Воздушные массы и атмосферные фронты кратко

Обновлено: 05.07.2024

В результате того, что солнечное тепло распределяется по поверхности Земли неравномерно, воздух тропосферы тоже будет не везде одинаков. Он взаимодействует с подстилающей поверхностью и приобретает соответствующие физические свойства. В процессе своего перемещения из одних условий в другие, он трансформируется.

Трансформация – это изменение свойств воздушной массы при перемещении её из одних районов планеты в другие.

Прежде всего, изменяются такие показатели воздушной массы как температура и влажность. Формирование воздушных масс происходит в результате длительного пребывания над какой-либо однородной территорией. Это может быть часть континента или океана. Но сформироваться, как единое целое даже при таком условии она не может, т.е. не может во всех своих частях обладать одинаковыми свойствами. Это же обстоятельство относится и к движению – её нельзя представить как движение единого тела в одном направлении. В одной воздушной массе, но на разной высоте движение воздуха бывает противоположным.

Воздушная масса – это большой объем воздуха, который имеет более или менее однородные свойства.

Формируется воздушная масса примерно в течение $ 4$-$10$ суток. Постоянная среднесуточная её температура говорит об окончании процесса формирования. Тот район планеты, где она приобретает свои свойства, носит название очага формирования. Исходя из этого, воздушные массы могут быть теплые и холодные (ТВ и ХВ).

Воздушные массы называются теплыми, если в данном месте происходит их охлаждение

Воздушные массы называются холодными, если в данном месте происходит их прогревание.

Те и другие могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми:

Теплая устойчивая воздушная масса наблюдается над материками в холодное время года. В этом случае воздух с теплого океана перемещается на холодный материк;
Над океанами теплая устойчивая воздушная масса отмечается в теплую половину года;
Холодная устойчивая воздушная масса в зимнее время характерна для материков. Над океанами она не отмечается;
Теплая неустойчивая воздушная масса. Она наблюдается над материками в летний период, у побережий может быть и в зимний;
Теплая неустойчивая воздушная масса над водной поверхностью характерна для холодной половины года;
Холодная неустойчивая воздушная масса летом бывает над материками и зимой над океанами.

Готовые работы на аналогичную тему

Классификация воздушных масс

В зависимости от районов формирования воздушных масс, согласно географической классификации, они подразделяются на $4$ основные группы:

Воздух арктических широт (АВ);
Воздух умеренных широт (УВ);
Воздух тропических широт (ТВ);
Воздух экваториальных широт (ЭВ).

Кроме экваториального воздуха все остальные воздушные массы могут быть морскими и континентальными. Это зависит от того, над какой подстилающей поверхностью они приобретали свои свойства. Их особенность учитывается в условных обозначениях, например, кАВ и мАВ – первое обозначение говорит о континентальном арктическом воздухе, второе – о морском арктическом воздухе. Континентальные воздушные массы более сухие и запыленные.

Формирование арктического воздуха (АВ) происходит над холодными районами планеты – это Арктика и Антарктика. В этом воздухе хорошо выражены свойства холодных воздушных масс. Вторжение континентального арктического воздуха (кАВ) всегда очень стремительное и сопровождающееся резким и сильным похолоданием. Довольно часто этот холодный воздух проникает далеко на юг вплоть до Турции, Ирана, Северного Китая, Японии. Континентальный арктический воздух содержит мало влаги, поэтому приносит с собой сухую, ясную, малооблачную и холодную погоду.

Воздух умеренных широт (УВ) приобретает свои свойства именно в этих широтах планеты. Он может быть морским (мУВ) и континентальным (кУВ). В зимнее время континентальный умеренный воздух не содержит много влаги и сильно охлажден, поэтому несет с собой ясную и морозную погоду. В летний период он сильно прогревается. Морской континентальный, как правило, формируется над океаном, поэтому несет с собой большой запас влаги и умеренную температуру. В зимний период с ним приходит оттепель, а летом – пасмурная и прохладная погода.

Воздух тропических широт (ТВ). Районом его формирования являются сухие субтропики планеты – Казахстан, Средняя Азия, Афганистан, Иран, Ближний Восток, Северная Африка. Тропический воздух тоже делится на морской и континентальный. Континентальный воздух сильно прогрет, запылен и относительно сух. Тропический морской воздух образуется над южными теплыми морями и океанами, поэтому несет с собой высокую температуру и большую влажность. При его вторжении наступает потепление, и проходят обильные дожди с грозами.

