Понятие о воздушных массах

Радиационный баланс земной поверхности в зависимости от географического положения и времени года может быть как положительным так и отрицательным. В районах положительного радиационного баланса подстилающей поверхности избыток тепла расходуется на повышение температуры водной или земной поверхности, на повышение температуры воздуха и на испарение воды.

Для районов отрицательного радиационного баланса подстилающей поверхности наиболее характерным будет охлаждение воздушной массы вместе с самой поверхностью.

Однако как понижение, так и повышение температуры воздуха продолжается не бесконечно. Наступает такой момент, когда температура приобретает так называемое равновесное значение, соответствующее условиям теплового баланса в данном районе в данное время. Так, при устойчивой погоде мы замечаем, что максимальные и минимальные суточные температуры ото дня ко дню практически не изменяются. То же самое можно указать и по отношению к влажности воздуха.

Воздушной массой (ВМ) называют большое количество воздуха, сравнимое с размерами частей океанов или континентов, с относительно одинаковыми и резко отличными от воздуха соседних районов характеристиками метеорологических элементов. Размеры воздушных масс по вертикали — несколько километров, иногда вся тропосфера. Горизонтальные размеры воздушных масс — тысячи и десятки тысяч километров.

Процесс приобретения воздушной массой характерных свойств называют формированием воздушной массы, а районы, где происходит этот процесс — очагами формирования. Наибольшее влияние на формирование воздушных масс оказывает подстилающая поверхность. Для того чтобы данный объем воздуха приобрел однородные свойства, необходимо, чтобы он длительное время находился над районом с одинаковыми условиями подстилающей поверхности.

Другим непременным условием формирования воздушных масс являются формы движения в атмосфере. Благоприятные для формирования ВМ условия чаще всего создаются в малоподвижных антициклонах, занимающих обширные пространства с однородной подстилающей поверхностью. В этих антициклонах, особенно в их центральных частях, в результате нисходящих потоков преобладает ясная погода с одинаковыми радиационными условиями, и наблюдаются слабые ветры. Воздушные массы формируются и в других барических формах, если они длительное время сохраняются над одной и той же подстилающей поверхностью. Например, слабо выраженные области пониженного давления, обязанные сильному местному прогреву воздуха, высотные циклоны и т. д.

Формирование воздушной массы в нижних слоях продолжается в разных условиях до 4—10 суток, при этом чем больше это время, тем на большую высоту распространяется воздействие подстилающей поверхности и тем, следовательно, больший объем занимает воздушная масса, а ее свойства выражены наиболее четко.

Как только условия, в которых формируется ВМ, прежде всего циркуляционные, изменятся, она начинает смещаться из очага своего формирования, попадает в иные географические районы с другими свойствами подстилающей поверхности, которые начинают оказывать влияние на свойства пришедшей воздушной массы, вызывая их изменение. При этом не обязательно, чтобы до начала движения воздушная масса полностью сформировалась. Движущиеся воздушные массы, строго говоря, находятся в непрерывном формировании. Однако не все элементы подвержены быстрому изменению; некоторые из них длительное время сохраняют свои особенности, приобретенные в очаге формирования, что позволяет определять пути, откуда пришла та или другая воздушная масса.

Наиболее устойчивыми (консервативными) характеристиками воздушных масс являются следующие:
- эквивалентно-потенциальная температура;
- удельная влажность;
- потенциальная температура.

Достаточно устойчивы также вертикальные градиенты обычной температуры и ее значения выше уровня трения, абсолютная влажность и точка росы, особенно над океанами. Из-за значительного суточного хода наименьшей устойчивостью отличается температура и относительная влажность воздуха над сушей. Над океанами, где суточный ход мал, эти элементы также достаточно устойчивы. Кроме того, достаточно 'устойчивыми свойствами воздушных масс являются их оптические характеристики и, в частности, прозрачность воздуха.

Воздушные массы классифицируются по принципу тепловых свойств (термическая классификация) и по географическому происхождению, т. е. расположению очагов формирования (географическая классификация).

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. И. Егоров, И. М. Безуглый, В. А. Мнежинский, и др.

Источник: Морская гидрометеорология

Данные публикации будут полезны для курсантав морских учебных заведений и капитанаов/штурманов гражданского флота, интересующимся глубоким пониманием гидрометеорологии