Что такое воздушные массы? виды и свойства

Виды циркуляции атмосферы

Циркуляция атмосферы имеет несколько разновидностей, среди них выделяют такие виды:

постоянные ветры,

сезонные ветры,

местные ветры

большие атмосферные вихри.

К постоянным ветрам относятся: северо-восточные и южно-восточные ветры, дующие на полюсах с районов повышенного давления; пассаты, которые распространяются от тропиков Южного и Северного полушария с высоким давлением к экватору с низким давлением; западные – ветры умеренных широт.

Сезонными ветрами являются муссоны, которые два раза в год изменяют собственную направленность. В зимний период эти ветры ведут направление от суши на море, а в летний период направление меняется и они дуют с моря на сушу.

Местными ветрами являются бризы, фен, бора, шквалы и другие ветры.

Бризы представляют собой ветры у прибрежной зоны морей и озер, которые изменяют собственную направленность два раза в день. Ночью бриз дует с берега на море, а днем – с моря на сушу.

Фен – это сухой, теплый, порывистый ветер, который дует с гор в долины.

Бора является порывистым, сильным холодным ветром, который дует с низких горных вершин в направлении теплого моря. В местности, куда дует бора, температура снижается.

Шквалы представляют собой резкое, длящееся несколько минут, усиление ветра. Несмотря на свою непродолжительность шквалы могут привести к последствиям катастрофического масштаба.

Большие атмосферные вихри формируют погоду на огромных территориях поверхности Земли, к ним относятся циклоны и антициклоны.

Циклоны – воздушные вихри крупных размеров с низким давление в центре. Циклоны характеризуются сильными разрушениями, ливнями с грозами, сильными ветрами, ураганами, штормами, снегопадами и прочими масштабными потрясениями с явлениями негативного характера. 

Для антициклона характерно повышенное атмосферное давление, где воздух распространяется от центра к периферии. Антициклон отличается хорошей и устойчивой погодой, характеризуется небольшими ветрами, ясной погодой, отсутствием осадков или их небольшим количеством.

Понятие воздушных масс

Воздушные массы представляют собой внушительные объёмы воздуха тропосферы (околоземной атмосферный слой), сформированные над определённой территорией или как иначе её называют – подстилающей поверхностью, и имеющие похожие, почти однородные в горизонтальных плоскостях температурные значения и показатели влажности.

Эти объёмы в горизонтальном направлении измеряются несколькими сотнями (иногда тысячами) километров, а в вертикальной достигают 20-25 км (но в среднем их высота составляет около 5 км).

Над подстилающей поверхностью должен установиться температурный и радиационный баланс. Помимо этого, необходимо создание таких условий циркуляции воздуха, при которых было бы возможно длительное пребывание большого его объёма в конкретном месте. Тогда и достигается однородность системы воздушной массы.

Климатические зоны

  Засушливый (пустыня)

  Степь (вельд), летние осадки

  Субтропический, зимний дождь, сухое лето

  Субтропический, зимний и летний дождь

  Умеренный, летний дождь

  Умеренный, (холодный)

Климатические зоны часто называют сезонным графиком осадков. Район зимних дождей ограничен относительно небольшой территорией на юго-западе, в районе Западного Кейпа, где с мая по август выпадают слабые дожди, но лето сухое. Район с летним количеством осадков является самым большим: большая часть страны находится к северу от прибрежных районов и на северо-западе засушливой пустыни. С октября по февраль идут дожди, часто сильные, с увеличением количества осадков с запада на восток. Район летних и зимних дождей – Восточный Кейп . Засушливые районы находятся на северо-западе, а самые засушливые – на северо-западном побережье. Растительность имеет тенденцию меняться в зависимости от климатической зоны, и они также соответствуют зонам садоводства .

Хайвелда восточная область плато Южной Африки. Типичным примером является Йоханнесбург, расположенный на высоте 1753 метра (5751 фут). Бывший центральный деловой район находится на южной стороне выдающегося хребта Витватерсранд, а местность падает на север и юг. По большому счету, Витватерсранд отмечает водораздел между реками Лимпопо и Ваал . На севере и западе города есть холмистые холмы, а на востоке – более пологие.

