшаться – до 40°С, а на Камчатке – до 20°С.

Годовое количество осадков резко различается на равнинах и в горах. На равнинах наибольшее количество осадков выпадает в полосе 55°с.ш. – 65°с.ш., здесь уменьшение осадков идет от 900 мм в Калининградской области до 300 мм в Якутии. На Дальнем Востоке вновь наблюдается увеличение осадков до 1200 мм, а на юго-востоке Камчатки – до 2500 мм. При этом на возвышенных частях рельефа увеличение осадков происходит практически везде. К северу и югу от средней полосы количество осадков убывает: в Прикаспии и тундрах Северо-Востока Сибири до 250 мм. В горах, на наветренных склонах, годовое количество осадков возрастает до 1000 – 2000 мм, а их максимум наблюдается на юго-западе Большого Кавказа – до 3700 мм.

Обеспеченность территории влагой зависит не только от осадков, но и от испаряемости. Она возрастает с севера на юг вслед за увеличением солнечной радиации. Соотношение тепла и влаги – важный климатический показатель, его выражают коэффициентом увлажнения (отношение годового количества осадков к испаряемости). Оптимальное соотношение тепла и влаги наблюдается в лесостепной зоне. К югу дефицит влаги нарастает и увлажнение становится недостаточным. На севере страны увлажнение избыточное.

Климатические пояса и области

Россия расположена в трех климатических поясах: арктическом, субарктическом и умеренном. Пояса отличаются друг от друга радиационным режимом и господствующими воздушными массами. В пределах поясов формируются климатические области, отличающиеся друг от друга соотношением тепла и влаги, суммой температур периода активной вегетации, режимом осадков.

Арктический пояс охватывает почти все острова Северного Ледовитого океана и северное побережье Сибири. Весь год здесь господствуют арктические воздушные массы. Зимой наблюдается полярная ночь и солнечная радиация отсутствует. Средние температуры января изменяются от -20°С на западе до -38°С на востоке, в июле температура изменяется от 0°С на островах до +5°С на побережье Сибири. Осадков выпадает от 300 мм на западе до 200 мм на востоке, и лишь на Новой Земле, в горах Бырранга и на Чукотском нагорье, до 500 мм. Осадки выпадают преимущественно в виде снега, а летом иногда и в виде моросящих дождей.

Субарктический пояс расположен к югу от арктического, он проходит по северу Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, при этом не выходя за южные границы полярного круга. В Восточной Сибири субарктический пояс простирается значительно дальше на юг – до 60°с.ш. Зимой в этом поясе господствует арктический воздух, а летом – умеренный. На западе, на Кольском полуострове, климат субарктический морской. Средние температуры зимой всего -7°С -12°С, а летом +5°С +10°С. Осадков выпадает до 600 мм в год. К востоку континентальность климата нарастает. В котловинах Северо-Восточной Сибири средняя январская температура падает до -48°С, но к побережью Тихого океана становится теплее более чем в 2 раза. Летние температуры изменяются от +5°С на Новой Земле до +14°С вблизи южной границы пояса. Осадков выпадает 400-450 мм, но в горных районах их количество может увеличиваться до 800 мм.

Умеренный пояс охватывает остальную, большую, часть страны. Весь год здесь преобладают умеренные воздушные массы. В умеренном поясе хорошо выражены сезоны года. В пределах этого пояса наблюдаются существенные различия в соотношении тепла и влаги – как с севера на юг, так и с запада на восток. Изменение климатических особенностей с севера на юг связано с радиационными условиями, а с запада на восток – с циркуляционными процессами. В пределах умеренного пояса выделяют 4 климатические области, в которых соответственно формируются 4 типа климата: умеренно-континентальный, континентальный, резко континентальный, муссонный.

Умеренно-континентальный климат характерен для европейской части России и Предуралья. Здесь часто господствует воздух Атлантики, поэтому зимы несуровые, нередко бывают оттепели. Средняя январская температура изменяется от -4°С на западе до -25°С на востоке, а средняя июльская – от +13°С на севере до +24°С на юге. Осадков выпадает от 800-850 мм на западе до 500-400 мм на востоке. Большая часть осадков приходится на теплый период.

Континентальный климат характерен для Западной Сибири и Прикаспия. Здесь преобладает континентальный воздух умеренных широт. Поступающий с Атлантики воздух, проходя над Русской равниной, трансформируется. Средняя температура зимой в Западной Сибири -20°С -28°С, в Прикаспии – около -6°С. Летом в Западной Сибири бывает от +15°С на севере до +21°С на юге, в Прикаспии – до +25°С. Осадков выпадает 400-500 мм, в Прикаспии не более 300 мм.

Резко континентальный климат характерен для умеренного пояса Средней Сибири и Забайкалья. Весь год здесь господствует континентальный воздух умеренных широт. Средние температуры зимой составляют -30°С -45°С, а летом +15°С +22°С. Осадков выпадает 350-400 мм.

Муссонный климат свойственен для восточной окраины России. Зимой здесь господствует холодный сухой воздух умеренных широт, а летом влажный – с Тихого океана. Средние температуры зимой изменяются от -15°С на островах до -30°С в материковой части региона. Средние температуры летом меняются от +12°С на севере до +20°С на юге. Осадков выпадает до 1000 мм (на Камчатке в 2 раза больше), все осадки приходятся в основном на теплый период года.

В горных районах формируются особые, горные, типы климата. В горах увеличивается солнечная радиация, но температура с высотой падает. Для горных районов характерны температурные инверсии, а также горно-долинные ветры. В горах больше выпадает осадков, особенно на наветренных склонах.

§21. Циркуляция атмосферы. Воздушные массы | Учебник по физической географии Казахстана для 8 класса «Атамура»

Атмосфера всегда находится в движении. В ее нижней части — тропосфере — возникают обширные воздушные течения, переносящие воздух из одних широт в другие, с океанов на материки и с материков на океаны. Каждое воз­душное течение обладает особыми свойствами, которые оно приобретает в районе, где формируется. Температура, влаж­ность и прозрачность воздуха характеризуют его свойства. Составляющая воздушные потоки масса, попадая в движе­ние, еще долгое время сохраняет свои свойства. Поэтому она определяет погоду территории, над которой находится.

Циркуляция атмосферы над территорией Казахстана происходит пол влиянием планетарной циркуляции. Напри* ^меР. усиление зональной циркуляции воздуха в Северном

полушарии приводит к усилению потока океанических воз­душных масс с запада на восток, и за 2-2,5 суток они без существенных изменений достигают Казахстана. Во время зональной циркуляции, несмотря на расположение страны в центре Евразии, континентальность климата ослабевает. Таким образом, атмосферная циркуляция над территори­ей Казахстана — часть общей циркуляции атмосферы. Эго вы уже изучали в курсе географии 7 класса.

1.             Что такое воздушная масса?

2.             Какие типы воздушных масс действуют на территории Евразии?

3.             Какие из них оказывают воздействие на климат Казахстана?

Воздушные массы. На климат территории Казахстана в основном влияют воздушные массы арктических, умерен­ных и тропических широт. Все типы воздушных масс делят­ся наконтинентальные (сформировавшиеся над сушей) и морские (образовавшиеся над незамерзающей поверхностью океана).

Казахстан расположен на значительном расстоянии от океанов. Воздушные массы, формирующиеся над Тихим и Индийским океанами, на его территорию не поступают, по­тому что в умеренных широтах господствуют западные вет­ры. Кроме того, с юга воздушным массам с Индийского оке­ана преграждают путь высокие горные хребты Памира и Тянь-Шаня. Поэтому на климат Казахстана оказывают вли­яние только Атлантический и Северный Ледовитый океа­ны и их моря. Отсутствие горных преград дает возможность воздушным массам свободно перемещаться как с севера на юг, так и с запада на восток.

Арктические воздушные массы формируются в Арктике над Северным Ледовитым океаном и его побережьем. Арк­тический воздух характеризуется низкими температурами и зимой, и летом. Воздух очень прозрачный и сухой. С его вторжением с севера на территории Казахстана (в основ­ном зимой) устанавливается антициклональная погода, которая образуется под воздействием антициклонов, т. е. больших объемов воздуха высокого давления. Они форми­руют сухую ясную погоду: зимой — морозную, а летом — жаркую. Арктические континентальные воздушные массы часто проникают на юг республики в межсезонье, с ними

связаны весенние и осенние заморозки. Продвигаясь летом на юг, арктический воздух быстро прогревается и приобре­тает свойства континентального умеренного воздуха. Изме­нение свойств воздушной массы при перемещении из одно­го района в другой, приводящее к изменению ее географи­ческого типа, называется трансформацией. Зимой эти воз­душные массы приносят сильные морозы, летом — похоло­дание.

Воздушные массы умеренных широт формируются в средних широтах материка. Казахстан полностью располо­жен в южной части умеренного климатического пояса, по­этому здесь преобладает воздух умеренных широт. Прихо­дящие с запада, с Атлантического океана, воздушные мас­сы называются морскими умеренными. Пройдя огромные расстояния, они теряют много влаги и попадают в Казах­стан уже значительно иссушенными. Тем не менее, они при­носят основную часть осадков, выпадающих в стране.

Находящаяся в приземном слое атмосферы влага по до­роге теряется, и на равнины выпадает мало дождей. Влага, содержащаяся в верхних слоях, в большом количестве вы­падает на западные, северо-западные склоны горных хреб­тов. Эти воздушные массы зимой смягчают морозы, а летом умеряют жару. Если массы умеренного воздуха формиру­ются над материком Евразия, в частности над Казахстаном, то они называются континентальными умеренными воз­душными массами.

Тропические воздушные массы, которые приходят в Ка­захстан летом с территории Центральной Азии и Ирана, называют также иранскими. Они проникают в крайние юж­ные районы Казахстана и достигают широты, соединяющей северные побережья Аральского моря и озера Валкаш, т. е. охватывают территории Кызылордннской, Южно-Казах­станской, Жамбылской и Алматинской областей.

1. Какова роль атмосферной циркуляции в формировании климата

Казахстана?

2.      Какие типы воздушных масс влияют на климат Казахстана? Какую погоду они формируют?

3.              С чем связаны свойства воздушных масс?

4.      Влияние каких воздушных масс на климат сильнее ошушяется в вашей местности?

Воздушные массы, их влияние на изменение погоды

Подстилающая поверхность — поверхность почвы, воды или растительности — непосредственно поглощает солнечную и атмосферную радиацию и отдает излучение в атмосферу, чем регулирует термический режим прилегающих слоев воздуха и почвы.

Но нагревается подстилающая поверхность в разных частях земли неодинаково. Тропики получают тепла больше, чем полярные области. Суша по сравнению с морем летом более теплая, а зимой более холодная. В результате также по-разному прогреваются и воздушные массы, постоянно формирующиеся над различными подстилающими поверхностями.

Воздушные массы заполняют нижнюю часть атмосферы — тропосферу, как бы расчленяя ее на отдельные воздушные массы, все время меняющиеся и перемещающиеся в горизонтальном направлении. Эти массы различаются между собой по таким свойствам, как температура, влажность, запыленность, характер облачности. Воздушные массы, сформировавшиеся над океанами, летом имеют более высокую влажность, более низкую температуру и меньшую запыленность по сравнению с массами воздуха на тех же широтах, но сформировавшихся над материками. Свойства воздушных масс в значительной мере определяют режим погоды над занимаемой ими территорией.

По географическому положению очагов масс воздуха различают воздушные массы четырех широтных зон: арктические, полярные, тропические и экваториальные. Арктические воздушные массы, беспрепятственно проникая до Черного моря и Средней Азии, вызывают на рассматриваемой территории в холодное время года, но особенно весной и осенью, резкие похолодания, часто губительные для культурных растений. Зимние оттепели связаны с вторжением тропических масс воздуха. Перемещаясь из района формирования в другие районы, воздушные массы вследствие изменения условий подстилающей поверхности могут изменять свои свойства, т. е. трансформироваться.

Переходная зона, четко выраженная между двумя воздушными массами, называется фронтом. Фронт еще можно определить как поверхность раздела между воздушными массами. Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью земли называется линией фронта. Фронт обычно располагается под очень малым углом к земной поверхности. При этом теплая масса воздуха лежит над холодной. Фронт, разделяющий воздушные массы основных географических типов, называется главным фронтом (например, арктический фронт, отделяющий арктический воздух от полярного). Особое значение для умеренных широт имеет полярный фронт.

Кроме главных фронтов, выделяют также фронты, которые различаются температурой разделяемых масс воздуха и особенностями движения. Если, например, более теплая воздушная масса надвигается на более холодную, то фронт между ними называется теплым. Если же холодный воздух клином подтекает под теплый, то фронт называется холодным. На теплом фронте теплая воздушная масса, надвигаясь на холодную, постепенно поднимается, водяной пар при этом конденсируется, образуя облака и осадки обложного характера. Ширина полосы осадков может составлять сотни километров. На холодном фронте подтекающий плотный холодный воздух бурно вытесняет теплый вверх. Образуются кучево-дождевые облака часто вертикального развития. Идут ливневые осадки, нередко с градом, возникают грозы и шквалы.

На границах между воздушными массами — атмосферных фронтах — развиваются циклоны и антициклоны. Прежде чем определить, что же такое циклон и антициклон, отметим следующее. Над всей поверхностью земли господствует система воздушных течений, называемая общей циркуляцией атмосферы, которая состоит из зональных переносов, т. е. переносов воздуха над той или иной зоной или над всем Земным шаром. В тропосфере эти зональные переносы перекрываются многочисленными крупномасштабными вихрями — циклонами и антициклонами. Именно эти вихри придают общей циркуляции атмосферы неустойчивый, быстро меняющийся характер. В общей циркуляции атмосферы циклоны представляют собой области пониженного давления воздуха, а антициклоны — области повышенного давления. Циркуляция воздуха в циклоне и антициклоне происходит по-разному. В циклоне воздух движется, огибая центр, против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном, а в антициклоне — все наоборот. Не вдаваясь в механизм образования циклонов и антициклонов, отметим лишь, что циклоны приносят переменную неустойчивую погоду, дожди и ветры, а антициклоны — тихую, сухую, малооблачную погоду. В центре антициклона часто наблюдаются штили или слабые ветры. Зимой антициклоны вызывают морозную погоду, летом — сухую и жаркую.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Типы воздушных масс и их характеристика. Воздушные массы

Отвечая на вопрос, что такое воздушная масса, можно сказать, что это среда обитания человека. Мы ею дышим, видим, ощущаем ежедневно. Без окружающего воздуха человечество не смогло бы вести свою жизнедеятельность.

Роль потоков в природном круговороте

Что такое воздушная масса? Это приносящий смену погодных условий. За счет естественного движения окружающей среды перемещаются осадки на тысячи километров по земному шару. Снег и дождь, холод и тепло приходят по установленным закономерностям. Учёные могут предсказывать изменение климата, глубже вникая в закономерности природных катаклизмов.

Постараемся дать ответ на вопрос: что такое воздушная масса? К ярким её примерам относят циклоны, перемещающиеся непрерывно. С ними приходит потепление или похолодание. Они движутся с постоянной закономерностью, но в редких случаях происходит их отклонение от обычной траектории. В результате таких нарушений в природе обнаруживают катаклизмы.

Так, в пустыне выпадает снег от встречающихся циклонов различной температуры или формируются смерчи, ураганы. Это все относится к ответу на вопрос: что такое воздушная масса? От её состояния зависит, какая будет погода, насыщенность воздуха кислородом или влагой.

Смена тепла и холода: причины

Воздушные массы — это основной участник образования климата на земле. Нагрев слоёв атмосферы происходит благодаря энергии, получаемой от солнца. Благодаря перепадам температуры меняется плотность воздуха. Более разреженные области заполняются плотными объемами.

Воздушные массы — это совокупность различных состояний газообразных слоёв атмосферы, зависящих от перераспределения тепла за счет смены дня и ночи. В тёмное время суток воздух охлаждается, появляется ветер, движущийся из более плотных слоёв в разреженные. Сила потока зависит от скорости снижения температуры, местности, влажности.

На движение масс влияют как горизонтальные перепады температур, так и вертикальные. Днём земля принимает тепло от солнца, начиная отдавать его нижним слоям атмосферы с вечера. Этот процесс продолжается всю ночь, а наутро водяной пар концентрируется в воздухе. Это становится причиной осадков: росы, дождя, тумана.

Какими бывают газообразные состояния?

Характеристика воздушных масс — это количественная величина, с помощью которой можно описать определённые состояния газообразных слоёв и дать им оценку.

Существует три основных показателя слоёв тропосферы:

• Температура даёт информацию о происхождении смещения масс.
• Влажность, повышенная в местах, расположенных неподалёку от морей, озёр и рек.
• Прозрачность определяется внешне. На этот параметр влияют взвешенные в воздухе твердые частицы пыли.

Выделяют следующие виды воздушных масс:

• Тропические — перемещаются в сторону умеренных широт.
• Арктические — холодные массы, движутся в сторону тёплых широт с северной части планеты.
• Антарктические — холодные, движутся с южного полюса.
• Умеренные, наоборот, тёплые массы воздуха и движутся к холодным полюсам.
• Экваториальные — самые тёплые, расходятся в области с более низкой температурой.

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 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.

Как по определённым признакам узнают смену погоды?

Ещё в прошлом научились предсказывать осадки по явным приметам:

• Вдали становятся едва заметными 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 массы

Определение 1

Воздушная масса – большой объем воздуха подвижной части тропосферы, имеющая свои однородные свойства.

Одни воздушные массы относятся к континентальным, другие к морским.

Определение 2

океаном , называются морскими и являются более влажными.

Определение 3

Воздушные массы, сформировавшиеся над сушей , называются континентальными и являются более сухими.

В разных местах планеты формируются свои воздушные массы:

1. В экваториальных широтах – формируются экваториальные воздушные массы;
2. В тропических широтах – тропические;
3. В умеренных широтах – умеренные воздушные массы;
4. В полярных широтах – арктические и антарктические воздушные массы.

Каждая воздушная масса приобретает свойства той территории, над которой она сформировалась. Свойства сохраняются в течение длительного времени, поэтому при перемещении воздушных масс, её свойства будут определять погоду тех мест, куда они приходят. Специалисты различают устойчивую и неустойчивую воздушные массы.

Над материками устойчивая воздушная масса чаще всего наблюдается в зимнее время. В устойчивой воздушной массе преобладает устойчивое вертикальное равновесие. Характеризуется она слоистой и слоисто-кучевой облачностью с основанием ниже $300$ м, имеющая небольшую вертикальную мощность – обычно $200$-$600$ м. Второй характерный для неё признак – небольшое изменение температуры с высотой в нижних слоях атмосферы, ровный, без порывов ветер, небольшая разность между температурой воздуха и точкой росы. Турбулентность в нижнем слое устойчивой воздушной массы отсутствует, поэтому могут скапливаться частицы пыли. В этом случае при небольшой влажности может быть ясная погода с пониженной видимостью.

Эти условия погоды в холодное время года характерны для теплой устойчивой воздушной массы во время её перемещения. Перемещается она с достаточно теплого океана на холодный материк, или из теплого района материка в более холодный район. Теплая воздушная масса становится устойчивой при продвижении на холодную поверхность, охлаждаясь при этом снизу.

Над материками зимой наблюдается холодная устойчивая воздушная масса. Она не отмечается над морями и океанами. Типичной является морозная безоблачная погода.

Неустойчивая воздушная масса характеризуется неустойчивой стратификацией атмосферы в её нижних слоях. При достаточной влажности в неустойчивой воздушной массе развивается конвекция с образованием облаков вертикального развития, отмечается повышенная турбулентность, сильный порывистый ветер, ливни, грозы, шквалы. С ростом её неустойчивости она может подниматься на большую высоту. Теплая неустойчивая воздушная масса наблюдается летом над материками и вблизи морских побережий. Наблюдать её можно и в зимний период. В холодную половину года она может находиться над океанами и морями. Специалисты выделяют разнообразные условия её неустойчивости. Облачность обычно кучевая, иногда кучево-дождевая с ливневыми осадками и туманами. Холодная неустойчивая воздушная масса в летний период наблюдается над материками, а в холодное время года – над океанами и морями. Наблюдается она в тыловых частях циклонов за холодными фронтами. С этой воздушной массой связана кучевая, кучево-дождевая облачность, повторяющиеся ливневые осадки, грозы, туманы. Особенное проявление холодной неустойчивой воздушной массы наблюдается в апрельский период, когда в северной зоне ещё лежит снег, а почва южной зоны уже прогрелась.

Формирование воздушных масс

Арктическая воздушная масса формируется в полярном районе планеты. Зимой её формирование происходит ещё и над северными частями Таймыра, Колымы, Чукотки, арктической Америки. Арктический воздух в летний период через море Лаптевых и бассейн Колымы, доходит до Охотского моря. При этом похолодания не бывает, потому что летний морской воздух над Охотским морем холоднее арктического. Резкое похолодание вызывает арктический воздух над Беринговым морем, потому что вторгается непосредственно из Северного Ледовитого океана. Затем он постепенно трансформируется в морской умеренный воздух. Арктическая воздушная масса, формируясь над замерзшими поверхностями, является в основном континентальной. Проходя зимой над материком арктический воздух охлаждается ещё больше, потому что на его пути лежит мощный сибирский антициклон. Континентальный воздух этого антициклона намного холоднее. Получается, что в зимний период адвекция холода идет не из Арктики, а из западных континентальных районов.

По сравнению с полярными районами у умеренных воздушных масс более низкие зимние температуры не только у поверхности земли, но и в толще тропосферы. На моря Дальнего Востока континентальный умеренный воздух поступает зимой – зимний муссон. Образуется этот воздух в области сибирского антициклона – это Монголия, Китай, Забайкалье, Якутия, Ленско-Колымский район, Верхний Амур. Очень низкие температуры имеет континентальный умеренный воздух, который формируется непосредственно в центральной части Сибирского антициклона. Двигаясь на юго-восток, он вызывает сильные северо-западные ветры и резкое понижение температуры воздуха. Увлажняется и согревается континентальный умеренный воздух над теплым Японским морем и может привести к ливневым осадкам. Более высокую температуру имеет континентальный умеренный воздух, который формируется на периферии Сибирского антициклона – это Монголия и Китай. Вторгаясь на Японское море, он становится влажным и трансформируется в морской умеренный воздух. Морские и континентальные воздушные массы отличаются влажностью, первые имеют повышенную влажность, а вторые отличаются сухостью. Температура этих воздушных масс по сезонам года разная. Зимой температура морских умеренных воздушных масс выше, летом наоборот.

В умеренные широты чаще всего тропический воздух попадает из субтропических, а не их тропических широт. В летний период он может сформироваться даже на юге умеренной зоны. Образуется тропический воздух над центральным Китаем и Монголией. Отличительной его особенностью является сухость, высокая температура и низкая прозрачность. Очагом формирования морского тропического воздуха является область тихоокеанского субтропического антициклона, а на западе район Средиземноморья.

Замечание 1

Воздушные массы формируются в течение $3$-$10$ суток. Их свойства будут зависеть от времени формирования, чем больше это время, тем чётче выражены свойства. При своём движении воздушные массы меняют свои свойства – могут увлажняться, иссушаться, охлаждаться, нагреваться.

Физические свойства воздушных масс

Воздух тропосферы по своим физическим свойствам не является однородным. Неоднородность свойств воздуха связана с неравномерным распределением солнечной энергии и воздействием подстилающей поверхности.

К физическим свойствам воздуха относятся:

1. Температура воздуха;
2. Влажность воздуха;
3. Подвижность воздуха;
4. Барометрическое давление воздуха;
5. Электрическое состояние воздуха;
6. Инертность воздуха;
7. Вязкость воздуха;
8. Сжимаемость воздуха.

Все эти физические свойства воздуха, так или иначе, оказывают своё воздействие на человека.

Так, например, температура воздуха является постоянно действующим фактором окружающей среды. Как высокая, так и низкая температура воздуха сказываются на функциональном состоянии центральной нервной системы человека.

Влажность воздуха оказывает влияние на теплообмен организма с окружающей средой, поэтому имеет большое значение. При низких температурах в воздухе содержится небольшое количество водяного пара.

Потеря тепла организмом связана с подвижностью воздуха. Происходит это путем конвекции и испарения пота. Если температура высокая, а подвижность воздуха умеренная, то это будет способствать охлаждению кожи. Сильные морозы без ветра переносятся значительно легче. Повышенная подвижность воздуха оказывает влияние на процессы обмена веществ.

Воздух обладает массой и весом, т.е. имеет определенное давление , влияющее на организм человека. Благодаря гравитационному полю воздушные массы у поверхности наиболее плотные. Давление воздуха с высотой уменьшается, уменьшается и его плотность.

Электрическое поле Земли – это один из элементов электрического состояния воздуха. По временам года напряженность электрического поля
воздуха различна, зимой она более высокая в средних широтах. На её величину влияние оказывает погода. Высокое давление и туманы увеличивают электрическое поле атмосферы в $2$-$5$ раз.

Воздух обладает свойством сопротивляться изменению состояния покоя – это есть его инертность . Мера инертности – массовая плотность воздуха. Чем она больше, тем больше должна быть сила, способная вывести воздух из состояния покоя.

Воздух может сопротивляться взаимному сдвигу частиц – это есть его вязкость . Его молекулы имеют определенную скорость беспорядочного хаотического движения. Зависит это от температуры воздуха и общего поступательного движения. Если молекулы воздуха попадают в медленный слой из быстро движущегося, то ускоряют их движение и наоборот.

Сжимаемость воздуха – это такое его свойство, при котором он может изменять свою плотность, если изменится давление.

