29. Воздушные массы. Классификация воздушных масс. Фронты в атмосфере. Климатологические фронты.

Воздушными массами называют сравнительно однородные за температурой и влажностью массы воздуха, которые распространяются на площади в несколько тысяч километров и на несколько километров в высоту

Они формируются в условиях длительного пребывания на более или менее однородными поверхностями суши или океана Перемещаясь в процессе общей циркуляции атмосферы в другие области Земли, воздушные массы переносят в эти области и свой режим погоды Господство в данном регионе в том или ином сезоне определенных воздушных масс создает характерный климатический режим местности.

Различают четыре основные географические типы воздушных масс, которые охватывают всю тропосферу Земли Это массы арктического (антарктического), умеренного, тропического и экваториального воздуха За исключением последнего, в каждом из них выделяют еще морские и континентальные разновидности, которые формируются в соответствии над сушей и океаном.

Полярный (арктический и антарктический) воздух формируется над ледяными поверхностями полярных районов и характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги и хорошей прозрачностью Вторжение зимой континентального арктического воздуха в умеренные широты сопровождается сильными морозами. Морское арктический воздух, формирующийся над океаном в приполярных районах, свободных ото льда, отличается большим содержанием влаги и несколько выше температурою.

Умеренное воздуха значительно лучше прогретый, он отмечается летом повышенным содержанием влаги, особенно над океаном Преобладающими здесь западными ветрами и циклонами морское умеренный воздух переносится далеко в глубину материков, нередко сопровождая свой путь осадками Континентальный умеренный воздух зимой сильно охлаждается, и погода в нем стойка, ясная, морозная.

Тропический воздух характеризуется в целом высокими температурами Но если над морем оно одновременно еще и очень влажный, то над сушей, наоборот, чрезвычайно сухое и пыльное. Поскольку тропический воздух форму уеться в барических максимумах, оно иногда отсюда распространяется в умеренные и экваториальные широты, где атмосферное давление ниже.

Экваториальное воздуха отмечается постоянными высокими температурами и повышенным содержанием влаги как над океаном, так и над сушей В послеполуденный время здесь частые ливневые дожди

Воздушные массы с различными температурами и влажностью постоянно перемещаются и на узком пространстве встречаются между собой Условная поверхность, разделяющая воздушные массы, называется атмосферным фронтом При пересечении этой воображаемой поверхности с земной поверхностью образуется так называемая линия атмосферного фронту.

Поверхность, разделяющая арктический (антарктический) и умеренный воздух, называется соответственно арктическим и антарктическим фронтами Воздух умеренных широт и тропиков разделяет полярный фронт Поскольку плотность теплого воздуха меньше, чем плотность холодного, то фронт является наклонной плоскости, которая всегда имеет наклон в сторону холодного воздуха под очень малым углом (меньше 1 °) к поверхности земли Холодный воздух, как более густое при встрече с теплым будто подплывает под него и поднимает его вверх, вызывая образование облаков.

Встретившись, различные воздушные массы продолжают двигаться в сторону массы, перемещалась с большей скоростью Одновременно изменяется положение и фронтальной поверхности, разделяющей эти массы воздуха зависимости от д направления движения фронтальной поверхности различают холодные и теплые фронты Когда наступающее холодный воздух движется быстрее отступающего теплого, атмосферный фронт называется холодным После прохождения холодного фронта атмосферное давление растет, а влажность воздуха снижается Когда теплый воздух наступает и фронт перемещается в сторону низких температур, фронт называется теплым При прохождении теплого фронта наступает потепление, давление снижается, а температура повышается.

Фронты имеют большое значение для погоды, так как вблизи них образуются облака и часто выпадают осадки В местах встречи теплого и холодного воздуха зарождаются и развиваются циклоны, погода становится не устойчивой Зная расположение атмосферных фронтов, направления и скорости их передвижения, а также имея метеорологические данные, характеризующие воздушные массы, составляют прогнозы погоды.

В атмосфере постоянно создаются такие условия, когда две воздушные массы с разными свойствами располагаются одна подле другой и при этом разделены узкой переходной зоной — фронтом. В зоне фронта, при переходе от одной воздушной массы к другой, температура, ветра и влажность воздуха более или менее резко меняются.

В главе второй говорилось о главных фронтах в атмосфере, разделяющих воздушные массы основных географических типов. Рассмотрим теперь основные свойства фронтов.

Зона фронта всегда имеет какую-то ширину в горизонтальном направлении и какую-то толщину по вертикали. Однако и ши­рина, и толщина фронта очень невелики в сравнении с разме­рами разделяемых им воздушных масс. Поэтому, идеализируя действительные условия, можно представлять фронт как поверх­ность раздела между воздушными массами. В пересечении с зем­ной поверхностью фронтальная поверхность, очевидно, образует линию фронта, которую также кратко называют фронтом. При такой идеализации можно рассматривать фронт также и как поверхность разрыва, понимая под этим, что температура и неко­торые другие метеорологические элементы резко меняются в зоне фронта.

