Почему воздушные массы перемещаются в течение года то к северу, то к югу.
В процессе перемещения воздушных масс водяные пары переносятся над поверхностью земли, при определенных условиях сгущаются и выпадают на землю в капельно-жидком (дождь) или твердом (снег) виде.
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.
Солнечная энергия вызывает планетарные перемещения воздушных масс в результате их неравномерного нагревания. Возникают грандиозные процессы атмосферной циркуляции, которые носят ритмический характер.
Это система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и ветровым напором, действующим на здание. При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Естественная вентиляция реализуется в виде инфильтрации и аэрации.
В пределах Восточно-Европейской равнины перемещение воздушных масс носит преимущественно широтный характер: с запада, со стороны Атлантического океана, на восток, в глубь континента. Это имеет большое значение для климата региона, в особенности его западной ча-ети, так как обеспечивает распределение тепла, приносимого Гольфстримом, на обширную территорию. Широтная циркуляция особенно ярко выражена в зимнее время года. Теплый воздух, поступающий со стороны океана, при движении над равниной постепенно охлаждается, поэтому восточные районы страны в это время всегда холоднее западных. В летнее время обычно наблюдается обратное соотношение, поскольку морской воздух холоднее континентального. По мере ослабления влияния Атлантического океана в восточном направлении заметно возрастает и континентальность климата. В соответствии с этими общими закономерностями климат Восточно-Европейской равнины изменяется от морского в прибрежных районах Прибалтики до континентального, а местами резко континентального в Предуралье и Прикаспии. С воздушными массами, приходящими на территорию Восточно-Европейской равнины со стороны Атлантики, а на Украину также со стороны Средиземного моря, поступают основные массы влаги, поэтому климат западных районов более влажный, чем восточных.
Циркуляция атмосферы в США приводит к перемещению воздушных масс со Среднего Запада к Северо-Востоку. Вместе с воздухом переносится и загрязнение его SO2 и продуктами его взаимодействия с другими веществами.
По данным наблюдений за формированием и перемещением воздушных масс метеорологическими станциями составляются карты погоды, или синоптические карты. Такие карты используются для предсказания погоды, имеющего огромное значение для самых разнообразных отраслей народного хозяйства (сельское хозяйство, воздушный транспорт и пр. Точная оценка атмосферных условий и прогноз погоды важны и для гидрогеологических исследований.
Вихри, которые возникают в атмосфере вследствие перемещений воздушных масс друг относительно друга (смерчи), опираются на поверхность земли или воды.
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.
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.
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.
Большие объемы воздуха в тропосфере, обладающие более или менее одинаковыми свойствами, называются воздушными массами. Воздушная масса занимает площадь в тысячи и миллионы квадратных километров, простираясь вверх на несколько километров и даже достигая границы тропосферы. Для нее характерно общее направление перемещения, но внутри этого объема воздуха могут быть разные ветры. Свои свойства (температуру, влажность, запыленность) воздушная масса приобретает, соприкасаясь с подстилающей поверхностью, над которой задерживается. Перемещаясь над поверхностью с иными свойствами, она нагревается или охлаждается, увлажняется или становится суше и постепенно превращается в другую воздушную массу (трансформируется).
Выделяются главные (зональные) типы воздушных масс , формирующиеся в широтных поясах с разным атмосферным давлением:
экваториальная - теплая и влажная;
две тропические - теплые и над материками сухие;
две воздушные массы умеренных широт - менее теплые и более влажные, чем тропические, но более теплые и влажные, чем арктическая и антарктическая;
арктическая и антарктическая - холодные и сухие.
Все зональные воздушные массы, кроме экваториальной делятся на континентальные и морские .
Так как пояса высокого и низкого давления в течение года смещаются, смещаются и воздушные массы. Кроме поясов постоянного их пребывания, возникают пояса, в которых зимой господствует одна воздушная масса, летом - другая.