Воздушная масса (ВМ)– это относительно однородный по основным физико-метеорологическим свойствам объем воздуха, более или менее длительно сохраняющий свою индивидуальность. Распространяется воздушная масса на несколько тысяч километров в горизонтальном направлении и на несколько километров в вертикальном. Формируется при условии длительного пребывания воздуха над территорией с примерно однородными физико-географическими условиями. Перемещаясь, воздушные массы переносят характерные им свойства в разные районы Земли.

Термическая классификация ВМ.

холодные воздушные массы — холоднее окружающего воздуха и/или подстилающей поверхности. Перемещаясь на более теплую поверхность (обычно из высоких широт в низкие), приносятпохолодание .

теплые воздушные массы — теплее окружающего воздуха и/или подстилающей поверхности. Перемещаясь на более холодную поверхность (в более высокие широты), приносятпотепление .

местные воздушные массы — находятся в тепловом равновесии с окружающей средой.

Последовательная смена теплых и холодных воздушных масс приводит к колебаниям температурных условий в данном районе.

В соответствии с географической классификацией воздушные массы подразделяются в зависимости от географического положения очагов формирования. Выделяют:

арктический воздух, подразделяется на морской и континентальный;

воздух умеренных широт, подразделяется на морской и континентальный;

тропический воздух, подразделяется на морской и континентальный;

экваториальный воздух, не подразделяется на морской и континентальный, так как в районе экватора температура и влажность воздуха над сушей и над морем мало различаются.

Континентальный воздух более сухой, морской – более влажный.

Атмосферные фронты

Смежные воздушные массы, отличающиеся друг от друга по своим физическим свойствам, разделяются между собой сравнительно узкими переходными, т. е. фронтальными зонами (ширина – до нескольких десятков километров). Главный отличительный признакфронтальной зоны —резкое изменение метеорологических характеристик в горизонтальном направлении, т. е. большиегоризонтальные градиенты этих характеристик.

Линия пересечения фронтальной зоны с поверхностью земли —атмосферный фронт .Длина линии фронта соответствуют горизонтальным размерам фронтальной зоны и может достигать5 тыс. км и более. Вверх большинство атмосферных фронтов простираются до высотыне более 5-6 км . (Рассмотрим это на простейшем примере. Воздух в аудитории – одна мини-масса, снаружи – другая: они различаются между собой по температуре, влажности, составу воздуха. Наружная стена – «фронтальная зона», основание стены – «атмосферный фронт». Длина стены соответствует длине фронтальной зоны и линии фронта, высота — вертикальной протяженности фронтальной зоны).Фронтальная поверхность обязательно наклонена, так как воздушные массы всегда различаются по температуре — холодный воздух (как более плотный) подтекает под теплый, стремясь занять наиболее низкое положение. Взаимодействиевоздушных масс в зонефронта обусловливает образование облачности, атмосферных осадков, сопровождается изменением условий погоды.

В зависимости от того, какая воздушная масса, теплая или холодная , приближается к данному пункту, формируютсятеплые или холодные фронты .

Если приближается теплая воздушная масса (фронт теплого воздуха ) атмосферный фронт называюттеплым. Теплый фронт , таким образом, перемещается в сторонухолодной воздушной массы . При этомтеплый воздух , как более легкий, плавноподнимается вдоль клинахолодного воздуха , формируя соответствующую систему слоистообразных облаков. Обычно скорость движения теплого фронта составляет 30-40 км/ч, т. е. 720 – 960 км/сут.Приближение теплого фронта приводит к замене холодного воздуха теплым.

Если приближается холодная воздушная масса (фронт холодного воздуха ), атмосферный фронт называютхолодным .Холодный фронт перемещается в сторонутеплой воздушной массы . Холодный воздух, как более плотный и тяжелый,вытесняет теплый воздух вверх.Приближение холодного фронта приводит к замене теплого воздуха холодным.

Погода

Погода отражаеткомплекс метеорологических элементов (элементов погоды) иатмосферных явлений , наблюдающихся в данной местностив определенный ограниченный промежуток времени (аналоггидрологических условий ).

Элементам погоды: атмосферное давление, температура и влажность воздуха .Явления погоды : ветер, количество и форма облаков, атмосферные осадки, полярное сияние, радуга, мираж и др. Явления погоды могут носить катастрофический характер: ураган, гроза, ливень, засуха, метель, шквал, пыльная буря и др.

Погода в теплом атмосферном фронте .До приближения теплого фронта пункт наблюдения находился в областихолодной воздушной массы Погода ясная,холодная (прохладная, не очень теплая – в зависимости от сезона), маловетреная. По мере приближения теплого фронта снижается атмосферное давление ,возрастает температура воздуха .Облака все более уплотняются, выпадаютобложные осадки . Иногда наблюдаютсягрозы .После прохождения теплого фронта (за линией фронта) пункт наблюдения оказывается целиком в области теплого воздуха . Температура воздухаповышена .Осадки прекращаются ,атмосферное давление понижено ,ветер стихает .

Погода в холодном атмосферном фронте .До приближения фронта пункт наблюдения находился в областитеплой воздушной массы . Погода ясная,теплая , маловетреная. Облачная система, в целом,аналогична облачной системе теплого фронта, но развивается онав обратном порядке .Перед прохождением линии фронта в результате более мощного восходящего движения воздуха образуютсякучево-дождевые облака , сопровождающиесягрозами . Вдоль всейлинии холодного фронта происходят резкое усиление ветра, приобретающего характершквалов .После прохождения линии фронта пункт наблюдения оказывается целиком в областихолодного воздуха . Происходит заметное (иногда резкое) похолодание , прояснение , внезапное прекращение осадков , сильный рост давления ,ветер стихает .

Погода в циклоне. Вциклоне циркулируютдве воздушных массы, в результате чего складываетсядва атмосферных фронта . Погода в циклоне определяется свойствами воздушных масс ,деятельностью атмосферных фронтов , восходящими в центре потоками воздуха, величинойбарических градиентов ,сезоном года. В целом, погода в области циклона обычно пасмурная, дождливая, ветреная (до штормовой), часто с продолжительными туманами, зимой с обильными снегопадами и метелями . Атмосферное давление понижено. Летом циклоны приносят прохладную погоду, зимой – потепление .На периферии циклона погодаотносительно спокойная .

В тропическом циклоне вследствие очень больших горизонтальных барических градиентов погода формируется особенно бурно. Ветер внутриурагана (тайфуна) достигает скорости 50-60 м/с, отдельные порывы превышают 100 м/с. Идет проливнойдождь .Тропические циклоны обладают огромной разрушительной силой, нередко их прохождение сопровождается человеческими жертвами, порой весьма многочисленными. Каждомутропическому циклону , имеющему интенсивность шторма и выше, присваиваетсясобственное имя .Тропические циклоны приносят огромный ущерб, который значительно снижается благодаря хорошо поставленной службе их предупреждения.Тропические циклоны входят в разряд опасных (стихийных) явлений.

(В конце октября 2012 г. в Карибском море, где он имел особенно большую силу (погибли 69 чел., в т. ч. 54 жителя Гаити) зародился ураган «Сэнди». 28 октября, хотя и ослабленным, достиг восточного побережья США. Большие разрушения, смыты дома вдоль побережья, нарушено электроснабжение, закрыты школы и госучреждения, в Нью-Йорке затоплены некоторые станции городского метро, отменено 7-8 тыс. авиарейсов, погибли более 94 чел., экономический ущерб — порядка 50 млрд. долларов).

В антициклоне циркулирует одна воздушная масса , поскольку атмосферные фронты разносятся расходящимися от центра воздушными течениями к его периферии.Погода вантициклоне зависит отвремени года , состоянияподстилающей поверхности , свойстввоздушной массы и других факторов. В целом,погода в антициклоне обычно ясная, маловетреная, атмосферное давление повышено .Летом антициклоны приносят жаркую погоду, зимой – холодную, морозную, но солнечную. Напериферии антициклона обычно бываетоблачная погода сосадками , в зоне соприкосновения сциклоном наблюдаютсясильные ветры .

Антициклоны часто зарождаются в тыловой зонециклона в массаххолодного воздуха, поэтому, как правило,антициклону обычно предшествуетциклон .

Воздушными массами называются большие количества воздуха в тропосфере, измеряемые в горизонтальном направлении тысячами километров, обладающие относительно однородными физическими свойствами (в основном — температурой и относительной влажностью). Эти свойства внутри воздушной массы могут меняться, но медленно, непрерывно, без скачков. Они задаются условиями того района Земли, где происходит формирование воздушной массы (характером подстилающей поверхности и погодой).

Благоприятные условия для формирования воздушных масс создаются в малоподвижных антициклонах и циклонах, где воздух может длительное время находиться над одним и тем же географическим районом, называющимся очагом формирования воздушной массы. Подстилающая поверхность при этом должна быть однообразной или почти однообразной (пустыня, степь, поверхность океана, ледяные поля и т.д.).

Формирование воздушной массы продолжается от 3 до 10 суток. Чем больше время формирования, тем чётче выражены свойства. В процессе перемещения происходят трансформации воздушных масс. Проходя над морями и океанами, они увлажняются, над сушей – высыхают, двигаясь в сторону полюса – охлаждаются, в сторону тропиков – нагреваются.

Воздушные массы классифицируются следующим образом:

По термодинамическому признаку

• Холодная воздушная масса перемещается из более холодного района в более тёплый. Её приход обычно приводит к похолоданию в данном районе. При этом она постепенно прогревается.
• Тёплая перемещается из более тёплого района в более холодный. Её приход приводит к потеплению в данном районе. Постепенно охлаждается.
• Местная длительное время находится в одном и том же районе и сохраняет свои свойства без особых изменений. Может быть и относительно холодной и относительно тёплой в зависимости от типа соседней воздушной массы и радиационного баланса.

Все три вида по энергетическому состоянию могут быть:

• Устойчивыми – имеющими в нижнем слое вертикальный градиент температуры меньше влажноадиабатического. Конвективные вертикальные движения при этом не развиваются и облака кучевых форм не образуются. Устойчивое состояние типично для тёплой массы при перемещении на более холодную поверхность, когда она охлаждается снизу и создаются малые вертикальные градиенты.
• Неустойчивыми – имеющими вертикальный температурный градиент больше влажноадиабатического. Возникающая вертикальная конвекция при достаточном запасе влаги приводит к образованию кучевых облаков и выпадению осадков. Такое состояние типично для холодных масс, поступающих на тёплую поверхность. При этом происходит прогревание воздуха снизу и возникают большие вертикальные температурные градиенты.

По географическому признаку

Из множества видов основными здесь являются четыре:

• Арктическая (антарктическая) воздушная масса формируется за полярным кругом. В месте формирования весьма устойчива, с низкими температурами и малой влажностью.
• Полярная или умеренная формируется при длительном нахождении воздуха в умеренных широтах. Устойчивость зависит от очага формирования и направления движения.
• Тропическая формируется в зоне субтропических антициклонов. Прогревающаяся в месте формирования, следовательно – неустойчивая, с большим содержанием влаги.
• Экваториальная формируется в экваториальной зоне.

Каждая из перечисленных воздушных масс может быть морской или континентальной в зависимости от подстилающей поверхности в месте её формирования.

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.

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 47 times, 1 visits today)

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ, относительно однородные части тропосферы, соизмеримые с большими частями материков и океанов, обладающие определёнными общими свойствами, перемещающиеся как единое целое. Воздушные массы охватывают территории площадью в несколько миллионов км 2 , по вертикали редко достигают тропопаузы, а чаще охватывают лишь нижнюю половину тропосферы. Смежные воздушные массы отделяются друг от друга атмосферными фронтами, длиной до нескольких тысяч км и шириной до нескольких десятков км. Главные фронты (прослеживаются до стратосферы) разделяют основные типы воздушных масс, вторичные (высота несколько км) — воздушные массы одного и того же типа. Районы формирования воздушных масс представляют собой обширные территории достаточно однородные по горизонтали, над которыми воздушная масса приобретает одинаковые характеристики по всей площади. Воздух над такой территорией должен находиться достаточно долго, чтобы приблизиться к динамическому равновесию с подстилающей поверхностью, т. е. приобрести однородные погодные характеристики, типичные для района формирования. Главные погодные характеристики воздушных масс определяются вертикальным распределением температуры и влажности. В дальнейшем, перемещаясь в одном из течений общей циркуляции атмосферы, воздушные массы переносят и свои свойства, то есть свой режим погоды. Характерный климатический режим районов Земли определяется преобладанием в данном районе в тот или иной сезон определённого типа воздушных масс.

По происхождению различают воздушные массы: арктические, антарктические, умеренных широт (полярные), тропические и экваториальные, с подразделением их (кроме экваториальных) на морские и континентальные типы. Каждый тип имеет свои вертикальные градиенты температур, влажность, прозрачность и др. При длительном перемещении происходит трансформация воздушных масс, их свойства меняются. Воздушные массы, перемещающиеся из высоких широт с более холодной земной поверхностью в низкие с более тёплой, называются холодными. Они вызывают похолодание в районах, в которые поступают, при этом прогреваются от земной поверхности, что способствует развитию вертикальных градиентов, конвекции с образованием дождевых облаков и выпадением ливневых осадков. Воздушные массы, перемещающиеся из низких более тёплых широт в высокие, называются теплыми, они соответственно приносят потепление; для них характерны малые вертикальные градиенты температуры, слоистые облака и туманы. Воздушные массы, длительное время находящиеся в одном районе, называются местными. Их свойства зависят от времени года.

Лит.: Океан — Атмосфера: Энциклопедия. Л., 1983; Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. 6-е изд. М., 2004.

Движение воздушных масс в атмосфере. Моря и океаны, горы и равнины

Атмосфера неоднородна. В ее составе, особенно вблизи земной поверхности, можно выделить воздушные массы.

Воздушные массы — отдельные крупные объемы воздуха, обладающие определенными общими свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью и т.д.) и движущиеся как одно целое. Однако внутри этого объема ветры могут быть разные. Свойства воздушной массы определяются районом ее формирования. Она приобретает их в процессе соприкосновения с подстилающей поверхностью, над которой она формируется или задерживается. Воздушные массы имеют разные свойства. Например, воздух Арктики имеет низкие, а воздух тропиков высокие температуры во все сезоны года, воздух северной Атлантики существенно отличается от воздуха материка Евразии. Горизонтальные размеры воздушных масс огромны, они соизмеримы с материками и океанами или их крупными частями. Выделяют главные (зональные) типы воздушных масс, формирующихся в поясах с разным атмосферным давлением: арктические (антарктические), умеренные (полярные), тропические и экваториальные. Зональные воздушные массы подразделяются на морские и континентальные — в зависимости от характера подстилающей поверхности в районе их формирования.

Арктический воздух формируется над Северным Ледовитым океаном, а зимой еще и над севером Евразии и Северной Америки. Воздух характеризуется низкой температурой, малым влагосодержанием, хорошей видимостью и устойчивостью. Его вторжения в умеренные широты вызывают значительные и резкие похолодания и обусловливают преимущественно ясную и малооблачную погоду. Арктический воздух подразделяется на следующие разновидности.

Морской арктический воздух (мАв) — формируется в более теплой Европейской Арктике, свободной от льда, с более высокой температурой и большим влагосодержанием. Его вторжения на материк зимой вызывают потепление.

Континентальный арктический воздух (кАв) — формируется над Центральной и Восточной ледяной Арктикой и северным побережьем материков (зимой). Воздух имеет очень низкие температуры, низкое влагосодержание. Вторжение кАв на материк обусловливает сильное похолодание при ясной погоде и хорошей видимости.

Аналогом арктического воздуха в Южном полушарии является антарктический воздух, но влияние его распространяется преимущественно на прилегающие морские поверхности, реже — на южную оконечность Южной Америки.

Умеренный (полярный) воздух. Это воздух умеренных широт. В нем также различают два подтипа. Континентальный умеренный воздух (кУв), который формируется над обширными поверхностями материков. Зимой он очень охлажден и устойчив, погода обычно ясная с крепкими морозами. Летом он сильно прогревается, в нем возникают восходящие токи, образуются облака, нередко выпадают дожди, наблюдаются грозы. Морской умеренный воздух (мУв) формируется в средних широтах над океанами, западными ветрами и циклонами переносится на материки. Он характеризуется высокой влажностью и умеренными температурами. Зимой мУв приносит пасмурную погоду, обильные осадки и повышение температуры (оттепели). Летом он также приносит большую облачность, дожди; температура при его вторжении понижается.

Умеренный воздух проникает в полярные, а также субтропические и тропические широты.

Тропический воздух формируется в тропических и субтропических широтах, а летом — и в континентальных районах на юге умеренных широт. Различают два подтипа тропического воздуха. Континентальный тропический воздух (кТв) образуется над сушей, характеризуется высокими температурами, сухостью и запыленностью. Морской тропический воздух (мТв) формируется над тропическими акваториями (тропическими зонами океана), отличается высокой температурой и влажностью.

Тропический воздух проникает в умеренные и экваториальные широты.

Экваториальный воздух формируется в экваториальной зоне из тропического воздуха, приносимого пассатами. Он характеризуется высокими температурами и большой влажностью в течении всего года. Кроме того, эти качества сохраняются и над сушей, и над морем, поэтому на морские и континентальные подтипы экваториальный воздух не подразделяется.

Воздушные массы находятся в непрерывном движении. При этом если воздушные массы движутся в более высокие широты или на более холодную поверхность, их называют теплыми, так как они приносят потепление. Воздушные массы, перемещающиеся в более низкие широты или на более теплую поверхность, называются холодными. Они приносят похолодание.

Перемещаясь в другие географические районы, воздушные массы постепенно меняют свои свойства, прежде всего температуру и влажность, т. е. переходят в воздушные массы другого типа. Процесс превращения воздушных масс из одного типа в другой под влиянием местных условий называется трансформацией. Например, тропический воздух, проникая к экватору и в умеренные широты, трансформируется соответственно в экваториальный и умеренный воздух. Морской умеренный воздух, оказавшись в глубине континентов, зимой охлаждается, а летом нагревается и всегда иссушается, превращаясь в континентальный умеренный воздух.

Все воздушные массы связаны между собой в процессе постоянного их перемещения, в процессе общей циркуляции тропосферы.

Движение воздушных масс

Весь воздух Земли непрерывно циркулирует между экватором и полюсами. Нагретый у экватора воздух поднимается вверх, разделяется на две части, одна часть начинает двигаться к северному полюсу, другая часть — к южному полюсу. Доходя до полюсов, воздух охлаждается. У полюсов он закручивается и опускается вниз.

Рисунок 1. Принцип закручивания воздуха

Получается два огромных вихря, каждый из которых охватывает по целому полушарию, центры этих вихрей находятся у полюсов.
Опустившись у полюсов, воздух начинает двигаться обратно к экватору, у экватора нагретый воздух поднимается вверх. Затем опять движется к полюсам.
В нижних слоях атмосферы движение несколько сложнее. В нижних слоях атмосферы воздух от экватора как обычно начинает двигаться к полюсам, но у 30-ой параллели опускается вниз. Одна его часть возвращается к экватору, где снова поднимается вверх, другая его часть, опустившись у 30-ой параллели вниз, продолжает движение к полюсам.

Рисунок 2. Движение воздуха северного полушария

Понятие ветра

Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности (горизонтальная составляющая этого движения), иногда говорят о восходящем или о нисходящем ветре, учитывая и его вертикальную составляющую.

Скорость ветра

Оценка скорости ветра в баллах, так называемая шкала Бофорта ,по которой весь интервал возможных скоростей ветра делится на 12 градаций. Эта шкала связывает силу ветра с различными его эффектами, такими, как степень волнения на море, качание ветвей и деревьев, распространение дыма из труб и т. п. Каждая градация по шкале Бофорта носит определенное название. Так, нулю шкалы Бофорта соответствует штиль, т.е. полное отсутствие ветра. Ветер в 4 балла,по Бофорту называется умеренным и соответствует скорости 5–7 м/сек; в 7 баллов – сильным, со скоростью 12–15 м/сек;в 9 баллов – штормом, со скоростью 18–21 м/сек;наконец, ветер в 12 баллов по Бофорту – это уже ураган, со скоростью свыше 29 м/сек. У земной поверхности чаще всего приходится иметь дело с ветрами, скорости которых порядка 4–8 м/сек и редко превышают 12–15 м/сек.Но все же в штормах и ураганах умеренных широт скорости могут превышать 30 м/сек, а в отдельных порывах достигать 60 м/сек.В тропических ураганах скорости ветра доходят до 65 м/сек,а отдельные порывы – до 100 м/сек.В маломасштабных вихрях (смерчи, тромбы) возможны скорости и более 100 м/сек.В так называемых струйных течениях в верхней тропосфере и в нижней стратосфере средняя скорость ветра за длительное время и на большой площади может доходить до 70–100 м/сек. Скорость ветра у земной поверхности измеряется анемометрами разной конструкции. Приборы для измерения ветра на наземных станциях устанавливаются на высоте 10–15 м над земной поверхностью.

Таблица 1. СИЛА ВЕТРА.
Шкала Бофорта для определения силы ветра
Баллы	Визуальные признаки на суше	Скорость ветра, км/ч	Термины, определяющие силу ветра
	Спокойно; дым поднимается вертикально	Менее 1,6	Штиль
	Направление ветра заметно по отклонению дыма, но не по флюгеру	1,6–4,8	Тихий
	Ветер ощущается кожей лица; шелестят листья; поворачиваются обычные флюгеры	6,4–11,2	Легкий
	Листья и мелкие веточки находятся в постоянном движении; развеваются легкие флаги	12,8–19,2	Слабый
	Ветер поднимает пыль и бумажки; раскачиваются тонкие ветви	20,8–28,8	Умеренный
	Качаются покрытые листвой деревья; появляется рябь на водоемах суши	30,4–38,4	Свежий
	Качаются толстые ветви; слышен свист ветра в электропроводах; трудно удерживать зонт	40,0–49,6	Сильный
	Качаются стволы деревьев; трудно идти против ветра	51,2–60,8	Крепкий
	Ломаются ветви деревьев; практически невозможно идти против ветра	62,4–73,6	Очень крепкий
	Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу с крыш	75,2–86,4	Шторм
	На суше бывает редко. Деревья выворачиваются с корнями. Значительные разрушения строений	88,0–100,8	Сильный шторм
	На суше бывает очень редко. Сопровождается разрушениями на большом пространстве	102,4–115,2	Жестокий шторм
	Сильные разрушения (Баллы 13–17 были добавлены Бюро погоды США в 1955 и применяются в шкалах США и Великобритании)	116,8–131,2	Ураган
	132,8–147,2
	148,8–164,8
	166,4–182,4
	184,0–200,0
	201,6–217,6

Направление ветра

Под направлением ветра подразумевают направление, откуда он дует. Указать это направление можно, назвав либо точку горизонта, откуда дует ветер, либо угол, образуемый направлением ветра с меридианом места, т. е. его азимут. В первом случае различают восемь основных румбов горизонта: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад. И восемь промежуточных румбов между ними: север-северо-восток, восток-северо-восток, восток-юго-восток, юг-юго-восток, юг-юго-запад, запад-юго-запад, запад-северо-запад, север-северо-запад. Шестнадцать румбов, указывающих направление, откуда дует ветер, имеют сокращенные обозначения:

Таблица 2. СОКРАЩЁННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ РУМБОВ
С	N	В	E	Ю	S		W
CCB	NNE	ВЮВ	ESE	ЮЮЗ	SSW	ЗСЗ	WNW
CB	NE	ЮВ	SE	ЮЗ	SW	СЗ	NW
BCB	ENE	ЮЮВ	SSE	ЗЮЗ	WSW	ССЗ	NNW
N – норд, E – ост, S – зюйд, W – вест

