Въздушни маси

Над много обширни територии може да се наблюдава сравнително еднороден въздух, чийто физически свойства в голяма степен са еднакви. Характера и на времето в такива райони е един и същ. Тези относително еднакви порции въздух се наричат Въздушни маси. Хоризонталните размери на тях могат да достигнат няколко хиляди километра, а вертикалните до няколко километра. В едни случаи въздушните маси се простират от земната повърхност до тропопаузата, а в други се наслояват една над друга, като по-студените се намират по-отдолу. Отделни области от земното кълбо, над който общата атмосферна циркулация обуславя продължително задържане на въздушните маси, даваща възможност за тяхната пълна трансформация, се наричат Огнища на зараждане на въздушните маси. Типични представители на такива огнища са Субтропичните пояси на високо налягане и Антициклоналните области около полюсите.

При промяна на циркулацията на атмосферата, формираните въздушни маси напускат съответните огнища и се преместват в други райони. Там те пренасят свойствата, придобити в района на формирането си, тоест своето характерно време. При настаняването си над новите райони, те започват да взаимодействат с новата подложна повърхност и променят свойствата си – трансформират се. С течение на времето те или част от тях могат да се превърнат в други типове въздушни маси. От това следва, че въздушните маси се формират непрекъснато във всеки географски район и при всякакви циркулационни условия.

В съвременната метеорология въздушните маси се делят по няколко критерия.

Географската класификация ги дели по местонахождението на техните огнища, като са познати четири основни типа; Арктичен ( Антарктичен ) въздух, Въздух на умерените ширини, Тропичен въздух и Екваториален въздух. Тези типове въздушни маси, с изключение на Екваториалния, се делят на морски и континентални в зависимост от характера на повърхността в огнището на формиране.

Термодинамична класификация, в която като признак за разделянето на въздушните маси служи посоката на трансформацията. В съответствие с нея се различават Топли и Студени въздушни маси. Освен за тях, може да се говори и за Неутрални въздушни маси. За топла въздушна маса се подразбира тази маса, която е по-топла от подложната повърхност (чиято температура е по-висока от равновесната, така че постепенно изстива в дадения район). В нея трансформацията води до изстиване на въздуха. Обратно, въздушната маса, която се затопля от подложната повърхност се нарича студена (чиято температура е по-ниска от равновесната, така че постепенно се затопля в дадения район). Намиращата се в термично равновесие с подложната повърхност въздушна маса е неутралната. В нея процеса на трансформация вече е завършил и тя е напълно формирана. Всяка от посочените въздушни маси може да бъде устойчива или неустойчива, което означава различна способност за развитие на вертикални движения и образуване на облаци и валежи.

Топла устойчива ВМ се наблюдава:
– над континентите през студеното полугодие, където идва от по-топлия през този сезон океан;
– над океаните през топлото полугодие, когато топъл въздух от континента се премества над по-студената водна повърхност
– при преместване на въздух от топла към студена част на океана/континента – през всички сезони.

Температурата на въздуха в топлата устойчива ВМ обикновено е доста по-висока от средната климатична стойност за даденото място и сезон.

Топла неустойчива ВМ – не е типична, образува се при по-специални условия. Тя е топла по отношение на равновесната (средната денонощна) температура. Може да се наблюдава над континентите през лятото или над океаните през зимата.

Подложната повърхност, над която се настанява такава ВМ, не е много по-студена от нея. Проявите на неустойчивост са през деня – за тях допринася дневният прегрев на подложната повърхност (на почвата) и оттам – нагряване на близкоразположените порции въздух, които могат да започнат да се издигат (да “изплуват” нагоре) – това е проявата на неустойчивост. При тези условия през деня се развива конвекция и се образуват купести (Cu), дори купестодъждовни (Cb) облаци, от които падат краткотрайни валежи. Максимумът на развитието на тези явления е в късните следобедни часове, т.к. степента на неустойчивост не е много голяма. Валежите и гръмотевичните бури понякога са вечер, дори през нощта.

Студени неустойчиви ВМ се наблюдават:
-над континентите през топлото полугодие, когато идват от по-студения океан;
– над океаните през студеното полугодие, когато идват от по-студената суша
– при преместване на въздух от студена към топла част на океана/континента – през всички сезони.
Нахлуванията са обикновено със северна компонента (от N, NW, NE), но през лятото (в Европа) могат да бъдат и от запад.

Често са съпроводени с усилване на вятъра, който понякога е поривист. В такава ВМ над топлата подложна повърхност се развива конвекция, образува се Cu или Cb облачност (за това допринася и изпарението от подложната повърхност, което увеличава влажността на въздуха – особено през пролетта или началото на лятото, докато почвата е все още влажна) и падат краткотрайни валежи, понякога придружени от гръмотевични бури. Валежите обикновено не са много силни, могат да се повторят по няколко пъти на ден, но общото им количество за денонощието не е много голямо. През зимата пада краткотраен сняг.