В Йоханнесбурге сухой и солнечный климат, за исключением редких ливней во второй половине дня в летние месяцы с октября по апрель. Температура в городе обычно довольно умеренная из-за большой высоты над уровнем моря, средняя максимальная дневная температура в январе составляет 26 ° C (78,8 ° F), а в июне она падает до среднего максимума около 16 ° C (60,8 ° F). . Зима – самое солнечное время года, с прохладными днями и холодными ночами. Ночью температура иногда опускается ниже нуля, вызывая заморозки . Снег – редкое явление: в мае 1956 г., августе 1962 г., июне 1964 г., сентябре 1981 г., августе 2006 г. (светлый), 27 июня 2007 г. выпадал снег, накапливая до 10 сантиметров (3,9 дюйма) в южных пригородах, и последний раз – 7 августа 2012 года. Зимой проходят регулярные холодные фронты, принося очень холодные южные ветры, но обычно ясное небо. Среднегодовое количество осадков составляет 713 миллиметров (28,1 дюйма), которые в основном выпадают в летние месяцы. В течение зимних месяцев нечасто идут дожди.

В провинции Западный Кейп средиземноморский климат с теплым или жарким, сухим, солнечным летом и мягкими дождливыми условиями зимой.

От чего зависит количество осадков:

1) Температуры воздуха

чем выше температуры, тем испарение больше

2) Морских течений:

Теплое течение способствует образованию осадков (воздух над ними теплый и влажный, а следовательно легко поднимается и в соседних областях выпадают осадки)
Холодное течение не способствует образованию осадков (над ними небольшое испарение и воздух из-за этого холодный, почти не насыщенный влагой)

3) Циркуляции атмосферы

• Если воздух перемещается с водоема с теплым течением на сушу, это способствует выпадению осадков

• Если воздух перемещается с водоема с холодным течением, это не способствует выпадению осадков

4) Высоты точки

• В горах насыщенные влагой воздушные массы поднимаются вверх и вследствие охлаждения и конденсации (превращения пара в жидкость) выпадают осадки на наветренных склонах.

• Например, больше осадков выпадет на восточных склонах Гималаев. Эти склоны называются наветренными, так как на них дует ветер.

5) Количество осадков меняется соблюдая меридиональную и широтную зональность

• От экватора к полюсам — широтная зональность

• В Тропическом и умеренном поясе количество осадков уменьшается при движении вглубь континента — меридиональная зональность (например, в Санкт — Петербурге, который находится на берегу финского залива осадков выпадет больше, чем в Тыве, находящейся в центральной части континента)

Умеренный пояс

Согласно принятым характеристикам умеренный пояс можно разделить на три основных вида по территориальности:

• умеренный климат восточных побережий
• умеренный климат западных побережий
• континентальный умеренный климат.

В данном климатическом поясе много циклонов, заставляющих погоду резко меняться и выдавать то снег, то дождь. Кроме того, здесь дуют ветры с запада, которые круглый год приносят осадки. Лето в
этом поясе достаточно теплое (до +25°-28°С), зимы холодные (от +5° С до -50°С). Среднегодовое количество осадков от 1000-3000 миллиметров, а в центральных частях материков – не более 100
миллиметров.

Широты умеренного пояса

Формируется умеренный климат в Северном полушарии. Более половины площади в Северном полушарии занимает суша, а в Южном – почти 98% площади покрыто морями. Пояс находится между 40-45° и 62-68°
с.ш. (Северное полушарие) и 42° и 58° ю.ш в Южном полушарии. Климат в этом поясе характеризуется сильными и частыми изменениями температуры, атмосферного давления, направления ветра. Происходит
это из-за высокой интенсивности циклонов.

В целом данный пояс представляет собой климатическую зону, в которой на протяжении всего года господствуют УВ – умеренные воздушные массы. В течение летных месяцев возможно вторжение ТВ –
тропических ветров. Данный пояс характеризуется также относительно низким атмосферным давлением, интенсивной фронтальной и циклонической деятельностью, большими сезонными различиями температур. В
зимний период наблюдается неустойчивость погодных и климатических факторов.

