Mase de aer - volume mari de aer în partea inferioară a atmosferei terestre - troposfera , având dimensiuni orizontale de multe sute sau câteva mii de kilometri și dimensiuni verticale de câțiva kilometri, caracterizate printr-o uniformitate orizontală aproximativă a temperaturii și a conținutului de umiditate .
Omogenitatea proprietăților masei de aer se realizează prin formarea acesteia pe o suprafață subiacentă omogenă în condiții similare de echilibru termic și radial.
În plus, sunt necesare astfel de condiții de circulație în care masa de aer ar circula mult timp în regiunea de formare. Valorile elementelor meteorologice din masa de aer se modifică nesemnificativ - gradienții orizontale sunt mici. În zona de tranziție dintre două mase de aer - zona frontului atmosferic are loc o creștere bruscă a gradienților cantităților meteorologice sau cel puțin o schimbare a mărimii și direcției gradienților .
Obiectele care apar în troposferă ca urmare a interacțiunii maselor de aer - zone de tranziție (suprafețe frontale), sisteme frontale de nori de înnorare și precipitații, perturbări ciclonice, au același ordin de mărime ca și masele de aer în sine - sunt comparabile ca zonă. cu mari părți ale continentelor sau oceanelor, durata lor de viață este mai mare de 2 zile.
Centrele de formare a masei de aer sunt de obicei regiuni în care aerul coboară și apoi se răspândește pe o direcție orizontală - această cerință este îndeplinită de sistemele anticiclonice. Anticiclonii sunt mai des sedentari decât ciclonii, astfel încât formarea maselor de aer are loc de obicei în anticicloni sedentari (cvasi-staționari). În plus, depresiunile termice sedentare și difuze care apar pe suprafețe de teren încălzite îndeplinesc cerințele sursei . În cele din urmă, formarea aerului polar are loc parțial în atmosfera superioară în cicloni centrali cu mișcare redusă, extinse și adânci, la latitudini mari. În aceste sisteme barice are loc transformarea (transformarea) aerului tropical tras la latitudini mari din troposfera superioară în aer temperat.
Masele de aer se clasifică, în primul rând, în funcție de centrele de formare a acestora, în funcție de amplasarea lor într-una dintre centurile latitudinale. Conform clasificării geografice, masele de aer pot fi împărțite în principalele tipuri geografice în funcție de zonele latitudinale în care se află centrele lor:
Aceste mase de aer, în plus, pot fi împărțite în mare (m) și continental (k).
După cum arată practica, deoarece o masă de aer moderată are o întindere meridională semnificativă (în CSI , de la aproximativ 45-48 ° la 60-65 ° latitudine nordică), proprietățile sale termice (și altele) diferă semnificativ în părțile de nord și de sud ale această vastă zonă geografică, prin urmare, este mai corect să subdivizăm VM temperat în două independente - temperat nordic (SUV) și moderat sudic (SUV).
Când se deplasează, masa de aer începe să-și schimbe proprietățile - acestea vor depinde deja nu numai de proprietățile sursei de formare, ci și de proprietățile maselor de aer învecinate, de proprietățile suprafeței subiacente pe care trece masa de aer. , precum și asupra duratei de timp scurse de la formarea masei de aer.masele. Aceste influențe pot provoca modificări ale conținutului de umiditate al aerului, precum și o modificare a temperaturii aerului ca urmare a eliberării de căldură latentă sau a schimbului de căldură cu suprafața de bază.
Procesul de modificare a proprietăților masei de aer se numește transformare sau evoluție. Transformarea asociată mișcării masei de aer se numește dinamică. Viteza de mișcare a masei de aer la diferite înălțimi va fi diferită, prezența unei schimbări de viteză determină amestecarea turbulentă. Dacă straturile inferioare de aer sunt încălzite, atunci apare instabilitatea și se dezvoltă amestecarea convectivă. De obicei, procesul de transformare a masei de aer durează de la 3 la 7 zile. Un semn al sfârșitului său este încetarea schimbărilor semnificative ale temperaturii aerului de la o zi la alta, atât lângă suprafața pământului, cât și la înălțime.
Cald (rece) este o masă de aer care este mai caldă (mai rece) decât împrejurimile și se răcește (se încălzește) treptat într-o zonă dată, încercând să se apropie de echilibrul termic. Mediul se referă aici la natura suprafeței subiacente, la starea sa termică, precum și la masele de aer învecinate.
Pentru a determina dacă masa de aer într-o anumită zonă se răcește sau se încălzește, ar trebui să comparați Tmax (temperatura maximă zilnică a aerului la suprafață) sau T850 (temperatura aerului la 850 hPa, aproximativ 1,5 km deasupra nivelului mării) pe parcursul mai multor zile.
O masă de aer locală (neutră) este o masă care se află în echilibru termic cu mediul său, adică zi după zi, își păstrează proprietățile fără modificări semnificative (Tmax se modifică de la o zi la alta cu cel mult 1 ... 2 °) . Astfel, masa de aer transformatoare poate fi atât caldă cât și rece, iar la finalizarea transformării, aceasta devine locală.
Pe harta AT-850, o masă de aer rece corespunde unei goluri sau unei zone închise de rece (centru rece), în timp ce o masă de aer cald corespunde unei creastă sau centru de căldură. O masă de aer poate fi caracterizată atât prin echilibru instabil, cât și prin echilibru stabil. Această împărțire a maselor de aer ia în considerare unul dintre cele mai importante rezultate ale schimbului de căldură - distribuția verticală a temperaturii aerului și tipul corespunzător de echilibru vertical. Anumite condiții meteorologice sunt asociate cu mase de aer stabile (UVM) și instabile (NVM) . Masele de aer neutre (locale) în orice anotimp pot fi atât stabile, cât și instabile, în funcție de proprietățile inițiale și de direcția de transformare a masei de aer din care s-a format această masă de aer.