Экваториальный воздух (ЭВ). Район его формирования – экваториальная зона. Характеризуется высокой температурой и большой влажностью, поэтому не подразделяется на морской и континентальный. Растекается он от экватора к северу и к югу, но за пределы тропиков не распространяется. Перемещаясь с океана на более нагретую сушу, приносит тропические дожди.

Атмосферные фронты и их характеристика

Между воздушными массами, которые обладают различными свойствами, есть переходные зоны.

Граница или переходная зона между двумя соседними воздушными массами, получила название атмосферный фронт.

Начинаются атмосферные фронты от поверхности планеты и простираются на ту высоту, где различия между воздушными массами уже стираются. Они имеют ширину до $100$ км, а длина может достигать тысяч километров.

Главные атмосферные фронты – арктический, полярный и тропический:

Арктический фронт образуется между арктическим и умеренным воздухом;
Полярный фронт образуется между воздухом умеренных широт и тропическим воздухом;
Тропический фронт образуется между тропическими и экваториальными воздушными массами.

Арктический фронт холодный, а два других – полярный и тропический – теплые. Различают еще фронт окклюзии – это комплексные сложные фронты, которые образуются при смыкании теплого и холодного фронтов. С атмосферными фронтами связана погода, и их приближение можно проследить по некоторым признакам. Фронты всегда движутся перед воздушной массой, идущей вслед за ними.

Если холодный воздух отступает перед теплым воздухом, значит, движется теплый фронт. Теплый воздух устремляется вверх по клину холодного воздуха и охлаждается по мере подъема. Конденсация водяного пара на границе фронтального раздела приведет к тому, что образуются слоистообразные облака. Характер облаков изменится и можно говорить о приближении теплого фронта, первым признаком которого является появление перистых облаков. Перистые облака уплотняются и образуются перисто-слоистые, что сопровождается падением атмосферного давления. Далее на смену им придут плотные высокослоистые облака с усилением ветра. Зимой из таких облаков идет снег или снежная крупа, а летом – моросящий дождик. Затем высокослоистые облака переходят в слоисто-дождевые и осадки становятся более интенсивными.

Как правило, холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха и оттесняет его. Наступает холодный воздух, что сопровождается усилением ветра. Атмосферное давление перед фронтом меняется медленно, но может расти и падать. Летом этот фронт принесет грозы и шквалы. После прохождения холодного фронта температура воздуха быстро и резко падает. Наступает похолодание.

Над большими площадями земной поверхности формируются обширные и разнообразные воздушные течения, из которых слагается общая циркуляция атмосферы.

В нижних слоях атмосферы выделяют воздушные массы, которые объединяются общим происхождением, сходными свойствами и движутся как одно целое. Они занимают большие пространства над материками и океанами. Каждая такая масса простирается на тысячи километров. Температура, влажность, прозрачность и другие свойства каждой воздушной массы меняются медленно. Но над водной поверхностью или влажной почвой воздух становится влажным, над пустынями или другими запыленными территориями — мутным и т. д. При движении воздушных масс из одних широт в другие, с океана на материк или наоборот их физические свойства изменяются весьма существенно. Идет преобразование, трансформация воздушных масс.

Перемещение воздушных масс определяет изменение погоды: теплые вызывают потепление, так как массы движутся с более теплой подстилающей поверхности; холодные — приносят похолодание, перемещаясь с более холодной поверхности на более теплую. Подстилающая поверхность — море, горы или равнины, лес или поле — влияет на состояние воздушных масс, так как каждая из этих поверхностей по-разному поглощает, накапливает и отражает лучистую энергию Солнца.

В зависимости от места формирования, т. е. от географического очага, различают 4 основных типа воздушных масс.

1. Арктический (антарктический) воздух (АВ) формируется над ледяной поверхностью полярных стран; характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги, небольшим количеством пыли, большой прозрачностью. Вторгаясь в низкие широты, этот воздух значительно понижает температуры. Он может проникнуть далеко от области своего возникновения, задерживаясь только горными цепями. По своим свойствам АВ подразделяется на континентальный и морской. От континентального морской воздух отличается повышенным содержанием влаги.