Климатические области умеренного пояса – ветра, осадки

• На побережьях с восточной стороны материков существуют области муссонного климата. Характеризуется следующей сезонной сменой воздушных масс – теплые и влажные летние муссоны, сухой очень
  холодный зимний муссон. Летом выпадает в 15-20 раз больше осадков, чем зимой. Значительное влияние оказывают канадский и азиатский центры высокого давления.
• Резко континентальный климат наблюдается во внутренних районах Северной Америки и Евразии. Эти области изолированы от морей и океанов, зимы холодные, летние месяцы, как правило, жаркие. Тип
  погоды – антициклональный.
• На западных побережьях преобладает морской умеренный климат. Формируется он под влиянием муссона, который образуется над теплыми морскими и океаническими течениями. Летом в данной области,
  как правило, нежаркое, осадков много, зима теплая с большим количеством выпадающего снега.
• Умеренно континентальный климат характеризуется сменяющими друг друга воздушными массами, преобладают континентальные ветра. Холодная зима, теплый летний период. Вторжение тропических ветров
  вызывает потепление, количество осадков – среднее, но летом их обычно больше, чем в зимний период.
• Область континентального климата наблюдается исключительно в северном полушарии. На протяжении года дуют континентальные ветра. В южной части области теплее, в северной — прохладнее. Область
  характеризуется небольшим количеством осадков. Существует вечная мерзлота, которая поддерживается стабильно низкими температурами и небольшим количеством снега.

Литература статьи Большой российской энциклопедии[править | править вики-текст]

• Алисов Б. П. Климатические области зарубежных стран. М., 1950.
• Брукс К. Климаты прошлого. М., 1952.
• Витвицкий Г. Н. Климаты зарубежной Азии. М., 1960.
• Климаты Австралии / Под ред. И. С. Борушко, А. Ю. Егоровой. Л., 1977.
• Климаты Африки / Под ред. А. Н. Лебедева, О. Г. Сорочан. Л., 1967.
• Климаты Западной Европы / Под ред. А. И. Лебедева, А. Ю. Егоровой. Л., 1983.
• Климаты зарубежной Азии / Под ред. А. Н. Лебедева, И. Д. Копанева. Л., 1975.
• Климаты Южной Америки / Под ред. А. Н. Лебедева, И. Д. Копанева. Л., 1977.
• Курс климатологии. Л., 1952–1954. Ч. 1–3.
• Тепловой баланс Земли / Под ред. М. И. Будыко. Л., 1978.
• Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. 7-е изд. М., 2006.

Что происходит на границах воздушных масс?

В теле- и радиопередачах о погоде вы часто слышите выражение атмосферный фронт. Именно с этим термином связана резкая смена воздушных масс, а значит, и погоды. Атмосферные фронты — это зоны контакта разных воздушных масс шириной в десятки километров, а длиной в сотни километров. Различают холодный фронт (когда холодный воздух наступает на тёплый и вытесняет его) и тёплый фронт (когда тёплый воздух наступает на холодный и последний постепенно меняет свои свойства). Холодные атмосферные фронты движутся со средней скоростью 30—50 км/ч, а тёплые, в отличие от них, медленно.

Атмосферный фронт — вытянутая зона в тропосфере на границе воздушных масс с различными свойствами. Отличается повышенной динамичностью атмосферных явлений.

Рассмотрите рисунки 40 и 41. Когда холодный воздух наступает на тёплый, он, как более тяжёлый, подтекает под тёплый и резко выталкивает его наверх (см. рис. 40). Возникают мощные восходящие потоки тёплого воздуха, он охлаждается, образуются кучево-дождевые облака, из которых выпадают ливневые дожди, часто с грозами, шквалистыми ветрами, градом. После прохождения холодного фронта температура воздуха понижается, а видимость улучшается, поскольку за холодным фронтом вторгается более чистый и менее влажный воздух из северных широт.

Когда тёплый воздух наступает на холодный, то, будучи более лёгким, он плавно «всползает» вверх по холодному (см. рис. 41). Тёплый воздух при этом охлаждается (но не так быстро, как на холодном фронте), и образуются перистые, слоистые и слоисто-дождевые облака. Постепенное перемешивание тёплого и холодного воздуха через некоторое время приводит к потеплению. При прохождении тёплого фронта дожди тоже идут, но не такие сильные (чаще моросящие), а движение таких фронтов более медленное. Узнать о приближении тёплого фронта можно но понижению атмосферного давления и появлению перистых облаков.

