Nauka o Ziemi

cele lekcji

• opisują charakterystykę mas powietrza i sposób ich uzyskania.
• omów, co dzieje się, gdy masy powietrza spotykają się.
• Wymień różnice między frontami stacjonarnymi, zimnymi, ciepłymi i zamkniętymi.

słownictwo

• masa powietrza
• zimny front
• front okludny
• linia squalla
• stacjonarny front
• ciepły front

wprowadzenie

pogoda w danym miejscu często zależy od rodzaju masy powietrza. Innym kluczowym czynnikiem jest to, czy miejsce znajduje się pod frontem, miejscem spotkania dwóch mas powietrza. Charakterystyka mas powietrza i ich oddziaływania decydują o tym, czy pogoda nad danym obszarem jest stała, czy też zachodzą gwałtowne zmiany.

masy powietrza

masa powietrza to partia powietrza o prawie tej samej temperaturze i wilgotności (rysunek poniżej). Masa powietrza nabywa te cechy nad obszarem lądu lub wody znanym jako region źródłowy. Gdy masa powietrza znajduje się nad regionem przez kilka dni lub dłużej, odbiera wyraźną charakterystykę temperatury i wilgotności tego regionu.

tworzenie się masy powietrza

masy powietrza tworzą się na dużym obszarze; mogą mieć 1600 km (1000 mil) szerokości i kilka kilometrów grubości. Masy powietrza tworzą się głównie w strefach wysokiego ciśnienia, najczęściej w regionach polarnych i tropikalnych. Strefy umiarkowane są zwykle zbyt niestabilne, aby mogły tworzyć się masy powietrza. Zamiast tego masy powietrza przemieszczają się w strefach umiarkowanych, więc środkowe szerokości geograficzne są podatne na ciekawą pogodę.

co oznacza masa powietrza o symbolu cPk? Symbol cPk to masa powietrza z kontynentalnym polarnym regionem źródłowym, który jest zimniejszy niż region, po którym się porusza.

ruch masy powietrza

masy powietrza są powoli popychane przez silne wiatry. Gdy masa powietrza przemieszcza się nad nowym regionem, dzieli swoją temperaturę i wilgotność z tym regionem. Tak więc temperatura i wilgotność danego miejsca zależy częściowo od charakterystyki masy powietrza, która znajduje się nad nim.

burze powstają, gdy masa powietrza i region, nad którym się porusza, mają różne cechy. Na przykład, gdy chłodniejsza masa powietrza porusza się nad cieplejszym podłożem, dolna warstwa powietrza jest podgrzewana. To powietrze unosi się, tworząc chmury, deszcz, a czasami burze. Jak ruchoma masa powietrza tworzy inwersję? Gdy cieplejsza masa powietrza przemieszcza się nad chłodniejszym podłożem, dolna warstwa powietrza ochładza się i ze względu na dużą gęstość jest uwięziona w pobliżu Ziemi.

ogólnie rzecz biorąc, zimne masy powietrza mają tendencję do przepływu w kierunku równika, a ciepłe masy powietrza mają tendencję do przepływu w kierunku biegunów. To przynosi ciepło do zimnych obszarów i chłodzi obszary, które są ciepłe. Jest to jeden z wielu procesów, które działają w celu zrównoważenia temperatury planety.

internetowy przewodnik z Uniwersytetu Illinois na temat mas powietrza i frontów znajduje się tutaj:http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/af/home.rxml.

fronty

dwie masy powietrza spotykają się na froncie. Z przodu dwie masy powietrza mają różne gęstości i nie łatwo się mieszają. Jedna masa powietrza jest unoszona nad drugą, tworząc strefę niskiego ciśnienia. Jeśli Podnoszone powietrze jest wilgotne, nastąpi kondensacja i opady. Wiatry są powszechne z przodu. Im większa różnica temperatur między dwiema masami powietrza, tym silniejszy będzie wiatr. Fronty są główną przyczyną burzowej pogody.

