Характеристика теплых, холодных и нейтральных воздушных масс(ВМ)

Теплая устойчивая ВМ над материками наблюдается, как правило, в холодную половину года. Обычно это ВМ, поступающая на материк после дли­тельного перемещения над относительно теплым океаном. Над океанами и морями такая ВМ отмечается в основном в теплую половину года, когда теплый воздух с материка смещается на относительно холодную водную поверх­ность. В любой сезон при смещении ВМ с теплой части океана на холодную ВМ будет приобретать свойства теплой устойчивой массы. Синоптические условия, при которых теплая устойчивая ВМ поступает в данный район, могут быть различными. Она особенно характерна для теплых секторов циклонов и примыкающих к ним северных окраин антициклонов. Типичная погода в ней: сплошная слоистая (St) или слоисто-кучевая (Sc) облачность, иногда сопровож­дающаяся выпадением моросящих осадков или образованием адвек­тивных туманов. Суточный ход метеорологических элементов в ней весьма мал. Более того, в связи со значительной адвекцией тепла, например, ночью вместо похолодания иногда отме­чается потепление. Теплая неустойчивая ВМ над материками  наблюдается летом, а вблизи побережья морей может наблюдаться и зимой. Над океанами и морями такая ВМ наблюдается, как правило, в холодную половину года, особенно при перемещении относительно теплого воздуха на еще более теплую водную поверхность. Поскольку прогрев воздуха происходит от водной поверхности, то зимой, когда с материков на океаны поступает холодный воздух, создаются все условия для формирования неустойчивых ВМ над водной поверхностью. В субтропиках и тропиках над водной поверхностью формируются наиболее теплые ВМ, которые могут быть не­устойчивы и летом. Синоптические условия разнообразны. Теплая ВМ может быть неустойчивой в теплых секторах циклонов и на западной периферии антициклонов. Как правило, неустойчива относительно теплая ВМ во вторичных теплых секто­рах циклонов. Типичная погода в ней: куче­вая (Си), а иногда кучево-дождевая (СЬ) облачность с ливневыми осад­ками, часто с грозами, в том числе ночными, радиационные туманы (преимущественно после выпадения дождя и наступления проясне­ния). Суточный ход метеорологических величин в ней больше, чем в теплой устойчивой ВМ, но не слиш­ком велик.

Холодная неустойчивая ВМ над материками наблюдается, как правило, в теплое полуго­дие, особенно при вторжениях на материк. Над океанами и морями такая ВМ отмечается в основном в холодное полугодие, но может наблюдаться и летом при смещении относительно холодной ВМ на более теплую водную поверхность. Синоптические условия — это прежде всего тыло­вые части циклонов за холодными фронтами и частично примыкаю­щие к ним окраины антициклонов. Типичная погода в них: кучевая и кучево-дождевая облачность, ливневые осадки, часто многократно повторяю­щиеся, иногда днем грозы, а ночью над материками радиационные туманы. Образование тумана возможно лишь при значительной влажности ВМ. При этом ночью в приземном слое ВМ вполне устойчива. Суточный ход метеорологических величин в них особенно велик.

Холодные устойчивые ВМ над материками наблюдаются в основном зимой, однако над льдами Арктики и Антарктики они могут наблюдаться и ле­том. Над океанами и морями такие ВМ, как правило, не отмечаются. Синоптические условия — антициклонические системы в це­лом, особенно центральные части антициклонов. Типичная погода: а) безоблачная морозная, иногда с радиацион­ными туманами (основной тип); б) значительная и сплошная слоистая или слоисто-кучевая облачность, иногда слабые снегопады (дополни­тельный тип). Дополнительный тип погоды наблюдается преимуще­ственно на западных и северных окраинах антициклонов при адвек­ции относительно теплого и влажного воздуха над нижним слоем холодного воздуха. Суточный ход метеорологических величин в ней при ясной погоде существенно больше, чем в теплой устойчивой ВМ, но меньше, чем в неустойчивых.

