Термодинамическая классификация воздушных масс

1. Холодная воздушная масса (ХМ) перемещается из холодного в более теплый район. Процессы в такой массе, прогреваемой снизу, большей частью неустойчивы. Воздух характеризуется сильной конвективностью, турбулентностью и порывистыми ветрами. Холодным массам, особенно морского арктического или морского полярного воздуха, сопутствуют кучевые и кучево-дождевые облака, несущие ливневые осадки, грозы, шквалы. Над морем характерна в зимнее время.
2. Теплая воздушная масса (ТМ) двигается из теплого района в более холодный. Охлаждаясь снизу, она несет с собой моросящие осадки и адвективные туманы. Атмосферные процессы в ней обычно устойчивы. Над морем наблюдается летом.
3. Местная воздушная масса (ММ) длительное время находится в одной географической зоне, поэтому ее основные свойства изменяются мало, а температурный режим и устойчивость зависят от соседства с воздушной массой другого типа.

Атмосферные фронты. При движении воздушные массы разных типов неизбежно соприкасаются друг с другом. Это сопровождается резким изменением погоды. Переходная зона между двумя массами называется поверхностью раздела, или фронтальной поверхностью, а линия пересечения этой поверхности с земной - атмосферным фронтом.
Если фронт образовался между основными географическими типами воздушных масс - АВ и ПВ, ПВ и ТВ, ТВ и ЭВ, он называется главным в отличие от вторичных (приземных) фронтов, образующихся между географическими однородными воздушными массами.
Теплый фронт возникает при наползании теплой воздушной массы на холодную (рис. 121). Теплые массы, поднимаясь наклонно вверх, адиабатически (адиабатически - без притока тепла извне или отдачи его в окружающую среду) охлаждаются - возникает широкая пелена облаков слоистых форм с зоной обложных осадков впереди фронта. Давление перед фронтом падает. Предшественниками теплого фронта являются перистые облака в виде "коготков". Судно, пересекая зону теплого фронта, попадает в широкую полосу обложного дождя или снега с пониженной видимостью. Перед теплым фронтом наблюдаются так называемые предфронтальные туманы.

Рис. 121. Теплый фронт.

Холодный фронт второго рода движется быстро и возникает при энергичном "подклинивании" холодных масс под теплые, которые выжимаются вверх. В результате адиабатического охлаждения в них образуются кучево-дождевые облака, сопровождаемые ливнями и грозами. Холодный фронт с ливневыми облаками наступает "стеной". Впереди, в качестве предвестников фронта, быстро движутся перисто-кучевые облака; ниже, в среднем ярусе, продвигаются "обточенные" ветром высококучевые чечевицеобразные.
Давление непосредственно перед фронтом сильно и неравномерно падает, судно попадает в зону ливней, гроз, шквалов и сильного волнения.
Холодный фронт первого рода движется медленнее по сравнению с холодным фронтом второго рода.
Клин холодного воздуха как бы подсекает теплые массы, вынуждая их подниматься вверх, что приводит к образованию облачной системы. Все процессы выражены не так бурно, как у холодного фронта второго рода. За линией фронта имеется пелена слоисто-дождевых и высокослоистых облаков, из которых выпадают обложные осадки (рис. 122).

Рис. 122. Холодный фронт.

В результате слияния теплого и холодного фронтов возникает сложный фронт - фронт окклюзии. Скорость перемещения холодного фронта больше, чем теплого. Поэтому при слиянии фронтов теплый воздух вытесняется вверх, образуя верхний фронт.
В зависимости от соотношения температур характер фронта окклюзии может быть:

• нейтрального типа, когда вытесненные теплые массы и облачные системы фронтов располагаются по фронтальным поверхностям, а температуры холодных масс, догоняющей и уходящей, одинаковы. При этом осадки постепенно ослабевают и прекращаются;
• теплого типа, когда температура массы наступающего холодного фронта выше температуры лежащей впереди массы. Поэтому более теплая наступающая масса начинает "скользить" вперед и вверх по поверхности раздела теплого фронта;
• холодного типа, когда температура наступающего холодного фронта более низкая. Холодные массы начинают как бы подсекать более теплые и заставляют их восходить вдоль поверхности раздела холодного фронта.

Погода окклюдированного фронта теплого типа сходна с погодой главных тепловых фронтов, а холодного типа - с погодой холодных фронтов.

Рис. 123. Схема окклюдированного циклона.

Циклоны и антициклоны. Циклон и антициклон мы рассматривали как барические области низкого и высокого давления. Эти же области несут также и одну из форм циркуляции атмосферы - вихреобразные воздушные возмущения. В циклонах северного полушария эти вихри движутся по спирали против часовой стрелки, в южном - по часовой, но всегда направлены к центру циклона. Скорость ветра при этом всегда высокая. Так, в циклонах умеренных широт она достигает 20-30 м/с, т.е. штормовой и ураганной силы, а в тропических циклонах нередко превышает 60-70 м/с.
Погода в циклонах, особенно на линии теплого фронта, всегда пасмурная, облачная и прохладная, летом - дождливая, а зимой - снежная с оттепелями. В теплом секторе молодого циклона облачности и осадков нет, но над морем может быть и пасмурно.
Развитие циклона проходит несколько стадий: волны, молодого циклона, окклюдированного циклона и заполненного циклона. На рис. 123 показана схема окклюдированного циклона северного полушария.
В отличие от циклонов в антициклонах спиральные вихревые возмущения направлены от центра антициклона. Ветровые потоки в северном полушарии дуют по часовой стрелке, в южном - против часовой стрелки.
Погода в антициклоне обусловлена оседанием воздушных масс, их адиабатическим сжатием и как следствие повышением температуры воздуха. Поэтому летом она спокойная, характерна штилями и слабыми ветрами, малооблачностью и безоблачностью, с резким суточным ходом метеоэлементов. Зимой погода ясная и морозная.

Карты погоды (синоптические карты) составляют по наблюдениям метеоэлементов на метеорологических станциях в установленное (стандартное) время.
Для основных (приземных) синоптических карт результаты наблюдений снимают в 0, 6, 8 и 18 часов по Гринвичу. Раскодированную радиоинформацию, полученную от береговых или судовых метеостанций, по определенной схеме условными знаками наносят на специальную карту. Для яхтенного капитана, обычно не имеющего избытка информации о погоде, очень важно уметь определять ожидаемую погоду по местным признакам.