Циркуляция атмосферы

Циркуляция атмосферы — метеорологические наблюдения над состоянием воздушной оболочки земного шара — атмосферы — показывают, что она вообще не находится в покое: при помощи флюгеров и анемометров мы постоянно наблюдаем в виде ветра перенос масс воздуха с одного места на другое. Изучение ветров в различных местностях земного шара показало, что перемещения атмосферы в тех нижних слоях, которые доступны нашему наблюдению, имеют весьма различный характер. Существуют местности, где явления ветра, как и прочие особенности погоды обладают весьма ясно выраженным характером устойчивости, известным стремлением к постоянству. В других же местностях ветры так быстро и часто меняют свой характер, так резко и внезапно изменяется их направление и сила, как будто бы никакой законности в их быстрых сменах не существовало. С введением синоптического метода для изучения непериодических изменений погоды явилась, однако, возможность подметить некоторую связь между распределением давления и передвижениями масс воздуха; дальнейшие теоретические исследования Ферреля, Гульдберга и Мона, Гельмгольца, Бецольда, Обербека, Шпрунга, Вернера Сименса и других метеорологов разъяснили, откуда и как возникают воздушные потоки и как они распределяются по земной поверхности и в массе атмосферы. Внимательное изучение метеорологических карт, изображающих состояние нижнего слоя атмосферы, — погоду у самой поверхности земли, показало, что давление атмосферы распределяется по земной поверхности довольно неравномерно, обыкновенно в виде областей с более низким или с более высоким, чем в окружающем районе, давлением; по системе ветров, в них возникающей, эти области представляют собою настоящие атмосферные вихри. Области пониженного давления принято называть обыкновенно барометрическими минимумами, барометрическими депрессиями или циклонами; области повышенного давления называются барометрическими максимумами или антициклонами. С этими областями теснейшим образом связана и вся погода в занимаемом ими районе, резко отличающаяся для областей пониженного давления от погоды в областях сравнительно высокого давления. Перемещаясь по земной поверхности, упомянутые области переносят с собою и характерную, им свойственную погоду, и своими перемещениями вызывают ее непериодические изменения. Дальнейшее изучение тех и других областей привело к тому заключению, что эти типы распределения атмосферного давления могут иметь еще различный характер по способности сохранять свое существование и менять свое положение на земной поверхности, отличаются очень не одинаковою устойчивостью: существуют барометрические минимумы и максимумы временные и постоянные. В то время, как первые — вихри — временные и не обнаруживают достаточной устойчивости и более или менее быстро переменяют свое место на земной поверхности, то усиливаясь, то ослабевая и, наконец, совершенно распадаясь в сравнительно короткие промежутки времени, области постоянных максимумов и минимумов обладают чрезвычайно большой устойчивостью и в течение весьма продолжительного времени держатся, без существенных изменений, на одном и том же месте. С различною устойчивостью этих областей теснейшим образом связана, конечно, и устойчивость погоды и характер воздушных течений в занимаемом ими районе: постоянным максимумам и минимумам будут соответствовать и постоянная, устойчивая погода и определенная, неизменная система ветров, месяцами держащиеся на месте их существования; временные же вихри при своих быстрых, постоянных перемещениях и изменениях вызывают крайне переменчивую погоду и очень непостоянную для данного района систему ветров. Таким образом, в нижнем слое атмосферы, вблизи земной поверхности, перемещения атмосферы отличаются большим разнообразием и сложностью, а кроме того, не всегда и не везде обладают и достаточной устойчивостью, особенно в тех районах, где преобладают вихри временного характера. Каковы будут движения масс воздуха в несколько более высоких слоях атмосферы, обычные наблюдения не говорят ничего; только наблюдения над движениями облаков позволяют думать, что там — на некоторой высоте над поверхностью земли, все вообще движения воздушных масс несколько упрощаются, носят более определенный и более однообразный характер. А между тем нет недостатка в фактах, указывающих на огромное влияние высоких слоев атмосферы на погоду в нижних: достаточно, напр., указать, что направление передвижения временных вихрей стоит, по-видимому, в прямой зависимости от движения высоких слоев атмосферы. Поэтому еще прежде, чем наука стала располагать достаточным количеством фактов, чтобы решать вопрос о перемещениях высоких слоев атмосферы, явились уже некоторые теории, пытавшиеся объединить все отдельные наблюдения над движениями нижних слоев воздуха и создать общую схему Ц. атмосферы; такова, напр., была теория Ц. атмосферы, данная Мори. Но, пока не было собрано достаточного числа фактов, пока не было вполне выяснено соотношение между давлением воздуха в данных пунктах и ею перемещениями, до тех пор подобные теории, основанный более на гипотезах, чем на фактических данных, не могли дать реального представления о том, что в действительности может совершаться и совершается в атмосфере. Только к концу минувшего XIX в. накопилось достаточно для этого фактов и динамика атмосферы была разработана настолько, что явилась возможность дать действительную, а не гадательную картину Ц. атмосферы. Честь решения вопроса об общем круговороте масс воздуха в атмосфере принадлежит американскому метеорологу Уильяму Феррелю — решения, настолько общего, полного и верного, что все позднейшие исследователи в этой области только разрабатывали детали или вносили дальнейшие дополнения в основные идеи Ферреля. Основною причиною всех движений в атмосфере является неравномерное нагревание различных точек земной поверхности солнечными лучами. Неодинаковость нагревания влечет за собою возникновение разности давлений над различно нагретыми точками; а результатом разности давлений всегда и неизменно явится передвижение масс воздуха от мест более высокого к местам более низкого давления. Поэтому, вследствие сильного нагревания экваториальных широт и очень низкой температуры полярных стран в обоих полушариях, воздух, прилегающий к земной поверхности, должен придти в движение. Если, по имеющимся наблюдениям, подсчитать средние температуры различных широт, то экватор окажется в среднем на 45° теплее полюсов. Для определения направления движения необходимо проследить распределение давления но земной поверхности и в массе атмосферы. Чтобы исключить сильно осложняющее все расчеты неравномерное распределение суши и вод по земной поверхности, Феррель сделал предположение, что и суша, и вода равномерно распределены по параллелям, и подсчитал средние температуры различных параллелей, понижение температуры по мере поднятия на некоторую высоту над земною поверхностью и давление внизу; а затем по этим данным он уже вычислил и давление на некоторых других высотах. Следующая небольшая табличка представляет результат подсчетов Ферреля и дает распределение давления в среднем по широтам на поверхности земли и на высотах 2000 и 4000 м.

Таблица 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ШИРОТАМ НА ПОЫЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ И НА ВЫСОТАХ 2000 И 4000 М
	Среднее давление в Северном полушарии
На широте:	80 ○	70 ○	60 ○	50 ○	40 ○	30 ○	20 ○	10 ○
На уровне моря	760,5	758,7	758,7	760,07	762,0	761,7	759,2	757,9
На высоте 2000 м	582,0	583,6	587,6	593,0	598,0	600,9	600,9	600,9
На высоте 4000 м	445,2	446,6	451,9	457,0	463,6	468,3	469,9	470,7
	Среднее давление в Южном полушарии
На широте:	(экватор)	10 ○	20 ○	30 ○	40 ○	50 ○	60 ○	70 ○
На уровне моря	758,0	759,1	761,7	763,5	760,5	753,2	743,4	738,0
На высоте 2000 м	601,1	601,6	602,7	602,2	597,1	588,0	577,0	569,9
На высоте 4000 м	471,0	471,1	471,1	469,3	463,1	453,7	443,9	437,2

Если оставить пока в стороне самый нижний слой атмосферы, где распределение температуры, давления, а также и течений очень неравномерно, то на некоторой высоте, как видно из таблички, вследствие восходящего тока нагретого воздуха близ экватора, мы находим над этим последним повышенное давление, равномерно уменьшающееся к полюсам и здесь достигающее своей наименьшей величины. При таком распределении давления на этих высотах над земной поверхностью должен образоваться грандиозный поток, охватывающий целое полушарие и относящий поднимающиеся вблизи экватора массы теплого, нагретого воздуха к центрам низкого давления, — к полюсам. Если принять в расчет еще отклоняющее действие центробежной силы, происходящей от суточного вращения земли вокруг своей оси, которое должно отклонить всякое движущееся тело вправо от первоначального направления в северном, влево — в южном полушариях, то на рассматриваемых высотах в каждом полушарии образовавшийся поток превратится, очевидно, в огромный вихрь, переносящий массы воздуха в направлении от юго-запада к северо-востоку в северном, от северо-запада к юго-востоку — в южном полушарии.

Наблюдения над движением перистых облаков и другие подтверждают эти теоретические выводы. По мере того, как суживаются, с приближением к полюсам, круги широт, скорость движения воздушных масс в этих вихрях будет возрастать, но до известного предела; затем она делается более постоянной. Вблизи полюса притекающие массы воздуха должны опускаться вниз, уступая место вновь притекающему воздуху, образуя нисходящий поток, а затем понизу должны течь обратно к экватору. Между обоими потоками должен находиться на некоторой высоте нейтральный слой воздуха, находящегося в покое. Внизу, однако, такого правильного переноса масс воздуха от полюсов к экватору не наблюдается: предшествующая табличка показывает, что в нижнем слое воздуха давление атмосферы будет внизу наивысшим не на полюсах, каким оно должно было бы быть при правильном, соответствующем верхнему, его распределении. Наивысшее давление в нижнем слое падает на широту около 30°-35° в обоих полушариях; следовательно, от этих центров повышенного давления нижние течения будут направляться и к полюсам, и к экватору, образуя две обособленные системы ветров. Причина этого явления, теоретически также разъясненного Феррелем, заключается в следующем. Оказывается, что на некоторой высоте над земною поверхностью, в зависимости от изменения широты места, величины градиента и коэффициента трения, меридиональная слагающая скорости движения масс воздуха может упасть до 0. Это именно и происходит в широтах ок. 30°-35°: здесь на некоторой высоте не только поэтому не существует движения воздуха, по направлению к полюсам, но даже идет, вследствие его непрерывного притока от экватора и от полюсов, его накопление, которое и ведет к повышению в этих широтах давления внизу. Таким образом, у самой поверхности земли в каждом полушарии возникают, как уже упомянуто, две системы течений: от 30° к полюсам дуют ветры, направленные в среднем от юго-запада к северо-востоку в северном, от северо-запада к юго-востоку в южном полушарии; от 30° к экватору дуют ветры от СВ к ЮЗ в северном, от ЮВ к СЗ в южном полушарии. Эти две последние системы ветров, дующих в обоих полушариях между экватором и широтою 31°, образуют как бы широкое кольцо, разделяющее в нижних и средних слоях атмосферы оба грандиозных вихря, переносящие воздух от экватора к полюсам (см. также Давление атмосферы). Там, где образуются восходящие и нисходящие потоки воздуха, наблюдаются затишья; таково именно происхождение экваториального и тропических поясов тишины; подобный же пояс тишины должен, по Феррелю, существовать и на полюсах.

Куда же, однако, девается растекающийся от полюсов к экватору по низу обратный поток воздуха? Но необходимо принять во внимание, что по мере удаления от полюсов размеры кругов широт, а следовательно, и площади поясов равной ширины, занимаемые растекающимися массами воздуха, быстро возрастают; что скорость потоков должна быстро уменьшаться обратно пропорционально увеличению этих площадей; что на полюсах, наконец, опускается сверху вниз сильно разреженный в верхних слоях воздух, объем которого весьма быстро уменьшается по мере возрастания книзу давления. Все эти причины объясняют вполне, почему трудно, и даже прямо невозможно, уследить на некотором расстояния от полюсов за этими обратными нижними потоками. Такова в общих чертах схема общей циркуляционной атмосферы в предположении равномерного распределения суши и вод по параллелям, данная Феррелем. Наблюдения вполне ее подтверждают. Только в нижнем слое атмосферы воздушные течения будут, как это указывает и сам Феррель, много сложнее этой схемы именно вследствие неравномерности распределения суши и вод, и неодинаковости их нагревания лучами солнца и их охлаждения при отсутствии или уменьшении инсоляции; горы и возвышенности также немало влияют на перемещения самых нижних слоев атмосферы.

Внимательное изучение перемещений атмосферы вблизи земной поверхности показывает вообще, что вихревые системы представляют собою основную форму таких перемещений. Начиная с грандиозных вихрей, обнимающих, по Феррелю, каждый целое полушарие, вихрей, как их можно назвать, первого порядка, вблизи земной поверхности приходится наблюдать последовательно уменьшающиеся в своих размерах вихревые системы, до элементарно малых и простых вихрей включительно. Как результат взаимодействия различных по своим скоростям и направлениям потоков в области вихрей первого порядка, вблизи земной поверхности возникают вихри второго порядка — упомянутые в начале настоящей статьи постоянные и временные барометрические максимумы и минимумы, представляющие по своему происхождению как бы производную предыдущих вихрей. Изучение образования гроз привело А. В. Клоссовского и других исследователей к заключению, что и эти явления суть не что иное, как подобные же по строению, но несравненно меньшие по размерам сравнительно с предыдущими, вихри третьего порядка. Эти вихри возникают, по-видимому, на окраинах барометрических минимумов (вихрей второго порядка) совершенно подобно тому, как вокруг крупного углубления, образуемого на воде веслом, которым мы гребем при плавании на лодке, образуются мелкие, весьма быстро крутящиеся и исчезающие водовороты. Совершенно таким же образом барометрические минимумы второго порядка, представляющие собою мощные воздушные круговороты, при своем движении образуют более мелкие воздуховороты, имеющие, по сравнению с образующим их минимумом, очень незначительные размеры.

Если эти вихри сопровождаются электрическими явлениями, что может быть нередко вызвано соответствующими условиями температуры и влажности в притекающем к центру барометрического минимума по низу воздухе, то они являются в виде грозовых вихрей, сопровождаемых обычными явлениями электрического разряда, громом и молнией. Если условия не благоприятствуют развитию грозовых явлений, эти вихри третьего порядка мы наблюдаем в виде быстро преходящих бурь, шквалов, ливней и т. п. Есть, однако, полное основание думать, что и этими тремя категориями, столь различными по масштабу явления, вихревые движения атмосферы не исчерпываются. Строение смерчей, тромбов и т. п. явлений показывает, что и в этих явлениях мы имеем дело также с настоящими вихрями; но размеры этих вихрей четвертого порядка еще меньше, еще незначительнее, чем вихрей грозовых. Изучение движений атмосферы приводит нас, таким образом, к заключению, что перемещения воздушных масс происходят преимущественно — если не исключительно — путем возникновения вихрей. Возникая под влиянием чисто температурных условий, вихри первого порядка, охватывающие каждый целое полушарие, дают начало вблизи земной поверхности вихрям меньших размеров; эти, в свою очередь, являются причиной возникновения еще более мелких вихрей. Происходит как бы постепенная дифференцировка более крупных вихрей в более мелкие; но основной характер всех этих вихревых систем остается совершенно один и тот же, начиная с более крупных и до самых незначительных по своим размерам, даже у смерчей и тромбов.

Относительно вихрей второго порядка — постоянных и временных барометрических максимумов и минимумов — остается сказать еще следующее. Исследования Гофмейера, Тейссеран де Бора и Гильдебрандсона указали на тесную связь между возникновением и особенно перемещением максимумов и минимумов временных с изменениями, претерпеваемыми максимумами и минимумами постоянными. Уже то, что эти последние при всевозможных изменениях погоды в окружающих их областях весьма мало изменяют свои границы или контуры, указывает, что здесь мы имеем дело с некоторыми постоянно действующими причинами, лежащими выше воздействия обычных факторов погоды. По Тейссеран де Бору, разности давления, обусловленные неравномерностью нагревания или охлаждения различных частей земной поверхности, суммируясь под влиянием непрерывного нарастания первичного фактора в течение более или менее продолжительного промежутка времени, дают начало крупным барометрическим максимумам и минимумам. Если первичная причина действует непрерывно или достаточно продолжительно, результатом ее действия явятся постоянные, устойчивые вихревые системы. Достигнув известных размеров и достаточной интенсивности, такие постоянные максимумы и минимумы являются уже определителями или регуляторами погоды на огромных районах в их окружности. Такие крупные, постоянные максимумы и минимумы получили в последнее время, когда выяснилась их роль в явлениях погоды окружающих их стран, название центров действия атмосферы. Вследствие неизменности в конфигурации земной поверхности и вытекающей отсюда непрерывности воздействия первичной причины, вызывающей их существование, положение таких максимумов и минимумов на земном шаре является вполне определенным и неизменным до известной степени. Но, в зависимости от различных условий, их границы и их интенсивность могут в известных пределах изменяться. А эти изменения их интенсивности и их очертаний, в свою очередь, должны отозваться на погоде не только соседних, а иногда даже и довольно отдаленных стран. Так, исследования Тейссеран де Бора вполне установили зависимость погоды в Европе от одного из следующих центров действия: аномалии отрицательного характера, сопровождающиеся понижением температуры сравнительно с нормальною, вызываются усилением и расширением Сибирского максимума или же усилением и надвиганием Азорского максимума; аномалии положительного характера — с повышением температуры против нормальной — находятся в прямой зависимости от перемещения и интенсивности Исландского минимума. Гильдебрандсон пошел в этом направлении еще далее и вполне успешно попытался связать изменения в интенсивности и передвижения двух названных Атлантических центров с изменениями не только Сибирского максимума, но и центров давления на Индийском океане.

Воздушные массы

Наблюдения за погодой получили достаточно широкое распространение во второй половине 19 века. Они были необходимы для составления синоптических карт, показывающих распределение давления и температуры воздуха, ветра и осадков. В результате анализа этих наблюдений сложилось представление о воздушных массах. Это понятие позволило объединять отдельные элементы, выявлять различные условия погоды и давать её прогнозы.

Воздушной массой называется большой объём воздуха, имеющий горизонтальные размеры несколько сотен или тысячи километров и вертикальные размеры – порядка 5 км, характеризующийся примерной однородностью температуры и влажности и перемещающийся как единая система в одном из течений общей циркуляции атмосферы (ОЦА)

Однородность свойств воздушной массы достигается формированием её над однородной подстилающей поверхностью и в сходных радиационных условиях. Кроме того, необходимы такие циркуляционные условия, при которых воздушная масса длительно задерживалась бы в районе формирования.

Значения метеорологических элементов в пределах воздушной массы меняются незначительно – сохраняется их непрерывность, горизонтальные градиенты малы. При анализе метеорологических полей до тех пор, пока мы остаемся в данной воздушной массе, можно с достаточным приближением применять линейную графическую интерполяцию при проведении, например, изотерм.

Резкое возрастание горизонтальных градиентов метеорологических величин, приближающееся к скачкообразному переходу от одних значений к другим, или, по крайней мере, изменение величины и направления градиентов происходит в переходной (фронтальной зоне) между двумя воздушными массами. В качестве наиболее характерного признака той или иной воздушной массы принимается псевдопотенциальная температура воздуха, отражающая и действительную температуру воздуха и его влажность.

Псевдопотенциальная температура воздуха – температура, которую бы принял воздух при адиабатическом процессе, если бы сначала весь содержащийся в нём водяной пар сконденсировался при неограниченно падающем давлении и выпал из воздуха и выделившаяся скрытая теплота пошла бы на нагревание воздуха, а затем воздух был бы приведён под стандартное давление.

Поскольку более тёплая воздушная масса обычно бывает и более влажной, то разность псевдопотенциальных температур двух соседних воздушных масс бывает значительно большей, чем разность их действительных температур. Вместе с тем, псевдопотенциальная температура медленно изменяется с высотой в пределах данной воздушной массы. Это её свойство помогает определять напластование воздушных масс одной над другой в тропосфере.

Масштабы воздушных масс

Воздушные массы имеют тот же порядок, что и основные течения общей циркуляции атмосферы. Линейная протяженность воздушных масс в горизонтальном направлении измеряется тысячами километров. По вертикали воздушные массы простираются вверх на несколько километров тропосферы, иногда до её верхней границы.

При местных циркуляциях, таких, например, как бризы, горно-долинные ветры, фены, воздух в циркуляционном потоке также более или менее обособлен по свойствам и движению от окружающей атмосферы. Однако в этом случае говорить о воздушных массах нельзя, поскольку масштаб явлений здесь будет иной.

Например, полоса, охваченная бризом, может иметь ширину всего 1-2 десятка километров, и потому не получит достаточного отражения на синоптической карте. Вертикальная мощность бризового течения также равна нескольким сотням метров. Таким образом, при местных циркуляциях мы имеем дело не с самостоятельными воздушными массами, а лишь с возмущённым состоянием внутри воздушных масс на небольшом протяжении.

Объекты, возникающие 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 и время их существования – более 2-х суток (табл. 4 ):

Воздушная масса имеет чёткие границы, отделяющие её от других воздушных масс.

Переходные зоны между воздушными массами, обладающими различными свойствами, называются фронтальными поверхностями.

В пределах одной и той же воздушной массы можно с достаточным приближением применять графическую интерполяцию, например, при проведении изотерм. Но при переходе через фронтальную зону из одной воздушной массы в другую линейная интерполяция уже не даст правильного представления о действительном распределении метеорологических элементов.

Очаги формирования воздушных масс

Воздушная масса приобретает чёткие характеристики в очаге формирования.

Очаг формирования воздушных масс должен отвечать определённым требованиям:

Однородность подстилающей поверхности воды или суши, чтобы воздух в очаге подвергался достаточно сходным воздействиям.

Однородность радиационных условий.

Циркуляционные условия, способствующие стационированию воздуха в данном районе.

Очагами формирования обычно бывают области, 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 полярный воздух. Все перечисленные барические системы также можно назвать очагами воздушных масс уже не с географической, а с синоптической точки зрения.

Географическая классификация воздушных масс

Воздушные массы классифицируют, прежде всего, по очагам их формирования в зависимости от расположения в одном из широтных поясов – арктическом, или антарктическом, полярном, или умеренных широт, тропическом и экваториальном.

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),

Полярный, или умеренный, воздух (ПВ или УВ),

Тропический воздух (ТВ). Данные воздушные массы, кроме того, подразделяют на морские (м) и континентальные (к) воздушные массы: мАВ и кАВ, мУВ и кУВ (или мПВ и кПВ), мТВ и кТВ.

Экваториальные воздушные массы (ЭВ)

Что касается экваториальных широт, здесь происходит конвергенция (сходимость потоков) и подъём воздуха, поэтому располагающиеся над экватором воздушные массы обычно приносятся из субтропической зоны. Но иногда выделяют самостоятельные экваториальные воздушные массы.

Иногда, кроме очагов в точном смысле слова, выделяют районы, где зимой воздушные массы трансформируются из одного типа в другой при их перемещении. Это районы в Атлантике южнее Гренландии и в Тихом океане над Беринговым и Охотским морями, где кПВ превращается в мПВ, районы над Юго-восточной частью Северной Америки и к югу от Японии в Тихом океане, где кПВ превращается в мПВ в процессе зимнего муссона, и район на юге Азии, где азиатский кПВ превращается в тропический воздух (также в муссонном потоке)

Трансформация воздушных масс

При изменении циркуляционных условий воздушная масса как единое целое смещается из очага своего формирования в соседние районы, взаимодействуя с другими воздушными массами.

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.

Воздушные массы — это подвижные части тропосферы, отличающиеся друг от друга своими свойствами — температурой, прозрачностью. Эти свойства воздушных масс зависят от той территории, над которой они формируются при условии длительного пребывания. В зависимости от формирования различают 4 основных типа воздушных масс: (), тропические и . Каждый из этих четырех типов формируется над пространством суши и моря. Так как суша и море нагреваются в разной степени, то в каждом из этих типов могут образовываться и подтипы — континентальные и морские воздушные массы.

Арктический (антарктический) воздух формируется над ледяной поверхностью полярных широт; характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги, при этом морской арктический воздух более влажен, чем континентальный. Вторгаясь в низкие широты, арктический воздух значительно понижает температуру. Равнинный рельеф способствует его проникновению далеко в глубь материка. Подобное явление можно наблюдать . По мере продвижения на юг арктический воздух нагревается и способствует образованию суховеев, которые вызывают частые в этом районе .

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Континентальные умеренные воздушные массы зимой сильно охлаждены. Они отличаются небольшим содержанием влаги. С вторжением континентальных воздушных масс устанавливается ясная морозная . Летом континентальный воздух сух и сильно нагрет. Морские воздушные массы умеренных широт влажные, умеренной ; зимой приносят оттепели, летом — пасмурную погоду и похолодание.

Тропические воздушные массы круглый год формируются в тропиках. Обычно морская их разновидность отличается высокой влажностью и температурой, а континентальная — запыленностью, сухостью и еще более высокой температурой.

Экваториальные воздушные массы образуются в экваториальной зоне. вокруг своей оси способствует перемещению воздушных масс то в Северное полушарие, то в Южное. Эти воздушные массы характеризуются высокой температурой и большой влажностью, и для них нет четкого деления на морские воздушные массы и континентальные.

Образующиеся воздушные массы неизбежно начинают перемещаться. Причиной этого является неравномерный нагрев земной поверхности и, как следствие, разность . Если бы не происходило движение воздушных масс, то на экваторе среднегодовая температура была бы на 13° выше, а на широтах 70° — на 23° ниже, чем в настоящее время.

Вторгаясь в районы с иными тепловыми свойствами поверхности, воздушные массы постепенно трансформируются. Например, морской умеренный воздух, поступая на сушу и продвигаясь в глубь материка, постепенно нагревается и иссушается, превращаясь в континентальный. Трансформация воздушных масс особенно характерна для умеренных широт, в которые время от времени вторгается теплый и сухой воздух из широт и холодный и сухой — из приполярных.