O masă de aer stabilă este aceea în care predomină un echilibru vertical stabil, adică în grosimea sa principală, gradientul vertical de temperatură este mai mic decât cel adiabatic umed. Convecția termică nu se dezvoltă în CCM, iar convecția dinamică este slab dezvoltată. Valoarea medie a gradientului vertical de temperatură în UVM este de obicei mai mică de 0,6°/100 m. Aici se întâlnesc straturile de inversare și izoterme (straturi de întârziere). În UWM pot apărea nori de schimb turbulent - stratificat și stratocumulus . Dacă nivelul de condensare se află deasupra limitei superioare a stratului turbulent, atunci se observă vreme senină. Precipitații semnificative nu sunt observate în UWM; în unele cazuri, precipitații burnițe pot cădea din norii stratus care au atins o grosime verticală semnificativă, iar zăpada ușoară poate cădea din norii stratocumulus în timpul iernii. Datorită schimbului vertical slab, în CCM se observă de obicei ceață și, în unele cazuri, ceață .
O masă de aer caldă stabilă peste continente se observă, de regulă, în jumătatea rece a anului și intră în regiune în sectoarele calde ale cicloanelor și periferia nordică a anticiclonilor adiacente acestora. În unele cazuri, grosimea verticală a norilor stratus crește atât de mult încât se transformă în nori nimbostratus și încep să dea precipitații extinse. Distribuția verticală a temperaturii aerului este reprezentată de straturi de inversare și izotermă, sau gradiente mici de temperatură până la o înălțime de 3-4 km.
Masa de aer stabila la rece este observata peste continente, in special iarna. Tipul principal este vremea geroasă fără nori, uneori cu ceață de radiații. Un tip suplimentar este norii stratus și stratocumulus semnificativi și continui , uneori zăpadă ușoară .
Instabil (NVM) este o masă de aer, în grosimea principală a cărei predomină stratificarea instabilă la umiditate, care, cu umiditate suficientă, duce la formarea norilor convectivi. Norii cumulus și cumulonimbus sunt tipici pentru NVM, iarna - stratocumulus cu nori cumulonimbus plat separati. Viteza vântului la suprafață într-o masă de aer instabilă cu aceeași valoare a gradientului baric este mai mare decât într-o masă stabilă. Vântul bate adesea rafale, iar uneori se observă furtună în timpul trecerii norilor cumulonimbus. Cel mai clar, instabilitatea se manifestă prin formarea de nori cumulonimbus dezvoltați, precipitații abundente și dezvoltarea furtunilor . Cu cât instabilitatea masei de aer este mai mare, cu atât înălțimile atinge limita superioară a norilor cumulonimbus.
Vara se observă o masă de aer caldă, instabilă peste continente; lângă coastele mărilor, poate fi observată și iarna. O masă de aer cald poate fi instabilă în sectoarele calde ale cicloanelor și pe periferia vestică a anticiclonilor: se observă nori cumulus, uneori cumulonimbus cu precipitații abundente și furtuni, alteori cu ceață de radiații (în principal după precipitații și defrișări nocturne). Gradientul vertical de temperatură într-un strat semnificativ al atmosferei este mai mare decât cel adiabatic umed.
Masa de aer rece instabilă se observă în părțile posterioare ale cicloanelor din spatele fronturilor reci și parțial la periferia anticiclonilor adiacente acestora: cumulus, nori cumulonimbus, precipitații abundente, repetate adesea de multe ori, uneori în timpul zilei, se observă furtuni. Cursul zilnic al elementelor meteorologice este mare. Masa de aer rece instabilă este caracteristică în special primăvara - „Vremea din aprilie”, când zăpada încă se află în zona de nord a latitudinilor temperate, iar în zona de sud solul s-a încălzit deja vizibil.
Influența proprietăților suprafeței de bază asupra stabilității masei de aer este deosebit de mare. Dacă masa de aer este mai caldă decât suprafața de bază, atunci se răcește în stratul de suprafață. La Pământ, temperaturile aerului pot deveni mai scăzute decât la niveluri mai ridicate. În acest caz, în atmosferă se pot forma straturi de întârziere. Masa de aer devine stabilă, cel puțin în atmosfera inferioară . Dacă masa de aer este mai rece decât suprafața de bază, atunci se încălzește în stratul de suprafață, contrastele de temperatură între straturile inferioare ale atmosferei și cele de deasupra crește și se creează condiții favorabile pentru dezvoltarea convecției: masa de aer. devine instabil.
Efectul de barieră - fenomenul de decelerare a maselor de aer pe lanțurile muntoase . Acest fenomen afectează clima , astfel încât clima diferitelor versanți ai munților va fi diferită. Un exemplu izbitor este Great Dividing Range din estul Australiei . Pe coasta continentului, sub acțiunea alizei de sud-est din Oceanul Pacific, se formează un climat tropical umed. Într-un an, acolo cad 1000-1500 mm de precipitații, care persistă acolo. La mutarea de la est la vest, cantitatea de precipitații scade la 250 mm pe an. Pădurile ecuatoriale umede (Gilea) și pădurile musonice sunt înlocuite cu savane, datorită cărora efectul de barieră este clar vizibil.