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ С РАЗНЫМИ СВОЙСТВАМИ РАЗДЕЛЕНЫ АТМОСФЕРНЫМИ ФРОНТАМИ — ТЁПЛЫМ, ЕСЛИ НАСТУПАЕТ ТЁПЛЫЙ ВОЗДУХ, ИЛИ ХОЛОДНЫМ, ЕСЛИ НАСТУПАЕТ ХОЛОДНЫЙ.

Основные течения Мирового океана

Тихий океан

Мощнейшие течения Тихого океана сформированы пассатами — постоянными ветрами, дующими от тропиков к экватору. Северное и Южное пассатные течения гонят массы воды в сторону Евразии и Австралии.  

Схема течений Тихого океана

Достигая восточных берегов континентов, воды расходятся вдоль побережья. Часть воды возвращается на восток, образуя Межпассатное противотечение. Основная масса воды Северного пассатного течения устремляется к северу, образуя тёплое течение Куросио, а воды Южного движутся на юг, становясь Восточно-Австралийским течением.

В умеренных широтах течения подхватывают западные ветры и направляют их на восток. В Северном полушарии возникает тёплое Северо-Тихоокеанское течение, а в Южном — Течение Западных Ветров. 

Достигнув восточных краёв океана, воды возвращаются к экватору, двигаясь вдоль побережья Северной Америки (Калифорнийское течение) и Южной Америки (Перуанское течение). 

У экватора течения вновь подхватываются пассатом, завершая круговорот.

Атлантический океан

Поскольку Атлантический океан вытянут по вертикали, его основные течения также направлены с севера на юг и обратно. 

Схема течений Атлантического океана‍

Как и в случае с Тихим океаном, течения Атлантики образуют кольца в Северном и Южном полушариях.  

В Северном полушарии Северное пассатное течение гонит воду к берегам Центральной Америки, где зарождается тёплое течение Гольфстрим, движущееся в сторону Европы к Северному полюсу, откуда воды возвращаются к экватору холодным Канарским течением. Так в северной части Атлантики происходит циркуляция течений по часовой стрелке. 

В Южном полушарии потоки океанических вод направлены против часовой стрелки: Южное пассатное течение, достигая берегов Южной Америки, движется на юг вдоль континента, становясь тёплым Бразильским течением. У берегов Антарктиды оно разворачивается на восток, вливаясь в течение Западных Ветров. Затем вода возвращается к экватору вдоль западного берега Африки, гонимая холодным Бенгельским течением. 

Индийский океан

Особенность Индийского океана — изменчивые течения в его северной части. Они подчинены муссонам — ветрам, которые меняют направление в зависимости от сезона. 

Схема течений Индийского океана‍

Зимой северо-восточный муссон несёт воды из Бенгальского залива к Африке, где течение поворачивает на юг, и достигнув области экватора, возвращается на восток, создавая Экваториальное противотечение. Затем, достигнув Суматры, течение разделяется на два потока: первый движется на север, замыкая круговорот, а второй устремляется в Тихий океан.

Летом течения направляются в обратную сторону, с запада на восток, при этом противотечения не возникает. Юго-западный муссон гонит воду на север, образуя холодное Сомалийское течение, которое впоследствии объединяется с Южным пассатным.

Южный круговорот не зависит от сезона и действует без изменений. Южный пассат направляет воду к Мадагаскару, где образует два потока, огибающие остров. При этом часть воды возвращается на восток через противотечение. 

Затем южный поток направляется в Атлантический океан и вливается в Течение Западных ветров. У западного побережья Австралии от него отделяется течение, возвращающее воду в район экватора, где её вновь подхватывает Южный пассат.   

Северный Ледовитый океан

Поскольку большая часть Северного Ледовитого океана находится подо льдом, о его течениях известно немного. 

Основным проводником тепла является Норвежское течение — продолжение Гольфстрима. В районе 67 параллели оно разделяется на Нордкапское и Шпицбергенское течения. 

Нейтральное Трансарктическое течение формируется благодаря стоковым водам с Аляски и севера Азии. Оно движется от Чукотского моря к полюсу по направлению к Гренландии. Примечательно, что его температура такая же, как у окружающей воды. 

Холодное Восточно-Гренландское течение берёт начало от моря Лаптевых и движется вдоль восточного берега Гренландии, после чего через Датский пролив устремляется в Атлантический океан. 

