Влажность воздухахарактеризуется содержанием водяного пара в г/м3 (абсолютная влажность) или упругостью водяного пара (фактическая упругость) в ммрт. ст. Количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, — максимальное влагосодержание (или максимальная упругость) водяного пара. Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к тому количеству, которое может содержаться при данной температуре, — относительная влажность. Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.
Разность между максимальной и фактической упругостью водяного пара — дефицит влажности. Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация, — точка росы. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать, тем выше точка росы.
Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры испаряющей поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше водяного пара, если температура его не повысится. При повышении температуры он удаляется от насыщения; при понижении, наоборот, в нем может начаться конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, когда воздух, соприкасаясь с охладившейся поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. Он состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе. В сильно загрязненном воздухе образуется густой туман с примесью дыма — смог.
Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения. Высота их образования зависит от температуры и относительной влажности воздуха. Когда воздух достигает высоты, на которой насыщение становится полным (100%), начинается конденсация и облакообразование. Если восходящий воздух встречает теплый слой (инверсия), подъем прекращается, воздух не достигает границы конденсации и облака не образуются.
Облака находятся в постоянном движении. Опускаясь ниже границы конденсации, они испаряются («тают»). Облака могут состоять из мелких капелек или кристалликов, но чаще всего они смешанные. По форме (по виду) различают облака перистые, слоистые и кучевые. Перистые облака — облака верхнего яруса (выше 6000 м), полупрозрачные, ледяные. Осадки из них не выпадают. Слоистые облака — среднего (от 2000 до 6000 м) и нижнего (ниже 2000 м) ярусов. В основном они и дают осадки, часто длительные, обложные. Кучевые облака могут образовываться в нижнем ярусе и достигать очень большой высоты. Часто они имеют вид башен и состоят внизу из капелек, а вверху — из кристалликов. С ними связаны ливни, град, грозы. Кроме трех основных форм облаков, возникает много комбинированных, например перисто-слоистые, слоисто-кучевые, перисто-кучевые и т.д. Форма облаков объясняется их происхождением.
Облачный покров обычно состоит из разных облаков. Степень покрытия неба облаками — облачность измеряется в баллах. Полная облачность — 10 баллов. В среднем на Земле половина неба закрыта облаками. Наибольшая облачность там, где воздух поднимается, то есть в областях пониженного давления. Наименьшая облачность — в областях повышенного давления. Над океаном она больше, чем над сушей, так как над океаном в воздухе больше влаги. Абсолютный максимум облачности — над Северной Атлантикой (9 баллов), абсолютный минимум — над Антарктидой и над тропическими пустынями (0,2 балла).
Облачный покров задерживает солнечную радиацию, идущую к земной поверхности, отражает и рассеивает ее. Одновременно облака задерживают тепловое излучение от земной поверхности. Влияние облачности на климат очень велико.
Воздушные массы
Большие объемы воздуха в тропосфере, обладающие более или менее одинаковыми свойствами, называются воздушными массами. Воздушная масса занимает площадь в тысячи и миллионы квадратных километров, простираясь вверх на несколько километров и даже достигая границы тропосферы. Для нее характерно общее направление перемещения, но внутри этого объема воздуха могут быть разные ветры. Свои свойства (температуру, влажность, запыленность) воздушная масса приобретает, соприкасаясь с подстилающей поверхностью, над которой задерживается. Перемещаясь над поверхностью с иными свойствами, она нагревается или охлаждается, увлажняется или становится суше и постепенно превращается в другую воздушную массу (трансформируется).
Выделяются главные (зональные) типы воздушных масс, формирующиеся в широтных поясах с разным атмосферным давлением:
экваториальная — теплая и влажная;
две тропические — теплые и над материками сухие;
две воздушные массы умеренных широт — менее теплые и более влажные, чем тропические, но более теплые и влажные, чем арктическая и антарктическая;
арктическая и антарктическая — холодные и сухие.
Все зональные воздушные массы, кроме экваториальной делятся на континентальные и морские.
Так как пояса высокого и низкого давления в течение года смещаются, смещаются и воздушные массы. Кроме поясов постоянного их пребывания, возникают пояса, в которых зимой господствует одна воздушная масса, летом — другая.