Нейтральные (местные) ВМ в любой сезон могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми в зависимости от начальных свойств и направления трансформации той ВМ, из которой образовалась данная ВМ. Нейтральная ВМ, образовавшаяся из теплой путем ее охлаждения от подстилающей поверхности, приобретает обычно свойства устойчивой ВМ. Нейтральная ВМ, образовавшаяся из холодной путем ее прогревания от подстилающей поверх­ности, как правило, является неустойчивой ВМ. Над материками нейтральные ВМ летом, как правило, неус­тойчивы, зимой устойчивы. Над океанами и морями такие ВМ летом чаще устойчивы, зимой неустойчивы. В зависимости от того, является ли нейтральная ВМ устойчивой или неустойчивой, сухой или влажной, а также в зависимости от сезона, состояния подстилающей поверхности и си­ноптических условий определяются и условия погоды в ней.

36. ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ТИПОВ ВМ. ТРАНСФОРМАЦИЯ ВМ. Географическая классификация ВМ, предложенная еще в 20-х годах, основана на географическом положе­нии очагов формирования ВМ. Для ряда районов зем­ного шара, особенно для океанов» эта классификация не потеряла свои значения и в настоящее время. По ЭТОЙ классификации ВМ делят на четыре типа, соответственно положению основных термических поясов земного шара: 1} арктический или антарктический воздух (АВ); 2) воздух умеренных широт (называемый иногда полярным воздухам (ПВ);3) тропический воздух (ТВ); 4) экваториальный воздух (ЭВ).

Каждая из этих масс, за исключением экваториального воздуха, делится в свою очередь на морскую или континентальную, в зависимости от характера подстилающей поверхности очага её формирования. В ряде случаев дополнительно уточняется положение очага формирования, например: средиземноморский морской тропи­ческий воздух (СМТВ); иногда выделяют так называемый муссонный (МВ). Этот не очень удачный термин относится к воздуху, перемещающемуся в муссонных потоках.

Трансформация ВМ. С войства ВМ непрерывно изме­няются. Этот процесс эволюции обычно называется трансформацией ВМ. Под трансформацией ВМ в ШИРОКОМ СМЫСЛЕ понимают изменение ее важнейших свойств: t, влажности, устойчивости, систем конденсации (облака, осадки, туманы) и т. п. В таком широком смысле трансформация ВМ происходит практически всегда и никогда не заканчивается. Однако в процессе трансформации можно выделить периоды быстрого изменения свойств воздуха и периоды, когда междусуточные изме­нения становятся незначительными. Переход от быстрого изменения свойств к медленному происходит постепенно, поэтому установить момент, начиная с которого следует изменить название ВМ, трудно. В первые дни после поступления в данный географический район данной ВМ, существенно отличающейся по свойствам, происходят междусуточные изменения температуры на 4-5◦С,которые далее уменьшаются до I—2^е С. Над океаном при поступлении холодной ВМ в первые сутки изменения t могут достигать 10—15° С. Поэтому в качестве критерия окончания трансформации ВМ принимают момент, начиная с которого изменение средней суточной t на уровне подстилающей поверхности и на уровне моря окажется не менее 1—1,5° С. ПОД ТРАНСФОРМАЦИЕЙ В УЗКОМ СМЫСЛЕ слова понимается изменение тепловых свойств фиксированной частицы воздуха. Суточный ход метео. элементов не является показа­телем трансформации ВМ, поскольку он может быть значительным и в нейтральной массе, хотя его можно рассматривать как особый вид трансформации. Для эмпирического распределения трансформации, необходимо сопоставлять свойства фиксированной частицы воздуха ото дня ко дню в единые сроки наблюдений. В оперативной прогностической работе сопоставляются не столько индивидуальные свойства фиксированной частицы воздуха, сколько свойства разных воздушных частиц воздуха внутри данной воздушной массы в фиксированных точках пространства

37. КЛАССИФИКАЦИЯ АТМОСФЕРНЫХ ФРОНТОВ. НАКЛОН ФРОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ. Фронты – это особые узкие переходные зоны между ВМ, различ. по протяженности, особенностям перемещения, вертикального и горизонтального строения и условий погоды. По горизонт. и вертик. протяженности и циркуляционной значимости различают фронты: 1) основные (тропосферные, высокие); 2) вторичные (приземные, низкие); 3) верхние. По особенностям перемещения, вертикального строения и условий погоды различат фронты: 1) простые фронты – теплые, холодные и малоподвижные (стационарные); 2) сложные, или фронты окклюзии – теплые, холодные и нейтральные. Фронты окклюзии также могут быть малоподвижными.