Воздушные массы и их основные типы

Воздушные массы — это крупные массы воздуха тропосферы и нижней стратосферы, которые формируются над определенной территорией суши или океана и обладают относительно однородными свойствами — температурой, влажностью, прозрачностью. Они движутся как одно целое и в одном направлении в системе общей циркуляции атмосферы.

Воздушные массы занимают площадь в тысячи квадратных километров, их мощность (толщина) достигает до 20—25 км. Перемещаясь над поверхностью с иными свойствами, они нагреваются или охлаждаются, увлажняются или становятся суше. Теплой или холодной называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей ее среды. Различают четыре зональных типа воздушных масс в зависимости от районов формирования: экваториальные, тропические, умеренные, арктические (антарктические) воздушные массы (рис. 13). Они отличаются, прежде всего, температурой и влажностью. Все типы воздушных масс, кроме экваториальных, делятся на морские и континентальные в зависимости от характера поверхности, над которой они сформировались.

Экваториальная воздушная масса формируется в экваториальных широтах, поясе пониженного давления. Обладает достаточно высокими температурами и влажностью, близкой к максимальной, и над сушей, и над морем. Континентальная тропическая воздушная масса формируется в центральной части материков в тропических широтах. Она обладает высокой температурой, низкой влажностью, сильной запыленностью. Морская тропическая воздушная масса образуется над океанами в тропических широтах, где преобладают довольно высокие температуры воздуха и отмечается высокая влажность.

Континентальная умеренная воздушная масса формируется над материками в умеренных широтах, господствует в Северном полушарии. Ее свойства изменяются по сезонам. Летом довольно высокая температура и влажность, характерны осадки. Зимой низкие и крайне низкие температуры и невысокая влажность. Морская умеренная воздушная масса формируется над океанами с теплыми течениями в умеренных широтах. Летом она прохладнее, зимой — теплее, отличается значительной влажностью.

Континентальная арктическая (антарктическая) воздушная масса формируется над льдами Арктики и Антарктиды, обладает крайне низкими температурами и небольшой влажностью, высокой прозрачностью. Морская арктическая (антарктическая) воздушная масса образуется над периодически замерзающими морями и океанами, ее температура несколько выше, влажность больше.

Воздушные массы находятся в постоянном движении, при их встрече образуются переходные зоны, или фронты. Атмосферный фронт — пограничная зона между двумя воздушными массами, обладающими разными свойствами. Ширина атмосферного фронта достигает десятков километров. Атмосферные фронты могут быть теплыми и холодными в зависимости от того, какой воздух надвигается на территорию и какой вытесняется (рис. 14). Чаще всего атмосферные фронты возникают в умеренных широтах, где встречаются холодный воздух из полярных широт и теплый из тропических широт.

Прохождение фронта сопровождается изменениями в погоде. Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха. С ним связаны потепление, слоисто-дождевые облака, приносящие моросящие осадки. Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха. Он приносит обильные кратковременные ливневые осадки, часто со шквалистыми ветрами и грозами, и похолодание.

Физические свойства воздушных масс

Воздушные массы отличаются друг от друга по физическим свойствам, что обусловлено различным прогревом поверхности земного шара из-за неравномерного распределения энергии солнечного света, а также неоднородностью свойств разных участков самой поверхности Земли. Физические свойства воздушной массы — это совокупность физических свойств воздуха, сформировавшаяся при определенных условиях.

К ним относятся следующие параметры физических свойств воздушной массы:

• температура,
• влажность,
• атмосферное давление,
• подвижность/инертность,
• прозрачность,
• вязкость,
• электрическая стабильность,
• сжимаемость.

Все эти характеристики оказывают непосредственное влияние на человека.

Температура окружающего воздуха, при ее значительных отклонениях от комфортных значений, оказывает мощное комплексное воздействие на организм, вызывая в нем целый ряд компенсаторных, адаптационных реакций.

Влажность воздуха также оказывает на человека комплексное влияние. Ключевую роль играет изменение состояния дыхательной системы, что влияет на поступление кислорода к органам и тканям, а также кожи.

Атмосферное давление в наибольшей степени влияет на систему кровообращения, а при значительных отклонениях от комфортных для человеческого организма значений — и на газовый состав крови.

