Трансформація повітряних мас - студопедія
Визначення та класифікації повітряних мас.
Повітряна маса - основне поняття сіноптікі- науки про процеси формування погоди. Повітряними масами називаються великі об'єми повітря, що сформувалися в однакових умовах, мають близькі фізичні властивості і загальну спрямованість руху.
У межах однієї повітряної маси спостерігаються невеликі горизонтальні градієнти метеорологічних елементів, а зміна цих елементів по вертикалі в різних її точках має однакові закономірності.
Площі, займані повітряними масами, можна порівняти з площами материків і океанів.
Повітряні маси різняться за своїми термодинамічних властивостях і походженням. Тому в Синоптики застосовують дві класифікації повітряних мас термодинамічну та географічну.
Термодинамічна класифікація ділить повітряні маси на теплі, холодні і нейтральні.
Повітряна маса називається теплою. якщо в процесі руху над деякою підстильної поверхнею вона віддає останній своє тепло (повітря при цьому охолоджується).
Холодна повітряна маса при взаємодії з поверхнею, що підстилає прогрівається.
Кожна повітряна маса в залежності від характерного для неї вертикального розподілу температури і щільності може бути стійкою, або нестійкою.
Стійкої називається повітряна маса, в якій мимовільні вертикальні рухи неможливі. Будь-яка повітряна маса стійка. якщо величина середнього вертикального градієнта температури менше 0.6 град / 100м.
Нестійкою називається повітряна маса, в якій шари повітря мають здатність самовільного переміщення по вертикалі.
Залежно від підстильної поверхні, а також характеру теплообміну з нею, одна і та ж повітряна маса може бути як теплою, так і холодною. Як правило, якщо повітряна маса тривалий час залишалася теплою, вона стійка. Якщо тривалий час холодної - нестійка.
Якщо відбулася зміна характеру підстильної поверхні (повітряна маса з моря перемістилася на сушу і навпаки), то тепла повітряна маса може бути нестійкою, а холодна - стійкою.
Термодинамічна класифікація повітряних мас як відім- відносна. Абсолютною є - географічна класифікація.
Географічна класифікація дає назву повітряній масі в залежності від географічного, кліматичного поясу, де відбувалося її формування.
Формуванням повітряної маси називається процес набуття нею характерних теплофізичних властивостей.
Регіони, над якими відбувається формування повітряних мас, називаються осередками формування.
На формування воздушнизх мас впливають радіаційний баланс і тип підстильної поверхні відповідних осередків, характерні для них особливості
Розрізняють такі типи повітряних мас:
Арктичний або антарктичний (морської і континентальний);
Помірний (морської і континентальний);
Тропічний (морської і континентальний);
Екваторіальний (тільки морський).
Континентальні повітряні маси від морських відрізняються малими запасами вологи, різкими коливаннями температур між вдень і вночі, високою запиленістю.
З вогнищ свого формування повітряні маси переміщаються в інші регіони планети. При цьому відбувається безперервна зміна їх властивостей. Цей процес називається трансформацією.
Трансформація виникає при переміщенні повітряних мас як по горизонталі, так і по вертикалі.
У синоптики найбільший інтерес представляє термічна трансформація, пов'язана зі зміною теплосодержания повітряної маси при її переміщенні по горизонталі.
Взимку континентальні повітряні маси, переміщаючись на поверхню океану, нагріваються, влітку - охолоджуються.
Морські повітряні маси, переміщаючись на сушу взимку, охолоджуються, а влітку нагріваються.
Інтенсивність термічної трансформації визначається зміною середньої температури повітряної маси, яке відбувається за 24 години.
В екології вельми цікавим є трансформація повітряних мас при їх переміщенні по вертикалі. Особливо істотна трансформація в зоні низхідних рухів повітряних мас.
Повітря має дуже малу теплопровідність, тому більшість термодинамічних процесів в атмосфері можна вважати що відбуваються без теплообміну з навколишнім средой- тобто адіабатичними. Внаслідок зменшення атмосферного тиску з висотою піднімається повітря мимовільно розширюється і охолоджується, опускається - стискається і нагрівається.
Зміна температури адіабатичні піднімається обсягу повітря залежить від його вологості. Якщо повітря сухе, то його температура знижується на 1 градус при підйомі на 100м. Якщо відбувається збільшення обсягу вологого повітря з відносною вологістю 100%, то при підйомі на 100 м його температура знижується на 0.6 градуса.
Параметр 0.6 град / 100м називається влажноадіабатіческім градієнтом, а 1 град / 100м- сухоадіабатіческім. Фактичні значення вертикальних градієнтів температури в реальній атмосфері можуть бути більше сухоадіабатіческого і менше влажноадіабатіческого.
Якщо фактичне значення вертикального градієнта температури менше влажноадіабатіческого підйом повітря не проісходіт- такий стан атмосфери наз. стійко стратифікованим.
Якщо фактичне значення вертикального градієнта температури більше влажноадіабатіческого. (І при цьому менше або більше сухоадіабатіческого) в атмосфері відбувається підйом повітря. Цей стан зв. нестійкою стратифікацією.
Пружність водяної пари в атмосфері, згідно закону Гана, убуває з висотою. Тому при адіабатичному опусканні повітряної маси до земної поверхні надходить повітря теплий і сухий. Виникає суховій - «фен вільної атмосфери».
Теплі повітряні маси, в процесі термічної трансформації прагнуть до стійким. При охолодженні стикається з поверхнею, що підстилає шару атмосфери значення вертикального градієнта температури в ньому знижується. Якщо воно знижується до 0.6 град / 100 м і менше тепла повітряна маса стає стійкою. Якщо знижений значення вертикального градієнта температури все ж перевищує 0.6 град / 100м- то тепла повітряна маса-нестійка.
Холодні повітряні маси в процесі термічної трансформації прагнуть до нестійким. При нагріванні нижнього шару такої повітряної маси від підстильної поверхні значення вертикального градієнта температури в ньому зростає. Найчастіше холодні повітряні маси нестійкі, але якщо при зростанні вертикального градієнта температури в цій масі його значення не перевищує 0.6 град / 100м-холодне повітряна маса стає стійкою.