Перечисленные фронты могут быть анафронтами, когда теплый воздух совершает восходящее скольжение вдоль клина холодного, и катафронтами, когда теплый воздух совершает нисходящее скольжение вдоль клина холодного. Кроме того, они могут быть обостренными (резко выраженными) и размытыми (слабовыраженными). Процессы образования и обострения фронтов наз. фронтогенезом, а процессы размытия фронтов – фронтолизом. По географическим признакам в связи с географической классификацией ВМ, различ. главные фронты: 1)Арктический (АФ)- разделяет массы арктического и полярного (умеренного) воздуха; 2)Полярный фронт (ПФ) разделяет массы умеренного и тропического воздуха; 3)Тропический фронт (ТФ) – массы тропического и экваториального воздуха.

Основными (тропосферными, высокими) наз. фронты, имеющие большую горизонтальную(несколько тысяч км) и вертикальную(несколько км) протяженность. Основные фронты прослеживаются не только на приземных картах погоды, но и на картах барической топографии. Основные фронты разделяют ВМ, существенно различающиеся по своим свойствам. На основных фронтах развиваются внетропические циклоны и целые семейства циклонов. Вторичными (приземными, низкими) наз. фронты небольшой горизонтальной (несколько сотен км) и вертик. (1-1,5 км) протяженности. На картах барической топографии, как правило не прослеживаются. Период существования – не превышает 1-2 суток. Верхними наз.фронты, что образуются на некоторой высоте в тропосфере. Они прослеживаются на картах барической топографии или на вертикальных разрезах атмосферы, но не выявляются на приземных картах погоды. Ввиду большой горизонтальной протяженности каждый основной фронт не явл.однородным по своим свойствам на всех участках. Одни участки фронта смещаются в сторону теплой ВМ, другие – в сторону холодной, третьи-малоподвижны. Теплыми наз. участки фронта, перемещающиеся в сторону относительно холодной ВМ. Теплые фронты явл. в основном анафронтами. Холодными наз.участки фронта, перемещ. в сторону относительно теплой ВМ (они явл. в основном катафронтами). Малоподвижными наз.участки основного фронта, не претерпевающие существенного перемещения от срока к сроку. В сис-ме одного и того же циклона холодный фронт перемещается несколько быстрее теплого. Поэтому со временем происходит сближение, а затем и слияние холодного и теплого фронтов, начинающееся вблизи центра циклона. При этом наиболее теплая ВМ вытесняется вверх и на переднюю периферию циклона. Это процесс окклюдирования циклона, а фронт, образовавшийся в рез-те слияние теплого и холодного фронтов, наз. фронтом окклюзии.

НАКЛОН ФРОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ. В действительности вместо фронтальной поверхности имеется наклонный переходный фронтальный слой. Динамическим условием существования фронтальной поверхности явл. отсутствие разрыва в поле давления, т.е в любой точке поверхности р₁₌р₂ или dp₁=dp₂=0. Согласно принятому условию, при переходе из точки А в точку В (рис.7.8) изменение давления не зависит от того, через какую ВМ осуществляется переход, например по пути АМ₂В или АМ₁В, т.е.:

Рис.7.8.СХЕМА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ФРОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

ОТКУДА:

. Эта формула обычно наз. формулой Маргулеса. После всех упрощений можно получить:

Так.обр, увеличение контраста температур ∆Т в зоне фронта, как правило, соответствует увеличению угла наклона фронтальной поверхности α. Определенный угол наклона фронтальной поверхности сохраняется длительное время, а холодный воздух не растекается по горизонтали в виде тонкого слоя, причина этого заключается в отклоняющем действии вращения Земли.