Свойства воздушных масс
| Название типа ВМ | Место формирования | Температура | Влажность | Сезонные характеристики |
| Экваториальный (ЭВ) | В полосе пониженного давления над влажными лесами и океанами | Высокая | Большая | Летом в виде экваториальных муссонов проникает до тропических широт |
| Континентальный тропический (КТВ) | Над тропическими пустынями (например, Сахара, Калахари) | Высокая | Значительная абсолютная, но низкая относительная влажность | |
| Морской тропический (МТВ) | В барических максимумах (антициклонах) над океанами | Высокая | Большая абсолютная влажность | |
| Континентальный умеренных широт (КПВ) | Над материками | Летом | ||
| Высокая | Высокая абсолютная влажность | Господствует в северном полушарии | ||
| Зимой | ||||
| Низкая | Низкая абсолютная влажность | |||
| Морской умеренных широт (МПВ) | В барических минимумах (циклонах) над океанами | Значительная абсолютная влажность | Летом прохладнее КПВ, зимой - теплее | |
| Континентальный арктический и антарктический (КАВ) | Над льдами Арктики и Антарктики | Низкая | Небольшая абсолютная влажность | |
| Морской арктический и антарктический (МАВ) | Над периодически замерзающими морями | Низкая, но выше чем КАВ | Абсолютная влажность больше, чем КАВ |
Атмосферные фронты
Атмосферным фронтом называется раздел между воздушными массами, обладающими разными свойствами. Главное из этих свойств — температура. Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вытеснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости раздела. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется или теплым, или холодным.
Теплый фронт означает наступление теплого воздуха, медленно оттесняющего холодный. Он приносит потепление, которому предшествуют осадки, выпадающие из слоистых облаков, образующихся в поднимающемся теплом воздухе.
Холодный фронт приносит похолодание. Его приход сопровождается усилением ветра, а иногда грозами, смерчами. Осадки выпадают в основном после прохождения линии фронта.
Атмосферные процессы, связанные с фронтами, называют фронтальными процессами.
Теплые и холодные фронты обычно возникают в зонах, разделяющих главные (зональные) типы воздушных масс. Эти зоны называют фронтальными зонами, или климатологическими фронтами. Таких фронтов всего пять: арктическийи антарктический, два умеренных(полярных) и один тропический. Два первых отделяют арктический (антарктический) воздух от воздуха умеренных широт, два вторых — воздух умеренных широт от тропического. Тропический фронт образуется там, где встречается воздух тропический и экваториальный, отличающиеся по влажности, а не по температуре. Он один и всегда находится в том полушарии, где лето.
С климатологическими фронтами связаны границы климатических поясов
Движение воздуха
Воздух движется непрерывно: он поднимается (восходящее движение), опускается (нисходящее движение) и перемещается в горизонтальном направлении (ветер).
Ветер – перемещение масс воздуха в горизонтальном направлении из областей высокого давления в области низкого. Характеризуется скоростью, силой и направлением.
Скорость ветра измеряется в м/с или в баллах (1 балл — приблизительно 2 м/с). Скорость ветра зависит от разницы давлений.
Направление ветра определяется той стороной горизонта, с которой дует ветер (северный, северо-западный, западный и т.д.). Направление зависит от распределения давления и от отклоняющего действия вращения Земли (ускорения Кориолиса). Воздух стремится перемещаться от большего давления к меньшему по кратчайшему пути, отклоняясь влево в Южном полушарии и вправо — в Северном. При этом на экваторе отклонение отсутствует, а чем ближе к полюсам, тем оно больше.
Ветры у земной поверхности различают по происхождению: местные ветры; ветры циклонов и антициклонов; муссоны; ветры общей циркуляции атмосферы.
Местные ветры: возникают в зависимости от местных условий (рельеф, растительность, водоемы)
- Бризы дуют днем с водоема (море, озеро, большая река) на берег, ночью, наоборот, с берега на водоем. Они могут возникать также на опушке леса, на окраине города. В горах ветер днем дует вверх по склонам и по дну долины, ночью, наоборот, вниз.
- Фён - теплый, сухой и порывистый ветер с гор. Он дует, когда по одну сторону хребта давление ниже, чем по другую.
- Бора - сильный, холодный, порывистый ветер. Образуется в том случае, когда холодный воздух устремляется через невысокие хребты к теплому морю.