Стан атмосфери, або погода, яка спостерігається в конкретній місцевості в заданий період часу, однозначно визначається концепцією еволюції повітряних мас. У статті розглядається питання про те, чим відрізняються від континентальні повітряні маси, морські, а також дається характеристика іншим явищам, пов’язаним з цим атмосферних феноменом.

Що прийнято розуміти під словами “повітряна маса”?

На початку 20-х років ХХ століття норвезький фізик і метеоролог Вільгельм Бьеркнес вперше у своїх наукових працях використовував поняття “повітряні маси”. Що таке повітряна маса? Під цим терміном мають на увазі величезний обсяг повітря, який може покривати площу до 1 млн км2 і має товщину в декілька кілометрів. Він характеризується певною температурою і вологістю. Ці дві фізичні характеристики є однаковими по всьому об’єму повітряної маси, проте зважаючи на великих розмірів останньої вони можуть незначно відрізнятися в різних її точках.

З цього визначення зрозуміло, що якщо конкретний обсяг повітря знаходиться в протягом декількох днів над розглянутої територією, то погодні умови будуть багато в чому залежати від його властивостей: він холодний і сухий чи, навпаки, теплий і насичений водяними парами. Все це позначиться на температурних умовах, наявності опадів в даній місцевості і так далі.

Умови формування мас повітря

Знаючи, що таке повітряна маса, перейдемо до питання її формування. Цей атмосферний феномен утворюється не в будь-якій місцевості і не над кожною територією. Для його утворення необхідне виконання двох умов:

Територія повинна мати велику площу і однорідний рельєф. Якщо невеликі рівнини чергуються з гірськими хребтами або спостерігаються сильні перепади висот на відносно невеликій площі земної поверхні, то тут повітряна маса утворитися не може.

Над розглянутої територією практично не повинно бути вітру. Щоб повітря увійшов в рівновагу з поверхнею, над якою він знаходиться, необхідно деякий час. В іншому випадку постійне його переміщення і зміна одних обсягів іншими будуть перешкоджати утворенню гомогенних по температурі і вологості великих мас повітря.

Зазначеним умовам задовольняють рівнинні зони континентів, а також практично будь-яка морська поверхня.

Типи повітряних мас

Оскільки розглянутий об’єкт характеризується двома основними параметрами (температура і вологість), то на його формування впливають два фактора:

Географічна широта, яка визначає температуру маси.

Властивості поверхні (континент або океан), які визначають вологість повітря.

У зв’язку зі сказаним прийнято виділяти наступні типи повітряних мас (в дужках наводяться їх умовні позначення латинськими літерами):

Арктична (A). Вона утворюється в найвищих земних широтах (90) на обох полюсах і за своїми характеристиками є континентальною. На картах її позначають символом cA.

Полярна (P). Вона формується в широтах, прилеглих до полярних кіл південного і північного півкуль (паралель 66), але зона її дії поширюється до середніх широт (аж до 50). Ці маси можуть бути як континентальними (cP), так і морськими (mP).

Тропічна (T). Зона її формування – це тропічний кліматичний пояс (приблизно 20-35). Так само, як і полярна, вона може бути континентальної (cT) або морський (mT).

Екваторіальна (E). По назві можна здогадатися, що області її формування – це низькі широти в межах екватора. Вона може бути тільки морський (mE).

Особливості мас різного типу

Враховуючи зони утворення повітряних мас, характеристику кожній з них можна привести наступну:

Арктична характеризується надзвичайно низькими температурами (-40 C і нижче) і практичною відсутністю водяної пари в ній.

Полярна. Так само як і арктична, вона є холодної (до -30 C), однак в літню пору року її температура підвищується до 15 C. Маса cP є відносно сухий, в свою чергу mP характеризується рівнем вологості 5-10 г H2O на 1 кг повітря.

Тропічна є найгарячішою з усіх мас повітря. Температура cT може перевищувати +40 C, mT трохи холодніше – її типова температура лежить у межах +22-30 C.

Екваторіальна mE – це сама волога маса повітря. Показники водяної пари в ній досягають значень більше 20 г H2O на 1 кг повітря. Так само як і тропічна, екваторіальна маса характеризується високими температурами (близько +27 C).

Рух і стабільність мас повітря

Якщо обсяг повітря протягом досить тривалого часу (дні, тижні) не змінює своїх фізичних характеристик, то говорять про стабільність таких повітряних мас. Як правило, вони утворюються у високих широтах, тобто це cA і cP. Яскравим прикладом нестабільних мас є mT і mE. Ці теплі і вологі обсяги повітря знаходяться в зоні впливу вітрів пасатів, які здійснюють постійне перемішування атмосфери, що носить як вертикальний, так і горизонтальний характер.

Після свого формування величезні обсяги земної атмосфери починають рух в області низького тиску. Рух повітряних мас приводить до того, що вони починають змінюватись під впливом поверхні, над якою проходять. Тут можливі два випадки:

Якщо маса має температуру вище, ніж поверхня, то вона в своїх нижніх шарах охолоджується, що призводить до підвищення її стабільності за рахунок температурної інверсії.

Якщо поверхня є більш теплою, ніж повітряна маса, рухома над нею, тоді нижні шари повітря розігріваються, створюються умови для активації конвекційних потоків. Останній факт призводить до дестабілізації розглянутої маси.

На вказану стабільність впливає не тільки температура поверхні, але також особливості рельєфу (підйом по гірському схилу дестабілізує масу і навпаки) і розподіл изобар, тобто областей однакового тиску (антициклон стабілізує, а циклон дестабілізує масу повітря).

На малюнку зображені нижче повітряні маси та їх рух взимку (верхнє зображення) і влітку (нижнє зображення). Літери k і w означають, що цей об’єм повітря має більш низьку або високу температуру, ніж поверхня, відповідно.

Повітряний фронт

Розглядаючи питання руху повітряних мас, слід кілька слів сказати і про їх фронті. Він являє собою область зіткнення двох величезних обсягів повітря, що мають різні фізичні характеристики. Наприклад, один може бути теплим і вологим (mT), а інший – сухим і холодним (cP).

При витісненні теплих мас холодними або навпаки, на їх фронті створюються сприятливі умови для формування вертикальних конвекційних потоків, що призводить до утворення купчастих дощових хмар. Цей факт пояснює, чому в середніх широтах максимальна кількість опадів випадає восени і навесні.

Чому морські повітряні маси відрізняються від континентальних?

Завершимо статтю розглядом цього питання. З даної вище характеристики для мас повітря можна самостійно на нього відповісти. Отже, чим від континентальних повітряних мас відрізняються морські? Перше і головне їх відмінність – це рівень вологості. Основна властивість континентальних повітряних мас полягає в їх сухості. Маси ж типу m (mP, mT, mE) утворені над морями і океанами, тому вони несуть із собою величезну кількість водяної пари.

Чому морські повітряні маси від континентальних відрізняються ще? Завдяки великому вмісту H2O в масах типу m вони характеризуються менш різкими перепадами температур при їх утворенні в різний час року, ніж це властиво для об’ємів повітря типу c (континентальні). З цієї ж причини морські маси менш прозорі і сильніше розсіюють сонячне світло.