Уровень подвижности воздушных слоев внутри воздушной массы обуславливает уровень ветра. Ветер, с одной стороны, препятствует образованию застойных явлений, что, в условиях современных промышленных центров, например, напрямую связано с состоянием здоровья его жителей. С другой стороны, ветер вызывает охлаждение, снижение температуры тела, что может оказаться критическим фактором в сочетании с сильным морозом, но благоприятным в сочетании с жарой.

Электрическое поле воздуха, будучи непременной компонентой общего электрического поля Земли, также оказывает влияние на человеческий организм, ведь многие очень важные биологические процессы, например, проведение нервных импульсов в головном мозге или работа ионных каналов клеток сердечной мышцы — это процессы с собственной электрической активностью, включенной в общее поле. Повышение влажности воздуха и величины атмосферного давления усиливают его электрическую активность. Максимальный уровень электрической активности наблюдается в холодное время года в умеренных широтах.

Инертность воздушной массы — свойство, обратное ее подвижности. Инертные массы воздуха обуславливают устойчивость, относительное постоянство установившихся в ее зоне погодных условий.

Вязкость воздуха характеризует уровень сопротивляемости частиц сдвигу относительно друг друга. Повышенные значения этого параметра обуславливают образование внутри воздушной массы застойных явлений.

Сжимаемость воздуха характеризует его способность уменьшаться в объеме при увеличении атмосферного давления. Хорошо сжимается сухой и чистый воздух, в то время как наличие любого рода примесей и высокая влажность этому препятствует.

1.2. Циркуляция атмосферы

 Для акватории Белого моря в любые сезоны года характерна частая смена воздушных масс, связанная с прохождением барических образований. Согласно данным за период 1967—1976 гг., в среднем погода на море в течение года в 71% случаев (262 дня) определяется действием циклонических и в 29% случаев (ЮЗ дня)—антицнклоннческнх полей атмосферного давления (табл. 1.1).

Зимой (ноябрь — март) преобладают области низкого давления (77%), которые в 37% случаев являются малоподвижными или малоградиеитнымн и в 13%—хорошо выраженными циклонами, переметающимися с запада и северо-запада из районов Атлантического океана. Двигаясь с большими скоростями (50—70 км/ч) на восток и юго-восток (рис. 1.1 а), они за сутки могут достигать акватории Белого моря. В передней части этих циклонов, как правило, наблюдается вынос теплого и влажного воздуха, что вызывает снегопады, иногда оттепель, штормовой ветер; в тыловых частях — резкие похолодания, штормовой ветер, снегопады с ухудшением видимости. Выходы южных и юго-западных циклонов на акваторию Белого моря отмечаются значительно реже, их повторяемость составляет ответственно 3 и 8%. С ними также связаны штормовые ветры, снегопады с ухудшением видимости и повышения температуры воздуха до оттепели. Зимой акватория моря значительно реже находится под влиянием области повышенного дав пения (23%), которую создают в основном малоградиентные барические поля пли стационарные антициклоны (15%). реже—отроги азорскнх антициклонов (3%) или скандинавские антициклоны (4%) м крайне редко наблюдаемые карские вторжения холодных воздушных масс (1%).

В весенний период, как и зимой, сохраняется еще большая неустойчивость погоды п относительно быстрая смена синоптических процессов. Наибольшую повторяемость имеют поля пониженного давления, определяемые малоподвижными циклопами (36%). Циклоны, перемещающиеся с запада, с районов Исландии и Норвежского моря, формируют погоду в 11% случаев (рис. 1.1 б). Повторяемость области высокого давления но сравнению с зимним сезоном увеличивается: в 20% случаев они связаны состационарнымп антициклонами и в 10% случаев с прохождениями антициклонов. Повторяемость полей высокого давления, обусловленных прохождением карских и азорских антициклонов, равна 3%. В течение весеннего периода происходит перестройка структуры сезонного барического поля, которая к концу мая уже преобретает летний характер.

Значительный приток тепла от Солнца способствует нагреву не только в умеренных, но и в северных шпротах. Разность температур между широтами уменьшается, что приводит к уменьшению горизонтальных градиентов давления и ослаблению интенсивности циркуляции атмосферы. Траектории циклонов располагаются южнее, над материком европейской части СССР.

