Тропосфера доходит до высоты в 25 километров над уровнем поверхности Земли. Воздушные массы планеты, которые заполняются этот объём пространства, являются очень неоднородными. Зоны с различными свойствами атмосферы определяются разницей температур, климата и радиационного фона.
Основные характеристики и свойства
Разница в составе воздуха проявляется в неодинаковых показателях запылённости и прозрачности, а также влажности. Воздушные массы в разных частях планеты подвержены перепадам давления и температуры. Они находятся в прямой зависимости от природных и антропогенных факторов. Например, каждый год увеличивается запылённость над промышленными зонами.
Атмосферные потоки имеют классификацию по видам. Они бывают тёплыми, холодными, морскими и континентальными.
Их также подразделяются по географическим признакам на зональные типы:
- Экваториальные. Формирование таких масс происходит в зоне экватора. Большие объёмы воздуха обладают высокой влажностью и минимальной температурой в +20 градусов.
- Тропические. Большая влажность в сезон дождей. Располагаются в жарких широтах.
- Умеренные. Формируются в средних широтах. В зимнее время воздух сухой и холодный, а в летнее — жаркий и влажный.
- Арктические. Этот район отличается низкими температурами. Воздух прозрачный и сухой. Отсутствие факторов загрязнения определило его чистоту.
- Антарктические. Свойства воздушных масс надо льдами проявляются в низких показателях влажности и температуры.
География движения потоков очень велика и различается в зависимости от региона. Причиной становятся температурные перепады. В местах, где проходит граница между объёмами с различными свойствами, появляются атмосферные фронты. Из-за разницы температур происходит процесс перемещения, то есть естественной конвекции. От этого зависит смещение.
В районах с тёплым фронтом массы с высокой температурой меняют холодные объёмы. Это влияет на количество осадков и потепления.
Во время перемещения воздушные массы изменяют свои свойства. У тех частей тропосферы, которые были сформированы над океанической поверхностью, показатели влажности гораздо выше. После смещения в сторону континента они становятся суше. Если континентальный воздух переместился к океану, то он увлажняется и изменит температурные показатели.
Границы объёмов
Слово «фронт» имеет военное определение в привычном понимании. Это граница, на которой ведутся боевые действия вражеских сил. В географии атмосферными фронтами называется грань, где соприкасаются различные массы с разными свойствами. Их формирование происходит над огромными площадями земной поверхности.
Тропосфера — это нижний слой атмосферы. Именно он обеспечивает все живые организмы кислородом, а также постоянно находится в движении. Вся тропосфера поделена на отдельные части, которые объединены одинаковыми или похожими показателями и способом возникновения. Определяющими факторами являются давление, влажность, объём и температура.
Во время передвижения разные массы приближаются друг к другу и сталкиваются. Но у них никогда не пропадают границы, то есть смешение не происходит. Атмосферными фронтами называются участки соприкосновения объёмов воздуха с разными свойствами. При этом происходит быстрая смена погодных условий.
Немного истории
Названия «фронтальная поверхность» и «атмосферный фронт» появились в 1918 году. В метеорологию их ввёл исследователь из Норвегии Якоб Бьеркнес. Он сумел доказать, что основными частями круговорота в средних и высших слоях являются фронты.
Но задолго до этого учёного, ещё в 1863 году, адмирал Фицрой сделал предположения, что активные атмосферные процессы происходят в местах столкновения масс, которые идут с разных частей света. Научное сообщество того времени не обратило никакого внимания на эти заявления.
Бергенская школа выполняла собственные исследования, а также свела все гипотезы и знания воедино. Это позволило создать более чёткое представление об атмосферных передвижениях.
Фронтальная поверхность — наклонная плоскость, которая находится в местах перехода воздушных потоков. Обычно она образуется вблизи поверхности Земли, после чего начинает подъём до таких высот, где различия между массами становятся размытыми. Обычно потолком является высота в 9−12 км.