reszta tego działu będzie poświęcona czterem rodzajom frontów. Trzy z tych frontów poruszają się, a jeden jest nieruchomy. Przy zimnych frontach i ciepłych frontach masa powietrza na krawędzi natarcia frontu nadaje Frontowi jego nazwę. Innymi słowy, zimny front znajduje się tuż przy krawędzi natarcia poruszającego się zimnego powietrza, a ciepły front oznacza krawędź natarcia poruszającego się ciepłego powietrza.

stacjonarny przód

na nieruchomym froncie masy powietrza nie poruszają się (rysunek poniżej). Front może stać się nieruchomy, jeśli masa powietrza zostanie zatrzymana przez barierę, taką jak Pasmo Górskie.

nieruchomy front może przynieść dni deszczu, mżawki i mgły. Wiatr wieje Zwykle równolegle do przodu, ale w przeciwnych kierunkach. Po kilku dniach front prawdopodobnie się rozpadnie.

zimne fronty

gdy zimna masa powietrza zajmuje miejsce ciepłej masy powietrza, pojawia się zimny front (rysunek poniżej).

wyobraź sobie, że stoisz w jednym miejscu, gdy zbliża się zimny front. Wzdłuż zimnego frontu gęstsze, zimne powietrze wypycha ciepłe powietrze, powodując spadek ciśnienia powietrza (rysunek powyżej). Jeśli wilgotność jest wystarczająco wysoka, niektóre rodzaje chmur cumulus wzrośnie. Wysoko w atmosferze wiatry zdmuchują kryształy lodu z wierzchołków tych chmur, tworząc chmury cirrostratus i cirrus. Z przodu będzie linia ulew deszczowych, śniegowych lub burz z burzowymi wiatrami (rysunek poniżej). Linia szkwału to linia silnych burz, która tworzy się wzdłuż zimnego frontu. Za frontem znajduje się masa zimnego powietrza. Ta masa jest bardziej sucha, więc opady ustają. Pogoda może być zimna i jasna lub tylko częściowe zachmurzenie. Wiatry mogą nadal wiać w strefie niskiego ciśnienia z przodu.

Pogoda na zimnym froncie zmienia się w zależności od pory roku.

• wiosna i lato: powietrze jest niestabilne, więc mogą tworzyć się burze lub tornada.
• wiosna: jeśli gradient temperatury jest wysoki, wieje silny wiatr.
• jesień: silne deszcze spadają na dużym obszarze.
• zima: Zimna masa powietrza prawdopodobnie utworzyła się w mroźnej Arktyce, więc są oziębłe temperatury i ciężkie śniegi.

ciepłe fronty

na ciepłym froncie ciepła masa powietrza przesuwa się po zimnej masie powietrza (rysunek poniżej). Gdy ciepłe, mniej gęste powietrze porusza się nad zimniejszym, gęstszym powietrzem, atmosfera jest stosunkowo stabilna.

wyobraź sobie, że jesteś na ziemi w zimie pod chłodną zimową masą powietrza z ciepłym frontem. Przejście z zimnego powietrza do ciepłego powietrza odbywa się na dużej odległości, więc pierwsze oznaki zmiany pogody pojawiają się na długo przed frontem. Początkowo powietrze jest zimne: masa zimnego powietrza jest nad tobą, a masa ciepłego powietrza jest nad nim. Wysokie chmury cirrus oznaczają przejście z jednej masy powietrza do drugiej.

z czasem chmury cirrus stają się grubsze i tworzą się chmury cirrostratus. W miarę zbliżania się frontu pojawiają się chmury altocumulus i altostratus, a niebo staje się szare. Ponieważ jest zima, płatki śniegu spadają. Chmury gęstnieją i tworzą się chmury nimbostratus. Opady śniegu rosną. Wiatr rośnie silniej, gdy zbliża się niskie ciśnienie. Gdy przód się zbliża, masa zimnego powietrza jest tuż nad tobą, ale masa ciepłego powietrza nie jest zbyt duża. Pogoda się pogarsza. W miarę zbliżania się ciepłej masy powietrza temperatura wzrasta, a śnieg zamienia się w deszcz ze śniegiem i marznący deszcz. Ciepłe i zimne powietrze mieszają się z przodu, prowadząc do powstania chmur stratus i mgły (rysunek poniżej).

