Воздушные массы. Типы воздушных масс

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.

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 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 во все сезоны года, воздух северной существенно отличается от воздуха материка . Горизонтальные размеры воздушных масс огромны, они соизмеримы с материками и океанами или их крупными частями. Выделяют главные () типы воздушных масс, формирующихся в поясах с разным : арктические (), (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 , а зимой еще и над севером Евразии и . 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 , 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 .

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, обычно ясная с крепкими морозами. Летом он сильно прогревается, в нем возникают восходящие токи, образуются , нередко выпадают дожди, наблюдаются . Морской умеренный воздух (мУв) формируется в средних широтах над океанами, западными и 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 , дожди; температура при его вторжении понижается.

Умеренный воздух проникает в полярные, а также субтропические и тропические 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 , 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 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 воздушный массы связаны между собой в процессе постоянного их перемещения, в процессе тропосферы.

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.

Большие массы воздуха в тропосфере, соизмеримые по размерам с материком или океаном и обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью, содержанием пыли и т.п. - прим.. Они простираются вверх на несколько километров, достигая границ тропосферы.

Воздушные массы перемещаются из одних районов земного шара в другие, определяя климат и погоду на данной территории. Каждая воздушная масса обладает свойствами, характерными для района, над которым она сформировалась.

Перемещаясь на другие территории, она несёт с собой свой режим погоды. Но проходя над территорией с иными свойствами, воздушные массы постепенно изменяются, трансформируются, приобретая новые качества.

В зависимости от регионов образования различают четыре типа воздушных масс: арктические (в Южном полушарии - антарктические), умеренные, тропические и экваториальные. Все типы делятся на подтипы, обладающие своими характерными свойствами. Над материками формируются континентальные воздушные массы, а над океанами - океанические. Смещаясь вместе с поясами атмосферного давления в течение года, воздушные массы занимают не только постоянные пояса своего пребывания, но по сезонам господствуют в соседних, переходных климатических поясах. В процессе общей циркуляции атмосферы воздушные массы всех типов связаны между собой.

Воздушные массы, которые перемещаются с более холодной земной поверхности на более тёплую и которые имеют более низкую температуру, чем окружающий воздух, называют холодными воздушными массами. Они приносят похолодание, но сами прогреваются снизу от тёплой земной поверхности, при этом образуются мощные кучевые облака и выпадают ливневые дожди. Особенно сильные похолодания происходят в умеренных широтах при вторжении холодных масс из Арктики и Антарктиды - прим.. Холодные воздушные массы иногда достигают южных районов Европы и даже Северной Африки, но чаще всего задерживаются горными хребтами Альп. В Азии арктический воздух свободно распространяется на обширные территории, до горных хребтов южной Сибири. В Северной Америке горные хребты расположены меридианально, поэтому холодные арктические воздушные массы проникают до Мексиканского залива.

Массы воздуха, имеющие более высокую температуру, чем окружающий воздух, и приходящие на более холодную земную поверхность, называются тёплыми воздушными массами. Они приносят потепление, а сами охлаждаются снизу, при этом образуются слоистые облака и туманы. Летом тёплые тропические воздушные массы из Северной Африки проникают иногда до северных районов Европы и существенно повышают температуру (иногда до +30 °С).

Местной, или нейтральной, воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днём сохраняющую свои свойства. Изменяющаяся воздушная масса может быть и тёплой и холодной, а по завершении трансформации она становится местной.

Там, где встречаются воздушные массы разных типов, образуются атмосферные фронты .

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Те из них, что образуются над континентом, зимой отличаются низкой температурой и низким содержанием влаги и приносят ясную и морозную погоду. Летом континентальные умеренные воздушные массы сухие и жаркие. Умеренные воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, тёплые и влажные. Зимой они приносят оттепели, а летом - похолодание и осадки.

Арктические и антарктические воздушные массы формируются над ледяной поверхностью полярных широт. Для них характерны низкая температура и небольшое количество влаги. Они значительно понижают температуру тех районов, куда вторгаются. Летом, продвигаясь в центр Евразии, эти воздушные массы постепенно нагреваются, ещё больше иссушаются и становятся причиной суховеев в южных областях Западно-Сибирской низменности.

Тропические воздушные массы жаркие в любое время года. Морской подтип тропических воздушных масс отличается высокой влажностью, а континентальный - сухостью и запылённостью. Над океанами в тропиках весь год господствуют пассаты - прим.. Для воздушных масс, формирующихся в этих районах, характерны умеренно высокие температуры от +20 до +27 °С летом и нежаркие - до +10 +15 °С зимой. В районах тропических пустынь над материками образуются крайне сухие воздушные массы со средними температурами +26 +40 °С.

Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальных широтах. Они обладают высокой температурой и высокой влажностью независимо от того, где они сформировались - над материком или над океаном. Средние температуры экваториальных воздушных масс во все месяцы года заключаются с пределах от +24 до +28 °С. Поскольку испарение в этих районах велико, велика и абсолютная влажность, а относительная влажность даже в самые сухие месяцы года выше 70%.

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.