Перемещение воздушных масс должно приводить прежде всего к сглаживанию барических и температурных градиентов. Однако на нашей вращающейся планете с различными теплоемкостными свойствами земной поверхности, разным теплозапасом суши, морей и океанов, наличием теплых и холодных океанических течений, полярных и континентальных льдов процессы весьма сложны и зачастую контрасты теплосодержания различных воздушных масс не только не сглаживаются, но и, наоборот, возрастают. [ …]

Перемещения воздушных масс над поверхностью Земли определяются многими причинами, в числе которых вращение планеты, неравномерность нагрева ее поверхности Солнцем, образование зон пониженного (циклоны) и повышенного (антициклоны) давления, равнинный или горный рельеф и многое другое. К тому же на разных высотах скорость, устойчивость и направление воздушных потоков сильно отличаются. Поэтому перенос загрязнений, попадающих в разные слои атмосферы, идет с иными скоростями и подчас в других направлениях, чем в приземном слое. При очень сильных выбросах, связанных с высокими энергиями, загрязнения, попадающие в высокие, до 10-20 км, слои атмосферы, могут в течение нескольких суток или даже часов переместиться на тысячи километров. Так, вулканический пепел, выброшенный взрывом вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году, наблюдался в виде своеобразных облаков над Европой. Радиоактивные осадки разной интенсивности после испытаний особенно мощных водородных бомб выпадали практически на всей поверхности Земли. [ …]

Перемещение воздушных масс — ветер, возникающий в результате разности температур и давлений в разных регионах планеты, влияет не только на физико-химические свойства самого воздуха, но и на интенсивность теплообмена, изменение влажности, давления, химического состава воздуха, сннжая или увеличивая при этом количество загрязнений.[ …]

Движение воздушных масс может быть в виде их пассивного перемещения конвективной природы или в виде ветра — вследствие циклонической деятельности атмосферы Земли. В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных, которые имеют специальные для этого приспособления — анемохоры: очень мелкие размеры, парашютовидные придатки, и др. (рис. 2.8). Всю эту массу организмов называют аэропланктоном. Во втором случае ветер также переносит аэропланктон, но на значительно большие расстояния, при этом может перенести и загрязняющие вещества в новые зоны, и т. п.[ …]

Движение воздушных масс (ветер). Как известно, причиной образования ветровых потоков и перемещения воздушных масс является неравномерный нагрев разных участков земной поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления, но и вращение Земли также влияет на циркуляцию воздушных масс в глобальном масштабе. В приземном слое воздуха движение воздушных масс оказывает влияние на все метеорологические факторы окружающей среды, т. е. на климат, включая режимы температуры, влажности, испарения с поверхности суши и моря, а также транспирацию растений.[ …]

АНОМАЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЦИКЛОНА. Перемещение циклона в направлении, резко расходящемся с обычным, т. е. от восточной половины горизонта к западной или вдоль меридиана. А. П. Ц. связано с аномальным направлением ведущего потока, что в свою очередь обусловлено необычным распределением теплых и холодных воздушных масс в тропосфере.[ …]

ТРАНСФОРМАЦИЯ ВОЗДУШНОЙ МАССЫ. 1. Постепенное изменение свойств воздушной массы при ее перемещении вследствие изменения условий подстилающей поверхности (относительная трансформация). [ …]

Третья причина перемещения воздушных масс — динамическая, которая способствует образованию областей высокого давления. Вследствие того что в экваториальную зону приходит больше всего тепла, здесь происходит подъем воздушных масс до 18 км. Поэтому наблюдаются интенсивная конденсация и выпадение осадков в виде тропических ливней. В так называемых «конских» широтах (около 30° с.ш. и 30° ю.ш.) холодные сухие воздушные массы, опускаясь и адиабатически нагреваясь, интенсивно поглощают влагу. Поэтому в этих широтах закономерно образуются основные пустыни планеты. В основном они сформировались в западных частях континентов. Западные ветры, идущие с океана, не содержат достаточно влаги, которую они могли бы передать опускающемуся сухому воздуху. Поэтому здесь выпадает очень мало осадков.[ …]

Формирование и перемещение воздушных масс, расположение и траектории движения циклонов и антициклонов имеют большое значение для составления прогнозов погоды. Наглядное представление о состоянии погоды в данный момент на обширной территории дает синоптическая карта. [ …]

ПЕРЕНОС ПОГОДЫ. Перемещение тех или иных условий погоды вместе с их «носителями» — воздушными массами, фронтами, циклонами и антициклонами.[ …]

В узкой пограничной полосе, разделяющей воздушные массы, возникают фронтальные зоны (фронты), характеризующиеся неустойчивым состоянием метеорологических элементов: температуры, давления, влажности, направления и скорости ветра. Здесь с исключительной наглядностью проявляется важнейший в физической географии принцип контрастности сред, выражающийся в резкой активизации обмена веществом и энергией в зоне соприкосновения (контакта) различных по своим свойствам природных комплексов и их компонентов (Ф. Н. Мильков, 1968). Активный обмен веществом и энергией между воздушными массами во фронтальных зонах проявляется в том, что именно здесь происходят зарождение, перемещение с одновременным наращиванием мощности и, наконец, угасание циклонов.[ …]

Солнечная энергия вызывает планетарные перемещения воздушных масс в результате их неравномерного нагревания. Возникают грандиозные процессы атмосферной циркуляции, которые носят ритмический характер.[ …]

Если в свободной атмосфере при турбулентных перемещениях воздушных масс данное явление не играет заметной роли, то в неподвижном или малоподвижном воздухе помещений указанная разница должна быть принята во внимание. В непосредственной близости к поверхности различных тел мы будем иметь слой с некоторым избытком отрицательных аэроионов, в то время как окружающий воздух будет обогащен положительными аэроионами.[ …]

Непериодические изменения погоды обусловлены перемещением воздушных масс из одной географической области в другую в общей системе циркуляции атмосферы.[ …]

Благодаря тому что на больших высотах скорости перемещения воздушных масс достигают 100 м/сек, ионы, движущиеся в магнитном поле, могут смещаться, хотя эти смещения несущественны по сравнению с переносом в потоке. Для нас важно то обстоятельство, что в полярных зонах, где силовые линии магнитного поля Земли замыкаются на ее поверхности, искажения ионосферы весьма значительны. Количество ионов, в том числе и ионизированного кислорода, в верхних слоях атмосферы полярных зон снижено. Но главная причина низкого содержания озона в области полюсов — малая интенсивность солнечного облучения, падающего даже во время полярного дня под малыми углами к горизонту, а во время полярной ночи отсутствующего вовсе. Сама по себе экранирующая роль озонового слоя в полярных областях не так уж и важна именно вследствие низкого положения Солнца над горизонтом, что исключает высокую интенсивность УФ-облучения поверхности. Однако площадь полярных «дыр» в озоновом слое — надежный показатель изменений общего содержания озона в атмосфере.[ …]

Поступательные горизонтальные движения водных масс, связанные с перемещением значительных объемов воды на большие расстояния, называют течениями. Течения возникают под действием различных факторов, таких, как ветер (т. е. трение и давление движущихся воздушных масс на водную поверхность), изменений в распределении атмосферного давления, неравномерность в распределении плотности морской воды (т. е. горизонтальный градиент давления вод различной плотности на одинаковых глубинах), приливообразующие силы Луны и Солнца. На характер движения масс воды существенное влияние оказывают также вторичные силы, которые сами не вызывают его, а проявляются лишь при наличии движения. К этим силам относятся сила, возникающая благодаря вращению Земли — сила Кориолиса, центробежные силы, трение вод о дно и берега материков, внутреннее трение. Большое влияние на морские течения оказывают распределение суши и моря, рельеф дна и очертания берегов. Классифицируют течения главным образом по происхождению. В зависимости от сил, их возбуждающих, течения объединяют в четыре группы: 1) фрикционные (ветровые и дрейфовые), 2) градиентно-гравитационные, 3) приливные, 4) инерционные.[ …]

Ветряные двигатели и парусные суда движутся силон перемещения масс воздуха благодаря нагреванию его солнцем и созданию воздушных течений или ветров. 1.[ …]

УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ. Формулировка того факта, что перемещение воздушных масс и тропосферных возмущений в основном происходит в направлении изобар (изогипс) и, следовательно, воздушных течений верхней тропосферы и нижней стратосферы. [ …]

Это, в свою очередь, может повлечь за собой нарушение перемещения воздушных масс вблизи расположенных рядом с таким парком промышленных районов и усиление загрязнения воздушного бассейна.[ …]

Большинство явлений погоды зависит от того, являются ли воздушные массы устойчивыми или неустойчивыми. При устойчивом воздухе вертикальные перемещения в нем затруднены, при неустойчивом, наоборот, легко развиваются. Критерием устойчивости является наблюдаемый температурный градиент.[ …]

Гидродинамический, закрытого типа с регулируемым давлением воздушной подушки, с гасителем пульсаций. Конструктивно состоит из корпуса с нижней губой, коллектора с механизмом откидывания, турбулизатора, верхней губы с механизмом вертикального и горизонтального перемещения, механизмами точной регулировки профиля выпускной щели с возможностью автоматического управления поперечным профилем бумажного полотна. Поверхности деталей ящика, соприкасающиеся с массой, подвергаются тщательной полировке и электрополировке. [ …]

Потенциальная температура, в отличие от молекулярной температуры Т, при сухоадиабатических перемещениях одной и той же воздушной частицы остается постоянной. Если в процессе перемещения воздушной массы ее потенциальная температура изменилась, то наблюдается приток или отток тепла. Сухая адиабата является линией равного значения потенциальной температуры.[ …]

Наиболее типичным случаем рассеивания является движение газовой струи в подвижной среде, т. е. при горизонтальном перемещении воздушных масс атмосферы.[ …]

Основной причиной короткопериодных колебаний ОС, согласно концепции, выдвинутой в 1964 г. автором работы , является горизонтальное перемещение оси СТ, непосредственно связанное с передвижением длинных волн в атмосфере. Причем направление ветра в стратосфере над местом наблюдения не играет существенной роли . Иначе говоря, короткопериодные колебания ОС вызываются сменой воздушных масс в стратосфере над местом наблюдений, поскольку эти массы разделяют СТ. [ …]

На состояние свободной поверхности водохранилищ вследствие большой площади их зеркала сильное влияние оказывает ветер. Кинетическая энергия воздушного потока посредством сил трения на поверхности раздела двух сред передается массам воды. Одна часть переданной энергии расходуется на образование волн, а другая — идет на создание дрейфового течения, т.е. прогрессивного движения поверхностных слоев воды в направлении действия ветра. В водоемах ограниченных размеров перемещение водных масс дрейфовым течением приводит к перекосу свободной поверхности. У наветренного берега уровень воды понижается — возникает ветровой сгон, у подветренного берега уровень повышается — возникает ветровой нагон. На Цимлянском и Рыбинском водохранилищах у подветренного и наветренного берегов зарегистрированы разности уровней 1 м и более. При длительном ветре перекос становится стабильным. Массы воды, которые подводятся к подветренному берегу дрейфовым течением, отводятся в обратную сторону придонным градиентным течением. [ …]

Полученные результаты основаны на решении задачи для стационарных условий. Однако рассматриваемые масштабы местности сравнительно малы и время перемещения воздушной массы ¿ = л:/и невелико, что позволяет ограничиться параметрическим учетом характеристик набегающего потока воздуха.[ …]

Но оледенелая Арктика порождает осложнения в се ском хозяйстве не только вследствие холодных и затяжн зим. Холодные, а потому обезвоженные арктичес: воздушные массы при весенне-летнем перемещении на прогреваются. Чем выше температура воздуха, тем бол! влаги нужно для его насыщения. И. П. Герасимов и К. К. М ков отмечали, что «в настоящее время простое увеличе ледовитости Арктического бассейна вызывает. . . зас; на Украине и в Поволжье» 2.[ …]

В 1889 г. с берегов Северной Африки через Красное море в Аравию перелетела гигантская туча саранчи. Движение насекомых длилось целый день, а их масса составила 44 млн. т. Этот факт В.И.Вернадский расценивал как свидетельство огромной силы живого вещества, выражение давления жизни, стремящейся к захвату всей Земли. Одновременно он видел в этом биогеохимичесикй процесс — миграцию элементов, входящих в биомассу саранчи, миграцию совершенно особую — по воздуху, на большие расстояния, не согласующуюся с обычным режимом перемещения воздушных масс в атмосфере.[ …]

Таким образом, основным фактором, определяющим скорость стоковых ветров, являются разность температуры ледяного покрова и атмосферы 0 и угол наклона поверхности льда. Перемещение охлажденной воздушной массы вниз по склону ледникового купола Антарктиды усиливается эффектами падения воздушной массы с высоты ледникового купола и влиянием барических градиентов в Антарктическом антициклоне. Горизонтальные барические градиенты, являясь элементом формирования стоковых ветров в Антарктиде, способствуют усилению оттока воздуха к периферии континента, обусловленного в первую очередь его переохлаждением у поверхности ледникового щита и уклонами ледяного купола в сторону моря.[ …]

Анализ синоптических карт состоит в следующем. По сведениям, нанесенным на карту, устанавливают фактическое состояние атмосферы в момент наблюдений: распределение и характер воздушных масс и фронтов, расположение и свойства атмосферных возмущений, расположение и характер облачности и осадков, распределение температуры и т. д. для данных условий атмосферной циркуляции. Составляя карты для разных сроков можно следить по ним за изменениями состояния атмосферы, в частности за перемещением и эволюцией атмосферных возмущений, перемещением, трансформацией и взаимодействием воздушных масс и пр. Представление атмосферных условий на синоптических картах дает удобную возможность для информации о состоянии погоды.[ …]

Атмосферные макромасштабные процессы, изучаемые с помощью синоптических карт и являющиеся причиной режима погоды на больших географических пространствах. Это — возникновение, перемещение и изменение свойств воздушных масс и атмосферных фронтов; возникновение, развитие и перемещение атмосферных возмущений — циклонов и антициклонов, эволюция систем конденсации, внутримассовых и фронтальных, в связи с вышеперечисленными процессами и пр.[ …]

Пока полностью не исключена авиахимическая обработка, необходимо внесение улучшений в ее применение путем наиболее тщательного подбора объектов, уменьшения вероятности «сносов» — перемещений воздушных масс распиливания, контролируемой дозировки и др. Для первичных уходов на вырубках путем применения гербицидов целесообразно в большей степени использовать типологическую диагностику вырубок. Химия — мощное средство ухода за лесом. Но важно, чтобы химический уход не превращался в отравление леса, его обитателей и посетителей.[ …]

В окружающей нас природе вода находится в постоянном движении — и это лишь один из многих естественных круговоротов веществ в природе. Говоря «движение» мы имеемввиду не только движение воды как физического тела (течение), не только перемещение ее в пространстве, но, прежде всего, — переход воды из одного физического состояние в другое. На рисунке 1 вы можете видеть как происходит круговорот воды. На поверхности озер, рек и морей вода под влиянием энергии солнечных лучей превращается в водяной пар — этот процесс называется испарением. Таким же образом вода испаряется с поверхности снежного и ледового покрова, с листьев растений и с тел животных и человека. Водяной пар с более теплыми потоками воздуха поднимается в верхние слои атмосферы, где постепенно охлаждается и вновь превращается в жидкость или переходит в твердое состояние — этот процесс носит название конденсации. Одновременно вода перемещается с движением воздушных масс в атмосфере (ветрами). Из образовавшихся капель воды и ледяных кристаллов ф ормируются облака, из которых, в конце концов, на землю выпадает дождь или снег. Вернувшаяся на землю в виде атмосферных осадков вода стекает по склонам и собирается в ручьях и реках, которые текут в озера, моря и океаны. Часть воды просачивается через почву и горные породы, достигает подземных и грунтовых вод, которые тоже, как правило, имеют сток в реки и другие водоемы. Таким образом, круг замыкается и может повторяться в природе бесконечно.[ …]

СИНОПТИЧЕСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ. Метеорологическая дисциплина, оформившаяся во второй половине XIX в. и особенно в XX в.; учение об атмосферных макромасштабных процессах и о предсказании погоды на основе их исследования. Такими процессами являются возникновение, эволюция и перемещение циклонов и антициклонов, находящиеся в тесной связи с возникновением, перемещением и эволюцией воздушных масс и фронтов между ними. Исследование этих синоптических процессов осуществляется с помощью систематического анализа синоптических карт, вертикальных разрезов атмосферы, аэрологических диаграмм и других вспомогательных средств. Переход от синоптического анализа циркуляционных условий над большими участками земной поверхности к их прогнозу и к прогнозу связанных с ними условий погоды до сих пор в большой степени сводится к экстраполяции и качественным заключениям из положений динамической метеорологии. Однако в последние 25 лет все шире применяется и численный (гидродинамический) прогноз метеорологических полей путем численного решения уравнений атмосферной термодинамики на электронно-вычислительных машинах. См. еще служба погоды, прогноз погоды и ряд других терминов. Употребительный синоним: синоптика.[ …]

Разобранный нами случай распространения струи не является типичным, так как безветренных периодов почти в любой местности бывает очень мало. Поэтому наиболее типичным случаем рассеяния является движение газовой струи в подвижной среде, т. е. при наличии горизонтального перемещения воздушных масс атмосферы.[ …]

Очевидно, что просто температура воздуха Т не является консервативной характеристикой теплосодержания воздуха. Так, при неизменном теплосодержании индивидуального объема воздуха (турбулентного моля) его температура может меняться в зависимости от давления (1.1). Атмосферное давление, как мы знаем, убывает с высотой. Вследствие этого перемещения воздуха по вертикали ведут к изменениям его удельного объема. При этом реализуется работа расширения, что приводит к изменениям температуры воздушных частиц даже в том случае, когда процессы изэнтропические (адиабатические), т.е. нет теплообмена индивидуального элемента массы с окружающим его пространством. Изменения температуры воздуха, перемещающегося при этом по вертикали, будут соответствовать суходиабатическим или влажнодиабатическим градиентам в зависисмости от характера термодинамического процесса.

Наряду с географической широтой важным климатообразующим фактором является циркуляция атмосферы, т. е. перемещение воздушных масс.

Воздушные массы — значительные объёмы воздуха тропосферы, который обладает определёнными свойствами (температура, влагосодержание), зависящими от особенностей района его формирования и движущиеся как единое целое.

Протяжённость воздушной массы может составлять тысячи километров, а вверх она может простираться до верхней границы тропосферы.

Воздушные массы по скорости перемещения разделяют на две группы: движущиеся и местные. Движущиеся воздушные массы в зависимости от температуры подстилающей поверхности делятся на теплые и холодные. Теплая воздушная масса — движущаяся на холодную подстилающую поверхность, холодная масса — движущаяся на более теплую поверхность. Местные воздушные массы — это воздушные массы, которые длительное время не меняют своё географическое положение. Они могут быть устойчивыми и неустойчивыми в зависимости от сезона, а также сухими и влажными.

Выделяют четыре основных типа воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные, арктические (антарктические). Кроме того, каждый из типов подразделяется на подтипы: морские и континентальные, различающиеся меж собой по влажности. Например, морская арктическая масса формируется над северными морями — Баренцевым и Белым морем, характеризуется, как и континентальная воздушная масса, но с немного повышенной влажностью (см. рис. 1).

Рис. 1. Район формирования арктических воздушных масс

Климат России формирует в той или иной степени все воздушные массы, за исключением экваториальной.

Рассмотрим свойства различных масс циркулирующих на территории нашей страны. Арктическая воздушная масса формируется преимущественно над Арктикой в полярных широтах, характеризуется низкими температурами зимой и летом. Ей присуща низкая абсолютная влажность и высокая относительная. Эта воздушная масса господствует круглый год в арктическом поясе, а зимой перемещается в субарктику. Умеренная воздушная масса формируется в умеренных широтах, где в зависимости от времени года изменяется температура: летом относительно высокая, зимой относительно низкая. По сезонам года от места формирования зависит и влажность. Эта воздушная масса господствует в умеренном поясе. Отчасти, на территории России преобладают тропические воздушные массы. Они формируются в тропических широтах и имеют высокую температуру. Абсолютная влажность зависит от места формирования, а относительная влажность обычно низкая (см. рис. 2).

Рис. 2. Характеристика воздушных масс

Прохождение различных воздушных масс на территории России обуславливает разницу в погодах. Например, все «волны холода» на территории нашей страны приходящие с севера, — это арктические воздушные массы, а на юг европейской части приходят тропические воздушные массы малой Азии или, иногда, с севера Африки (именно они приносят жаркую, сухую погоду).

Рассмотрим, как воздушные массы циркулируют по территории нашей страны.

Циркуляция атмосферы — это система движений масс воздуха. Различают общую циркуляцию атмосферы в масштабе всего земного шара и местную циркуляцию атмосферы над отдельными территориями и акваториями.

Процесс циркуляции воздушных масс обеспечивает территорию влагой, а также влияет на температуру. Воздушные массы перемещаются под действием центров атмосферного давления, а центры меняются в зависимости от времени года. Именно поэтому изменяются направления господствующих ветров, которые приносят на территорию нашей страны воздушные массы. Например, Европейская Россия и западные районы Сибири находятся под воздействием постоянных западных ветров. С ними поступают морские умеренные воздушные массы умеренных широт. Они формируются над Атлантикой (см. рис. 3).

Рис. 3. Движение морских умеренных воздушных масс

Когда ослабевает западный перенос, с северными ветрами приходит арктическая воздушная масса. Она приносит резкое похолодание, раннее осенние и поздние весенние заморозки (см. рис. 4).

Рис. 4. Движение Арктической воздушной массы

Континентальный тропический воздух на территорию азиатской части нашей страны приходит из Средней Азии или из Северного Китая, а в европейскую часть страны приходит с полуострова Малая Азия или даже с Северной Африки, но чаще такой воздух формируется на территории Северной Азии, Казахстана, Прикаспийской низменности. Эти территории лежат в умеренном климатическом поясе. Однако воздух над ними летом очень сильно прогревается и приобретает свойства тропической воздушной массы. Континентальная умеренная воздушная масса круглый год преобладает в западных районах Сибири, поэтому зима здесь ясная и морозная, а лето достаточно тёплое. Даже над Северным Ледовитым океаном в Гренландии бывают зимы теплее.

Из-за сильного охлаждения над азиатской частью нашей страны в Восточной Сибири формируется область сильного охлаждения (область высокого давления — ). Его центр располагается в районах Забайкалья, республике Тыва и Северной Монголии. Очень холодный континентальный воздух растекается от него в разные стороны. Он распространяет свое влияние на огромные территории. Одно его направление — это северо-восток вплоть до Чукотского побережья, второе — на запад через Северный Казахстан и юг Русской (Восточно-Европейской) равнины примерно до 50ºс.ш. Устанавливается ясная и морозная погода с небольшим количеством снега. Летом из-за прогревания азиатский максимум (Сибирский антициклон) исчезает и устанавливается пониженное давление (см. рис. 5).

Рис. 5. Сибирский антициклон

Сезонное чередование областей высокого и низкого давления формирует на Дальнем Востоке муссонную циркуляцию атмосферы. Важно представлять себе, что, проходя по определённым территориям, воздушные массы могут изменяться в зависимости от свойства подстилающей поверхности. Этот процесс называется трансформацией воздушных масс . Например, арктическая воздушная масса, будучи сухой и холодной, проходя по территории Восточно-Европейской (Русской) равнине нагревается и в районе Прикаспийской низменности становится очень сухой и жаркой, что является причиной суховеев.

Азиатский максимум , или, как его называют, сибирский антициклон — это область повышенного давления, которая формируется над Центральной Азией и Восточной Сибирью. Проявляется зимой и образуется в результате выхолаживания территории в условиях огромных размеров и котловинного рельефа. В центральной части максимума над Монголией и Южной Сибирью давление в январе иногда достигает 800 мм рт. ст. Это самое высокое зафиксированное на земле давление. Зимой сюда простирается великий Сибирский антициклон, особенно устойчивый с ноября по март. Зима здесь такая безветренная, что при малой снежности ветви деревьев подолгу белеют от «нестряхиваемого» снега. Морозы уже с октября достигают -20… -30ºС, а в январе же нередко доходит до -60ºC. Средняя температура за месяц опускается до -43º, особенно холодно в низинах, где застаивается холодный тяжёлый воздух. При безветрии сильные морозы переносятся не так тяжело, но при -50º уже трудно дышится, наблюдаются низовые туманы. Такие морозы затрудняют посадку самолётов.

Список литературы

1. География России. Природа. Население. 1 ч. 8 класс / В.П. Дронов, И.И. Баринова, В.Я Ром, А.А. Лобжанидзе.
2. В.Б. Пятунин, Е.А. Таможняя. География России. Природа. Население. 8 класс.
3. Атлас. География России. Население и хозяйство. — М.: Дрофа, 2012.
4. В.П.Дронов, Л.Е Савельева. УМК (учебно-методический комплект) «СФЕРЫ». Учебник «Россия: природа, население, хозяйство. 8 класс». Атлас.

1. Климатообразующие факторы и циркуляция атмосферы ().
2. Свойства воздушных масс, формирующих климат России ().
3. Западный перенос воздушных масс ().
4. Воздушные массы ().
5. Циркуляция атмосферы ().

Домашнее задание

1. Какой перенос воздушных масс господствует в нашей стране?
2. Какими свойствами обладают воздушные массы, и от чего это зависит?

Воздушные массы движутся. Воздушные массы

Наряду с географической широтой важным климатообразующим фактором является циркуляция атмосферы, т. е. перемещение воздушных масс.

Воздушные массы — значительные объёмы воздуха тропосферы, который обладает определёнными свойствами (температура, влагосодержание), зависящими от особенностей района его формирования и движущиеся как единое целое.

Протяжённость воздушной массы может составлять тысячи километров, а вверх она может простираться до верхней границы тропосферы.

Воздушные массы по скорости перемещения разделяют на две группы: движущиеся и местные. Движущиеся воздушные массы в зависимости от температуры подстилающей поверхности делятся на теплые и холодные. Теплая воздушная масса — движущаяся на холодную подстилающую поверхность, холодная масса — движущаяся на более теплую поверхность. Местные воздушные массы — это воздушные массы, которые длительное время не меняют своё географическое положение. Они могут быть устойчивыми и неустойчивыми в зависимости от сезона, а также сухими и влажными.

Выделяют четыре основных типа воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные, арктические (антарктические). Кроме того, каждый из типов подразделяется на подтипы: морские и континентальные, различающиеся меж собой по влажности. Например, морская арктическая масса формируется над северными морями — Баренцевым и Белым морем, характеризуется, как и континентальная воздушная масса, но с немного повышенной влажностью (см. рис. 1).

Рис. 1. Район формирования арктических воздушных масс

Климат России формирует в той или иной степени все воздушные массы, за исключением экваториальной.

Рассмотрим свойства различных масс циркулирующих на территории нашей страны. Арктическая воздушная масса формируется преимущественно над Арктикой в полярных широтах, характеризуется низкими температурами зимой и летом. Ей присуща низкая абсолютная влажность и высокая относительная. Эта воздушная масса господствует круглый год в арктическом поясе, а зимой перемещается в субарктику. Умеренная воздушная масса формируется в умеренных широтах, где в зависимости от времени года изменяется температура: летом относительно высокая, зимой относительно низкая. По сезонам года от места формирования зависит и влажность. Эта воздушная масса господствует в умеренном поясе. Отчасти, на территории России преобладают тропические воздушные массы. Они формируются в тропических широтах и имеют высокую температуру. Абсолютная влажность зависит от места формирования, а относительная влажность обычно низкая (см. рис. 2).

