Воздушные массы, их классификация, услов ия погод ы и полетов

 

На картах погоды можно выделить большие районы, в кот орых наблюдаются относительно однородные метеорологические условия (температ ура, влажность, характ ер облачност и, горизонтальная видимость и др.) Такие б ольшие массы возд уха в тропосфере, однородные по распределению основных мет еорологических величин и явлений и перемещающиеся в одном из течений ОЦА, называются воздушными массами (В М). В горизонтальном направлении ВМ распространяют ся на тысячи километ ров. По вертикали они дост игают 1…2 км, иногда до т ропопаузы.

При длительном преб ывании над одним и тем же районом, кот орый называет ся очагом форм ирования, ВМ приобретают все свойства данной подстилающей поверхности. При перемещении из очагов формирования в д ругие районы ВМ постепенно изменяют свои свойства, такой процесс называет ся трансформацией ВМ. В каждый данный момент свойства ВМ определяются географическим положением очага ее формирования и теми изменениями (трансформацией), которы е произош ли в ней на пути перемещ ения.

ВМ могут классифицироваться как по термодинамическому, так и по географическому принципу.

Основой термодинамической классификации ВМ является степень их нагрет ости и

влагосодержание по сравнению с подстилающей поверхностью (ПП). По данной классификации ВМ могут быть теплые, холодные, нейт ральные, устойчивые (УВМ) и неуст ойчивые (НВМ).

 

Теплой ВМ называется в том случае, если она перемещается на более холодную подст илающ ую поверхность (ХПП). Ее перемещение вы зывает потепление, а сама она при э том ох лаждается. Вертикальные т емпературные градиенты в теплой ВМ малы.

 

Холодной ВМ называется в том сл учае, когд а ее т емпература оказывается ниже т емпературы подст илающ ей поверхности, на которую она перемещается. Ее приход в д анный район вызывает пох олод ание, а сама она пост епенно прогревается от подстилающей поверхности. Для данной ВМ характерны значит ельные верт икальные температ урные градиенты.

 

Нейтральной называется ВМ, которая в данном районе сох раняет свои основные свойства без существенных изменений.

По наличию или от сутст вию условий для развития конвекции ВМ подразделяются на

УВМ и НВМ.

 

Устойчивой воздушной м ассой называется такая ВМ, в которой нет условий для развития конвективных движений. Это теплая ВМ. Верт икальный температ урный градиент в ней обычно меньше или равен 0,5°С/100 м. Над конт инент ом наиболее благоприятное время года для образования УВМ - зима, время суток - ночь. Над морем – лето, день. Условия погоды и полет ов в УВМ зависят от степени влажности воздуха (рис. 8.4).

 

 

 

Рис. 8.4. Устойчив ая в оздушная масса

Если УВМ влажная (D td £ 4°C), т о теплый воздух, двигаясь по холодной подстилающей поверхност и, охлаждается. Это приводит к увеличению относит ельной влажности в нижних слоях и к понижению уровня конденсации. В результате чего часто образуются дымки, т уманы, а т акже низкие подинверсионные слоист ые и слоисто-кучевые облака. Нижняя граница облачност и располагает ся на высот е 100…200 м и ниже. Верхняя граница об лачности дост игает слоя инверсии (1000…1500 м). Из слоистых и слоисто- кучевых облаков выпадают осадки в виде мороси или мелких снежинок. При т емперат уре около нуля градусов на земле часто образуется гололед. Над слоистыми или слоисто- кучевыми других об лаков, как правило, не наб людается или имеется небольшая облачност ь среднего или верхнего ярусов.

 

Если УВМ сухая (D td > 4°С), т о облачность, как правило, не образует ся, но видимост ь в приземном слое будет ухудшена, т.к. пыль и дым остаются у поверхност и земли. Может наблюдат ься мгла, пыльная б уря, поземок (пыльный, песчаный, снежный), низовая метель (пыльная, песчаная, снежная).

