Воздушные массы и атмосферные фронты

Воздух атмосферы неоднороден не только по вертикали, но и в горизонтальном направлении. Причины различий заключаются в неодинаковом распределении солнечного тепла по земной поверхности и в различии подстилающей поверхности (суша, море). Тропосферу принято делить на разные воздушные массы. Под воздушной массой понимают крупный объем воздуха, обладающий относительно неоднородными свойствами и движущийся как одно целое рис. 11).

Рис. 11. Схема вертикального строения холодного (А) и теплого (Б) фронтов:

1 – направление движения воздушных масс, 2 – системы облаков, 3 – область выпадения осадков

Протяженность его – тысячи километров, вертикальная мощность – вплоть до верхней границы тропосферы. Воздушные массы бывают местные (малоподвижные) и движущиеся. Последние по отношению к подстилающей поверхности делят на теплые и холодные. Воздушная масса считается теплой, если она движется на более холодную подстилающую поверхность, и холодной, если она движется на более теплую поверхность. При этом свойства воздушной массы постепенно изменяются.

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

Экваториальный воздух образуется в полосе пониженного давления над влажными лесами и океанами, обладает высокими температурами и большой влажностью. Летом (в соответствующем полушарии) в виде экваториальных муссонов он проникает до тропических широт, особенно далеко в Индии, вплоть до Гималаев.

Континентальный тропический воздух (кТВ) формируется над тропическими пустынями: Сахарой, Калахари, аравийскими, австралийскими, североамериканскими и др. Он обладает высокой температурой, значительной абсолютной, но низкой относительной влажностью.

Морской тропический воздух (мТВ) образуется в барических максимумах над океанами. У него довольно высокие температуры и большая абсолютная влажность.

Континентальный воздух умеренных широт (кПВ) формируется над материками, господствует в северном полушарии. Его свойства по сезонам неодинаковы: летом характерны довольно высокая температура и абсолютная влажность, наблюдаются подъем воздуха, осадки, зимой – низкие температуры и абсолютная влажность.

Морской воздух умеренных широт (мПВ) формируется в барических минимумах над незамерзающими океанами с теплыми течениями. Летом он прохладнее кПВ, зимой – теплее, абсолютная влажность его значительна.

Континентальный арктический – антарктический воздух (кАВ) формируется над льдами Арктики и Антарктиды, обладает крайне низкими температурами и небольшой абсолютной влажностью.

Морской арктический – антарктический воздух (мАВ) образуется над периодически замерзающими морями, его температура несколько выше, чем кАв, абсолютная влажность больше.

Различные по своим свойствам воздушные массы находятся в постоянном движении. При этом они могут сближаться, образуя переходные фронтальные зоны шириной 500-900 км, длиной 2-3 тыс.км. Плоскость раздела между воздушными массами называется фронтальной поверхностью. Она всегда наклонена в сторону холодного воздуха, которвй располагается над фронтальной поверхностью, а менее плотный и потому более легкий теплый воздух - над нею. 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 ТВ на ХВ, холодный наоборот. На фронтах из теплого воздуха развиваются подвижные фронтальные циклоны – огромные плоские восходящие вихри (диаметр их 1000-2000 км при высоте 10-15 км), а из холодного воздуха – антициклоны – огромные плоские нисходящие вихри. С циклонами связана 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 формированном климате нашей страны, расположенной большей частью в умеренных широтах, фронтальной деятельности принадлежит существенная роль, поэтому погода обычно неустойчива, особенно в зимнее время.

На климатических картах по средним многолетним данным можно выделить зоны, где наиболее часты атмосферные фронты. Их называют климатическими фронтами. Главные климатические фронты – это зона раздела и взаимодействия основных зональных типов воздушных масс. На Земле выделяют арктический и антарктический фронты – между АВ и ПВ, два полярных фронта – между ПВ и ТВ, один тропический фронт – между ТВ и ЭВ (выражен лишь в соответствующем полушарии). Они смещаются по сезонам вслед за Солнцем: к северу – в июле, к югу – в январе.

Климатические фронты возникают также между континентальным и морским воздухом одного и того же типа воздушных масс, например, полярный между кПВ и мПВ. Активная фронтальная деятельность на этом фронте весьма характерна для территории Европы, в том числе и для европейской чести нашей страны. Причем по отношению к воздуху над сушей мПВ, идущий с Атлантики зимой, является теплой воздушной массой, приносящей осадки, летом – холодной массой, способствующей выпадению осадков из местного более теплого кПВ.