Классификация климатических поясов
Осадки и температура перераспределяется из-за ряда факторов. К ним относится рельеф местности, близость к океану, наличие тёплых или холодных течений. Климатические пояса подразделяются в зависимости от типа, к которому относятся атмосферные потоки. Бывают:
- Основные. В них есть только один вид воздушных масс в течение всего сезона. Сюда относятся умеренный, тропический, арктический, антарктический и экваториальный типы воздуха.
- Переходные. В них одновременно находится два вида атмосферы. Это субарктический, субтропический и субэкваториальный пояса. Приставка «суб» означает, что этот регион является второстепенным и находится возле основного.
Главным свойством переходных поясов является изменение типов воздушных масс в разное время года. Например, в субэкваториальном поясе зимой господствует тропическая атмосфера, а летом — экваториальная.
Тёплые и холодные фронты
Атмосферные фронты могут сильно отличаться между собой. Всё зависит от направления движения холодных и тёплых масс. Выделяют 3 основных типа:
- холодный;
- тёплый;
- окклюзии.
При тёплом фронте холодный воздух сменяется тёплым. То есть воздушные массы с более высокой температурой вытесняют те, у которых этот показатель ниже. Кроме этого, воздух поднимается вдоль линии пересечения. Из-за этого начинается постепенная конденсация содержащейся влаги. Таким образом происходит процесс образования облаков.
Основные признаки тёплого фронта:
- Быстро снижается атмосферное давление.
- Увеличивается температура.
- Возрастает точка росы.
- Образуются облака.
- Усиливается ветер.
- Возникают тучи.
- Выпадают осадки разной силы.
Обычно после дождя ненадолго теплеет. Холодный фронт движется очень быстро.
Из-за холодных атмосферных фронтов становится прохладнее. Основные признаки образования таких масс:
- Перед линией фронта давление снижается, а за ней — повышается.
- Появляются кучевые тучи, порывистый ветер.
- Начинается сильный дождь. Возможен град.
- Температура воздуха быстро снижается на 10 градусов.
- За фронтом можно увидеть большое количество прояснений.
Попасть под холодный фронт — довольно тяжёлое испытание. В некоторых случаях в нём образуются вихри и шквалы.
Явление окклюзии
Образуется фронт окклюзий в местах, где смыкаются тёплые и холодные потоки. Всё действие начинается тогда, когда один фронт догоняет другой в вертикальном движении. В итоге происходит смещение и сталкивание одного тёплого потока и двух холодных.
Основные признаки окклюзий:
- Дождь и тучи имеют обложный тип.
- Направление ветра постоянно изменяется, но его скорость остаётся стабильной.
- Давление плавно увеличивается или снижается.
- Присутствуют циклоны.
Характеристики окклюзий зависят от температурных показателей перед фронтом и за ним. Наиболее сложные условия можно наблюдать во время смыкания потоков. Тёплый воздух постепенно вытесняется и происходит плавное улучшение погодных условий.
Температурных перепадов при этом может и не быть.
Циклон и антициклон
Из-за неравномерного распределения воздушных потоков в слоях, находящихся вблизи поверхности Земли, появляются зоны с повышенным и пониженным давлением. Первые характеризуются избытком воздуха в единице объёма, вторые — его недостатков. Из-за перетока масс от одной зоны к другой появляется ветер.
Циклоном называется часть тропосферы с низким давлением. Туда воздух затягивается, как в воронку из мест с его избытком. Антициклон — участок с повышенным давлением.
На физические свойства воздуха оказывает влияние подстилающая поверхность и естественная радиация планеты. Из-за различий в рельефе происходит неодинаковое трение. Сложные поверхности способны деформировать линию фронта, из-за чего изменяются его свойства.
Воздушные массы и атмосферные фронты приносят метеорологам большое количество сюрпризов. При сопоставлении и изучении их передвижений синоптики составляют прогнозы, которыми люди пользуются каждый день. Они даже не подозревают о том, насколько это большой труд.