При полетах во влажной УВМ взлет, посадка и визуальные полеты затрудняются или исключаются из-за низкой облачност и, туманов, моросящих осадков и гололеда. Полеты в облаках и т уманах при отрицат ельных температ урах сопровождаются обледенением воздушных судов, интенсивность которого зависит от водности облака и т емпературы воздух а, а т акже слабой, иногда умеренной, болтанкой, которая усиливается по мере приближения к слою инверсии.

В сухой УВМ наблюдаются относит ельно прост ые метеорологические условия.

Выш е 1000…1500 м полет ы в УВМ проходят в спокойных условиях при хорош ей видимости.

На картах погоды УВМ определяется по слоистым и слоист о-кучевым облакам,

моросящ им осадкам и т уманам. Если ВМ сухая и облачность не образуется - с учетом времени года, сут ок и характера подст илающ ей поверхност и.

 

Неустойчивой воздушной массой называется т акая ВМ, в ко торой наблюдаются благоприятные условия для развития конвект ивных д вижений. Это холодные ВМ, вертикальные температурные градиенты в них, как правило, более 0,7°С/100 м. Над континентом наиболее благоприятное время года для образования НВМ - лето, время сут ок - день. Над морем - наоборот (зима и ночь). Условия погоды и полетов зависят от ст епени влажности воздуха (рис. 8.5).

 

 

 

Рис. 8.5. Неустойчивая воздушная масса

Если НВМ влажная (D td £ 4°С, a ³ 13 г/м3), то летом над прогревшимся континентом в д невные часы образуют ся внут римассовые мощно-куч евы е и кучево-дождевые облака. К учево-дождевые облака сопровожд аются ливневыми осадками, грозами, шквалами и смерчами. При полетах в облаках наблюдаются сильное облед енение, сильная болт анка, э лектрические разряды. Максимальное развитие конвекции над континент ом наблюдается в послеполуденные часы, когда прогрев подстилающей поверхности достигает максимума.

Над водной поверхностью максимальное развитие всех конвективных явлений наблюдается ночью, так как верхние слои воздуха охлаждаются за счет излучения, а нижележащие слои, получая тепло от воды, охлаждаются значительно меньш е.

 

Если НВМ сухая, то может наблюдаться ясная погода или небольш ая (1…2 октанта)

кучевая облачность.

В НВМ взлет и посадка могут осложнят ься из-за явлений, связанных с кучево-дождевыми и мощно-кучевыми облаками, входить в кот орые руководящ ими документами запрещается. Эт о может быт ь усиление ветра, прохождение через район аэродрома грозовых очагов с ливневыми осадками в виде дождя, ух удшение вид имости в осадках д о 1 км и менее, понижение облачности до 200…300 м и ниже. Полет в НВМ характеризуется наличием сильной болтанки, вызываемой турбулентностью, кот орая может наблюдаться на малых, средних и больш их высотах как в облаках, так и в безоблачном небе. Большую опасность б олтанка представляет при полетах на высотах, близких к практ ическому потолку воздушного судна, она может привести к потере управляемости, к созданию критических перегрузок, к нарушению режима работы двигателей и к другим нежелательным последствиям.

На картах погоды НВМ определяются по кучевообразным облакам и ливневым осадкам, а если НВМ сухая и облачность не образует ся – с учет ом времени года, суток и х арактера подстилающей поверхности.

 

В основу географической кл ассификации ВМ положен принцип различного зонального положения очагов формирования ВМ. Согласно этой классификации различают аркт ический (в Южном полушарии антарктический), умеренный (воздух умеренных широт), тропический и экваториальный воздух – АВ, УВ, ТВ и ЭВ.

В зависимости от характера под стилающей поверхности в очаге формирования АВ, УВ и ТВ подразделяет ся на мор ской (М) и континентальный (К). Обычно для обозначения ВМ на синоптических картах используют их сокращенные названия: КАВ, МАВ, МУВ, КУВ, МТВ, КТВ, ЭВ.

 

Арктический воздух в зимнее время формируется над Полярным кругом, исключая Норвежское море и незамерзающую часть Баренцева моря, в летнее время – надо льдами Арктического бассейна.

