Классификации (термодинамическая и географическая) воздушных масс

Согласно географической классификации различают воздушные массы четырех широтных зон Земли: арктический или антарктический воздух (АВ), умеренный или полярный воздух (УВ, ПВ), тропический (ТВ) и экваториальный (ЭВ) воздух. В каждом из этих типов выделяют подтипы морской и континентальный (например, кАВ — континентальный арктический, мПВ — морской полярный воздух и т. д.). Иногда применяют детализированную географическую классификацию воздушных масс для разных областей Земли с указанием географического положения преобладающих очагов формирования: Средиземноморский воздух, Иранский воздух и пр.

Согласно термодинамической классификации воздушные массы подразделяются на теплые, холодные и местные (нейтральные).

Нейтральной (местной) является воздушная масса, температура которой соответствует условиям радиационного и теплового баланса в районе ее нахождения. Она наблюдается только в очагах своего формирования. В дальнейшем, когда воздушная масса перемещается, о ее температуре судят, относительно соседних воздушных масс. Из них теплой называют ту, которая теплее, а холодной — которая холоднее. При этом относительно теплая воздушная масса может еще продолжать нагреваться, а относительно холодная — еще более охлаждаться.

Местные, холодные и теплые воздушные массы могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми. Как известно, устойчивая стратификация подавляет вертикальные движения. При неустойчивой стратификации развивается конвекция. Неустойчивой стратификация будет в случаях, когда температура воздуха с высотой падает быстро (больше 1 °C на 100 м высоты). При одних и тех же условиях более влажная воздушная масса относительно неустойчивее менее влажной воздушной массы. Наиболее ярко неустойчивость воздушной массы проявляется в образовании мощных кучево-дождевых облаков (Cb), в выпадении ливневых осадков, в развитии гроз и шквалов. Предельная устойчивость в атмосфере имеет место в случае инверсии температуры во всем нижнем слое тропосферы.

Влияние подстилающей поверхности на устойчивость воздушной массы очень велико. Если воздушная масса теплее подстилающей поверхности, т. е. день за днем охлаждается при взаимодействии с поверхностью, то в приземном слое развивается инверсия, и воздушная масса становится устойчиво стратифицированной. Поэтому теплая воздушная масса в умеренных широтах часто является устойчивой воздушной массой.

Если воздушная масса холоднее подстилающей поверхности и от нее нагревается, то в приземном слое вертикальный градиент температуры (г) быстро возрастает, и условия для развития конвективных движений становятся все более благоприятными. Поэтому холодная воздушная масса, как правило, является неустойчивой. Наибольшая неустойчивость наблюдается при хорошо развитой конвекции, т. е. если вертикальный градиент температуры г больше сухоадиабатического га. Типично теплые, а также местные воздушные массы в холодное время года являются, как правило, устойчивыми. Напротив, типично холодные, а также местные воздушные массы в теплое время года являются обычно неустойчивыми и характеризуются повышенной турбулентностью и развитием конвекции с соответствующим облакообразованием.

Трансформация воздушных масс. Воздушные массы, перемещаясь из очагов формирования в другие области Земли, изменяют свои основные характеристики вследствие изменения свойств подстилающей поверхности (ПП) (относительная трансформация), а при длительной задержке в новом географическом районе превращаются в воздушные массы другого основного типа (абсолютная трансформация). Скорость трансформации воздушных масс зависит от скорости перемещения и контрастности их термодинамических свойств и характера ПП, сезона года и т. д. Если поверхность моря теплее воздуха, то в этом случае приводный слой воздушной массы характеризуется неустойчивой стратификацией и потоки тепла и влаги направлены в атмосферу и, следовательно, скорость трансформации возрастает. Если, напротив, вода холоднее воздуха, турбулентное перемешивание замедляется и скорость трансформации падает. Особенно это заметно вдали от берега.