Свойства воздушных масс
Название типа ВМ |
Место формирования |
Температура |
Влажность |
Сезонные характеристики |
Экваториальный (ЭВ) |
В полосе пониженного давления над влажными лесами и океанами |
Летом в виде экваториальных муссонов проникает до тропических широт |
||
Континентальный тропический (КТВ) |
Над тропическими пустынями (например, Сахара, Калахари) |
Значительная абсолютная, но низкая относительная влажность | ||
Морской тропический (МТВ) |
В барических максимумах (антициклонах) над океанами |
Большая абсолютная влажность | ||
Континентальный умеренных широт (КПВ) |
Над материками | |||
Высокая абсолютная влажность |
Господствует в северном полушарии |
|||
Низкая абсолютная влажность |
||||
Морской умеренных широт (МПВ) |
В барических минимумах (циклонах) над океанами |
Значительная абсолютная влажность |
Летом прохладнее КПВ, зимой - теплее |
|
Континентальный арктический и антарктический (КАВ) |
Над льдами Арктики и Антарктики |
Небольшая абсолютная влажность | ||
Морской арктический и антарктический (МАВ) |
Над периодически замерзающими морями |
Низкая, но выше чем КАВ |
Абсолютная влажность больше, чем КАВ |
Атмосферные фронты
Атмосферным фронтом называется раздел между воздушными массами, обладающими разными свойствами. Главное из этих свойств - температура. Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вытеснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости раздела. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется или теплым, или холодным.
Теплый фронт означает наступление теплого воздуха, медленно оттесняющего холодный. Он приносит потепление, которому предшествуют осадки, выпадающие из слоистых облаков, образующихся в поднимающемся теплом воздухе.
Холодный фронт приносит похолодание. Его приход сопровождается усилением ветра, а иногда грозами, смерчами. Осадки выпадают в основном после прохождения линии фронта.
Атмосферные процессы, связанные с фронтами, называют фронтальными процессами.
Теплые и холодные фронты обычно возникают в зонах, разделяющих главные (зональные) типы воздушных масс. Эти зоны называют фронтальными зонами , или климатологическими фронтами . Таких фронтов всего пять: арктический и антарктический, два умеренных (полярных) и один тропический . Два первых отделяют арктический (антарктический) воздух от воздуха умеренных широт, два вторых - воздух умеренных широт от тропического. Тропический фронт образуется там, где встречается воздух тропический и экваториальный, отличающиеся по влажности, а не по температуре. Он один и всегда находится в том полушарии, где лето.
С климатологическими фронтами связаны границы климатических поясов
Давление атмосферы постоянно изменяется во времени. Главная причина этого - неравномерное нагревание воздуха. Изменение давления носит преимущественно непериодический характер.
Распределение давления в слое атмосферы можно наглядно показать с помощью поверхностей, проведенных через точки с одинаковым давлением и называемых изобарическими поверхностями (рис. 17).
Линии, образующиеся от пересечения изобарических поверхностей сземной поверхностью, называются изобарами. Прямолинейные изобары возникают от пересечения поверхности земли параллельными изобарическими поверхностями под некоторым углом. Замкнутые изобары образуются при пересечении поверхности земли выпуклыми или вогнутыми изобарическими поверхностями.
Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре образует барометрический минимум, или циклон, система замкнутых изобар с повышенным давлением вцентре - барометрический максимум, или антициклон. Незамкнутые системы изобар образуют барическую ложбину, гребень и седловину (рис. 18).
Густота расположения изобар зависит от изменения давления на единицу расстояния. Это изменение всторону убывающего давления перпендикулярного к изобаре называется барическим градиентом.
Представление о распределении давления по земной поверхности вопределенный период времени можно получить по картам изобар (рис. 19, 20). Анализ карт показывает выраженную весь год зональность в распределении давления, особенно над океаном. Над экватором расположена зона пониженного давления. В субтропиках - зона повышенного давления, которая над океаном распадается на отдельные максимумы. В умеренных широтах - зона пониженного давления, над полюсами - зона повышенного давления.
В зависимости от сезона зоны высокого и низкого давления смещаются к северу и югу, а над материками они, кроме того, меняют знак на обратный.
Барические максимумы и минимумы оказывают большое влияние на погоду и климат, поэтому их называют центрами действия атмо сферы.
Сравнение карт распределения давления на уровне моря с картами давления на разных высотах показывает, что неравномерности в распределении давления у поверхности Земли с высотой постепенно сглаживаются. Чередование поясов высокого и низкого давления исчезает; область высокого давления расположена над экватором, к полюсам давление убывает.
Ветер, или горизонтальное перемещение воздуха, характеризуется скоростью и направлением. Скорость ветра измеряется в метрах
в секунду, в километрах в час и в баллах шкалы Бофорта (от 0 до 12 баллов). Шкала Бофорта связывает силу ветра с различными эффектами (степень волнения на море, качание деревьев и ветвей и т. п.).
Направление ветра определяется положением той точки горизонта, от которой он дует. Направление ветра можно выразить азимутом или румбом. Наглядное представление о повторяемости того или иного направления ветра дают розы ветров (рис. 21). Розу ветров строят, откладывая по направлению румбов повторяемость соответствующего ветра в процентах и соединяя концы полученных отрезков.
Направление ветра зависит от направления барического градиента, отклоняющего действия вращения Земли, трения, а при движении по криволинейным изобарам - от центробежной силы.
У поверхности Земли обычная скорость ветра порядка 4 - 8 м/сек и редко превышает 15 м/сек. В штормах и ураганах умеренных широт скорости могут превышать 30 м/сек и достигать в порывах 60 м/сек. В тропических ураганах скорости доходят до 65 м/сек, а в отдельные порывы до 100 м/сек. В так называемых струйных течениях в верхней тропосфере и нижней стратосфере средняя скорость ветра за длительное время и на большой площади может доходить до 70-100 м/сек.
Если на карте короткими стрелками показать направление ветра в разных точках, а затем провести сплошные линии так, чтобы стрелки, показывающие направление ветра, были к ним касательными, получаются линии токов. При прямолинейных изобарах линии токов прямые. В циклонах они имеют вид спиралей, сходящихся в центре, в антициклонах - расходящихся от центра (рис. 22).
Простейший вид движения воздуха - прямолинейное равномерное. Оно происходит под действием двух сил: градиента и отклоняющей вращения Земли. Так как движение предполагается равномерным, то обе силы должны быть равны по величине и направлены взаимно противоположно. Поэтому движение воздуха в этом случае будет вдоль изобар, оставляя низкое давление в северном полушарии слева, а в южном - справа.
Если движение воздуха происходит криволинейно, то появляется еще центробежная сила. Тогда в случае равномерного движения должны уравновешиваться три силы, действующие на воздух - градиента, отклоняющая вращения Земли и центробежная. Допустим, что траектории движения являются окружностями. Скорость
в любой точке траектории направлена по касательной к окружности. Отклоняющая сила направлена под прямым углом к скорости, т. е. по радиусу окружности вправо (в северном полушарии). Центробежная сила также направлена по радиусу круговой траектории в сторону ее выпуклости. Сила градиента должна уравновешивать геометрическую сумму этих двух сил и лежать на одной прямой с ними, т. е. на радиусе окружности. Поскольку под прямым углом к градиенту лежит касательная к изобаре, то ветер направлен по изобаре. Такой ветер называется градиентным (рис. 23).
Центробежная сила в действительных атмосферных условиях, как правило, меньше силы градиента. Поэтому для уравновешивания действующих сил нужно, чтобы отклоняющая сила вращения Земли была направлена так же, как и центробежная сила, и чтобы они вместе уравновешивали силу градиента. Это значит, что отклоняющая сила должна быть направлена также наружу, от центра циклона. Скорость же ветра должна отклоняться на прямой угол от отклоняющей силы влево (в северном полушарии). Следовательно, ветер должен быть направлен против часовой стрелки. В антициклоне, рассуждая подобным образом, можно доказать, что ветер будет направлен по часовой стрелке.
В нижних слоях атмосферы на движение воздуха влияет еще сила трения. Она замедляет движение воздуха и меняет его направление. Представим себе равномерное прямолинейное движение воздуха при наличии силы трения. В этом случае уравновешиваются три силы: градиента, отклоняющая и трения (рис. 24). Так как сила
трения не лежит на одной прямой с отклоняющей силой, то и сила градиента, уравновешивающая сумму двух остальных сил, не может лежать на одной прямой с отклоняющей силой. Она будет составлять со скоростью ветра острый угол. Другими словами, скорость ветра будет пересекать изобары, отклоняясь от градиента вправо. Скорость ветра можно в этом случае разложить на две составляющие - по изобаре и по градиенту.