2. Полярный воздух (ПВ) — воздух умеренных широт. Название не совсем точное и сохраняется, скорее, по традиции. Очаги ПВ располагаются в средних и субполярных, т. е. во внетропических, широтах обоих полушарий. Он также бывает континентальным и морским. Зимой континентальный ПВ сильно охлажден. Он отличается небольшим содержанием влаги. С вторжением континентального ПВ устанавливается ясная, морозная погода. Летом он сильно нагрет. Морской ПВ обычно формируется над океанами; он влажный, умеренной температуры; зимой приносит оттепели; летом—пасмурную погоду и похолодание.

3. Тропический воздух (ТВ) -воздушная масса, круглый год формирующаяся в тропиках и субтропиках, а летом над сушей на юге умеренных широт (юг Европы, Казахстан, Средняя Азия, Забайкалье и др.). Обычно ТВ вторгается из низких широт в более высокие, вызывая резкое повышение температуры—оттепели зимой и жаркую погоду летом. Морской ТВ отличается высокой влажностью и температурой, континентальный— запыленностью и более высокой температурой.

4. Экваториальный воздух (ЭВ) - формируется в экваториальной зоне, перемещаясь в северное и южное полушария. И над морем, и над сушей всегда имеет высокую температуру и влажность; поэтому на морской и континентальный не подразделяется. При переходе с океана на более нагретую сушу из экваториального воздуха выпадают тропические дожди. За пределы тропиков экваториальный воздух (ЭВ) не распространяется.

При сближении разнородных воздушных масс возникают переходные, или фронтальные, зоны, которые непрерывно зарождаются, обостряются и разрушаются; скорость и сила этих процессов зависят от разности температур встречающихся масс. Здесь усиливается ветер, достигающий ураганных скоростей на высоте 9— 12 км (200 км/ч и более), возникают большие атмосферные вихри — циклоны и антициклоны, а также выявляются поверхности разделов между холодными и теплыми воздушными массами, которые называются атмосферными фронтами. Ширина этой зоны незначительна—несколько десятков километров, толщина по вертикали — несколько сотен метров. Наклон фронтальной поверхности к земной очень незначительный, менее 1°. Этот клин при таких малых углах наклона фронтов очень трудно изобразить на чертеже; во всяком случае, горизонтальный масштаб приходится уменьшать в 100 раз. Нагляднее будет представить себе следующее: если удалиться на 300 км от линии фронта у поверхности Земли, то фронтальная поверхность будет на высоте 2—3 км; когда мы отъедем на 600 км, она поднимется на высоту только 4—6 км и т. д. Если фронт перемещается в сторону высоких температур, это означает, что наступает холодный воздух. Он более тяжелый и подтекает под теплый, который, не успевая отступать, скользит вверх. Такой фронт называется холодным; его прохождение вызывает похолодание. При наступлении теплого воздуха фронт перемещается в сторону низких температур и теплый воздух натекает на холодный. Такой фронт называется теплым, и после его прохождения наступает потепление. Линия фронтов извилистая: их изгибы к северу обычно вызваны языками теплого воздуха, изгибы к югу — языками холодного воздуха. Когда изгибы фронтальной линии смыкаются, возникают циклоны и антициклоны—мощные атмосферные вихри.

Вместе с воздушными массами фронты перемещаются со скоростью 30—35 км/ч, проходя за сутки свыше 600—800 км. Иногда скорость их замедляется, и они могут подолгу почти не передвигаться. Так как во фронтальной зоне происходит подъем воздуха и образование облаков, то погода здесь всегда облачная и выпадают осадки.

В зависимости от места формирования, т. е. от географического очага, различают 4 основных типа воздушных масс.

Исследуя динамику атмосферы, в тропосфере выделяют относительно однородные по температуре, влажности и другим параметрам крупные объемы воздуха - воздушные массы. Протяженность их достигает тысяч километров, вертикальная мощность - вплоть до верхней границы тропосферы. Воздушные массы бывают местные (малоподвижные) и движущиеся. Последние по отношению к подстилающей поверхности делят на теплые воздушные массы (приходят на более холодную подстилающую поверхность) и холодные воздушные массы (надвигаются на более теплую поверхность). Взаимодействие воздушных масс, их перемещение - определяет погоду.