Okludowany przód

okludowany przód zwykle tworzy się wokół układu niskiego ciśnienia (rysunek poniżej). Okluzja zaczyna się, gdy zimny front dogania ciepły front. Masy powietrza, w kolejności od przodu do tyłu, są zimne, ciepłe, a następnie ponownie zimne.

efekt Coriolisa zakrzywia granicę, w której oba fronty spotykają się w kierunku bieguna. Jeśli masa powietrza, która przybywa na trzecie miejsce, jest chłodniejsza niż jedna z dwóch pierwszych mas powietrza, masa powietrza ślizga się pod nimi. Nazywa się to zimną okluzją. Jeśli masa powietrza, która przybywa na trzecie miejsce, jest ciepła, to masa powietrza przejeżdża nad drugą masą powietrza. Nazywa się to ciepłą okluzją (rysunek poniżej).

Pogoda na okluzji jest szczególnie ostra tuż przy okluzji. Typowe są Opady i zmienny wiatr. Wybrzeże Pacyfiku ma często zaćmione fronty.

pogoda jest badana w tym filmie wideo National Geographic, klęska żywiołowa, osuwiska i inne: pogoda 101

podsumowanie lekcji

• masa powietrza przyjmuje charakterystykę temperatury i wilgotności miejsca, z którego pochodzi. Masa powietrzny spotykam się na front.
• stacjonarne fronty zostają uwięzione w miejscu; pogoda, którą przynoszą, utrzymuje się przez wiele dni.
• na zimnym froncie zimna masa powietrza wymusza ciepłą masę powietrza w górę.
• na ciepłym froncie masa ciepłego powietrza przesuwa się ponad masę zimnego powietrza.
• w przedniej ściance front ciepły wyprzedza front zimny, co tworzy zmienną pogodę.

Pytania kontrolne

1. jaki rodzaj masy powietrza powstaje, jeśli partia powietrza znajduje się nad równikowym Oceanem Spokojnym przez kilka dni? Jaki jest symbol tego typu masy powietrza?
2. jakie warunki muszą być obecne, aby powietrze znajdowało się nad miejscem wystarczająco długo, aby uzyskać cechy lądu lub wody pod nim?
3. jak szerokość geograficzna wpływa na tworzenie mas powietrza w strefach tropikalnych, umiarkowanych i polarnych?
4. dlaczego Kierunki poruszają się na półkuli południowej są lustrzanym odbiciem kierunków poruszających się na półkuli północnej?
5. czym różni się stacjonarny front od zimnego czy ciepłego?
6. jakiej pogody doświadczysz, gdy przeminie nad tobą zimny front?
7. jakiej pogody doświadczysz, gdy ciepły front przejdzie nad tobą?
8. Jak powstaje okluzja?
9. jaka sytuacja powoduje okluzję zimną, a co powoduje okluzję ciepłą?

Czytaj dalej / linki uzupełniające

• Animacja zimnego frontu, Centrum Lotów Kosmicznych Goddard: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a002200/a002203/index.html
• internetowy przewodnik po podstawach pogody Uniwersytetu Illinois: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gl%29/guides/mtr/af/frnts/wfrnt/prcp.rxml

punkty do rozważenia

• w jaki sposób różne typy frontów prowadzą do różnych rodzajów pogody?
• dlaczego niektóre regiony są podatne na niektóre rodzaje frontów pogodowych, a inne regiony na inne rodzaje frontów pogodowych?
• dlaczego pogoda czasami zmienia się tak szybko, a czasami pozostaje bardzo podobna przez wiele dni?