 

Континентальный арктический воздух приходит в Европу с северо-восточными ветрами через Карское море и замерзающую часть Баренцева моря. Вследствие малой влажности и отсутствия пыли видимость в КАВ д остигает 50 км и более. Зимой в КАВ преобладает малооблачная погода с очень низкими температурами и морозными дымками в приземном слое. Весной, летом и осенью, перемещ аясь на конт инент, КАВ начинает прогреваться, но вследствие малого влагосодержания в нем образуется только небольш ая кучевая и высококучевая облачность. Куч евые облака обычно не перерастают в мощно-кучевые и кучево-дождевые облака. Поэтому выпадение ливневых осад ков в КАВ представляет собой д овольно ред кое явление.

 

Морской арктический воздух приходит в Европу с северо-западными вет рами через Норвежское мор е и западную част ь Баренцева моря. МАВ наиболее характерен для Запад ной Европы. В прогретом и увлажненном над морем МАВ развивается куч евообразная облачность, выпадают осадки ливневого х арактера, а в прибрежных районах Западной Европы и Скандинавии грозы отмечаются даже зимой.

Континентальный умеренный воздух формируется зимой между 65 и 40° с.ш., а летом - межд у 70 и 50° с.ш. Ег о свойства зависят от района формирования или от вида ВМ, которая трансформируется в КУВ. Так, например, если в КУВ трансформируется КАВ, то д ля него характерна малооблачная погода с хорошей видимостью. При формировании из МАВ или МУВ в КУВ наблюдает ся мощная кучевая или кучево-дождевая облачность с ливнями и грозами. Зимой КУВ является устойчивой воздушной массой. При формировании КУВ зимой из МАВ или МУВ в нем наб людает ся низкая слоистая облачность и рад иационные т уманы. В сл учае вт оржения К АВ в умеренны е широт ы зимой и его трансформации в КУВ наблюдается морозная погода, сопровождаемая радиационными дымками и т уманами.

 

Морск ой умеренный воздух распрост раняется на территорию Европы из районов Северной и Цент ральной частей Атлантики. На вост очную территорию России МУВ поступает с северо-западной части Тихого океана. В районах формирования МУВ в нижних слоях дост аточно увлажнен. При вторжении в теплое время года на теплый континент он прогревается, в нем развивает ся мощ ная кучевая и кучево-дождевая об лачность, выпадают ливневые дожд и, наблюдают ся грозы. В х олод ное время года теплый МУВ в приземном слое над выхоложенным континентом охлажд ается, и в эт ой ВМ об разуются низкие слоистые и слоисто-кучевые облака, густ ые дымки и адвективные туманы.

 

Морск ой тропический воздух формируется в субтропических широтах Атлантического, Тихого океанов и над Средиземным морем. МТВ сильно увлажнен и имеет высокие температ уры. Как зимой, так и летом его вторжение на конт инент характеризуется резким потеплением. В летнее время в МТВ наблюдаются мощные кучево-дождевые облака, сопровождающиеся сильными шквалами, грозами и ливневыми дожд ями, иногда с выпадением крупного града. В холод ное время года обр азуют ся плотны е слоист ые и слоисто-кучевые облака с моросящими осадками и адвект ивные т уманы.

 

Континентал ьный тропический воздух формируется над континентальными районами в субт ропиках и тропиках, от куда поступает в средние широты, принося с собой жаркую погоду. Летом он может формироваться и в умеренных широтах путем трансформации из МУВ при длит ельном прогреве возд уха в сухую безоблачную погоду. Летом КТВ может формироваться над степями и полупустынями Северного Кавказа, Нижнего Поволжья и Прикаспия, а также над Средней Азией. В теплое время года это неуст ойчивая воздушная масса, в холодное - уст ойчивая.

 

Экваториальный воздух формир уется в област и экватора. Сюда относят и воздух лет него муссона над северной част ью Инд ийского океана, территорией Китая и Приморского края России. Зимой муссонный возд ух характерен для южных районов Азии и прилегающих к ним областей Индийского океана. ЭВ сильно увлажнен. В районе формирования в нем могут наблюдат ься хорош о развитые по вертикали кучевые и кучево-дождевые обл ака, сопровождающиеся интенсивными ливнями и грозами. В умеренных широтах ЭВ, как правило, не наблюдается.