§ 28. Воздушные массы, атмосферные фронты, циклоны и антициклоны

Огромные объемы воздуха тропосферы, обладающие относительно однородными свойствами (температурой, влажностью, содержанием пыли) и перемещающиеся как единое целое в общей системе атмосферной циркуляции.

• 1. Господствующий тип — на большей части территории России преобладает воздух умеренных широт (морской с Атлантики и континентальный сибирский); на севере вторгаются холодные арктические массы, на юге — сухие или влажные тропические.
• 2. Трансформация свойств — перемещаясь над равнинами страны, воздушные массы постепенно нагреваются или охлаждаются, теряют влагу или насыщаются ею, трансформируясь из морских в континентальные.

Переходная наклонная зона в тропосфере шириной в десятки километров и длиной в сотни километров, разделяющая смежные воздушные массы с различными физическими свойствами (температурой, плотностью и влажностью).

• 1. Холодный фронт — зона, в которой тяжелый холодный воздух наступает и клином подтекает под теплый, резко выталкивая его вверх со скоростью 30–50 км/ч; сопровождается бурным развитием кучево-дождевых облаков, шквалистым ветром, ливнями, грозами, градом и резким похолоданием.
• 2. Тёплый фронт — зона, где легкий теплый воздух наступает и полого «всползает» по клину холодного воздуха; образует протяженную систему перистых и слоисто-дождевых облаков, приносит обложные затяжные дожди или морось, падение атмосферного давления и постепенное устойчивое потепление.

Крупномасштабный атмосферный вихрь диаметром от нескольких сотен до тысяч километров с пониженным атмосферным давлением в центре, восходящими потоками воздуха и вихревым движением воздушных масс против часовой стрелки в Северном полушарии.

• 1. Погодный режим — восходящий в центре воздух динамически охлаждается, влага конденсируется, формируя сплошную мощную облачность; циклон приносит пасмурную, ветреную погоду с осадками, вызывая летом похолодание, а зимой — оттепели и обильные снегопады.
• 2. Траектории и тайфуны — циклоны приходят на Русскую равнину с запада под влиянием атлантического переноса, а на Дальний Восток — с Тихого океана, иногда в форме разрушительных тропических тайфунов со штормовыми ветрами и наводнениями.

Обширный атмосферный вихрь устойчивого высокого атмосферного давления в центре с нисходящими потоками воздуха и растеканием воздушных масс по часовой стрелке от центра к периферии в Северном полушарии.

• 1. Механизм безоблачности — опускающийся в центре воздух сжимается, нагревается и удаляется от состояния насыщения влагой, вследствие чего облака рассеиваются и осадки не выпадают.
• 2. Сезонный контраст — приносит сухую, малооблачную и безветренную погоду: летом способствует интенсивному прогреву земной поверхности и установлению сильной жары, а зимой ведет к катастрофическому радиационному выхолаживанию и трескучим морозам (Азиатский максимум над Сибирью).

На климат России оказывают воздействие три основных типа воздушных масс:

• Воздушные массы умеренных широт (ВУШ) — господствуют на подавляющей части территории страны; подразделяются на морские (приходят с запада от Атлантики, неся умеренное тепло, влагу и сглаживая сезонные перепады) и континентальные (формируются над сушей Сибири, отличаясь крайней сухостью, высокими температурами летом и лютыми морозами зимой);
• Арктические воздушные массы (АВМ) — формируются над акваторией Северного Ледовитого океана и его ледяными полями; отличаются крайне низкой температурой, прозрачностью и малым влагосодержанием; благодаря отсутствию горных преград на севере беспрепятственно проникают вглубь материка вплоть до Кавказа;
• Тропические воздушные массы (ТВМ) — летом проникают на юг европейской части России, в Прикаспий и на юг Дальнего Востока; несут высокую температуру и сухость (континентальный тропический воздух с пустынь Центральной Азии) либо высокую влажность и жару (морской тропический воздух с Черного, Средиземного и Японского морей).

На границах соприкосновения воздушных масс с разными физическими свойствами (температурой, плотностью, влажностью) формируются переходные наклонные зоны — атмосферные фронты:

• Возникает резкая контрастность температур и перепадов давления на узком пространстве, приводящая к возникновению сильных ветров и высокой динамичности погодных явлений;
• Менее плотный и более легкий тёплый воздух всегда вытесняется вверх над клином тяжелого холодного воздуха;
• При подъеме тёплый воздух адиабатически охлаждается, содержащийся в нем водяной пар конденсируется, образуя мощные облачные системы, из которых выпадают осадки;
• Прохождение фронта разделяет два различных синоптических состояния: после холодного фронта погода резко проясняется и холодает, а после тёплого — устанавливается пасмурная, но более теплая погода.