В зависимости от районов формирования выделяют четыре зональных типа воздушных масс: экваториальный - ЭВ, тропический - ТВ, воздух умеренных широт, или по международной терминологии, полярный - ПВ, и арктический (антарктический) - АВ. Они различаются прежде всего по температуре. Все типы, кроме экваториального, делятся на подтипы: морской и континентальный в зависимости от характера поверхности, над которой формируется воздух.

Воздушные массы обычно находятся в постоянном движении. На их контакте образуются обширные переходные зоны - атмосферные фронты, ширина их (500-900 км) много меньше длины (2-3 тыс. км). Плоскость раздела между воздушными массами, всегда наклоненная в сторону холодного воздуха, называется фронтальной поверхностью . Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли называется линией фронта , или просто фронтом (атмосферным фронтом). Чаще всего одна из воздушных масс оказывается более активной, а фронт движущимся. Теплый фронт образуется при наступлении теплой воздушной массы на холодную, холодный фронт - наоборот. На фронтах из теплого воздуха развиваются подвижные фронтальные циклоны -огромные восходящие вихри, а из холодного воздуха антициклоны - огромные нисходящие вихри. С циклонами связаны облачность, осадки, понижение температуры летом, повышение зимой. С антициклонами - ясная, сухая погода, жаркая летом, морозная зимой. В целом при прохождении атмосферных фронтов происходят резкие изменения погоды: перепады температуры, давления, выпадение осадков, усиление и резкая смена направления ветров и др. В формировании климата нашей страны, расположенной большей частью в умеренных широтах, фронтальной деятельности принадлежит существенная роль, поэтому погода обычно неустойчивая, особенно в зимнее время.

В зонах раздела и взаимодействия основных зональных типов воздушных масс формируются главные климатические фронты. Выделяют арктический и антарктический фронты, два полярных фронта и один тропический фронт (выражен лишь летом в соответствующем полушарии). Они смещаются по сезонам вслед за Солнцем, то к северу (июль), то к югу (январь). Климатические фронты возникают также между континентальным и морским воздухом одного и того же типа воздушных масс.

Формирование атмосферного фронта и погоды зависит от движения воздуха в нижних слоях атмосферы. Воздушные потоки разной температуры при встрече образуют пограничные зоны, которые называются фронты. Сформированные полосы располагаются над огромными территориями Земли и тянутся вверх до конца тропосферы. В этих местах наблюдается изменение погодных условий.

Процесс образования

В процессе перемещения воздушных масс происходит встреча теплых и холодных течений. Скорость их прохождения может колебаться в широких пределах. Временами она достигает величины 30−35 км/час. Полоса соприкосновения потоков воздуха называется атмосферным фронтом. Его плоскость по отношению к Земле наклонена под углом. Ширина фронта колеблется в пределах 500−900 км, а длина может достигать 2000−3000 км.

Граница фронтов неровная, она изменяется в зависимости от текучести воздушных потоков. При столкновении масс теплый воздух вытесняется холодным и поднимается. В местах столкновения двух потоков из-за конденсации паров образуются облака. Вот почему здесь начинается активное выпадение осадков.

Типы фронтов

В зависимости от температуры воздушных масс фронты бывают нескольких видов. Каждый из них отличается своими характеристиками. Их название и краткое описание представлено в таблице:

Название	Краткая характеристика
Теплый	Формируется в месте преобладания теплого воздуха над холодным
Холодный	Устанавливается в том районе, где холодный воздух располагается снизу под теплым
Малоподвижные и стационарные	Так называются воздушные массы, которые стоят неподвижно и не смещаются в стороны
Фронт окклюзии	Это явление, наблюдаемое при столкновении теплых и холодных воздушных масс. При этом первые потоки поднимаются

Формирование атмосферных фронтов происходит из-за неустойчивости погоды. Они могут устанавливаться в любой точке земного шара, в том числе и России.

Теплая полоса

Наблюдается в том районе, где холодный воздушный поток смещается, уступая место теплому. Нагретые воздушные массы занимают большую территорию. Со временем они поднимаются. Какова бы ни была температура воздуха, она постепенно снижается. В результате начинается конденсация водяного пара. Это приводит к формированию облаков.

