Введение
Объем воздуха, определяемый его температурой и содержанием водяного пара. В метеорологии, воздушная масса – это объем воздуха, характеризующийся определенной температурой и влажностью. Воздушные массы охватывают сотни или тысячи квадратных миль и приобретают характеристики подстилающей поверхности. Они классифицируются по широте и по континентальному или морскому происхождению. Более холодные воздушные массы называются полярными или арктическими, а более теплые – тропическими. Континентальные и воздушные массы верхних слоев атмосферы сухие, в то время как морские и муссонные – влажные. Погодные фронты разделяют воздушные массы с различными характеристиками плотности (температуры или влажности). После удаления воздушной массы от области формирования, подстилающая растительность и водоемы могут быстро изменить ее свойства. Системы классификации учитывают характеристики воздушной массы, а также ее модификацию.
air volumes defined by temperature and humidity
In meteorology, an air mass is a volume of air defined by its temperature and humidity. Air masses cover many hundreds or thousands of square miles, and adapt to the characteristics of the surface below them. They are classified according to latitude and their continental or maritime source regions. Colder air masses are termed polar or arctic, while warmer air masses are deemed tropical. Continental and superior air masses are dry, while maritime and monsoon air masses are moist. Weather fronts separate air masses with different density (temperature or moisture) characteristics. Once an air mass moves away from its source region, underlying vegetation and water bodies can quickly modify its character. Classification schemes tackle an air mass's characteristics, as well as modification.
Классификация и нотация
Классификация Бержерона является наиболее общепринятой системой классификации воздушных масс, хотя другие предложили более детализированные варианты этой схемы для различных регионов земного шара. Классификация воздушной массы использует три буквы. Первая буква описывает её влагосодержание: "c" обозначает континентальные воздушные массы (сухие), а "m" – морские воздушные массы (влажные). Далее следует обозначение области формирования: "T" – тропическая, "P" – полярная, "A" – арктическая или антарктическая, "M" – муссонная, "E" – экваториальная, а "S" – воздух, высушивающийся и нагревающийся в результате значительного нисходящего движения в атмосфере. Например, воздушная масса, формирующаяся над пустыней юго-запада США летом, может быть обозначена как "cT". Воздушная масса, формирующаяся над северной Сибирью зимой, может быть обозначена как "cA". Примером может служить полярная воздушная масса, движущаяся над Гольфстримом, обозначаемая как "cPk". Иногда также можно встретить использование апострофа или "знака градуса", указывающего на то, что данная воздушная масса, имеющая такое же обозначение, как и заменяемая ею, холоднее, чем заменяемая (обычно для полярных воздушных масс). Например, на серии фронтов над Тихим океаном может быть показана воздушная масса, обозначенная mPk, за которой следует другая, обозначенная mPk'.
Характеристики
Тропические и экваториальные воздушные массы тёплые, поскольку формируются в более низких широтах. В тропических воздушных массах давление ниже, так как тёплый воздух поднимается, а холодный опускается. Воздушные массы, формирующиеся над сушей (континентальные), суше и жарче, чем формирующиеся над океанами, и перемещаются к полюсу по южной периферии субтропического хребта. Морские тропические воздушные массы иногда называют пассатными. Морские тропические воздушные массы, оказывающие влияние на Соединённые Штаты, формируются в Карибском море, южной части Мексиканского залива и тропической Атлантике к востоку от Флориды через Багамские острова. Муссонные воздушные массы влажные и неустойчивые. Воздушные массы верхних слоёв сухие и редко достигают земли. Обычно они располагаются над морскими тропическими воздушными массами, образуя более тёплый и сухой слой над более умеренной влажной воздушной массой внизу, формируя так называемую инверсию пассатов над морской тропической воздушной массой. Континентальные полярные воздушные массы (cP) – это воздушные массы, холодные и сухие из-за своего континентального источника. Континентальные полярные воздушные массы, влияющие на Северную Америку, формируются над внутренними районами Канады. Континентальные тропические воздушные массы (cT) – это тип тропического воздуха, образующегося под воздействием субтропического хребта на обширных территориях суши и обычно формирующегося в пустынях низких широт, таких как Сахара в Северной Африке, являющейся основным источником этих воздушных масс. Другими, менее значительными источниками cT воздушных масс являются Аравийский полуостров, центральная засушливая и полузасушливая часть Австралии и пустыни на юго-западе Соединённых Штатов. Континентальные тропические воздушные массы чрезвычайно горячие и сухие. Арктические, антарктические и полярные воздушные массы холодные. Характеристики арктического воздуха формируются над покрытой льдом и снегом поверхностью. Арктический воздух очень холодный, холоднее, чем полярные воздушные массы. Летом арктический воздух может быть неглубоким и быстро изменять свои свойства при движении к экватору. Полярные воздушные массы формируются в более высоких широтах над сушей или океаном, очень стабильны и, как правило, мельче, чем арктические. Полярный воздух над океаном (морской) теряет свою стабильность, насыщаясь влагой над более тёплыми океаническими водами.
Движение и фронты
Погодный фронт — это граница, разделяющая два воздушных массива различной плотности и являющаяся основной причиной метеорологических явлений. При анализе погоды на поверхности фронты изображаются различными цветными линиями и символами в зависимости от их типа. Воздушные массы, разделенные фронтом, обычно различаются по температуре и влажности. Холодные фронты могут характеризоваться узкими полосами гроз и сильной погоды, а иногда им предшествуют линии шквала или сухие линии. Теплым фронтам обычно предшествуют слоистые осадки и туман. Погода обычно быстро улучшается после прохождения фронта. Некоторые фронты не вызывают осадков и малооблачной погоды, хотя смещение ветра происходит неизменно. Холодные фронты и окклюзионные фронты обычно перемещаются с запада на восток, а теплые фронты – в направлении полюса. Из-за большей плотности воздуха позади них, холодные фронты и холодные окклюзии движутся быстрее, чем теплые фронты и теплые окклюзии. Горы и теплые водоемы могут замедлять движение фронтов. Когда фронт становится стационарным, и разница в плотности по обе стороны фронтальной границы исчезает, он может выродиться в линию, разделяющую области с различной скоростью ветра, известную как линия сдвига. Это наиболее часто встречается в открытом океане.
Изменение
Массы воздуха могут изменяться различными способами. Поверхностный теплообмен от нижележащей растительности, такой как лес, способствует увлажнению надлежащей воздушной массы. Тепло от более теплых вод может значительно изменять воздушную массу на расстояниях всего в – . Например, к юго-западу от внетропических циклонов изогнутый циклонический поток, приносящий холодный воздух над относительно теплыми водоемами, может приводить к образованию узких полос снегозаметов, обусловленных влиянием водоемов. Эти полосы вызывают интенсивные локальные осадки, поскольку крупные водоемы, такие как озера, эффективно аккумулируют тепло, что создает значительную разницу температур (более 13 °C или 23 °F) между поверхностью воды и воздухом над ней. Из-за этой разницы тепла и влага поднимаются вверх, конденсируясь в вертикально развитые облака (см. спутниковое изображение), которые вызывают снегопады. Снижение температуры с высотой и глубина облаков напрямую зависят как от температуры воды, так и от крупномасштабной окружающей обстановки. Чем сильнее градиент температуры с высотой, тем глубже облака и тем выше интенсивность осадков.