Если представить себе равномерное движение воздуха в круговых изобарах при наличии силы трения, то скорость ветра также будет отклоняться от изобар, имея составляющую, направленную по барическому градиенту. Проведя линии тока в нижних слоях циклона, увидим, что они представляют собой спирали, закручивающиеся против часовой стрелки и сходящиеся к центру циклона. В нижних слоях антициклона линии тока представляют собой спирали, расходящиеся по часовой стрелке от центра антициклона (см. рис. 22).
Воздушные массы и фронты. Воздушные массы по своим свойствам носят отпечаток той области Земли, где они сформировались. Перемещаясь в другие области, воздушные массы переносят туда и свой режим погоды. Преобладание в данной области массы определенного типа создает характерный климатический режим области. По географическому принципу можно выделить четыре типа воздушных масс с различным зональным положением очагов: арктический (антарктический), полярный (умеренных широт), тропический и экваториальный. Для каждого типа характерны свой интервал температуры, свои значения влажности, дальности видимости и пр. Основные типы воздушных масс подразделяются на морской и континентальный подтипы, различающиеся между собой прежде всего по влажности.
Воздушные массы, перемещающиеся с более холодной поверхности на более теплую, называют холодными; они вызывают похолодание в тех районах, куда они приходят. Но в пути холодная масса прогревается от земной поверхности. Поэтому в ней возникают большие вертикальные градиенты температуры и развивается конвекция с кучевыми и кучево-дождевыми облаками и ливневыми осадками. Воздушные массы, перемещающиеся на более холодную поверхность, называются теплыми. Они приносят потепление, но сами охлаждаются внизу, отчего в их нижних слоях создаются малые вертикальные градиенты температуры. Конвекция в них не развивается, преобладают слоистые облака и туманы.
Воздушные массы разделены между собой сравнительно узкими переходными зонами, сильно наклоненными к поверхности Земли (угол их наклона меньше 1°). Эти зоны называются фронтами. Длина фронтов - тысячи километров, ширина - десятки километров. Вверх фронты прослеживаются на несколько километров, нередко до стратосферы.
Фронты между указанными выше географическими типами воздушных масс называют главными. Фронт между арктическим и полярным воздухом называется арктическим, между полярным и тропическим - полярным, между тропическим и экваториаль ным - тропическим.
С фронтами связаны особые явления погоды. Восходящие движения воздуха в зонах фронтов приводят к образованию обширных облачных систем с осадками. Атмосферные волны, возникающие в воздушных массах по обе стороны от фронта, приводят к образованию атмосферных возмущений - циклонов и антициклонов, определяющих режим ветра и другие особенности погоды. Фронты постоянно размываются и возникают вновь вследствие особенностей атмосферной циркуляции. Вместе с ними формируются, трансформируются и теряют свою индивидуальность воздушные массы.
Если же воздушные течения имеют составляющую, перпендикулярную к фронту, происходит его смещение в ту или другую сторону. В соответствии с этим фронты делятся на теплые и холодные.
Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха. В этом случае теплый воздух натекает на отступающий холодный, поднимаясь вверх по поверхности раздела. При отступлении холодного воздуха нижние его слои в результате трения о поверхность несколько отстают, и фронт поднимается очень полого. При медленном поднятии теплого воздуха формируются типичные облачные системы.
Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. В этом случае холодный воздух движется быстрее теплого, подтекая под него и выталкивая его вверх. При этом нижние слои холодного воздуха отстают в своем движении от верхних, и фронтальная поверхность круто поднимается над поверхностью земли. При смыкании теплого и холодного фронтов возникает фронт окклюзии.
Теплый воздух, оказавшийся в пространстве между двумя фронтами, вытесняется вверх, и холодные воздушные массы двух фронтов соединяются (рис. 25).