Признаки образования теплого фронта носят следующий характер:

Резкое уменьшение давления в сторону понижения.
Повышение температуры окружающей среды.
Появление перистых облаков.
Усиление ветра.
Начинаются выпадение осадков разной степени интенсивности.

Как только дождь заканчивается, наступает недолгое потепление. Затем холодные массы приносят холод.

Агрессивный холодный

Холодный воздух, двигаясь в направлении теплого потока, занимает его место, располагаясь под ним. Это может происходить медленно или с высокой скоростью. С холодным атмосферным фронтом связана погода. Его приближение сопровождается следующими признаками:

Наблюдается резкое понижение давления.
На небе начинается образование кучевых облаков.
Ощущаются порывы сильного ветра, который постоянно меняет свое направление.
Начинается продолжительный дождь, часто с градом и грозой.
Температура окружающего воздуха резко падает.

В этот момент может начаться настоящая буря с сильным ветром и шквальным дождем. Наблюдая за атмосферным фронтом, можно увидеть, что за этой полосой идет прояснение.

Малоподвижные стационарные

Воздушные потоки, которые стоят на месте и не смещаются в сторону, называются стационарными. Обычно они формируются в местах глубоких ложбин. Образование облаков идет примерно такое же, как и при приближении теплой полосы. Часто наблюдается выпадение осадков. Атмосферное давление практически остается без изменений, а ветер не меняет своего направления.

При этом возможны волновые возмущения. Проходят они быстро вдоль всего фронта. В этот момент времени возможно образование циклона. Когда это происходит в осенний и весенний периоды, то наблюдается усиление грозовой активности. Реже ливневые шквалы налетают летом.

Явление окклюзии

Чтобы разъяснить понятие окклюзии, нужно знать, что в этом процессе участвуют 2 холодные массы и 1 теплая. При их столкновении теплые воздушные потоки поднимаются. В зависимости от того, в какой последовательности располагаются 2 холодные массы, окклюзии разделяются на 2 типа:

Теплая. Происходит в том случае, когда заднее холодное течение имеет более высокую температуру, чем второе — низкотемпературное, находящееся перед теплым воздушным потоком. В соответствии с законами физики теплый поток воздуха вытесняется вверх. При этом заднее холодное течение натекает на переднюю воздушную массу.
Холодное. Происходит тогда, когда холодное течение, расположенное сзади, имеет более низкую температуру, чем стоящая впереди него первая низкотемпературная масса. Теперь теплый воздушный поток снова поднимается, а заднее холодное течение заходит под переднюю холодную массу.

Ухудшение погоды начинается во время смыкания потоков. В это время происходят ливневые дожди и сильный ветер, который постепенно ослабевает.

Циклоны и антициклоны

В результате неравномерности распределения воздуха формируются зоны высокого и низкого давления. Если на участке наблюдается избыточное количество воздуха, то в этой зоне присутствует высокое давление. Те места, где воздуха меньше, называются зонами низкого давления. По законам природы происходит перетекание воздушных масс из мест с высоким давлением в зоны низкого. Выражается это в возникновении ветра.

Отсюда появилось такое понятие, как циклон. Его можно охарактеризовать как воронку с низким давлением, куда затягивается воздух из мест, где его в избытке.

Как следствие, существует определение антициклона. Это ветер, возникающий по причине вытеснения воздуха из зоны высокого давления в места с низким его содержанием.

География движения воздуха

В соответствии с существующими климатическими зонами наука сумела установить, какие существуют разновидности атмосферных фронтов на каждой из территорий. По географическому признаку они разделяются на:

Арктический. Он отделяет холодный воздух Арктики от умеренного на рядом лежащих территориях.
Полярный. Находится между умеренными воздушными потоками и тропическими.
Тропический. Располагается между воздушными тропическими массами и экваториальными.

В зависимости от географии земной поверхности изменяется конфигурация линии атмосферного фронта. Например, происходит его деформация во время переваливания через высокие горные хребты.

Составление прогноза погоды — очень сложная процедура. Вызвано это изменчивостью поведения воздушных масс. Только кропотливым трудом синоптикам удается правильно составлять графики воздушных течений.

Читайте также: