Масштабы воздушных масс

Воздушные массы имеют тот же порядок величины, что и основные течения общей циркуляции атмосферы. Линейная протяженность воздушных масс в горизонтальном направлении измеряется тысячами километров. По вертикали воздушные массы простираются на несколько километров тропосферы, иногда до ее верхней границы.

При местных циркуляциях, таких, например, как бризы, горнодолинные ветры, фены, воздух в циркуляционном потоке также более или менее обособлен по свойствам и движению от окружающей атмосферы. Однако, в этом случае говорить о воздушных массах нельзя, поскольку масштаб явлений здесь будет иной.

Например, полоса, охваченная бризом, может иметь ширину всего 1-2 десятка километров, и потому не получит достаточного отражения на синоптической карте. Вертикальная мощность бризового течения также равна нескольким сотням метров. Таким образом, при местных циркуляциях мы имеем дело не с самостоятельными воздушными массами, а лишь с возмущенным состоянием внутри воздушных масс на небольшом протяжении.

Объекты, возникающие в результате взаимодействия воздушных масс – фронтальные поверхности, фронтальные облачные системы облачности и осадков, циклонические возмущения, имеют тот же порядок величины, что и сами воздушные массы – сравнимы по площади с большими частями материков или океанов и время их существования – более 2-х суток (табл. 3):

Таблица 3.

Примерные данные о соотношении
горизонтальных и временных масштабов
погодообразующих систем

Границы воздушных масс

Воздушная масса имеет четкие границы, отделяющие ее от других воздушных масс. Эти границы называются фронтальными поверхностями. Проекция фронтальных зон на карты погоды называется атмосферными фронтами (у поверхности Земли) или фронтальными зонами (на АТ₅₀₀).

В горизонтальном направлении протяженность фронтов, как и воздушных масс, имеет сотни или тысячи километров, по вертикали – около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности земли – порядка сотни километров, на высотах – несколько сотен километров.

Фронтальные зоны характеризуются значительными изменениями температуры воздуха, влажности, направлений ветра вдоль горизонтальной поверхности, как на уровне земли, так и выше.

Фронтальные поверхности располагаются не перпендикулярно к подстилающей поверхности, а наклонены под очень малыми углами к горизонту. В пределах тропосферы таким, образом, одна воздушная масса перекрывает другую.

Если бы фронтальная поверхность располагалась перпендикулярно к земной поверхности, то на основании того, что в теплом и холодном воздухе давление меняется по-разному – в теплом воздухе барическая ступень больше, т.е. давление по вертикали изменяется медленнее, чем в холодном, где барическая ступень меньше. Тогда на очень малом расстоянии по горизонтали создались бы сверхбольшие градиенты давления (порядка 50-100 гПа/100км) соответствующие сверхзвуковым скоростям ветра, т.е. разрыв давления, чего на самом деле в атмосфере не происходит. Холодный воздух как более тяжелый (более плотный) подтекает клином под теплый, а теплый совершает восходящее скольжение вдоль этого клина.

В пределах одной и той же воздушной массы можно с достаточным приближением применять графическую интерполяцию, например, при проведении изотерм. Но при переходе через фронтальную зону из одной воздушной массы в другую линейная интерполяция уже не даст правильного представления о действительном распределении метеорологических элементов.