Чтение онлайн

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ

Если воздух над территорией диаметром 1600 км и более имеет примерно одну температуру и влажность, мы называем его воздушная масса. Ее температура и влажность определяют состояние воздуха. Он может быть холодным, если образовался в полярных районах или теплым, если пришел из тропической зоны. Если он пришел с моря и имеет повышенную влажность, он называется морской, а если с суши и более сухой — континентальной воздушной массой. На рисунке 41 показаны четыре типа воздушных масс, нанесенные на карты Северной Америки и Европы и типичные для них. Понятно, что в Австралии господствуют только морские арктические и тропические воздушные массы.

Рис. 41. Движение воздушных масс.

Типы воздушных масс

• Континентальный арктический воздух (кАВ) — холодный и сухой. Формируется над сушей.

• Морской арктический воздух (мАВ) — холодный и влажный. Приходит с моря.

• Континентальный тропический воздух (кТВ) — теплый и сухой. Формируется над сушей.

• Морской тропический воздух (мТВ) — теплый и влажный. Приходит с моря.

Обсудим, как влияют приземные воздушные течения на погоду. Например, влажный морской воздух чаще легче сухого из-за наличия в нем более легких паров воды. Значит, относительно более влажные воздушные массы стремятся подняться над другими, имеющими такую же температуру. Также понятно, что насыщенный воздух, поднимаясь над холодной массой или перетекая через горный хребет, остывает и может достигнуть того состояния, когда начинается конденсация водяных паров, то есть образуются облака и возможны дожди. Процесс конденсации приводит к высвобождению скрытого тепла и некоторому повышению температуры воздуха, если воздух продолжает подниматься вверх из-за набегания потока на гору, он к тому же сжимается. Это приводит к мысли, что условия будут изменяться по высоте (приложение III). Эти процессы характерны для больших по площади сухих территорий, протянувшихся вдоль океанских или морских побережий (запад Северной и Южной Америк, северная Африка и др.).

Холодные воздушные массы, двигаясь низом с севера, в основном, проходят над более теплой поверхностью, которая нагревает их и вызывает нестабильность, как показано на рисунке 42.

Рис. 42. Стабильность воздушных масс

С другой стороны, теплые воздушные массы, двигаясь на север, часто на более холодные территории стабильны, потому что нижний слой охлаждается. Последнее утверждение не является твердым правилом; во многих случаях теплые воздушные массы приносят с собой так много влаги, что они становятся нестабильными и могут даже привести к грозе. На рисунке 43 показан вид сбоку атмосферы от полюса до экватора, демонстрируя движение воздушных масс. Это идеализированое сечение дополняет рисунок 40. Отметим, что тропопауза поднимается к экватору, где воздух больше циркулирует. Также указаны фронты и струйные течения, движущиеся с запада на восток (на рисунке от нас), которые мы рассмотрим в следующей главе.

Рис. 43. Сечение атмосферы

ЗНАЧЕНИЕ ФРОНТОВ

Все мы видим на телевизионных картах погоды фронты, пересекающие огромные территории. Они несут с собой изменение погоды и, обычно, сопровождаются образованием облаков и осадками. Пилоты должны понимать условия образования фронтов и их поведение, что очень важно для прогнозирования погоды.

Фронтом называют границу между холодной и теплой воздушными массами, как показано на рисунке 44.

Рис. 44. Теплый и холодный фронты

Если вперед движется более холодный воздух, то фронт называется холодным, если вперед движется теплый воздух, то это теплый фронт. На рисунке 45 показано, как фронты обозначаются на картах погоды. Иногда воздушные массы движутся вперед, до тех пор, пока их не остановит возросшее перед ними давление. В этом случае фронтальную границу называют стационарным фронтом. В данном случае важно, что фронт разделяет воздушные массы с различной температурой, а значит и разной плотности. Воздушные массы разной плотности не стремятся к перемешиванию, подобно, например, маслу с водой. Следовательно, стационарный фронт может стоять несколько дней.

ХОЛОДНЫЙ ФРОНТ

Холодный фронт движется, в основном, с севера на юг в северном полушарии и наоборот в южном. Этот фронт в своей передней части состоит из холодного, часто сухого воздуха. На рисунке 46 показано сечение холодного фронта, отмеченное на рисунке 45 (АА).

Рис. 45. Фронты на карте

Рис. 46. Сечение холодного фронта

Здесь мы рассмотрим две возможные ситуации: холодный воздух замещает нестабильный или стабильный воздух. В первом случае нестабильный теплый воздух поднимается, вытесняемый холодным, и формирует конвективные облака. Этот тип фронтальной активности часто сопровождают грозы и шквалы.

Шквалы продолжаются грозами, что распространяется на 80-500 км в глубину от фронта и вдоль него. Экстремальные условия погоды, в том числе и шквалы, рассматриваются в главе 11. Наличие шквала может значительно растянуть период плохой погоды.

Холодные фронты имеют тенденцию к большей энергоемкости, чем теплые и могут перемещаться со скоростью более 60 км/ч, особенно зимой, когда воздух более плотный.

Быстрое движение фронта определяет более буйный характер погоды, но, в тоже время, более быстрое его прохождение. Наклон холодных фронтов изменяется от 1/30 до 1/100, что при его движении вперед создает сильный подъем теплого воздуха. Наклон зависит от температурного контраста между воздушными массами и скорости ветра через фронт.

Если условия стабильные перед и после холодного фронта, то формируются в основном слоистые облака. В этом случае наблюдается медленное очищение неба после фронта, но сам фронт протекает вяло. Пилоты, в основном, ищут начало холодных фронтов, особенно в жаркие месяцы. Смысл этого в том, что холодный фронт несет чистое небо, или усеянное кучевыми облаками, очень хорошую видимость, термики для парителей и плотный воздух для летающих с мотором.

ТЕПЛЫЙ ФРОНТ

Теплые фронты часто неприветливы к пилотам. Они могут нести с собой закрытое облаками небо, высокую влажность, дымку и туманы, жару и дожди на несколько дней. Только если воздушная масса сухая или приходит суровой зимой, мы робко приглашаем теплый фронт. Прохождение теплого фронта показано на рисунке 47 (сечение ВВ рис. 45).

Рис. 47. Сечение теплого фронта

Теплый воздух набегает на холодный сверху и вытесняет его. Теплые фронты имеют тенденцию двигаться медленнее, чем холодные — 25 км/ч и менее — и отличаются меньшей плотностью воздуха. Наклон его поверхности колеблется от 1/50 до 1/400, что положе, чем у холодного. Такой наклон теплого фронта, является причиной того, что небо полностью закрыто облаками, на расстоянии более чем 2400 км. Приближение теплого фронта можно предсказать по тому, что за день или два появляются перистые облака далее развивающиеся в перисто-слоистые и перисто-кучевые. На рисунке показаны два типа теплых фронтов: несущие стабильный и нестабильный теплый воздух. В первом случае, нас ожидает длительный период до дождя и в основном спокойные условия, возможно, до самого фронта. В случае нестабильного воздуха нас ожидают проливные дожди, чередующиеся с мелкими, моросящими, возможна сильная турбулентность с грозами (глава 11). В любом случае, время прохождения теплого фронта лучше переждать под крышей, мечтая о полетах и штудируя литературу по метеорологии.