Повторяемость циклонических полей летом остается на уровне весенних, увеличивается до 15% повторяемость полей пониженного давления, связанных с прохождением западных циклонов, число «ныряющих» циклонов по сравнению с зимой несколько уменьшается (11%). Глубина, а также скорости перемещения последних небольшие (25— 30 км/ч). На акваторию Белого моря они выносят влажный и прохладный воздух с Атлантики. При выходе южных циклонов (6%) обычно наблюдаются восточные и северо-восточные ветры со скоростью 12 м/с и более. Как и весной наибольшую повторяемость в летний период имеют стационарные антициклоны (17%), а наименьшую — азорские (3%) и карские (1%) (рис. 1.1 в). Чаще всего наблюдается вхождение антициклонов со Скандинавии (11%), что всегда обусловливает на акватории Белого моря холодную погоду с ветрами северных направлений.

Начало осеннего сезона обычно характеризуется активизацией атмосферной циркуляции и увеличением повторяемости полей низкого давления (73%). Они создаются в большинстве случаев «ныряющими» (19%), западными (8%), юго-западными (10%) и малоподвижными циклонами (31%) (рис. 1.1 г). Скорость перемещения циклонов осенью увеличивается по сравнению с летним сезоном. В годы с сильно развитой циклонической деятельностью, с частыми прохождениями юго-западных, западных и «ныряющих» циклонов, которые приносят с Атлантики влажную прохладную воздушную массу, на акватории Белого моря отмечается ненастная осень, с частыми штормовыми ветрами, дождями. В октябре дожди часто сменяются «зарядами» мокрого снега, ухудшающими видимость. Повторяемость полей повышенного давления осенью составляет 27% и обусловливается в основном стационарными (14%) и скандинавскими (11%) антициклонами. Вторжения холодных карских и теплых отрогов азорских антициклонов наблюдаются редко, их повторяемость составляет 1%.

Солнечная интенсивность

Интенсивность солнечного излучения в коллекторе уменьшается с увеличением коэффициента воздушной массы, но из-за сложных и переменных атмосферных факторов, а не просто или линейно. Например, почти все высокоэнергетическое излучение удаляется в верхних слоях атмосферы (между AM0 и AM1), поэтому AM2 не вдвое хуже, чем AM1. Кроме того, существует большая изменчивость многих факторов, способствующих ослаблению в атмосфере, таких как водяной пар, аэрозоли, фотохимический смог и эффекты температурных инверсий . В зависимости от уровня загрязнения воздуха общее затухание может изменяться до ± 70% по направлению к горизонту, что сильно влияет на характеристики, особенно в направлении горизонта, где влияние нижних слоев атмосферы многократно усиливается.

Одна приближенная модель для солнечной интенсивности в зависимости от воздушной массы дается следующим образом:

язнак равно1.1×яо×0,7(АM0,678){\ displaystyle I = 1,1 \ times I _ {\ mathrm {o}} \ times 0,7 ^ {(AM ^ {0,678})} \,}

( I.1 )

где интенсивность солнечного излучения вне атмосферы Земли  = 1,353 кВт / м 2 , а коэффициент 1,1 получен при условии, что диффузная составляющая составляет 10% от прямой составляющей.
яо{\ displaystyle I _ {\ mathrm {o}}}

Эта формула удобно вписывается в средний диапазон ожидаемой изменчивости на основе загрязнения:

Зависимость солнечной интенсивности от зенитного угла и коэффициента воздушной массы AM
z{\ displaystyle z}

z{\ displaystyle z}	ЯВЛЯЮСЬ	диапазон из-за загрязнения	формула ( )	ASTM G-173
степень		Вт / м 2	Вт / м 2	Вт / м 2
—	1367	1353	1347,9
0 °	1	840 .. 1130 = 990 ± 15%	1040
23 °	1.09	800 .. 1110 = 960 ± 16%	1020
30 °	1,15	780 .. 1100 = 940 ± 17%	1010
45 °	1,41	710 .. 1060 = 880 ± 20%	950
48,2 °	1.5	680 .. 1050 = 870 ± 21%	930	1000,4
60 °	2	560 .. 970 = 770 ± 27%	840
70 °	2,9	430 .. 880 = 650 ± 34%	710
75 °	3.8	330 .. 800 = 560 ± 41%	620
80 °	5,6	200 .. 660 = 430 ± 53%	470
85 °	10	85 .. 480 = 280 ± 70%	270
90 °	38		20