Различие в характере погоды обусловлено противоположным направлением вертикального движения воздуха в их центрах:

• В центре циклона давление понижено, поэтому воздух с периферии устремляется к центру и закручивается против часовой стрелки, формируя мощные восходящие потоки. Поднимаясь в верхние холодные слои тропосферы, воздух охлаждается, водяной пар достигает точки росы, конденсируется в кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака и выпадает в виде обильных осадков;
• В центре антициклона давление повышенное, и здесь действуют нисходящие потоки воздуха, растекающиеся от центра к краям по часовой стрелке. Опускаясь вниз, воздух сжимается, нагревается и удаляется от состояния насыщения влагой, поэтому облака быстро испаряются, а небо становится безоблачным и сухим.

б) воздух умеренных широт.

Обоснование: Подавляющая часть территории России (более 80% площади) географически расположена в пределах умеренного климатического пояса, где круглый год преобладают континентальные и морские воздушные массы умеренных широт. Экваториальный воздух над территорией России не появляется никогда, а арктический воздух является постоянным хозяином только в приполярной полосе и на арктических островах.

Атмосферный фронт — это наклонная вытянутая зона раздела в тропосфере шириной в десятки километров и протяженностью в тысячи километров, разделяющая воздушные массы с различными термодинамическими свойствами.

В зависимости от направления перемещения воздушных масс различают:

• Холодный атмосферный фронт — формируется, когда холодный воздух наступает на теплый. Как более плотный и тяжелый, он подтекает под теплый воздух, круто вздымая его вверх. Движется быстро (30–50 км/ч), приносит шквалы, грозовые ливни, град, за которыми следует резкое падение температуры и улучшение видимости;
• Тёплый атмосферный фронт — формируется, когда масса теплого воздуха наступает на холодную. Будучи легким, тёплый воздух медленно и полого «всползает» по холодному клину вверх. Движется медленно, предвещается падением давления и перистыми когтевидными облаками, приносит продолжительные обложные осадки и постепенное потепление.

б) затяжные дожди; в) временное потепление.

Обоснование: При надвигании тёплого фронта тёплый воздух плавно поднимается по пологой наклонной поверхности холодного воздуха на сотни километров вперед. Это приводит к формированию сплошной пелены слоисто-дождевых облаков, дающих длительные затяжные (обложные) осадки или морось, а после смены холодной воздушной массы теплой наступает повышение температуры воздуха.

• Циклон — это масштабный атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре, восходящими потоками воздуха и циркуляцией ветров против часовой стрелки в Северном полушарии, несущий с собой пасмурную, дождливую и ветреную погоду;
• Антициклон — это устойчивый атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре, нисходящими потоками воздуха и циркуляцией ветров по часовой стрелке в Северном полушарии, формирующий малооблачную, сухую и тихую погоду;
• Общие черты: оба явления представляют собой гигантские атмосферные вихревые системы тропосферы планетарного масштаба (диаметром от 1000 до 3000 км и более), играющие решающую роль в крупномасштабной циркуляции атмосферы и межширотном переносе тепла, влаги и энергии на планете.

• Циклон.
• Антициклон.

А. Крупный атмосферный вихрь с высоким давлением в центре.

Б. Пасмурная погода.

В. Малооблачная, тёплая погода летом, морозная — зимой.

Г. Крупный атмосферный вихрь с низким давлением в центре.

👉 1 — Б, Г; 2 — А, В.

Обоснование:

• Циклон (1) характеризуется низким атмосферным давлением в центре (Г) и восходящими токами воздуха, образующими облака и пасмурную погоду с осадками (Б);
• Антициклон (2) отличается высоким давлением в центре (А) и нисходящими токами воздуха, создающими малооблачную и сухую погоду: сильный прогрев летом и радиационное выхолаживание зимой (В).

К большему загрязнению воздуха приводит антициклональная погода.

Обоснование:

• При антициклоне господствуют нисходящие движения воздуха и слабый ветер (или полный штиль), что подавляет перемешивание воздушных слоев;
• В приземном слое часто формируются температурные инверсии (когда холодный приземный воздух оказывается заперт под слоем более теплого верхнего воздуха);
• Инверсионный слой действует как гигантская крышка, задерживая автомобильные выхлопы, дым промышленных предприятий и взвешенные пылевые частицы у поверхности земли, что приводит к образованию токсичного смога;
• В циклоне же мощные восходящие потоки и порывистый ветер быстро рассеивают примеси в атмосфере, а обильные дожди и снегопады вымывают пыль и сажу из приземного слоя.