Очень важно то обстоятельство, что фронтальные поверх­ности проходят в атмосфере наклонно (рис. 4.28). Если бы обе воздушные массы были неподвижными, поверхность фронта ме­жду ними проходила бы горизонтально, параллельно горизон­тальным же изобарическим поверхностям; теплый воздух лежал бы при этом над холодным. Но, поскольку воздушные массы движутся, поверхность фронта может существовать и сохра­няться только при условии, что она наклонена к поверхности уровня и, стало быть, к уровню моря. При этом угол наклона за­висит от скоростей, ускорений и температур воздушных масс, а также от географической широты и от ускорения силы тяжести. Теория и опыт показывают, что углы наклона фронтальных поверхностей к земной поверхности очень малы, порядка угло­вых минут. Тангенс угла наклона называют просто наклоном фронта. Он имеет порядок величины от 0,01 до 0,001. Таким об­разом, фронты проходят в атмосфере очень полого. При удале­нии от линии фронта на несколько сотен километров фронталь­ная поверхность окажется всего на высоте нескольких километров. Но все же очень важно, что воздушные массы, разде­ляемые такой поверхностью, располагаются не только одна рядом с другой, но и одна над другой. При этом холодный воздух лежит под теплым воз­духом в виде узкого клина.

Климатологи́ческие фронты́ — многолетние средние положения главных фронтов в разные сезоны. Их можно выявить на многолетних средних картах, подобно центрам действия атмосферы.

Постоянное расчленение барического поля Земли на циклоны и антициклоны приводит к тому, что и воздух тропосферы всегда расчленяется на воздушные массы, разделённые фронтами.

В действительности (а значит, на синоптических картах) положение и число фронтов могут резко отличаться от многолетнего среднего распределения. Фронты возникают, перемещаются и размываются в связи с циклонической деятельностью.

Описание[править | править вики-текст]

В январе в северном полушарии на средней карте обнаруживается две значительные ветви арктического фронта, или, иначе говоря, два арктических фронта один – на севере Атлантического океана и на севере Евразии, другой – на севере Северной Америки и над Канадским Арктическим архипелагом. Возможно, что более спорадически существуют и другие фронты. Области к северу от арктических фронтов заняты преимущественно арктическим воздухом. Однако в отдельных случаях арктические фронты могут занимать положение, далеко отклоняющееся от среднего. При возникновении на них циклонов и антициклонов они всё время перемещаются и вместе с вторжениями арктического воздуха могут проникать далеко к югу.

В более низких широтах, между 30˚ и 50˚ с. ш., обнаруживается цепь полярных фронтов, отделяющих области преобладания полярного воздуха (воздуха умеренных широт) от областей преобладания тропических широт. Полярные фронты проходят: над Атлантическим океаном по южной периферии исландской депрессии; над Средиземным морем; в Азии примерно вдоль северной границы Тибетского нагорья; над Тихим океаном (два фронта); над югом США. Среднее положение полярных фронтов указывает на южную границу преобладания полярного воздуха и на северную преобладания тропического воздуха. В отдельных случаях полярные фронты не будут, конечно, совпадать со средним положением. Разрывы между отдельными арктическими и полярными фронтами на картах указывают на районы, где воздух чаще всего проникает в более высокие или в более низкие широты, причём фронты размываются.

Аналогично в южном полушарии обнаруживаются арктические фронты, окружающие материк Антарктиды, и четыре полярных фронта по 40 – 50˚ ю. ш. над океанами.

Концы полярных фронтов, проникающих далеко вглубь тропиков, называют пассатными фронтами. Они разделяют в тропиках уже полярный воздух от тропического, а разные массы тропического воздуха – на более свежие и более старые, относящиеся к разным субтропическим циклонам и антициклонам.

Внутри тропиков обнаруживаются тропические фронты, которые на климатологических картах сливаются или почти сливаются в один общий фронт. Он проходит в январе больше над южным полушарием, чем над северным, особенно далеко отходя к югу вместе с ответвлениями экваториальной депрессии над нагретыми материками южного полушария. Вместо термина тропических фронт применяют ещё термин внутритропическая зона конвергенции, хотя эти понятия и не вполне идентичны.

В июле арктические и антарктические фронты занимают положения, близкие к январским. По-видимому, арктические фронты в июле (зимой) проходят несколько дальше от материка Антарктиды, чем летом, а арктические в июле (летом) смещаются в более высокие широты. Полярные фронты в северном полушарии несколько смещены к северу в сравнении с январём, особенно над нагретыми материками; их среднее положение теперь около 50-й параллели. Полярные фронты над южным полушарием несколько смещены к экватору и проходят под 30 – 40˚ ю. ш. Наконец, тропические фронты в июле смещены в северное полушарие, особенно далеко на север над Индией (до Гималаев) и над низовьями Янцзы. Они также объединяются на средней карте в один общий фронт. Таким образом, от января к июлю все климатологические фронты более или менее смещаются к северу, а от июля к январю – к югу.

Положение фронтов на средних картах указывает, в каких областях Земли преобладают в течение всего года воздушные массы того или иного типа и в каких от зимы к лету и от лета к зиме массы одного типа сменяются массами другого типа. Это является основным критерием для генетической классификации климатов по Б. П. Алисову.