Это показывает, что значительная мощность доступна только на нескольких градусах над горизонтом. Например, когда солнце находится более чем на 60 ° над горизонтом ( <30 °), солнечная интенсивность составляет около 1000 Вт / м 2 (из уравнения как показано в приведенной выше таблице), тогда как когда солнце только 15 ° над горизонтом ( = 75 °) солнечная интенсивность все еще составляет около 600 Вт / м 2 или 60% от максимального уровня; и всего лишь на 5 ° над горизонтом все еще 27% от максимума.
z{\ displaystyle z}z{\ displaystyle z}

На больших высотах

Примерная модель увеличения интенсивности с высотой и с точностью до нескольких километров над уровнем моря дается следующим образом:

язнак равно1.1×яо×(1-час7.1)0,7(АM)0,678)+час7.1{\ displaystyle I = 1,1 \ times I _ {\ mathrm {o}} \ times [(1-h / 7,1) 0,7 ^ {(AM) ^ {0,678})} + h / 7,1] \,}

( I.2 )

где — высота солнечного коллектора над уровнем моря в км, а — воздушная масса (из ), как если бы коллектор был установлен на уровне моря.
час{\ displaystyle h}АM{\ displaystyle AM}

В качестве альтернативы, учитывая значительную практическую изменчивость, можно применить для оценки AM, используя:

АMзнак равно(р+c)2потому что2⁡z+(2р+1+c)(1-c)-(р+c)потому что⁡z{\ displaystyle AM ​​= {\ sqrt {(r + c) ^ {2} \ cos ^ {2} z + (2r + 1 + c) (1-c)}} \; — \; (r + c) \ cos z \,}

( А.4 )

где нормированные высоты атмосферы и коллектора соответственно  ≈ 708 (см. выше) и .
рзнак равнорEуатм{\ displaystyle r = R _ {\ mathrm {E}} / y _ {\ mathrm {atm}}}cзнак равночасуатм{\ Displaystyle с = ч / у _ {\ mathrm {атм}}}

Затем приведенная выше таблица или соответствующее уравнение ( или или для среднего, загрязненного или чистого воздуха соответственно) могут использоваться для оценки интенсивности по AM обычным способом.

Эти приближения в и подходят для использования только на высотах в несколько километров над уровнем моря, подразумевая, как они это делают, снижение до уровней характеристик AM0 только примерно на 6 и 9 км соответственно. Напротив, большая часть ослабления высокоэнергетических компонентов происходит в озоновом слое — на больших высотах около 30 км. Следовательно, эти приближения подходят только для оценки производительности наземных коллекторов.

Термодинамическая классификация воздушных масс[править | править код]

Тёплой (холодной) называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей её среды и в данном районе постепенно охлаждается (нагревается), стремясь приблизиться к тепловому равновесию. Под окружающей средой здесь понимается характер подстилающей поверхности, её тепловое состояние, а также соседние воздушные массы.

Чтобы определить, охлаждается или прогревается воздушная масса в данном районе, следует в течение несколько дней сравнивать Тмакс (максимальную дневную приземную температуру воздуха) или Т850 (температуру воздуха на уровне 850 гПа, около 1,5 км над уровнем моря).

Местной (нейтральной) воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днем сохраняющую свои свойства без существенных изменений (Тмакс день ото дня изменяется не более чем на 1…2°). Таким образом, трансформирующаяся воздушная масса может быть и тёплой, и холодной, а по завершении трансформации она становится местной.

На карте АТ-850 холодной воздушной массе соответствует ложбина или замкнутая область холода (очаг холода), тёплой — гребень или очаг тепла. Воздушная масса может характеризоваться как неустойчивым, так и устойчивым равновесием. Данное разделение воздушных масс учитывает один из важнейших результатов теплового обмена — вертикальное распределение температуры воздуха и соответствующий ему вид вертикального равновесия. С устойчивыми (УВМ) и неустойчивыми (НВМ) воздушными массами связаны определённые условия погоды. Нейтральные (местные) воздушные массы в любой сезон могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми в зависимости от начальных свойств и направления трансформации той воздушной массы, из которой образовалась данная воздушная масса.