Рис. 2. Характеристика воздушных масс

Прохождение различных воздушных масс на территории России обуславливает разницу в погодах. Например, все «волны холода» на территории нашей страны приходящие с севера, — это арктические воздушные массы, а на юг европейской части приходят тропические воздушные массы малой Азии или, иногда, с севера Африки (именно они приносят жаркую, сухую погоду).

Рассмотрим, как воздушные массы циркулируют по территории нашей страны.

Циркуляция атмосферы — это система движений масс воздуха. Различают общую циркуляцию атмосферы в масштабе всего земного шара и местную циркуляцию атмосферы над отдельными территориями и акваториями.

Процесс циркуляции воздушных масс обеспечивает территорию влагой, а также влияет на температуру. Воздушные массы перемещаются под действием центров атмосферного давления, а центры меняются в зависимости от времени года. Именно поэтому изменяются направления господствующих ветров, которые приносят на территорию нашей страны воздушные массы. Например, Европейская Россия и западные районы Сибири находятся под воздействием постоянных западных ветров. С ними поступают морские умеренные воздушные массы умеренных широт. Они формируются над Атлантикой (см. рис. 3).

Рис. 3. Движение морских умеренных воздушных масс

Когда ослабевает западный перенос, с северными ветрами приходит арктическая воздушная масса. Она приносит резкое похолодание, раннее осенние и поздние весенние заморозки (см. рис. 4).

Рис. 4. Движение Арктической воздушной массы

Континентальный тропический воздух на территорию азиатской части нашей страны приходит из Средней Азии или из Северного Китая, а в европейскую часть страны приходит с полуострова Малая Азия или даже с Северной Африки, но чаще такой воздух формируется на территории Северной Азии, Казахстана, Прикаспийской низменности. Эти территории лежат в умеренном климатическом поясе. Однако воздух над ними летом очень сильно прогревается и приобретает свойства тропической воздушной массы. Континентальная умеренная воздушная масса круглый год преобладает в западных районах Сибири, поэтому зима здесь ясная и морозная, а лето достаточно тёплое. Даже над Северным Ледовитым океаном в Гренландии бывают зимы теплее.

Из-за сильного охлаждения над азиатской частью нашей страны в Восточной Сибири формируется область сильного охлаждения (область высокого давления — ). Его центр располагается в районах Забайкалья, республике Тыва и Северной Монголии. Очень холодный континентальный воздух растекается от него в разные стороны. Он распространяет свое влияние на огромные территории. Одно его направление — это северо-восток вплоть до Чукотского побережья, второе — на запад через Северный Казахстан и юг Русской (Восточно-Европейской) равнины примерно до 50ºс.ш. Устанавливается ясная и морозная погода с небольшим количеством снега. Летом из-за прогревания азиатский максимум (Сибирский антициклон) исчезает и устанавливается пониженное давление (см. рис. 5).

Рис. 5. Сибирский антициклон

Сезонное чередование областей высокого и низкого давления формирует на Дальнем Востоке муссонную циркуляцию атмосферы. Важно представлять себе, что, проходя по определённым территориям, воздушные массы могут изменяться в зависимости от свойства подстилающей поверхности. Этот процесс называется трансформацией воздушных масс . Например, арктическая воздушная масса, будучи сухой и холодной, проходя по территории Восточно-Европейской (Русской) равнине нагревается и в районе Прикаспийской низменности становится очень сухой и жаркой, что является причиной суховеев.

Азиатский максимум , или, как его называют, сибирский антициклон — это область повышенного давления, которая формируется над Центральной Азией и Восточной Сибирью. Проявляется зимой и образуется в результате выхолаживания территории в условиях огромных размеров и котловинного рельефа. В центральной части максимума над Монголией и Южной Сибирью давление в январе иногда достигает 800 мм рт. ст. Это самое высокое зафиксированное на земле давление. Зимой сюда простирается великий Сибирский антициклон, особенно устойчивый с ноября по март. Зима здесь такая безветренная, что при малой снежности ветви деревьев подолгу белеют от «нестряхиваемого» снега. Морозы уже с октября достигают -20… -30ºС, а в январе же нередко доходит до -60ºC. Средняя температура за месяц опускается до -43º, особенно холодно в низинах, где застаивается холодный тяжёлый воздух. При безветрии сильные морозы переносятся не так тяжело, но при -50º уже трудно дышится, наблюдаются низовые туманы. Такие морозы затрудняют посадку самолётов.

Список литературы

1. География России. Природа. Население. 1 ч. 8 класс / В.П. Дронов, И.И. Баринова, В.Я Ром, А.А. Лобжанидзе.
2. В.Б. Пятунин, Е.А. Таможняя. География России. Природа. Население. 8 класс.
3. Атлас. География России. Население и хозяйство. — М.: Дрофа, 2012.
4. В.П.Дронов, Л.Е Савельева. УМК (учебно-методический комплект) «СФЕРЫ». Учебник «Россия: природа, население, хозяйство. 8 класс». Атлас.

1. Климатообразующие факторы и циркуляция атмосферы ().
2. Свойства воздушных масс, формирующих климат России ().
3. Западный перенос воздушных масс ().
4. Воздушные массы ().
5. Циркуляция атмосферы ().

Домашнее задание

1. Какой перенос воздушных масс господствует в нашей стране?
2. Какими свойствами обладают воздушные массы, и от чего это зависит?

Конденсация это изменение совтояния вещества из газообразного в жидкое или твёрдое. Но что такое конденсация в мастабе планеты?

В каждый момент времени атмосферапланеты Земля содержит свыше 13 миллиардов тонн влаги. Эта цифра практически постоянна, так как потери за счет выпадения осадков, в конечном счете, непрерывно восполняются испарением.

Скорость кругооборота влаги в атмосфере

Скорость кругооборота влаги в атмосфере оценивается колоссальной цифрой — около 16 миллионов тонн в секунду или 505 миллиардов тонн в год. Если бы вдруг весь водяной пар в атмосфере сконденсировался и выпал в виде осадков, то эта вода могла бы покрыть всю поверхность земного шара слоем примерно 2,5 сантиметра, иными словами, атмосфера содержит количество влаги, эквивалентное всего лишь 2,5 сантиметрам дождя.

Сколько времени находится молекула пара в атмосфере?

Так как на Земле в среднем за год выпадает 92 сантиметра, то, следовательно, в атмосфере влага обновляется 36 раз, то есть 36 раз атмосфера насыщается влагой и освобождается от нее. Это значит, что молекула водяного пара пребывает в атмосфере в среднем 10 дней.

Путь молекулы воды

Однажды испарившись, молекула водяного пара дрейфует обычно сотни и тысячи километров, пока не сконденсируется и не выпадет с осадками на Землю. Вода, снега или града на возвышенностях Западной Европы, преодолевает примерно 3000 км от Северной Атлантики. Между превращением жидкой воды в пар и выпадением осадков на Землю совершается несколько физических процессов.

С теплой поверхности Атлантики молекулы воды попадают в теплый влажный воздух, который в дальнейшем поднимается над окружающим его более холодным (более плотным) и более сухим воздухом.

Если при этом будет наблюдаться сильное турбулентное перемешивание воздушных масс, то в атмосфере появится слой перемешивания и облака на границе двух воздушных масс. Около 5% их объема составляет влага. Насыщенный паром воздух всегда легче, во-первых, потому, что он нагрет и поступает с теплой поверхности, во-вторых, потому, что 1 кубический метр чистого пара примерно на 2/5 легче 1 кубический метр чистого сухого воздуха при той же температуре и давлении. Отсюда следует, что влажный воздух легче сухого, а теплый и влажный тем более. Как мы увидим позже, это очень важный факт для процессов изменения погоды.

Перемещение воздушных масс

Воздух может подниматься по двум причинам: либо потому, что становится легче в результате нагревания и увлажнения, либо потому, что на него действуют силы, заставляющие его подниматься над некоторыми препятствиями, например над массами более холодного и плотного воздуха или над холмами и горами.

Охлаждение

Поднимающийся воздух, попав в слои с меньшим атмосферным давлением, вынужден расширяться и при этом охлаждаться. Расширение требует затрат кинетической энергии, которая берется за счет тепловой и потенциальной энергии атмосферного воздуха, а этот процесс неизбежно ведет к понижению температуры. Скорость охлаждения поднимающейся порции воздуха часто меняется, если эта порция перемешивается с окружающим воздухом.

Сухоадиабатический градиент

Сухой воздух, в котором отсутствует конденсация или испарение, а также перемешивание, не получающий энергию в другой форме, охлаждается или нагревается на постоянную величину (на 1°С через каждые 100 метров) по мере подъема или опускания. Эту величину называют сухоадиабатическим градиентом. Но если поднимающаяся воздушная масса влажная и в ней происходит конденсация, то при этом выделяется скрытая теплота конденсации и температура насыщенного паром воздуха падает значительно медленнее.

Влажноадиабатический градиент

Эта величина изменения температуры называется влажно-адиабатическим градиентом. Она не постоянна, а изменяется с изменением величины высвобождающейся скрытой теплоты, другими словами, она зависит от количества конденсируемого пара. Количество же пара зависит от того, насколько сильно понижается температура воздуха. В нижних слоях атмосферы, где воздух теплый и влажность высокая, влажно-адиабатический градиент чуть больше половины сухоадиабатического градиента. Но влажно-адиабатический градиент постепенно растет с высотой и на очень большой высоте в тропосфере практически равен сухоадиабатическому градиенту.

Плавучесть движущегося воздуха определяется соотношением между его температурой и температурой окружающего воздуха. Как правило, в реальной атмосфере температура воздуха падает с высотой неравномерно (это изменение называется просто градиентом).

Если масса воздуха теплее и поэтому менее плотная, чем окружающий воздух (а влагосодержание постоянно), то она поднимается вверх так же, как детский мяч, погруженный в бак. И наоборот, когда движущийся воздух холоднее окружающего, то плотность его выше и он опускается. Если воздух имеет ту же самую температуру, что и соседние массы, то их плотность равна и масса остается неподвижной или движется только вместе с окружающим воздухом.

Таким образом, в атмосфере присутствуют два процесса, один из которых способствует развитию вертикального движения воздуха, а другой замедляет его.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Движение воздушных масс

Весь воздух Земли непрерывно циркулирует между экватором и полюсами. Нагретый у экватора воздух поднимается вверх, разделяется на две части, одна часть начинает двигаться к северному полюсу, другая часть — к южному полюсу. Доходя до полюсов, воздух охлаждается. У полюсов он закручивается и опускается вниз.

Рисунок 1. Принцип закручивания воздуха

Получается два огромных вихря, каждый из которых охватывает по целому полушарию, центры этих вихрей находятся у полюсов.
Опустившись у полюсов, воздух начинает двигаться обратно к экватору, у экватора нагретый воздух поднимается вверх. Затем опять движется к полюсам.
В нижних слоях атмосферы движение несколько сложнее. В нижних слоях атмосферы воздух от экватора как обычно начинает двигаться к полюсам, но у 30-ой параллели опускается вниз. Одна его часть возвращается к экватору, где снова поднимается вверх, другая его часть, опустившись у 30-ой параллели вниз, продолжает движение к полюсам.

Рисунок 2. Движение воздуха северного полушария

Понятие ветра

Ветер – движение воздуха относительно земной поверхности (горизонтальная составляющая этого движения), иногда говорят о восходящем или о нисходящем ветре, учитывая и его вертикальную составляющую.

Скорость ветра

Оценка скорости ветра в баллах, так называемая шкала Бофорта ,по которой весь интервал возможных скоростей ветра делится на 12 градаций. Эта шкала связывает силу ветра с различными его эффектами, такими, как степень волнения на море, качание ветвей и деревьев, распространение дыма из труб и т. п. Каждая градация по шкале Бофорта носит определенное название. Так, нулю шкалы Бофорта соответствует штиль, т.е. полное отсутствие ветра. Ветер в 4 балла,по Бофорту называется умеренным и соответствует скорости 5–7 м/сек; в 7 баллов – сильным, со скоростью 12–15 м/сек;в 9 баллов – штормом, со скоростью 18–21 м/сек;наконец, ветер в 12 баллов по Бофорту – это уже ураган, со скоростью свыше 29 м/сек. У земной поверхности чаще всего приходится иметь дело с ветрами, скорости которых порядка 4–8 м/сек и редко превышают 12–15 м/сек.Но все же в штормах и ураганах умеренных широт скорости могут превышать 30 м/сек, а в отдельных порывах достигать 60 м/сек.В тропических ураганах скорости ветра доходят до 65 м/сек,а отдельные порывы – до 100 м/сек.В маломасштабных вихрях (смерчи, тромбы) возможны скорости и более 100 м/сек.В так называемых струйных течениях в верхней тропосфере и в нижней стратосфере средняя скорость ветра за длительное время и на большой площади может доходить до 70–100 м/сек. Скорость ветра у земной поверхности измеряется анемометрами разной конструкции. Приборы для измерения ветра на наземных станциях устанавливаются на высоте 10–15 м над земной поверхностью.

Таблица 1. СИЛА ВЕТРА.
Шкала Бофорта для определения силы ветра
Баллы	Визуальные признаки на суше	Скорость ветра, км/ч	Термины, определяющие силу ветра
	Спокойно; дым поднимается вертикально	Менее 1,6	Штиль
	Направление ветра заметно по отклонению дыма, но не по флюгеру	1,6–4,8	Тихий
	Ветер ощущается кожей лица; шелестят листья; поворачиваются обычные флюгеры	6,4–11,2	Легкий
	Листья и мелкие веточки находятся в постоянном движении; развеваются легкие флаги	12,8–19,2	Слабый
	Ветер поднимает пыль и бумажки; раскачиваются тонкие ветви	20,8–28,8	Умеренный
	Качаются покрытые листвой деревья; появляется рябь на водоемах суши	30,4–38,4	Свежий
	Качаются толстые ветви; слышен свист ветра в электропроводах; трудно удерживать зонт	40,0–49,6	Сильный
	Качаются стволы деревьев; трудно идти против ветра	51,2–60,8	Крепкий
	Ломаются ветви деревьев; практически невозможно идти против ветра	62,4–73,6	Очень крепкий
	Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу с крыш	75,2–86,4	Шторм
	На суше бывает редко. Деревья выворачиваются с корнями. Значительные разрушения строений	88,0–100,8	Сильный шторм
	На суше бывает очень редко. Сопровождается разрушениями на большом пространстве	102,4–115,2	Жестокий шторм
	Сильные разрушения (Баллы 13–17 были добавлены Бюро погоды США в 1955 и применяются в шкалах США и Великобритании)	116,8–131,2	Ураган
	132,8–147,2
	148,8–164,8
	166,4–182,4
	184,0–200,0
	201,6–217,6

Направление ветра

Под направлением ветра подразумевают направление, откуда он дует. Указать это направление можно, назвав либо точку горизонта, откуда дует ветер, либо угол, образуемый направлением ветра с меридианом места, т. е. его азимут. В первом случае различают восемь основных румбов горизонта: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад. И восемь промежуточных румбов между ними: север-северо-восток, восток-северо-восток, восток-юго-восток, юг-юго-восток, юг-юго-запад, запад-юго-запад, запад-северо-запад, север-северо-запад. Шестнадцать румбов, указывающих направление, откуда дует ветер, имеют сокращенные обозначения:

Таблица 2. СОКРАЩЁННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ РУМБОВ
С	N	В	E	Ю	S		W
CCB	NNE	ВЮВ	ESE	ЮЮЗ	SSW	ЗСЗ	WNW
CB	NE	ЮВ	SE	ЮЗ	SW	СЗ	NW
BCB	ENE	ЮЮВ	SSE	ЗЮЗ	WSW	ССЗ	NNW
N – норд, E – ост, S – зюйд, W – вест

Циркуляция атмосферы

Циркуляция атмосферы — метеорологические наблюдения над состоянием воздушной оболочки земного шара — атмосферы — показывают, что она вообще не находится в покое: при помощи флюгеров и анемометров мы постоянно наблюдаем в виде ветра перенос масс воздуха с одного места на другое. Изучение ветров в различных местностях земного шара показало, что перемещения атмосферы в тех нижних слоях, которые доступны нашему наблюдению, имеют весьма различный характер. Существуют местности, где явления ветра, как и прочие особенности погоды обладают весьма ясно выраженным характером устойчивости, известным стремлением к постоянству. В других же местностях ветры так быстро и часто меняют свой характер, так резко и внезапно изменяется их направление и сила, как будто бы никакой законности в их быстрых сменах не существовало. С введением синоптического метода для изучения непериодических изменений погоды явилась, однако, возможность подметить некоторую связь между распределением давления и передвижениями масс воздуха; дальнейшие теоретические исследования Ферреля, Гульдберга и Мона, Гельмгольца, Бецольда, Обербека, Шпрунга, Вернера Сименса и других метеорологов разъяснили, откуда и как возникают воздушные потоки и как они распределяются по земной поверхности и в массе атмосферы. Внимательное изучение метеорологических карт, изображающих состояние нижнего слоя атмосферы, — погоду у самой поверхности земли, показало, что давление атмосферы распределяется по земной поверхности довольно неравномерно, обыкновенно в виде областей с более низким или с более высоким, чем в окружающем районе, давлением; по системе ветров, в них возникающей, эти области представляют собою настоящие атмосферные вихри. Области пониженного давления принято называть обыкновенно барометрическими минимумами, барометрическими депрессиями или циклонами; области повышенного давления называются барометрическими максимумами или антициклонами. С этими областями теснейшим образом связана и вся погода в занимаемом ими районе, резко отличающаяся для областей пониженного давления от погоды в областях сравнительно высокого давления. Перемещаясь по земной поверхности, упомянутые области переносят с собою и характерную, им свойственную погоду, и своими перемещениями вызывают ее непериодические изменения. Дальнейшее изучение тех и других областей привело к тому заключению, что эти типы распределения атмосферного давления могут иметь еще различный характер по способности сохранять свое существование и менять свое положение на земной поверхности, отличаются очень не одинаковою устойчивостью: существуют барометрические минимумы и максимумы временные и постоянные. В то время, как первые — вихри — временные и не обнаруживают достаточной устойчивости и более или менее быстро переменяют свое место на земной поверхности, то усиливаясь, то ослабевая и, наконец, совершенно распадаясь в сравнительно короткие промежутки времени, области постоянных максимумов и минимумов обладают чрезвычайно большой устойчивостью и в течение весьма продолжительного времени держатся, без существенных изменений, на одном и том же месте. С различною устойчивостью этих областей теснейшим образом связана, конечно, и устойчивость погоды и характер воздушных течений в занимаемом ими районе: постоянным максимумам и минимумам будут соответствовать и постоянная, устойчивая погода и определенная, неизменная система ветров, месяцами держащиеся на месте их существования; временные же вихри при своих быстрых, постоянных перемещениях и изменениях вызывают крайне переменчивую погоду и очень непостоянную для данного района систему ветров. Таким образом, в нижнем слое атмосферы, вблизи земной поверхности, перемещения атмосферы отличаются большим разнообразием и сложностью, а кроме того, не всегда и не везде обладают и достаточной устойчивостью, особенно в тех районах, где преобладают вихри временного характера. Каковы будут движения масс воздуха в несколько более высоких слоях атмосферы, обычные наблюдения не говорят ничего; только наблюдения над движениями облаков позволяют думать, что там — на некоторой высоте над поверхностью земли, все вообще движения воздушных масс несколько упрощаются, носят более определенный и более однообразный характер. А между тем нет недостатка в фактах, указывающих на огромное влияние высоких слоев атмосферы на погоду в нижних: достаточно, напр., указать, что направление передвижения временных вихрей стоит, по-видимому, в прямой зависимости от движения высоких слоев атмосферы. Поэтому еще прежде, чем наука стала располагать достаточным количеством фактов, чтобы решать вопрос о перемещениях высоких слоев атмосферы, явились уже некоторые теории, пытавшиеся объединить все отдельные наблюдения над движениями нижних слоев воздуха и создать общую схему Ц. атмосферы; такова, напр., была теория Ц. атмосферы, данная Мори. Но, пока не было собрано достаточного числа фактов, пока не было вполне выяснено соотношение между давлением воздуха в данных пунктах и ею перемещениями, до тех пор подобные теории, основанный более на гипотезах, чем на фактических данных, не могли дать реального представления о том, что в действительности может совершаться и совершается в атмосфере. Только к концу минувшего XIX в. накопилось достаточно для этого фактов и динамика атмосферы была разработана настолько, что явилась возможность дать действительную, а не гадательную картину Ц. атмосферы. Честь решения вопроса об общем круговороте масс воздуха в атмосфере принадлежит американскому метеорологу Уильяму Феррелю — решения, настолько общего, полного и верного, что все позднейшие исследователи в этой области только разрабатывали детали или вносили дальнейшие дополнения в основные идеи Ферреля. Основною причиною всех движений в атмосфере является неравномерное нагревание различных точек земной поверхности солнечными лучами. Неодинаковость нагревания влечет за собою возникновение разности давлений над различно нагретыми точками; а результатом разности давлений всегда и неизменно явится передвижение масс воздуха от мест более высокого к местам более низкого давления. Поэтому, вследствие сильного нагревания экваториальных широт и очень низкой температуры полярных стран в обоих полушариях, воздух, прилегающий к земной поверхности, должен придти в движение. Если, по имеющимся наблюдениям, подсчитать средние температуры различных широт, то экватор окажется в среднем на 45° теплее полюсов. Для определения направления движения необходимо проследить распределение давления но земной поверхности и в массе атмосферы. Чтобы исключить сильно осложняющее все расчеты неравномерное распределение суши и вод по земной поверхности, Феррель сделал предположение, что и суша, и вода равномерно распределены по параллелям, и подсчитал средние температуры различных параллелей, понижение температуры по мере поднятия на некоторую высоту над земною поверхностью и давление внизу; а затем по этим данным он уже вычислил и давление на некоторых других высотах. Следующая небольшая табличка представляет результат подсчетов Ферреля и дает распределение давления в среднем по широтам на поверхности земли и на высотах 2000 и 4000 м.

Таблица 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПО ШИРОТАМ НА ПОЫЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ И НА ВЫСОТАХ 2000 И 4000 М
	Среднее давление в Северном полушарии
На широте:	80 ○	70 ○	60 ○	50 ○	40 ○	30 ○	20 ○	10 ○
На уровне моря	760,5	758,7	758,7	760,07	762,0	761,7	759,2	757,9
На высоте 2000 м	582,0	583,6	587,6	593,0	598,0	600,9	600,9	600,9
На высоте 4000 м	445,2	446,6	451,9	457,0	463,6	468,3	469,9	470,7
	Среднее давление в Южном полушарии
На широте:	(экватор)	10 ○	20 ○	30 ○	40 ○	50 ○	60 ○	70 ○
На уровне моря	758,0	759,1	761,7	763,5	760,5	753,2	743,4	738,0
На высоте 2000 м	601,1	601,6	602,7	602,2	597,1	588,0	577,0	569,9
На высоте 4000 м	471,0	471,1	471,1	469,3	463,1	453,7	443,9	437,2

Если оставить пока в стороне самый нижний слой атмосферы, где распределение температуры, давления, а также и течений очень неравномерно, то на некоторой высоте, как видно из таблички, вследствие восходящего тока нагретого воздуха близ экватора, мы находим над этим последним повышенное давление, равномерно уменьшающееся к полюсам и здесь достигающее своей наименьшей величины. При таком распределении давления на этих высотах над земной поверхностью должен образоваться грандиозный поток, охватывающий целое полушарие и относящий поднимающиеся вблизи экватора массы теплого, нагретого воздуха к центрам низкого давления, — к полюсам. Если принять в расчет еще отклоняющее действие центробежной силы, происходящей от суточного вращения земли вокруг своей оси, которое должно отклонить всякое движущееся тело вправо от первоначального направления в северном, влево — в южном полушариях, то на рассматриваемых высотах в каждом полушарии образовавшийся поток превратится, очевидно, в огромный вихрь, переносящий массы воздуха в направлении от юго-запада к северо-востоку в северном, от северо-запада к юго-востоку — в южном полушарии.

Наблюдения над движением перистых облаков и другие подтверждают эти теоретические выводы. По мере того, как суживаются, с приближением к полюсам, круги широт, скорость движения воздушных масс в этих вихрях будет возрастать, но до известного предела; затем она делается более постоянной. Вблизи полюса притекающие массы воздуха должны опускаться вниз, уступая место вновь притекающему воздуху, образуя нисходящий поток, а затем понизу должны течь обратно к экватору. Между обоими потоками должен находиться на некоторой высоте нейтральный слой воздуха, находящегося в покое. Внизу, однако, такого правильного переноса масс воздуха от полюсов к экватору не наблюдается: предшествующая табличка показывает, что в нижнем слое воздуха давление атмосферы будет внизу наивысшим не на полюсах, каким оно должно было бы быть при правильном, соответствующем верхнему, его распределении. Наивысшее давление в нижнем слое падает на широту около 30°-35° в обоих полушариях; следовательно, от этих центров повышенного давления нижние течения будут направляться и к полюсам, и к экватору, образуя две обособленные системы ветров. Причина этого явления, теоретически также разъясненного Феррелем, заключается в следующем. Оказывается, что на некоторой высоте над земною поверхностью, в зависимости от изменения широты места, величины градиента и коэффициента трения, меридиональная слагающая скорости движения масс воздуха может упасть до 0. Это именно и происходит в широтах ок. 30°-35°: здесь на некоторой высоте не только поэтому не существует движения воздуха, по направлению к полюсам, но даже идет, вследствие его непрерывного притока от экватора и от полюсов, его накопление, которое и ведет к повышению в этих широтах давления внизу. Таким образом, у самой поверхности земли в каждом полушарии возникают, как уже упомянуто, две системы течений: от 30° к полюсам дуют ветры, направленные в среднем от юго-запада к северо-востоку в северном, от северо-запада к юго-востоку в южном полушарии; от 30° к экватору дуют ветры от СВ к ЮЗ в северном, от ЮВ к СЗ в южном полушарии. Эти две последние системы ветров, дующих в обоих полушариях между экватором и широтою 31°, образуют как бы широкое кольцо, разделяющее в нижних и средних слоях атмосферы оба грандиозных вихря, переносящие воздух от экватора к полюсам (см. также Давление атмосферы). Там, где образуются восходящие и нисходящие потоки воздуха, наблюдаются затишья; таково именно происхождение экваториального и тропических поясов тишины; подобный же пояс тишины должен, по Феррелю, существовать и на полюсах.

Куда же, однако, девается растекающийся от полюсов к экватору по низу обратный поток воздуха? Но необходимо принять во внимание, что по мере удаления от полюсов размеры кругов широт, а следовательно, и площади поясов равной ширины, занимаемые растекающимися массами воздуха, быстро возрастают; что скорость потоков должна быстро уменьшаться обратно пропорционально увеличению этих площадей; что на полюсах, наконец, опускается сверху вниз сильно разреженный в верхних слоях воздух, объем которого весьма быстро уменьшается по мере возрастания книзу давления. Все эти причины объясняют вполне, почему трудно, и даже прямо невозможно, уследить на некотором расстояния от полюсов за этими обратными нижними потоками. Такова в общих чертах схема общей циркуляционной атмосферы в предположении равномерного распределения суши и вод по параллелям, данная Феррелем. Наблюдения вполне ее подтверждают. Только в нижнем слое атмосферы воздушные течения будут, как это указывает и сам Феррель, много сложнее этой схемы именно вследствие неравномерности распределения суши и вод, и неодинаковости их нагревания лучами солнца и их охлаждения при отсутствии или уменьшении инсоляции; горы и возвышенности также немало влияют на перемещения самых нижних слоев атмосферы.

Внимательное изучение перемещений атмосферы вблизи земной поверхности показывает вообще, что вихревые системы представляют собою основную форму таких перемещений. Начиная с грандиозных вихрей, обнимающих, по Феррелю, каждый целое полушарие, вихрей, как их можно назвать, первого порядка, вблизи земной поверхности приходится наблюдать последовательно уменьшающиеся в своих размерах вихревые системы, до элементарно малых и простых вихрей включительно. Как результат взаимодействия различных по своим скоростям и направлениям потоков в области вихрей первого порядка, вблизи земной поверхности возникают вихри второго порядка — упомянутые в начале настоящей статьи постоянные и временные барометрические максимумы и минимумы, представляющие по своему происхождению как бы производную предыдущих вихрей. Изучение образования гроз привело А. В. Клоссовского и других исследователей к заключению, что и эти явления суть не что иное, как подобные же по строению, но несравненно меньшие по размерам сравнительно с предыдущими, вихри третьего порядка. Эти вихри возникают, по-видимому, на окраинах барометрических минимумов (вихрей второго порядка) совершенно подобно тому, как вокруг крупного углубления, образуемого на воде веслом, которым мы гребем при плавании на лодке, образуются мелкие, весьма быстро крутящиеся и исчезающие водовороты. Совершенно таким же образом барометрические минимумы второго порядка, представляющие собою мощные воздушные круговороты, при своем движении образуют более мелкие воздуховороты, имеющие, по сравнению с образующим их минимумом, очень незначительные размеры.

Если эти вихри сопровождаются электрическими явлениями, что может быть нередко вызвано соответствующими условиями температуры и влажности в притекающем к центру барометрического минимума по низу воздухе, то они являются в виде грозовых вихрей, сопровождаемых обычными явлениями электрического разряда, громом и молнией. Если условия не благоприятствуют развитию грозовых явлений, эти вихри третьего порядка мы наблюдаем в виде быстро преходящих бурь, шквалов, ливней и т. п. Есть, однако, полное основание думать, что и этими тремя категориями, столь различными по масштабу явления, вихревые движения атмосферы не исчерпываются. Строение смерчей, тромбов и т. п. явлений показывает, что и в этих явлениях мы имеем дело также с настоящими вихрями; но размеры этих вихрей четвертого порядка еще меньше, еще незначительнее, чем вихрей грозовых. Изучение движений атмосферы приводит нас, таким образом, к заключению, что перемещения воздушных масс происходят преимущественно — если не исключительно — путем возникновения вихрей. Возникая под влиянием чисто температурных условий, вихри первого порядка, охватывающие каждый целое полушарие, дают начало вблизи земной поверхности вихрям меньших размеров; эти, в свою очередь, являются причиной возникновения еще более мелких вихрей. Происходит как бы постепенная дифференцировка более крупных вихрей в более мелкие; но основной характер всех этих вихревых систем остается совершенно один и тот же, начиная с более крупных и до самых незначительных по своим размерам, даже у смерчей и тромбов.

Относительно вихрей второго порядка — постоянных и временных барометрических максимумов и минимумов — остается сказать еще следующее. Исследования Гофмейера, Тейссеран де Бора и Гильдебрандсона указали на тесную связь между возникновением и особенно перемещением максимумов и минимумов временных с изменениями, претерпеваемыми максимумами и минимумами постоянными. Уже то, что эти последние при всевозможных изменениях погоды в окружающих их областях весьма мало изменяют свои границы или контуры, указывает, что здесь мы имеем дело с некоторыми постоянно действующими причинами, лежащими выше воздействия обычных факторов погоды. По Тейссеран де Бору, разности давления, обусловленные неравномерностью нагревания или охлаждения различных частей земной поверхности, суммируясь под влиянием непрерывного нарастания первичного фактора в течение более или менее продолжительного промежутка времени, дают начало крупным барометрическим максимумам и минимумам. Если первичная причина действует непрерывно или достаточно продолжительно, результатом ее действия явятся постоянные, устойчивые вихревые системы. Достигнув известных размеров и достаточной интенсивности, такие постоянные максимумы и минимумы являются уже определителями или регуляторами погоды на огромных районах в их окружности. Такие крупные, постоянные максимумы и минимумы получили в последнее время, когда выяснилась их роль в явлениях погоды окружающих их стран, название центров действия атмосферы. Вследствие неизменности в конфигурации земной поверхности и вытекающей отсюда непрерывности воздействия первичной причины, вызывающей их существование, положение таких максимумов и минимумов на земном шаре является вполне определенным и неизменным до известной степени. Но, в зависимости от различных условий, их границы и их интенсивность могут в известных пределах изменяться. А эти изменения их интенсивности и их очертаний, в свою очередь, должны отозваться на погоде не только соседних, а иногда даже и довольно отдаленных стран. Так, исследования Тейссеран де Бора вполне установили зависимость погоды в Европе от одного из следующих центров действия: аномалии отрицательного характера, сопровождающиеся понижением температуры сравнительно с нормальною, вызываются усилением и расширением Сибирского максимума или же усилением и надвиганием Азорского максимума; аномалии положительного характера — с повышением температуры против нормальной — находятся в прямой зависимости от перемещения и интенсивности Исландского минимума. Гильдебрандсон пошел в этом направлении еще далее и вполне успешно попытался связать изменения в интенсивности и передвижения двух названных Атлантических центров с изменениями не только Сибирского максимума, но и центров давления на Индийском океане.

Воздушные массы

Наблюдения за погодой получили достаточно широкое распространение во второй половине 19 века. Они были необходимы для составления синоптических карт, показывающих распределение давления и температуры воздуха, ветра и осадков. В результате анализа этих наблюдений сложилось представление о воздушных массах. Это понятие позволило объединять отдельные элементы, выявлять различные условия погоды и давать её прогнозы.

Воздушной массой называется большой объём воздуха, имеющий горизонтальные размеры несколько сотен или тысячи километров и вертикальные размеры – порядка 5 км, характеризующийся примерной однородностью температуры и влажности и перемещающийся как единая система в одном из течений общей циркуляции атмосферы (ОЦА)

Однородность свойств воздушной массы достигается формированием её над однородной подстилающей поверхностью и в сходных радиационных условиях. Кроме того, необходимы такие циркуляционные условия, при которых воздушная масса длительно задерживалась бы в районе формирования.

Значения метеорологических элементов в пределах воздушной массы меняются незначительно – сохраняется их непрерывность, горизонтальные градиенты малы. При анализе метеорологических полей до тех пор, пока мы остаемся в данной воздушной массе, можно с достаточным приближением применять линейную графическую интерполяцию при проведении, например, изотерм.

Резкое возрастание горизонтальных градиентов метеорологических величин, приближающееся к скачкообразному переходу от одних значений к другим, или, по крайней мере, изменение величины и направления градиентов происходит в переходной (фронтальной зоне) между двумя воздушными массами. В качестве наиболее характерного признака той или иной воздушной массы принимается псевдопотенциальная температура воздуха, отражающая и действительную температуру воздуха и его влажность.

Псевдопотенциальная температура воздуха – температура, которую бы принял воздух при адиабатическом процессе, если бы сначала весь содержащийся в нём водяной пар сконденсировался при неограниченно падающем давлении и выпал из воздуха и выделившаяся скрытая теплота пошла бы на нагревание воздуха, а затем воздух был бы приведён под стандартное давление.

Поскольку более тёплая воздушная масса обычно бывает и более влажной, то разность псевдопотенциальных температур двух соседних воздушных масс бывает значительно большей, чем разность их действительных температур. Вместе с тем, псевдопотенциальная температура медленно изменяется с высотой в пределах данной воздушной массы. Это её свойство помогает определять напластование воздушных масс одной над другой в тропосфере.

Масштабы воздушных масс

Воздушные массы имеют тот же порядок, что и основные течения общей циркуляции атмосферы. Линейная протяженность воздушных масс в горизонтальном направлении измеряется тысячами километров. По вертикали воздушные массы простираются вверх на несколько километров тропосферы, иногда до её верхней границы.

При местных циркуляциях, таких, например, как бризы, горно-долинные ветры, фены, воздух в циркуляционном потоке также более или менее обособлен по свойствам и движению от окружающей атмосферы. Однако в этом случае говорить о воздушных массах нельзя, поскольку масштаб явлений здесь будет иной.

Например, полоса, охваченная бризом, может иметь ширину всего 1-2 десятка километров, и потому не получит достаточного отражения на синоптической карте. Вертикальная мощность бризового течения также равна нескольким сотням метров. Таким образом, при местных циркуляциях мы имеем дело не с самостоятельными воздушными массами, а лишь с возмущённым состоянием внутри воздушных масс на небольшом протяжении.

Объекты, возникающие 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 и время их существования – более 2-х суток (табл. 4 ):

Воздушная масса имеет чёткие границы, отделяющие её от других воздушных масс.

Переходные зоны между воздушными массами, обладающими различными свойствами, называются фронтальными поверхностями.

В пределах одной и той же воздушной массы можно с достаточным приближением применять графическую интерполяцию, например, при проведении изотерм. Но при переходе через фронтальную зону из одной воздушной массы в другую линейная интерполяция уже не даст правильного представления о действительном распределении метеорологических элементов.

Очаги формирования воздушных масс

Воздушная масса приобретает чёткие характеристики в очаге формирования.

Очаг формирования воздушных масс должен отвечать определённым требованиям:

Однородность подстилающей поверхности воды или суши, чтобы воздух в очаге подвергался достаточно сходным воздействиям.

Однородность радиационных условий.

Циркуляционные условия, способствующие стационированию воздуха в данном районе.

Очагами формирования обычно бывают области, 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 полярный воздух. Все перечисленные барические системы также можно назвать очагами воздушных масс уже не с географической, а с синоптической точки зрения.

Географическая классификация воздушных масс

Воздушные массы классифицируют, прежде всего, по очагам их формирования в зависимости от расположения в одном из широтных поясов – арктическом, или антарктическом, полярном, или умеренных широт, тропическом и экваториальном.

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),

Полярный, или умеренный, воздух (ПВ или УВ),

Тропический воздух (ТВ). Данные воздушные массы, кроме того, подразделяют на морские (м) и континентальные (к) воздушные массы: мАВ и кАВ, мУВ и кУВ (или мПВ и кПВ), мТВ и кТВ.

Экваториальные воздушные массы (ЭВ)

Что касается экваториальных широт, здесь происходит конвергенция (сходимость потоков) и подъём воздуха, поэтому располагающиеся над экватором воздушные массы обычно приносятся из субтропической зоны. Но иногда выделяют самостоятельные экваториальные воздушные массы.

Иногда, кроме очагов в точном смысле слова, выделяют районы, где зимой воздушные массы трансформируются из одного типа в другой при их перемещении. Это районы в Атлантике южнее Гренландии и в Тихом океане над Беринговым и Охотским морями, где кПВ превращается в мПВ, районы над Юго-восточной частью Северной Америки и к югу от Японии в Тихом океане, где кПВ превращается в мПВ в процессе зимнего муссона, и район на юге Азии, где азиатский кПВ превращается в тропический воздух (также в муссонном потоке)

Трансформация воздушных масс

При изменении циркуляционных условий воздушная масса как единое целое смещается из очага своего формирования в соседние районы, взаимодействуя с другими воздушными массами.

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.

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.

Виды: Арктический или антарктический воздух (АВ), Умеренный воздух (УВ), Тропический воздух (ТВ), Экваториальный воздух (ЭВ).

Воздух в вентиляционных слоях может перемещаться в виде ламинарного или турбулентного потока. Понятие «ламинарный» означает, что отдельные потоки воздуха параллельны друг другу и движутся в вентиляционном пространстве без завихрений. В случае турбулентного потока его частицы движутся не только параллельно, но и совершают поперечное движение. Это приводит к вихреобразованию по всему сечению вентиляционного канала.

Состояние воздушного потока в вентиляционном пространстве зависит от : Скорости потока воздуха, Температуры воздуха, Площади сечения вентиляционного канала, Формы и поверхности строительных элементов на границе вентиляционного канала.

В земной атмосфере наблюдаются воздушные движения самых различных масштабов – от десятков и сотен метров (местные ветры) до сотен и тысяч километров (циклоны, антициклоны, муссоны, пассаты, планетарные фронтальные зоны) .
Воздух непрерывно движется: он поднимается — восходящее движение, опускается — нисходящее движение. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром. Причиной возникновения ветра является неравномерное распределение давления воздуха на поверхность Земли, которое вызвано неравномерным распределением температуры. При этом воздушный поток движется от мест с большим давлением в сторону, где давление меньше.
При ветре воздух движется не равномерно, а толчками, порывами, особенно у поверхности Земли. Существует много причин, которые влияют на движение воздуха: трение воздушного потока о поверхность Земли, встреча с препятствиями и др. Кроме того, воздушные потоки под влиянием вращения Земли отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном — влево.

Вторгаясь в районы с иными тепловыми свойствами поверхности, воздушные массы постепенно трансформируются. Например, морской умеренный воздух, поступая на сушу и продвигаясь в глубь материка, постепенно нагревается и иссушается, превращаясь в континентальный. Трансформация воздушных масс особенно характерна для умеренных широт, в которые время от времени вторгается теплый и сухой воздух из тропических широт и холодный и сухой — из приполярных

Взаимодействие океана и атмосферы.

27. Циркуляция воздушных масс.

© Владимир Каланов,
«Знания-сила».

Перемещение воздушных масс в атмосфере определяется тепловым режимом и изменением давления воздуха. Совокупность основных воздушных течений над планетой называется общей циркуляцией атмосферы . Основные крупномасштабные атмосферные движения, слагающие общую циркуляцию атмосферы: воздушные течения, струйные течения, воздушные потоки в циклонах и антициклонах, пассаты и муссоны.

Движение воздуха относительно земной поверхности – ветер – появляется потому, что атмосферное давление в различных местах воздушной массы неодинаково. Принято считать, что ветер – это горизонтальное движение воздуха. На самом деле воздух движется обычно не параллельно поверхности Земли, а под небольшим углом, т.к. атмосферное давление меняется и в горизонтальном и в вертикальном направлениях. Направление ветра (северный, южный и т.д.) означает, откуда ветер дует. Под силой ветра подразумевается его скорость. Чем она выше, тем ветер сильней. Скорость ветра измеряют на метеорологических станциях на высоте 10 метров над Землёй, в метрах в секунду. На практике силу ветра оценивают в баллах. Каждый балл соответствует двум-трём метрам в секунду. При силе ветра в 9 баллов его уже считают штормовым, а при 12 баллах – ураганом. Распространённый термин «буря» означает любой очень сильный ветер, независимо от количества баллов. Скорость сильного ветра, например, при тропическом урагане, достигает огромных значений – до 115 м/с и более. Ветер возрастает в среднем с высотой. У поверхности Земли его скорость снижается трением. Зимой скорость ветра в целом выше, чем в летнее время. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в умеренных и полярных широтах в тропосфере и нижней стратосфере.

Не совсем ясна закономерность изменения скорости ветра над материками на небольших высотах (100–200 м). здесь скорости ветра достигают самых больших значений после полудня, а самых малых – в ночное время. Это наблюдается лучше всего летом.

Очень сильные ветры, до штормовых, бывают днём в пустынях Центральной Азии, а ночью наступает полный штиль. Но уже на высоте 150–200 м наблюдается прямо противоположная картина: максимум скорости ночью и минимум днём. Такая же картина наблюдается и летом, и зимой в умеренных широтах.

Много неприятностей может принести порывистый ветер пилотам самолётов и вертолётов. Струи воздуха, движущиеся в различных направлениях, толчками, порывами, то ослабевая, то усиливаясь, создают большое препятствие для движения воздушных судов – появляется болтанка – опасное нарушение нормального полёта.

Ветры, дующие с горных хребтов выхоложенного материка в направлении тёплого моря, называются борой . Это – сильный, холодный, порывистый ветер, дующий обычно в холодное время года.

Многим известна бора в районе Новороссийска, на Черном море. Здесь созданы такие природные условия, что скорость боры может достигать 40 и даже 60 м/с, а температура воздуха понижается при этом до минус 20°С. Бора возникает чаще всего в период с сентября по март, в среднем 45 дней в году. Иногда последствия её были такими: замерзала гавань, лёд покрывал корабли, строения, набережную, с домов срывались крыши, опрокидывались вагоны, суда сбрасывались на берег. Бора наблюдается и в других районах России – на Байкале, на Новой Земле. Известна бора на Средиземном побережье Франции (там она называется мистраль) и в Мексиканском заливе.

Иногда в атмосфере возникают вертикальные вихри с быстрым спиралеобразным движением воздуха. Эти вихри называются смерчами (в Америке их называют торнадо). Смерчи бывают диаметром в несколько десятков метров, иногда до 100–150 м. измерить скорость воздуха внутри смерча чрезвычайно трудно. По характеру производимых смерчем разрушений оценочными величинами скорости вполне могут быть 50–100 м/с, а в особенно сильных вихрях – до 200–250 м/с с большой вертикальной составляющей скорости. Давление в центре поднимающегося вверх столба смерча падает на несколько десятков миллибар. Миллибары для определения давления обычно используют в синоптической практике (наряду с миллиметрами ртутного столба). Для перевода баров (миллибаров) в мм. ртутного столба существуют специальные таблицы. В системе СИ атмосферное давление измеряется в гектопаскалях. 1гПа=10 2 Па=1мб=10 -3 бар.

Смерчи существуют недолго – от нескольких минут до нескольких часов. Но и за это небольшое время они успевают натворить много бед. При подходе смерча (над сушей смерчи иногда называют тромбами) к зданиям разница между давлением внутри здания и в центре тромба приводит к тому, что здания как бы взрываются изнутри – разрушаются стены, вылетают стекла и рамы, срываются крыши, иногда не обходится и без человеческих жертв. Бывают случаи, когда людей, животных, а также различные предметы смерч поднимает в воздух и переносит на десятки, а то и сотни метров. В своём движении смерчи продвигаются на несколько десятков километров над морем и ещё больше – над сушей. Разрушительная сила смерчей над морем меньше, чем над сушей. В Европе тромбы редки, чаще они возникают в азиатской части России. Но особенно часты и разрушительны торнадо в США. О смерчах и торнадо читайте дополнительно на нашем сайте в разделе .

Атмосферное давление очень изменчиво. Оно зависит от высоты столба воздуха, его плотности и ускорения силы тяжести, которое изменяется в зависимости от географической широты и высоты над уровнем моря. Плотностью воздуха называется масса единицы его объёма. Плотность влажного и сухого воздуха заметно отличается только при высокой температуре и большой влажности. При понижении температуры плотность увеличивается, с высотой плотность воздуха уменьшается медленнее, чем давление. Плотность воздуха обычно непосредственно не измеряют, а вычисляют по уравнениям на основе измеренных величин температуры и давления. Косвенно плотность воздуха измеряют по торможению искусственных спутников Земли, а также из наблюдений за расплыванием искусственных облаков из паров натрия, создаваемых метеорологическими ракетами.

В Европе плотность воздуха у поверхности Земли равна 1,258 кг/м 3 , на высоте 5 км – 0,735, на высоте 20 км – 0,087, а на высоте 40 км – 0,004 кг/м 3 .

Чем короче столб воздуха, т.е. чем выше место, тем давление меньше. Но уменьшение плотности воздуха с высотой усложняет эту зависимость. Уравнение, выражающее закон изменения давления с высотой в покоящейся атмосфере, называется основным уравнением статики. Из него следует, что с увеличением высоты изменение давления отрицательное, и при подъёме на одну и ту же высоту падение давления тем больше, чем больше плотность воздуха и ускорение силы тяжести. Основная роль здесь принадлежит изменениям плотности воздуха. Из основного уравнения статики можно вычислить значение вертикального градиента давления, показывающего изменение давления при перемещении на единицу высоты, т.е. убывание давления на единицу расстояния по вертикали (мб/100 м). Градиент давления – это и есть сила, приводящая в движение воздух. Кроме силы градиента давления в атмосфере действуют силы инерции (сила Кориолиса и центробежная), а также сила трения. Все воздушные течения рассматриваются относительно Земли, которая вращается вокруг своей оси.

Пространственное распределение атмосферного давления называется барическим полем. Это система поверхностей равного давления, или изобарических поверхностей.

Вертикальный разрез изобарических поверхностей над циклоном (Н) и антициклоном (В).
Поверхности проведены через равные интервалы давления p.

Изобарические поверхности не могут быть параллельны друг другу и земной поверхности, т.к. температура и давление постоянно изменяются в горизонтальном направлении. Поэтому изобарические поверхности имеют разнообразный вид – от прогнутых вниз неглубоких «котловин» до выгнутых вверх растянутых «холмов».

При пересечении горизонтальной плоскостью изобарических поверхностей получаются кривые – изобары, т.е. линии, соединяющие пункты с одинаковыми значениями давления.

Карты изобар, которые строятся по результатам наблюдений в определённый момент времени, называются синоптическими картами. Карты изобар, составленные по средним многолетним данным за месяц, сезон, год, называются климатологическими.

Многолетние средние карты абсолютной топографии изобарической поверхности 500 мб за декабрь — февраль.
Высоты в геопотенциальных декаметрах.

На синоптических картах между изобарами принят интервал, равный 5 гектопаскалям (гПа).

На картах ограниченного района изобары могут обрываться, но на карте всего Земного шара каждая изобара, естественно, замкнута.

Но и на ограниченной карте часто бывают замкнутые изобары, ограничивающие участки низкого или высокого давления. Области с пониженным давлением в центре – это циклоны , а области с относительно повышенным давлением – это антициклоны .

Под циклоном понимают огромный вихрь в нижнем слое атмосферы, имеющий в центре пониженное атмосферное давление и восходящее движение воздушных масс. В циклоне давление возрастает от центра к периферии, а воздух движется против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке – в Южном полушарии. Восходящее движение воздуха приводит к образованию облачности и к осадкам. Из космоса циклоны выглядят в виде закручивающихся облачных спиралей в умеренных широтах.

Антициклон – это область высокого давления. Он возникает одновременно с развитием циклона и представляет собой вихрь с замкнутыми изобарами и самым высоким давлением в центре. Ветры в антициклоне дуют по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном. В антициклоне всегда существует нисходящее движение воздуха, что препятствует возникновению мощной облачности и продолжительных осадков.

Таким образом, крупномасштабная циркуляция атмосферы в умеренных широтах постоянно сводится к образованию, развитию, движению, а затем к затуханию и исчезновению циклонов и антициклонов. Циклоны, возникающие на фронте, разделяющем тёплую и холодную воздушные массы, движутся в сторону полюсов, т.е. переносят тёплый воздух в полярные широты. Наоборот, антициклоны, возникающие в тылу циклонов в холодной воздушной массе, движутся в субтропические широты, перенося туда холодный воздух.

Над европейской территорией России в год возникают в среднем 75 циклонов. Диаметр циклона достигает 1000 км и более. В Европе за год бывает в среднем 36 антициклонов, часть из которых имеет давление в центре более 1050 гПа. Среднее давление в Северном полушарии на уровне моря равно 1013,7 гПа, а в Южном полушарии – 1011,7 гПа.

В январе в северных частях Атлантики и Тихого океана наблюдаются области низкого давления, названные Исландской и Алеутской депрессиями . Депрессии , или барические минимумы , характеризуются минимальными значениями давления – в среднем около 995 гПа.

В такой же период года над Канадой и Азией возникают области высокого давления, названные Канадским и Сибирским антициклонами. Самое высокое давление (1075–1085 гПа) регистрируется в Якутии и Красноярском крае, а минимальное – в тайфунах над Тихим океаном (880–875 гПа).

Депрессии наблюдаются в районах, где часто возникают циклоны, которые по мере продвижения на восток и северо-восток постепенно заполняются и уступают место антициклонам. Азиатский и Канадский антициклоны возникают благодаря наличию на этих широтах обширных континентов Евразии и Северной Америки. В этих районах зимой антициклоны преобладают над циклонами.

Летом над этими материками схема барического поля и циркуляции коренным образом меняется, и зона образования циклонов в Северном полушарии смещается в более высокие широты.

В умеренных широтах Южного полушария циклоны, возникающие над однородной поверхностью океанов, двигаясь на юго-восток, встречают льды Антарктиды и здесь застаиваются, имея в своих центрах низкое давление воздуха. Зимой и летом Антарктида окружена поясом низкого давления (985–990 гПа).

В субтропических широтах циркуляция атмосферы различна над океанами и в районах соприкосновения материков и океанов. Над Атлантическим и Тихим океанами в субтропиках обоих полушарий имеются области высокого давления: это Азорский и Южноатлантический субтропические антициклоны (или барические минимумы) в Атлантике и Гавайский и Южнотихоокеанский субтропические антициклоны в Тихом океане.

Наибольшее количество солнечного тепла постоянно получает экваториальная область. Поэтому в экваториальных широтах (до 10° северной и южной широты вдоль экватора) в течение круглого года удерживается пониженное атмосферное давление, а в тропических широтах, в полосе 30–40° с. и ю.ш. – повышенное, вследствие чего образуются постоянные потоки воздуха, направленные от тропиков к экватору. Эти воздушные потоки называются пассатами . Пассатные ветры дуют в течение всего года, меняя лишь в незначительных пределах свою интенсивность. Это самые устойчивые ветры на Земном шаре. Сила горизонтального барического градиента направляет потоки воздуха из областей повышенного давления в область пониженного давления в меридиональном направлении, т.е. на юг и на север. Примечание: горизонтальный барический градиент – это разность давлений, приходящаяся на единицу расстояния по нормали к изобаре.

Но меридиональное направление пассатов изменяется под действием двух сил инерции – отклоняющей силы вращения Земли (силы Кориолиса) и центробежной силы, а также под действием силы трения воздуха о земную поверхность. Сила Кориолиса воздействует на каждое тело, движущееся вдоль меридиана. Пусть 1 кг воздуха в Северном полушарии расположен на широте µ и начинает двигаться со скоростью V вдоль меридиана на север. Этот килограмм воздуха, как и любое тело на Земле, имеет линейную скорость вращения U=ωr , где ω – угловая скорость вращения Земли, а r – расстояние до оси вращения. По закону инерции этот килограмм воздуха будет сохранять линейную скорость U , которую он имел на широте µ . Продвигаясь на север, он окажется на более высоких широтах, где радиус вращения меньше и линейная скорость вращения Земли меньше. Таким образом это тело опередит неподвижные тела, расположенные на том же меридиане, но в более высоких широтах.

Для наблюдателя это будет выглядеть как отклонение этого тела вправо под действием какой-то силы. Эта сила и есть сила Кориолиса. По этой же логике килограмм воздуха в Южном полушарии отклонится влево от направления движения. Горизонтальная составляющая силы Кориолиса, действующая на 1 кг воздуха, равна СК=2wVsinY. Она и отклоняет воздух, действуя под прямым углом к вектору скорости V. В Северном полушарии она отклоняет этот вектор вправо, а в Южном полушарии – влево. Из формулы следует, что сила Кориолиса не возникает, если тело покоится, т.е. она действует только тогда, когда воздух движется. В атмосфере Земли величины горизонтального барического градиента и силы Кориолиса имеют один порядок, поэтому иногда они почти уравновешивают друг друга. В таких случаях движение воздуха почти прямолинейно, и он движется не вдоль градиента давления, а вдоль изобары или близко к ней.

Воздушные течения в атмосфере обычно имеют вихревой характер, поэтому в таком движении на каждую единицу массы воздуха действует центробежная сила P=V/R , где V — скорость ветра, а R – радиус кривизны траектории движения. В атмосфере эта сила всегда меньше силы барического градиента и поэтому остаётся, так сказать, силой «местного значения».

Что касается силы трения, возникающей между движущимся воздухом и поверхностью Земли, то она в определённой мере замедляет скорость ветра. Происходит это так: нижние объёмы воздуха, снизившие свою горизонтальную скорость из-за неровностей земной поверхности, переносятся с нижних уровней вверх. Таким образом трение о земную поверхность передаётся вверх, постепенно ослабевая. Замедление скорости ветра заметно в так называемом планетарном пограничном слое , составляющем 1,0 – 1,5 км. выше 1,5 км влияние трения незначительно, поэтому более высокие слои воздуха называют свободной атмосферой .

В экваториальной зоне линейная скорость вращения Земли наибольшая, соответственно здесь и сила Кориолиса наибольшая. Поэтому в тропическом поясе Северного полушария пассаты дуют почти всегда с северо-востока, а в Южном полушарии – с юго-востока.

Низкое давление в экваториальной зоне наблюдается постоянно, зимой и летом. Полоса низкого давления, охватывающая по экватору весь Земной шар, называется экваториальной ложбиной .

Набрав силу над океанами обоих полушарий, два пассатных потока, двигаясь навстречу друг другу, устремляются к центру экваториальной ложбины. На линии низкого давления они сталкиваются, образуя так называемую внутритропическую зону конвергенции (конвергенция означает «сходимость»). В результате этой «сходимости» происходит восходящее движение воздуха и его отток выше пассатов к субтропикам. Этот процесс и создаёт условия для существования зоны конвергенции постоянно, в течение года. Иначе сходящиеся воздушные потоки пассатов быстро заполнили бы ложбину.

Восходящие движения влажного тропического воздуха приводят к образованию мощного слоя кучево-дождевых облаков протяженностью 100–200 км, из которых обрушиваются тропические ливни. Таким образом получается, что внутритропическая зона конвергенции становится местом, где дожди выливаются из пара, собранного пассатами над океанами.

Так упрощенно, схематично выглядит картина циркуляции атмосферы в экваториальной зоне Земли.

Ветры, изменяющие своё направление по сезонам, называют муссонами . Арабское слово «маусин», означающее «время года», дало название этим устойчивым воздушным течениям.

Муссоны, в отличие от струйных течений, возникают в определённых районах Земли, где дважды в год преобладающие ветры движутся в противоположных направлениях, образуя летний и зимний муссоны. Летний муссон – это поток воздуха с океана на материк, зимний – с материка на океан. Известны тропические и внетропические муссоны. В Северо-Восточной Индии и Африке зимние тропические муссоны складываются с пассатами, а летние юго-западные полностью разрушают пассаты. Самые мощные тропические муссоны наблюдаются в северной части Индийского океана и в Южной Азии. Внетропические муссоны зарождаются в возникающих над континентом мощных устойчивых областях повышенного давления в зимнее время и пониженного – в летнее время.

Типичными в этом отношении являются районы русского Дальнего Востока, Китая, Японии. Например, Владивосток, лежащий на широте Сочи из-за действия внетропического муссона зимой холоднее Архангельска, а летом здесь часто бывают туманы, осадки, с моря поступает влажный и прохладный воздух.

Многие тропические страны Южной Азии получают влагу, приносимую в виде проливных дождей летним тропическим муссоном.

Любые ветры являются результатом взаимодействия различных физических факторов, возникающих в атмосфере над определенными географическими районами. К местным ветрам относятся бризы . Они появляются вблизи береговой черты морей и океанов и имеют суточную смену направления: днём они дуют с моря на сушу, а ночью с суши на море. Объясняется это явление разницей температур над морем и сушей в разное время суток. Теплоёмкость суши и моря разная. Днём в тёплую погоду солнечные лучи нагревают сушу быстрее, чем море, и давление над сушей уменьшается. Воздух начинает двигаться в сторону меньшего давления – дует морской бриз . Вечером всё происходит наоборот. Суша и воздух над ней излучают тепло быстрее, чем море, давление становится выше, чем над морем, и воздушные массы устремляются в сторону моря – дует береговой бриз . Бризы особенно отчётливы при тихой солнечной погоде, когда им ничего не мешает, т.е. не накладываются другие потоки воздуха, которые легко заглушают бризы. Скорость бриза редко бывает выше 5 м/с, но в тропиках, где разность температур поверхностей моря и суши значительна, бризы дуют иногда со скоростью 10 м/с. В умеренных широтах бризы проникают в глубь территории на 25–30 км.

Бризы, собственно говоря, те же муссоны, только в меньшем масштабе – они имеют суточный цикл и изменение направления зависит от смены ночи и дня, муссоны же имеют годовой цикл и меняют направление в зависимости от времени года.

Океанские течения, встречая на своём пути берега материков, разделяются на две ветви, направленные вдоль побережий материков к северу и югу. В Атлантическом океане южная ветвь образует Бразильское течение, омывающее берега Южной Америки, а северная ветвь – тёплый Гольфстрим, переходящая в Североатлантическое течение, и под названием Нордкапского течения достигающая Кольского полуострова.

Тихом океане северная ветвь экваториального течения переходит в Куро-Сиво.

Ранее мы уже упоминали о сезонном тёплом течении у берегов Эквадора, Перу и Северного Чили. Оно возникает обычно в декабре (не каждый год) и вызывает резкое снижение улова рыбы у берегов этих стран из-за того, что в тёплой воде очень мало планктона – основного пищевого ресурса для рыбы. Резкое повышение температуры прибрежных вод вызывает развитие кучево-дождевых облаков, из которых проливаются сильные дожди.

Рыбаки иронически назвали это тёплое течение Эль-Ниньо, что означает «рождественский подарок» (от исп. el ninjo – младенец, мальчик). Но мы хотим подчеркнуть не эмоциональное восприятие чилийскими и перуанскими рыбаками этого явления, а его физическую причину. Дело в том, что повышение температуры воды у берегов Южной Америки вызывается не только тёплым течением. Изменения в общую обстановку в системе «океан-атмосфера» на огромных просторах Тихого океана вносит и атмосферный процесс, названный «Южным колебанием ». Этот процесс, взаимодействуя с течениями, определяет все физические явления, происходящие в тропиках. Всё это подтверждает, что циркуляция воздушных масс в атмосфере, особенно над поверхностью Мирового океана, представляет собой сложный, многомерный процесс. Но при всей сложности, подвижности и изменчивости воздушных течений всё же существуют определённые закономерности, в силу которых в тех или иных районах Земли из года в год повторяются основные крупномасштабные, а также местные процессы циркуляции атмосферы.

В заключение главы приведём некоторые примеры использования энергии ветра. Энергию ветра люди используют с незапамятных времён, с тех пор, как они научились ходить в море под парусом. Потом появились ветряные мельницы, а позднее – ветровые двигатели – источники электроэнергии. Ветер – вечный источник энергии, запасы которой неисчислимы. К сожалению, использование ветра в качестве источника электроэнергии представляет большую сложность из-за изменчивости его скорости и направления. Однако с помощью ветряных электродвигателей стало возможным достаточно эффективное использование энергии ветра. Лопасти ветряка заставляют его почти всегда «держать нос» по ветру. Когда ветер имеет достаточную силу, ток идёт непосредственно к потребителям: на освещение, к холодильным установкам, приборам различного назначения и на зарядку аккумуляторов. Когда ветер стихает, аккумуляторы отдают в сеть накопленную электроэнергию.

На научных станциях в Арктике и Антарктике электроэнергия ветровых двигателей даёт свет и тепло, обеспечивает работу радиостанций и других потребителей электроэнергии. Конечно, на каждой научной станции имеются дизель-генераторы, для которых нужно иметь постоянный запас топлива.

Самые первые мореплаватели использовали силу ветра стихийно, без учёта системы ветров и океанских течений. Они просто ничего не знали о существовании такой системы. Знания о ветрах и течениях накапливались столетиями и даже тысячелетиями.

Один из современников китайский мореплаватель Чжэн Хэ в течение 1405-1433 гг. возглавил несколько экспедиций, которые проходили так называемым Великим муссонным путём от устья реки Янцзы к Индии и восточным берегам Африки. Сохранились сведения о масштабах первой из этих экспедиций. Она состояла из 62 кораблей с 27800 участниками. Для плавания экспедиций китайцы использовали свои знания закономерностей муссонных ветров. Из Китая они уходили в море в конце ноября – начале декабря, когда дует северо-восточный зимний муссон. Попутный ветер помогал им достигать Индии и Восточной Африки. Возвращались они в Китай в мае – июне, когда устанавливался летний юго-западный муссон, который в Южно-Китайском море становился южным.

Возьмём пример из более близкого к нам времени. Речь пойдёт о путешествиях знаменитого норвежского учёного Тура Хейердала. С помощью ветра, а точнее, с помощью пассатов Хейердал смог доказать научную ценность двух своих гипотез. Первая гипотеза заключалась в том, что острова Полинезии в Тихом океане могли быть, по мнению Хейердала, заселены когда-то в прошлом выходцами из Южной Америки, которые пересекли значительную часть Тихого океана на своих примитивных плавсредствах. Эти плавсредства представляли собой плоты из бальсового дерева, которое примечательно тем, что после длительного пребывания в воде оно не меняет свою плотность, а потому не тонет.

Жители Перу пользовались такими плотами в течение тысячелетий, ещё до империи инков. Тур Хейердал в 1947 г. связал плот из больших бальсовых брёвен и назвал его «Кон-Тики», что означает Солнце-Тики – божество предков полинезийцев. Взяв «на борт» своего плота пятерых любителей приключений, он отправился в путь под парусом из Кальяо (Перу) в Полинезию. В начале плавания плот несло Перуанское течение и юго-восточный пассат, а затем за работу принялся восточный пассат Тихого океана, который почти три месяца без перерыва дул исправно на запад, и через 101 сутки Кон-Тики благополучно прибыл на один из островов архипелага Туамоту (ныне Французская Полинезия).

Вторая гипотеза Хейердала состояла в том, что он считал вполне возможным, что культура ольмеков, ацтеков, майя и других племён Центральной Америки была перенесена из Древнего Египта. Это было возможным, по мнению учёного, потому, что когда-то в древности люди плавали через Атлантический океан на папирусных лодках. Доказать состоятельность этой гипотезы Хейердалу помогли также пассаты.

Вместе с группой спутников-единомышленников он совершил два плавания на папирусных лодках «Ра-1» и «Ра-2». Первая лодка («Ра-1») развалилась, не дойдя до американского берега нескольких десятков километров. Экипаж подвергся серьёзной опасности, но всё обошлось благополучно. Лодку для второго плавания («Ра-2») вязали «специалисты высшего класса» – индейцы из Центральных Анд. Выйдя из порта Сафи (Марокко), папирусная лодка «Ра-2» через 56 суток пересекла Атлантический океан и достигла острова Барбадос (примерно в 300–350 км от побережья Венесуэлы), преодолев 6100 км пути. Сначала лодку подгонял северо-восточный пассат, а начиная с середины океана – восточный пассат.

Научность второй гипотезы Хейердала была доказана. Но было доказано и другое: несмотря на благополучный исход плавания, лодка, связанная из пучков папируса, камыша, тростника или другого водного растения, для плавания в океане не годится. Подобный «кораблестроительный материал» не должен использоваться, т.к. он быстро намокает и погружается в воду. Ну, а если найдутся ещё любители, одержимые желанием переплыть океан на каких-нибудь экзотических плавсредствах, то пусть они имеют в виду, что плот из бальсового дерева надёжнее, чем папирусная лодка, а также то, что такое путешествие всегда и в любом случае опасно .

© Владимир Каланов,
«Знания-сила»

низкие температуры и небольшая влажность

Континентальные полярные воздушные массы низкие температуры и небольшая влажность

Те, кто живет в северных частях Соединенных Штатов, ожидают холода погода в зимние месяцы. Эти состояния обычно приводят от вторжения холодных арктических воздушных масс, происходящих из покрытые снегом районы северной Канады. Из-за длинных зимних ночей и сильного радиационного похолодания обнаружено в этих регионах вышележащий воздух становится очень холодным и очень устойчивым.Чем дольше продолжается этот процесс, тем холоднее развивающаяся воздушная масса. становится, пока изменение погодных условий не перенесет арктический воздушные массы на юг.

Арктические воздушные массы перемещаются как мелководная область высокое давление, широко известное как «арктический максимум». Северные ветры, связанные с циклоном и висячий антициклон (центр арктической воздушной массы), переносит более холодный воздух на юг. Поскольку местность, как правило, плоская и не имеет каких-либо существенных топографические особенности, арктические воздушные массы входят в Соединенные Штаты и могут легко скользить на всем пути в Техас и Флориду.

Ниже представлена ​​карта наземных наблюдений и передний край большой арктической воздушной массы, покрывающей большую часть США выделены синей линией. Центр эта воздушная масса является высокой центр давления расположен в северной Монтане (обозначен синей буквой «H»).

Из этих отчетов мы видим, что большинство станций в арктической воздушной массе обычно демонстрируют относительно более холодные температуры, при более низкой температуры точки росы, и ветры обычно с севера.Обратите внимание, что по другую сторону синей границы, за пределами этого воздуха масса, состояние поверхности сильно различаются, что свидетельствует о наличии совсем другой воздушной массы.

---

введение

морской тропический

Воздушные массы

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ

Когда большой объем воздуха остается над определенной территорией в течение нескольких дней или недель, тело воздух может изменять свои тепловые и влажностные свойства в зависимости от земли или воды под Это.Воздух обменивается теплом с землей или водой, нагревая или охлаждая, пока не температура точно соответствует температуре поверхности под ним. Тело воздуха также получает или теряет влагу в зависимости от температуры и влажности поверхности. Тело воздух, напоминающий по характеристикам поверхность под ним, называется воздухом . масса .

Источник: Неизвестно

Пять основных типов воздушных масс влияют на погоду в Мичигане.Они могут принести что угодно из от палящего зноя до пробирающего до костей холода в зависимости от типа воздушной массы. Пятеро есть.

Континентальная Арктика (cA): Чрезвычайно низкие температуры и очень мало влаги. Обычно они происходят к северу от Полярного круга,
. где дни 24-часовой темноты позволяют воздуху охлаждаться иногда до рекордно низкого уровня температуры. Такие воздушные массы часто устремляются на юг через Канаду и США во время зимой, но очень редко образуются летом, потому что солнце прогревает Арктику.

Континентальный полярный (сП): холодный и сухой, но не такой холодный, как Арктические воздушные массы. Обычно они формируются южнее и часто
доминируют над погодной картиной в США зимой. Континентальные полярные массы формируются летом, но обычно
влияние только на север США. Именно эти воздушные массы ответственны за принесение ясная и приятная погода в течение
лето на север.

Морской полярный (мП): Прохладный и влажный.Обычно они приносят пасмурная, влажная погода в США. Над северной Атлантикой формируются морские полярные воздушные массы. и северной части Тихого океана. Они чаще всего влияют на Тихоокеанский Северо-Запад и К северо-востоку. Морские полярные воздушные массы могут формироваться в любое время года и обычно не так холодны, как континентальные полярные воздушные массы.

Морской тропический (mT): теплые температуры с обильным влага. Морские тропические воздушные массы наиболее распространены в
странах мира. восток США и берут свое начало над теплыми водами южной части Атлантического океана и Мексиканский залив.Эти воздух
массы могут образовываться круглый год, но наиболее распространены в США летом. Морские тропические воздушные массы
ответственность за жаркие и влажные летние дни на юге и востоке.

Континентально-Тропический (cT): Жаркий и очень сухой. Они обычно летом образуются над юго-западом пустыни и северной Мексикой. Они могут принести запись тепла на равнины и в долину Миссисипи летом, но они обычно не делают его на восток и юго-восток.По мере продвижения на восток влага испаряется в воздух, делая воздушную массу более похожей на морскую тропическую воздушную массу. Континентальный тропический воздух массы очень редко образуются зимой, но обычно они сохраняют юго-запад пустыни. Летом жара выше 100 градусов по Фаренгейту.

Этот материал был составлен только для использования в образовательных целях, и не могут быть воспроизведены без разрешения. Один экземпляр может быть распечатан для личного использовать. Пожалуйста, свяжитесь с Randall Schaetzl (soils@msu.образование) для получения дополнительной информации или разрешений.

Воздушные массы и фронты

Воздушные массы и фронты ГЛАВА 12
Воздушные массы и фронты

---

Воздушная масса: чрезвычайно большой объем воздуха (тысячи квадратных километров), свойства температуры и влажности которых довольно схожи. в любом горизонтальном направлении на любой заданной высоте. Свойства воздушная масса определяется типом поверхности, над которой она развивается, источник регион .Исходная область должна быть в целом плоской и однородной по составу, со слабыми приземными ветрами, такими как ледяные и заснеженные арктические равнины в зимние и субтропические океаны и пустынные районы летом. Иметь униформу воздушная масса по температуре и влажности, воздушная масса должна оставаться в своем источнике региона на несколько дней или недель.

Воздушные массы делятся на четыре основные категории в зависимости от их регион источника: i) морской полярный (mP), ii) континентальный полярный (cP), iii) морской тропический (mT) и iv) континентальный тропический (cT).добавка пятая воздушная масса, арктическая (А), отличается от цР резким холодом. Морские воздушные массы имеют различные характеристики по температуре на протяжении Атлантику, чем над Тихим океаном.

Таблица 11.1, стр. 289 (Аренс)

---

Район источника cT воздушной массы – субтропические пустыни Мексики и юго-западе США в основном летом, тогда как воздушная масса mT развивается в течение тропический и субтропический океаны. Район источника mP воздушной массы закончился холодные океанские воды северной части Тихого океана и Северной Атлантики, а воздушная масса cP развивается в северных внутренних районах Северной Америки.арктическая воздушная масса, с другой стороны, формируется над ледяными и заснеженными районами Сибири, Арктический бассейн, Гренландия и север Северной Америки.

Рисунок 11.2, стр. 289 (Аренс)

---

Воздушные массы не остаются бесконечно долго в своей исходной области, а перемещаются с места на место, меняя свою температуру, влажность и/или стабильность. Изменение воздушной массы происходит главным образом за счет i) теплообмена или влаги или того и другого вместе с поверхностью, по которой движется воздушная масса, ii) радиационное охлаждение и iii) процессы, связанные с крупномасштабными вертикальными движение.

Зимой, когда самолет cP летит на юг из Канады в США, его температура быстро меняется, если воздух достигает свободной от снега земли, что нагревается солнечным излучением, а модификация воздуха cP происходит медленно когда он движется по заснеженной земле, где падающая солнечная радиация отражается, а не поглощается и нагревает землю.

Рисунок 11.3, стр. 290 (Аренс)

Рисунок 11.4, стр. 292 (Аренс)

Когда воздух cP движется над теплыми водами Великих озер или Атлантики, дополнительно к температуре, его влажность также изменяет ведущую низкую облачность и туман.Если над Великими озерами дуют береговые ветры, локализованная снежная буря образуется на подветренной стороне озера, известная как эффект озера . снег . Такие бури обычны поздней осенью и ранней зимой перед озера замерзают.

Рисунок 1, стр. 291 (Аренс)

Сибирский экспресс — экстремально холодная арктическая воздушная масса, расположенная над Сибирью, которая пересекает Северный полюс и движется в Канаду, и погружается в Великие равнины и южнее.

Рисунок 3, стр. 294 (Аренс)

---

Когда прохладный и влажный воздух mP движется вглубь суши от Тихого океана, поднимается по наветренным склонам прибрежных горных хребтов и подвергается адиабатическое охлаждение, ведущее к развитию облаков и осадков.В виде МП воздух опускается по подветренным склонам, облака рассеиваются в результате адиабатический нагрев. Аналогичный процесс повторяется, когда воздух mP проходит вверх. и над Скалистыми горами, и становится значительно мягче и суше, чем свой оригинальный воздух.

Рисунок 11.6, стр. 293 (Аренс)

Рисунок 11.7, стр. 293 (Аренс)

Рисунок 11.8, стр. 295 (Аренс)

Воздушные массы mT и cT не изменяются так легко, как полярный воздух. Когда mT воздух движется на север над более холодной землей на востоке США зимой, стабилизируется, что приводит к подавлению конвективной активности и отодвинуты назад на юг.Когда mT воздух проходит над более теплой землей восточной США летом становится теплее и продолжает свой путь на север к Канада. Аналогичные особенности справедливы и для cT air.

Рисунок 11.9, стр. 295 (Аренс)

---

Фронт: узкая зона перехода между воздушными массами контрастных плотности, то есть воздушные массы разной температуры или разные водные концентрации пара или того и другого. Фронт также характеризуется резким изменение направления и скорости ветра на его поверхности, известное как ветер сдвиг , связанный со схождением, приводящим к восходящему движению, облака и, возможно, осадки.

Формирование, укрепление (сильный градиент плотности) или регенерация фронта называется фронтогенез , а ослабление (более слабая градиент плотности) или диссипация фронта называется фронтолизом . Осадки, связанные с фронтом, имеют тенденцию увеличиваться или уменьшаться в интенсивность по мере усиления или ослабления фронта.

Фронт отклоняется от поверхности Земли в сторону более холодного (плотного) воздуха. Он пересекает изобары на поверхности в области ложбины.Каждая изобара перегибы, когда он пересекает фронт.

Фронтальный туман: приземное облако, вызванное перемешиванием. Такое случается когда осадки выпадают из относительно теплого воздуха в относительно прохладный воздух у поверхности и испаряется по мере увеличения концентрации водяного пара до насыщения. Фронтальный туман наблюдается непосредственно перед теплым фронтом или только за холодным фронтом.

---

Существует четыре типа фронтов: стационарный, холодный, теплый и окклюзионный. Фронты окклюзии могут быть как холодного, так и менее распространенного теплого типа.

Стационарный фронт: почти стационарная узкая переходная зона между контрастными воздушными массами; ветры дуют параллельно фронту, но в в противоположных направлениях с двух сторон фронта. Стационарный фронт в высокие равнины отделяют холодный плотный воздух Канады от более мягкого воздуха воздух северной части Тихого океана.

Рисунок 11.14, стр. 299 (Аренс)

Стационарный фронт часто ассоциируется с широкой областью облачности и дождь или снег на холодной стороне фронта.Облака и осадки результат превышения над , когда теплый влажный воздух течет вверх над более холодная воздушная масса, расположенная более или менее вдоль лобовой поверхности, охлаждается через адиабатическое расширение, вызывающее конденсацию и выпадение осадков.

---

Теплый фронт: узкая переходная зона между наступающими относительно теплый (менее плотный) воздух и отступающий относительно холодный (плотный) воздух. Тепло фронт на востоке США отделяет наступающий мТ воздух Мексиканского залива от отступающий холодный МП воздух Северной Атлантики.

Рисунок 11.20, стр. 304 (Аренс)

Рисунок 11.21, стр. 304 (Аренс)

Как и стационарный фронт, теплый фронт связан с широкой облачностью и защита от осадков, которая может простираться на сотни километров впереди поверхностный фронт.

Тип фронтальной погоды зависит от устойчивости более теплого воздуха. Когда теплый воздух стабилен, в верхней части может существовать фронтальная инверсия . фронтальная область, устойчивый ливень от слабого до умеренного или фронтальный туман наблюдается при наличии слоисто-дождевых или слоисто-облачных облаков соответственно.Когда теплый воздух нестабилен, наблюдаются кратковременные периоды сильных дождей. при наличии кучево-дождевых облаков.

---

Холодный фронт: узкая переходная зона между наступающими относительно холодный (плотный) воздух и отступающий относительно теплый (менее плотный) воздух. Холод фронт в Новой Англии отделяет наступающие прохладные мП Атлантики от отступающих более теплый cP воздух Средней Атлантики, известный как черный ход .

Рисунок 11.17, стр. 301 (Аренс)

Рисунок 11.15, стр. 300 (Аренс)

Над Северной Америкой температурный контраст холодного фронта составляет обычно больше, чем на стационарном или теплом фронте. Холодный фронт прохождение связано с резким перепадом температуры зимой и заметным падение влажности летом.

Наклон холодного фронта круче (от 1:50 до 1:100), чем наклон теплого фронта (1:150). Типичный поток наверху через фронт исходит от холод к теплой стороне, противоположный стационарному или теплому фронту.Низкий уровень движение воздуха на холодном фронте также отличается от движения воздуха на стационарном или теплом фронте.

Рисунок 11.13, стр. 298 (Аренс)

---

Элементы утепленного фасада:

Таблица 11.3, стр. 306 (Аренс)

Характеристики холодного фасада:

Таблица 11.2, стр. 303 (Аренс)

---

Закупоренный фронт (окклюзия): образовалась узкая переходная зона когда холодный фронт настигает теплый фронт.Когда воздух позади наступающей холодный фронт холоднее воздуха перед теплым фронтом, называется Окклюзия холодного типа. Когда воздух за наступающим холодным фронтом не такой холодный, как воздух перед теплым фронтом, его называют окклюзией теплого типа.

Окклюзия холодного типа часто наблюдается в северных и южных штатах США. Канада, в то время как прикус теплого типа встречается реже, но часто наблюдается в северных частях западного побережья, например, на северо-западе Тихого океана.

Когда окклюзия начинает вращаться против часовой стрелки (в Северном полушария), его иногда называют изогнутой окклюзией .Смысл окклюзии, где встречаются окклюзионный, теплый и холодный фронты, называется тройным точка , где условия благоприятны для формирования нового циклона.

Рисунок 11.22, стр. 307 (Аренс)

---

Сухая линия: граница между теплым сухим и теплым влажным воздухом в юго-восточном секторе зрелый среднеширотный циклон. Вероятно, это место формирования сильной грозы.

Рисунок 4, стр. 305 (Аренс)

Воздух называют массой, потому что бассейн воздуха имеет аналогичную структуру температуры и влажности.Он будет немного изменен, когда покинет исходную область. Но в целом масса везде одинаковая. Происхождением воздуха называют воздушные массы (рис. 8.32). Когда воздух находится над какой-либо территорией в течение длительного периода времени, воздушная масса приобретает характеристики подстилающей поверхности земли. Например, воздух в холодной заснеженной долине под горой станет холодным из-за контакта с поверхностью. Затем воздушные массы идентифицируются по их температуре и содержанию влаги в соответствии с регионом их происхождения.Влажность воздушной массы обозначается тем, что она называется континентальной, если она образовалась над сушей, или морской, если она образовалась над водой. Континентальные воздушные массы сухие, морские – влажные, собирающие и переносящие влагу из ее океанического источника. Воздушные массы трех температур могут воздействовать на Средний Запад. Первый, тропический, формируется над регионами к югу от нас, над Мексиканским заливом или самой Мексикой. Второй — полярный, берущий начало над Канадой или водами вокруг Канады. Третий встречается только во время экстремально холодных вспышек зимней арктической воздушной массы.Арктические воздушные массы переносятся непосредственно из крайне холодной внутренней Арктики в центральную часть Соединенных Штатов.

Рис. 8.32 Области источников и пути прохождения различных воздушных масс.

Сочетание меток температуры и влажности описывает воздушную массу. Континентальные полярные (cP) воздушные массы — это более холодные воздушные массы, которые зимой следуют за холодными фронтами, принося ясное небо (из-за их сухости) и более низкие температуры. Континентальный полярный воздух приносит вспышки заморозков.Морской поляр (mP) обеспечивает весь снег в штате Вашингтон и приятную зимнюю погоду на Среднем Западе. Континентальный арктический (cA) воздух будет влиять на Средний Запад во время отрицательных (по шкале Фаренгейта) вспышек холода. Тропический воздух может быть континентальным или морским. Морской тропический (mT, теплый влажный) воздух приносит нам летние осадки, независимо от того, приходят ли они с Тихого или Атлантического океана. Обычно mT воздух поступает из Атлантики и Мексиканского залива. Континентальный тропический (cT) воздух обычно не может быть доставлен в Соединенные Штаты.Большая часть континентального тропического воздуха будет находиться в Южной Америке, юго-западной части Азии и, как правило, на Африканском континенте. Большую часть времени на нас влияет континентальный воздух (преимущественно полярного происхождения), характерный для центра континента.

Учебный вопрос 8.10

Морской полярный (mP) воздух будет

Учебный вопрос 8.11

Теплый влажный летний день будет вызван воздушными массами какого типа?

Два фундаментальных утверждения о погоде и о том, почему она существует:

1. Дифференциальный нагрев поверхности земли.
2. Нагрев нижних слоев атмосферы за счет передачи энергии от поверхность.

Масса воздуха

Воздушная Масса — чрезвычайно большое воздушное тело, свойства которого температуры и влажности (влажности) на любой заданной высоте, практически одинаковы в любом горизонтальном направлении.

• может охватывать сотни тысяч квадратных миль.
• возможны небольшие вариации

Исходные регионы — это просто географические районы, где возникает масса.Должно быть:

1. однородный состав поверхности — плоский
2. слабый приземный ветер

Чем дольше воздушная масса находится над областью своего происхождения, тем больше скорее всего, он приобретет свойства поверхности внизу.

Классификация: 4 общие классификации воздушных масс по категориям по исходному региону.

1. полярные широты P — расположены к полюсу 60 градусов север и юг
2. тропические широты T — расположены в пределах примерно 25 градусов экватора
3. континентальный c — расположенный на больших массивах суши — сухой
4. морской м — расположенный над океанами—-влажный

Затем мы можем комбинировать вышеперечисленное, чтобы описать различные виды воздушных масс.

cP континентальный полярный холодный, сухой, стабильный

cT континентальный тропический жаркий, сухой, стабильный воздух наверху — нестабильный приземный воздух

mP морской полярный прохладный, влажный и нестабильный

mT морской тропический теплый, влажный, обычно неустойчивый

Воздушные массы в США включают

cP — суровых зимних холода могут распространиться на юг США. и даже во Флориде, наносящей ущерб урожаю. Требуют долгих, ясных ночей, что означает сильное радиационное охлаждение воздуха вблизи поверхности.Стабильная воздушная масса. Добавляется мало влаги, поэтому воздух сухой

mP — Зимний воздух cP движется над регионом, например, северо-восточным. Тихий океан, получая немного тепла и влаги от более теплого океана. В случае с Тихоокеанскими северо-западными горами воздух поднимается вверх (орографический подъем), вызывающий дождь.

мТл — зимним источником для ЮЗ США являются субтропические Восточная часть Тихого океана. mT воздуха, влияющего на погоду к востоку от Скалистые горы происходят из Мексиканского залива, но влияют только зимняя погода в штатах SE.Иногда медленная погода системы в SW потоке наверху могут поглощать влагу на средних и нижних уровнях производящие осадки.

cT — Континентальный тропический воздух обычно влияет только США в летнее время, так как теплый и сухой воздух выкачивается из Мексиканское плато. Обычно он довольно стабилен и сух, и если он становится застойным на Среднем Западе, что приводит к засухе. Летальные исходы связанные с аномальной жарой 1995 года на Среднем Западе, были результатом cT и mT воздуха, застаившегося над центральным и восточным часть США прошлым летом.

Воздушные массы могут управлять погодой в течение относительно длительного времени. период: от периода дней до месяцев. Большинство погодных условий по периферии этих воздушных масс на границах, называемых фронтами.

Фасады

Фронт — переходная зона между воздушными массами с отчетливо разные свойства.

Различия в плотности чаще всего вызваны температурой различия. Отдельные воздушные массы с разной влажностью Что ж. Мы идентифицируем фронты по движению этой переходной зоны и свойства, которые перемещаются по географическому местоположению.Что перемены погоды вы ожидаете, когда прогнозист по телевидению говорит о простуде фронт движется по местности?

Как определить фронт на карте погоды на поверхности или по собственные наблюдения за погодой? Искать:

1. Резкие перепады температуры на относительно небольшом расстоянии
2. Изменение содержания влаги
3. Быстрые изменения направления ветра
4. Изменения давления
5. Облака и характер осадков

Типы фасадов:

Стационарный передний характеризуется отсутствием движения переходной зоны между две воздушные массы.

Холодный фронт c старый воздух, вытесняющий теплый воздух.

Крутая передняя кромка — трение замедляет движение по поверхности, движется быстро — 25 до 40 узлов быстрее = круче

---

  Общие погодные характеристики холодного фронта  Характеристики погоды перед фронтальным прохождением Район фронта после фронтального прохождения  Ветры  Ю-ЮЗ порывистый З-СЗ
  Температура  Теплый Внезапное снижение Постоянное охлаждение
  точка росы  высокая; остается стабильным Устойчиво Снижается
  Давление  Постоянно падает Минимум; быстрый рост устойчивый рост
  Видимость  От удовлетворительной до плохой Плохая, затем улучшается хорошо
  Облака  Ci, Cs Cb Cb Cu
  Осадки  ливни сильные осадки.расчистка
 

---

Теплый фасад с кронштейном схема вытеснения воздуха холодным воздухом. Неглубокий передний край теплый воздух должен «обгонять» холодный воздух — холодный воздух отступает, движется медленно 10-15 узлов

---

  Общие погодные характеристики теплого фронта  Характеристики погоды перед фронтальным прохождением Район фронта после фронтального прохождения  Ветры  Ю-ЮВ Переменная Ю-ЮЗ
  Температура  Прохладный, медленно нагревающийся устойчивый рост теплее
  Точка росы  Устойчивое повышение Устойчивое повышение, чем постоянное
  Давление  Обычно падает Уровни немного поднимаются, а затем падают
  Видимость  Плохая Улучшается удовлетворительно
  Облака  Ci, Cs As Ns St туман Слоистые поляны с рассеянным Sc
  Осадки  Морось от слабой до умеренной или отсутствует обычно нет
 

---

Есть два вида закрытые фронты

Холодная окклюзия -Холодный фронт догоняет теплый фронт.Нс, Tcu,Cb теплый очень холодный

Теплая окклюзия в основном на СЗ. Теплый прохладный мп у океана холодный cP теплая окклюзия. Осадки похожи на холодную окклюзию

Типы воздушных масс — Метеобюро

Существует шесть основных типов воздушных масс, воздействующих на Британские острова. Мы классифицируем эти воздушные массы прежде всего по району их возникновения.

Они классифицируются как континентальные или морские — в зависимости от того, возникают ли они над сушей или морем — и арктические или антарктические, экваториальные, тропические или полярные, в зависимости от конкретного региона, в котором они образуются.

Воздушные массы, воздействующие на Британские острова

Всего на Британские острова влияет шесть воздушных масс.

Арктическая морская воздушная масса

• Откуда: Арктика
• Влажный, холодный воздух зимой приносит снег

Полярная континентальная воздушная масса

• Откуда: Центральная Европа
• Горячий воздух приносит засушливое лето
• Холодный воздух зимой приносит снег

Тропическая континентальная воздушная масса

• Откуда: Северная Африка
• Горячий и сухой воздух приносит жару летом

Тропическая морская воздушная масса

• Откуда: Атлантика
• Теплый влажный воздух приносит облака, дождь и теплую погоду

Возвращение Полярного Приморья

• Откуда: Гренландия/Арктика через Северную Атлантику
• Влажный, мягкий и нестабильный воздух, несущий облачность и ливневые дожди

Полярная морская воздушная масса

• Откуда: Гренландия / Арктическое море
• Влажный, холодный воздух приносит холодную дождливую погоду

Полярный континентальный

Эта воздушная масса берет свое начало над снежными равнинами Восточной Европы и России и считается только зимним (с ноября по апрель) явлением.

Летом, когда земная масса значительно теплее, эту воздушную массу можно было бы классифицировать как тропическую континентальную.

Погодные характеристики этой воздушной массы зависят от длины морского пути на пути от Европы до Британских островов: этот воздух по своей природе очень холодный и сухой, и если он достигает юга Британии коротким морским путем через Ла-Манш, погода характеризуется ясным небом и сильными морозами. При более длинном морском пути над Северным морем воздух становится нестабильным, и добавляется влага, вызывающая ливни с дождем или снегом, особенно у восточного побережья Британии.

В этой воздушной массе обычно наблюдаются самые низкие температуры на Британских островах: ниже -10 °C ночью и иногда ниже нуля в течение всего дня.

Полярный морской

Эта воздушная масса берет свое начало над северной Канадой и Гренландией и достигает Британских островов с северо-западным воздушным потоком.

Морские полярные массы чаще всего воздействуют на Британские острова. Эта воздушная масса вначале очень холодная и сухая, но при длительном прохождении над относительно теплыми водами Северной Атлантики ее температура быстро повышается, и она становится неустойчивой до большой глубины.

Для этой воздушной массы характерны частые ливни в любое время года. В зимние месяцы, когда нестабильность (конвекция) наиболее сильна над морем, град и гром обычны на большей части западной и северной стороны Британских островов. Однако на востоке Британии может быть меньше ливней, поскольку здесь меньше нагрев поверхности. Летом верно обратное: температура земли выше температуры моря, а самые сильные ливни идут над восточной Англией.

Арктический морской

Арктическая морская воздушная масса имеет сходные характеристики с полярной морской воздушной массой, но из-за более короткого морского пути воздух холоднее и менее влажный.

Летом арктический воздух встречается редко, но когда он появляется, он может принести сильные ливни или грозы и необычно низкие температуры.

В период с октября по май воздух достаточно холодный, чтобы вызвать ливни с градом или снег, и они чаще всего случаются над Шотландией и вдоль побережья, подверженного северным ветрам.

Арктическая морская воздушная масса берет свое начало над Северным полюсом и Северным Ледовитым океаном.

Полярные системы низкого давления, формирующиеся в этой воздушной массе, могут иногда приводить к широкомасштабным и сильным снегопадам, но в остальном внутренние районы остаются свободными от облаков в зимние месяцы.В северной Шотландии арктический морской воздух обычно является самой холодной воздушной массой, но над остальной частью Великобритании эта воздушная масса не такая холодная, как полярная континентальная.

Возвращение полярного морского

Возвращение полярного морского пути — это еще одна версия полярного морского пути, но на этот раз с более длинным морским маршрутом, который ведет по воздуху сначала на юг через Северную Атлантику, а затем на северо-восток через Британские острова.

При движении на юг воздух становится неустойчивым и влажным, но при движении на северо-восток он проходит над более прохладной водой, делая его устойчивым в самых нижних слоях.

Хотя погода на Британских островах в этой воздушной массе в основном сухая, может быть обширная облачность.

Тропический континентальный

Эта воздушная масса берет свое начало над Северной Африкой и Сахарой ​​(теплый регион). Это наиболее распространено в летние месяцы июнь, июль и август, хотя может произойти и в другое время года.

Наши самые высокие температуры обычно достигаются под влиянием тропического континентального воздуха (более 30 °C днем ​​и от 15 до 20 °C ночью).

Видимость обычно умеренная или плохая из-за попадания в воздух загрязняющих веществ во время его прохождения над Европой и из-за частиц песка, выброшенных в воздух пыльными бурями в Сахаре. Время от времени сахарская пыль вымывается ливнями, вызывая цветной дождь и оставляя автомобили покрытыми тонким слоем оранжевой пыли.

Тропический морской

Район источника этой воздушной массы – теплые воды Атлантического океана между Азорскими островами и Бермудскими островами. Преобладающее направление ветра на Британских островах в морской тропической воздушной массе — юго-западное.

Тропический морской воздух теплый и влажный в своих нижних слоях и, хотя и неустойчивый в районе источника, при прохождении над более холодными водами становится устойчивым и воздух становится насыщенным. Следовательно, когда тропическая морская воздушная масса достигает Британских островов, она приносит с собой низкую облачность и изморось, возможно, также туман вокруг наветренного побережья и на холмах. Однако с подветренной стороны от возвышенности облака рассеиваются, и здесь погода, особенно в летние месяцы, может быть хорошей и солнечной.

Это мягкий воздушный поток, который особенно в зимний месяц может поднять температуру воздуха на несколько градусов выше средней.

Формирование, движение и классификация воздушных масс

Воздушная масса – это очень большой объем воздуха в атмосфере, свойства которого – температура, влажность и вертикальный градиент, то есть понижение температуры атмосферы с высотой, в значительной степени однородны на площади, которая может составлять несколько сотен километров по поверхности земной шар.Климатология определяет воздушную массу как относительно большую массу воздуха, отличающуюся однородностью температуры и влажности.

Воздушная Масса — объемистый воздушный массив, находящийся в нижних слоях атмосферы. Воздушные массы можно идентифицировать, в частности, по их неизменным качествам влажности и тепла на любой конкретной высоте. Воздушные массы остаются такими же отчетливыми и различимыми, даже когда они становятся подвижными.

По данным NOAA,

“ Воздушная масса – это большой объем воздуха с обычно однородной температурой и влажностью.Площадь, над которой возникает воздушная масса s, 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. »

Две различные воздушные массы могут быть разделены, и линия их разделения называется фронтом. Именно вместе с этими шрифтами происходит формирование погоды.

Когда мы говорим о воздушных массах, мы имеем в виду те массивные воздушные пакеты, которые могут распространяться на площадь примерно в 1600 километров.Они оказывают значительное влияние на климатические условия региона, в котором они обитают, и несут с собой отличительные черты климата региона своего происхождения.

Формирование воздушных масс

Воздушные массы наиболее распространены в тропиках, субтропиках и высоких широтах. Зоны, из которых вырастают воздушные массы, называются «районами-источниками». Как правило, это участки океана, пустыни или заснеженные равнины. Большие поверхности с однородной температурой и влажностью, где возникают воздушные массы, называются областями-источниками.Неравномерное прогревание и охлаждение земной поверхности Солнцем порождает воздушные массы.

Теплые воздушные массы

Теплые воздушные массы формируются над экватором или пустынными районами, где солнечная радиация максимальна. В ясные, почти безоблачные дни тепло отражается обратно в атмосферу. Воздух становится легким и растекается.

Холодные воздушные массы

Холодные воздушные массы формируются вблизи полюсов, где солнечная радиация минимальна. В безоблачные дни снежный покров у полюсов отражает солнечные лучи, не давая земле прогреться.Когда это продолжается в течение длительного периода времени, на большой площади образуются холодные воздушные массы.

Движение воздушных масс

Теплый ветер легкий и имеет тенденцию к усилению. Холодный воздух тяжелый. Районы с теплым слабым ветром имеют зону пониженного давления. Холодный ветер тяжелый и создает высокое давление. Ветер течет из воздушных масс с высоким давлением в области с низким давлением.

При низкой скорости ветра воздух остается неподвижным над определенным ландшафтом и в процессе принимает естественные климатические условия этого региона — жару или холод.Когда ветры перемещают воздушные массы, они переносят погодные условия в новый регион. Движущаяся воздушная масса начинает преобразовываться по мере прохождения над новыми ландшафтами, хотя и сохраняет достаточно своих первоначальных качеств, изменяющих местную погоду.

Когда эта воздушная масса достигает новой области, она часто сталкивается с другой воздушной массой с другой температурой и влажностью. Это может создать сильный шторм.

Классификация воздушных масс

Регионы происхождения и их климатические характеристики классифицируют основные воздушные массы мира.Воздушная масса называется по сочетанию ее влажности и температурной специфичности. Тип температуры, которую приобретает воздушная масса, определяется широтой происхождения; температура обычно понижается к полюсу.

Воздушные массы, возникающие вблизи экватора, являются экваториальными. Они считаются горячими воздушными массами. В более высоких широтах воздушные массы называются тропическими воздушными массами. Они считаются теплыми воздушными массами. Полярные воздушные массы находятся на еще более высоких широтах. Они варьируются от прохладного до холодного, в зависимости от положения солнца.

Арктика

Арктика — самая высокая широта происхождения любой воздушной массы. Эта воздушная масса считается очень холодной. Источником их происхождения является Северный Ледовитый океан, Сибирь, Северная Канада, Южный океан.

Морской полярный

Морские полярные воздушные массы имеют свои источники над холодными океанскими течениями или океанскими водами высоких широт. Эта воздушная масса может вызывать обильные дожди или снегопады, туман, изморось, облачную погоду и продолжительные дожди от слабых до умеренных.

Континентальный Полярный

Континентальный Полярные воздушные массы холодные до прохладных и сухих.Континентальные полярные воздушные массы формируются над Канадой и Сибирью. Эти воздушные массы приносят холодный воздух зимой и прохладную, относительно ясную, довольно приятную погоду летом.

Воздушная масса стабильна и обычно препятствует образованию облаков. Воздушные массы также могут препятствовать вертикальному движению и вызывать высокие уровни загрязнения, особенно вблизи и ниже по течению от крупных промышленных зон. По мере того, как континентальный полярный воздух движется на юг через более теплую землю, нижняя часть воздушной массы может стать достаточно легкой за счет нагревания, чтобы вызвать образование облаков внутри воздушной массы.

Морской тропический

Морская Тропическая воздушная масса образуется за счет теплых вод Мексиканского залива и течения Гольфстрим. Для этой воздушной массы характерны жаркие и влажные условия. Эти воздушные массы формируются почти во все времена года на юге, юго-востоке и востоке США. Это связано с облачностью и осадками. Морские тропические воздушные массы также известны как торговые воздушные массы.

Континентальный тропический

Это горячие и сухие воздушные массы, которые возникают над северной Мексикой и юго-западом США.Эта воздушная масса движется в Соединенные Штаты через Нью-Мексико, Аризону и западный Техас и часто мигрирует с востока на северо-восток, делая климат Техаса жарким и сухим.

Влияние воздушных масс на погоду

Наличие определенных воздушных масс в определенной местности помогает определить климат этой области.

Это, в свою очередь, влияет на типы растительности, которые можно там найти и что там можно успешно выращивать.

Засухи являются результатом жарких и сухих воздушных масс.Это может уничтожить естественную растительность и убить деревья. В этих регионах повышен риск разрушительных лесных пожаров.

На границах между воздушными массами столкновение воздушных масс с различными характеристиками может привести к динамической погоде, такой как град, торнадо, сильный ветер или ледяные бури.

Воздушные массы являются важным природным явлением, которое может иметь следующие характеристики:

• Именно в переходных зонах чаще всего встречаются приповерхностное пониженное давление и фронты.

• Сухой воздух плотнее влажного. Итак, холодные и сухие воздушные массы устойчивы, потому что они имеют более высокую плотность и более высокий средний молекулярный объем.

• Теплые влажные воздушные массы дрейфуют из-за их малой плотности. Они расширяются, потому что имеют более низкую молекулярную массу.

• Низкое давление вызывает движение воздушных масс, потому что они легкие и содержат меньше влаги. Как правило, это внутренние районы.

• Зоны средних широт уникальны.Они могут испытывать несколько различных типов воздушных масс в течение года.

• Тропические и полярные районы, как правило, имеют более однородную погоду в течение года, хотя в тропиках может быть сезон дождей, сухой сезон и мягкая зима. Температура вокруг полюсов почти полностью зависит от угла наклона солнца, который меняется от сезона к сезону.
• Широта, высота над уровнем моря, типы океанских течений, продолжительность солнечного сияния, угол солнечного сияния, естественная растительность, температура почвы, снежный покров, господствующий ветер определяют характер воздушной массы.

.