Студена устойчива ВМ – времето в такава ВМ е ясно (= безоблачно), в приземния слой видимостта може да е намалена, ако има влага (поради намаления вертикален обмен).
В повечето случаи студените ВМ са неустойчиви, особено над сушата през топлото полугодие.

Неутрална неустойчива ВМ се образува над сушата през лятото, ако баричното поле не е антициклонично. Неустойчивостта се създава за сметка на големия приток на слънчева радиация (силното нагряване на земната повърхност) през деня (“затоплила” се ВМ). За тази ВМ е характерна висока температура в приземния слой и голяма денонощна амплитуда на температурата (до 15°С). Ветровете са, общо взето, слаби, с разнообразни посоки и добре изразен денонощен ход на скоростта (усилване след пладне, когато се усилва турбулентният обмен и вихри с по-големи скорости от по-високите слоеве се спускат надолу).

Движението на отделните въздушни маси е пряко свързано с движението на цялата земна атмосфера.

Постоянната циркулация на атмосферата води до съществени изменения на свойствата на въздуха над определени райони. Процесът на изменение на свойствата на въздуха се нарича Трансформация. При трансформацията главно се изменя температурата и влажността на въздуха, в зависимост от характера на даденият район. Нееднородността на въздуха в тропосферата се дължи на неравномерното разпределение на притока на слънчевата радиация, както и на различните свойства на земната повърхност. Топлинната трансформация зависи от времетраенето на престоя и взаимодействието на въздуха над район с определени топлинни характеристики. Изменението на влажността на въздуха не е така пряко както температурното, а зависи от наличието на изпаряваща се повърхност, както и от способността на даден обем въздух да поема влагата. Тези свойства на въздуха се изменят най-бързо в приземният слой и постепенно, вследствие на турбулентното смесване и възходящите течения, се предават по-нагоре.

Тази разлика в скоростта на трансформация на ниските и високи слоеве води до изменение на Стратификация на атмосферата в съответният район т. е. до трансформация на неговата устойчивост. Ако въздухът е в контакт с топла повърхност, ниските слоеве бързо се загряват, докато високите по-дълго остават студени, тоест това води до неустойчива стратификация. Такава среда е благоприятна за развитието на възходящи течения, които при издигането си се охлаждат и парата в тях кондензира и се образуват облаци – валежи. Обратно, при студена подложна повърхност се формира устойчива стратификация, като в някой случай се стига до изотермно и дори до инверсно разпределение на температурата. В такъв случай образуването на облаци е затруднено, а ако има облаци, то те са най-често слоести.

Най-простият (идеалният) случай на образуване на ВМ е, когато слабоподвижен циклон или антициклон се намира продължително време в даден географски район. Въздухът, циркулирайки продължително време в дадения район (в системата на циклона или антициклона), постепенно придобива температура и др. свойства, характерни за него.
Когато средната денонощна температура на въздуха престане да се изменя, се смята, че ВМ се е формирала напълно. Достигнатата средна денонощна температура, характерна за дадения географски район и сезон, се нарича равновесна температура. При това в течение на едно денонощие приземната температура (измерена в метеорологичната клетка) може съществено да се променя (да има добре изразен денонощен ход).

На различни места могат едновременно да се формират различни ВМ.
При промяна на атмосферната циркулация ВМ се премества от огнището на формирането си в друг район, като по пътя си влиза в контакт и взаимодейства с други ВМ, които могат съществено да се различават от нея. Тя попада и над друга подложна повърхност, различна от тази, над която се е формирала. Ето защо при преместването свойствата на ВМ непрекъснато се променят. Този процес, наречен трансформация на ВМ, продължава дотогава, докато в новия район се достигне равновесната температура, т.е. завършва с формирането на нова ВМ.

Задачата на синоптичния анализ е да установи физичните свойства на всяка ВМ във всеки стадий от развитието й и да определи предстоящите изменения на времето, които са резултат от преместването и еволюцията на въздушните маси и на взаимодействието помежду им.

Източници:

  1. phys.uni-sofia.bg
  2. nauchensviat.eu
Реклами
Published in: on март 27, 2014 at 12:25  Вашият коментар  

The URI to TrackBack this entry is: https://starinthenightsky.wordpress.com/2014/03/27/%d0%b2%d1%8a%d0%b7%d0%b4%d1%83%d1%88%d0%bd%d0%b8-%d0%bc%d0%b0%d1%81%d0%b8/trackback/

RSS feed for comments on this post.

Вашият коментар

Попълнете полетата по-долу или кликнете върху икона, за да влезете:

WordPress.com лого

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Промяна )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Промяна )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Промяна )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Промяна )

Connecting to %s