Μια αέρια μάζα μπορεί να οριστεί ως ένα μεγάλο μέρος του αέρα που εκτείνεται οριζόντια για αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα. Διαθέτει φυσικές ιδιότητες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η κατακόρυφη θερμοκρασιακή κλίση που είναι λίγο πολύ ομοιόμορφες. Δεδομένου ότι οι αέριες μάζες είναι πολύ σημαντικές για τη μετεωρολογία και την κλιματολογία, θα αφιερώσουμε ολόκληρο αυτό το άρθρο στην κατανόηση των χαρακτηριστικών και της δυναμικής τους.
Εάν θέλετε να μάθετε όλα όσα σχετίζονται με τις μάζες αέρα, αυτή είναι η ανάρτησή σας.
Τύποι μαζών αέρα
Όπως αναφέραμε προηγουμένως, αυτό το μεγάλο μέρος του αέρα που εκτείνεται οριζόντια και έχει ορισμένες φυσικές ιδιότητες είναι αυτό που ονομάζουμε αέρια μάζα. Οι αέριες μάζες ταξινομούνται ανάλογα με τις φυσικές τους ιδιότητες, ιδίως τη θερμοκρασία. Ανάλογα με τη θερμοκρασία τους, βρίσκουμε ψυχρές αέριες μάζες, όπως οι αρκτικές και οι πολικές αέριες μάζες, ή θερμές αέριες μάζες, όπως οι τροπικές αέριες μάζες . Υπάρχει επίσης ένας άλλος τύπος ταξινόμησης που βασίζεται στην υγρασία, δηλαδή στην περιεκτικότητά τους σε υδρατμούς. Οι αέριες μάζες με χαμηλή περιεκτικότητα σε υδρατμούς ονομάζονται ηπειρωτικές αέριες μάζες. Από την άλλη πλευρά, αυτές που έχουν υψηλή υγρασία ονομάζονται θαλάσσιες αέριες μάζες , επειδή συνήθως βρίσκονται σε περιοχές κοντά στη θάλασσα.
Υπάρχουν ενδιάμεσες ζώνες όπου οι αέριες μάζες συναντώνται τον χειμώνα και το καλοκαίρι και τα χαρακτηριστικά τους συγκρούονται. Αυτές οι ζώνες ονομάζονται αέρια μέτωπα και Διατροπική Ζώνη Σύγκλισης. Επιπλέον, η δυναμική των αέριων μαζών μπορεί να παρατηρηθεί σε συνοπτικούς χάρτες που δείχνουν τα διαφορετικά συστήματα πίεσης.
Δυναμική των μαζικών αέρα
Τώρα θα αναλύσουμε τη δυναμική των αέριων μαζών για να τις κατανοήσουμε καλύτερα. Υπάρχει μια οριζόντια κίνηση των αέριων μαζών που καθορίζεται από την ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της Γης. Αυτή η κίνηση των αέριων μαζών είναι γνωστή ως κλίση πίεσης. Ο αέρας τείνει να κινείται από μια περιοχή υψηλότερης πίεσης σε μια περιοχή χαμηλότερης πίεσης . Αυτή η κυκλοφορία δημιουργεί μια ροή αέρα ή κλίση.
Η κλίση ορίζεται από τη διαφορά πίεσης που μπορεί να συναντήσουμε. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά πίεσης, τόσο πιο δυνατός φυσάει ο άνεμος. Αυτές οι διαφορές στις τιμές πίεσης του οριζόντιου επιπέδου είναι υπεύθυνες για αλλαγές στην επιτάχυνση των μαζών αέρα. Η επιτάχυνση αυτή εκφράζεται ως μεταβολή της δύναμης ανά μονάδα μάζας και είναι κάθετη στις ισοβαρείς. Αυτή η επιτάχυνση ονομάζεται δύναμη κλίσης πίεσης. Η τιμή αυτής της δύναμης είναι αντιστρόφως ανάλογη με την πυκνότητα του αέρα και ευθέως ανάλογη με την κλίση της πίεσης.
Επίδραση Coriolis
Το φαινόμενο Coriolis προκαλείται από την περιστροφή της Γης. Είναι μια εκτροπή που ο πλανήτης παράγει στις αέριες μάζες λόγω της περιστροφικής του κίνησης. Αυτή η εκτροπή των αέριων μαζών που προκαλείται από την περιστροφή του πλανήτη είναι γνωστή ως φαινόμενο Coriolis.
Από γεωμετρική άποψη, οι αέριες μάζες μπορούν να θεωρηθούν ότι κινούνται σε ένα κινούμενο σύστημα συντεταγμένων. Το μέγεθος της δύναμης Coriolis ανά μονάδα μάζας είναι άμεσα ανάλογο με την οριζόντια ταχύτητα του αέρα εκείνη τη στιγμή και τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της Γης. Αυτή η δύναμη ποικίλλει επίσης ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος. Για παράδειγμα, στον Ισημερινό (0 μοίρες γεωγραφικό πλάτος), η δύναμη Coriolis είναι εντελώς μηδενική. Ωστόσο, στους πόλους, όπου το γεωγραφικό πλάτος είναι 90 μοίρες, η δύναμη Coriolis βρίσκεται στο μέγιστο.
Θα μπορούσε να ειπωθεί ότι η δύναμη Coriolis δρα πάντα κάθετα προς την κατεύθυνση της κίνησης του αέρα. Έτσι, υπάρχει μια εκτροπή προς τα δεξιά στο Βόρειο Ημισφαίριο και προς τα αριστερά στο Νότιο Ημισφαίριο. Αυτό το φαινόμενο σχετίζεται επίσης με άλλους παράγοντες που επηρεάζουν τη δυναμική των αέριων μαζών.
Γεωστροφικός άνεμος
Πιθανότατα το έχετε ξανακούσει, είτε στην πρόγνωση καιρού είτε στις ειδήσεις. Οι γεωστροφικοί άνεμοι είναι αυτοί που βρίσκονται στην ελεύθερη ατμόσφαιρα πάνω από τα 1000 μέτρα και πνέουν σχεδόν κάθετα προς την κλίση πίεσης. Αν ακολουθήσετε την πορεία των γεωστροφικών ανέμων, θα βρείτε περιοχές υψηλής πίεσης στα δεξιά και περιοχές χαμηλής πίεσης στα αριστερά στο Βόρειο Ημισφαίριο.
Με αυτό μπορούμε να δούμε ότι η δύναμη της διαβάθμισης πίεσης εξισορροπείται πλήρως από τη δύναμη Coriolis. Αυτό συμβαίνει επειδή ενεργούν στην ίδια κατεύθυνση, αλλά στην αντίθετη κατεύθυνση. Η ταχύτητα αυτού του ανέμου είναι αντιστρόφως ανάλογη με το ημίτονο του γεωγραφικού πλάτους. Σημαίνει ότι για την ίδια κλίση πίεσης που σχετίζεται με έναν γεωστροφικό άνεμο, θα δούμε πώς μειώνεται η ταχύτητα κυκλοφορίας καθώς κινούμαστε προς υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη.
Δύναμη τριβής και σπείρα Ekman
Θα περιγράψουμε τώρα μια άλλη σημαντική πτυχή της δυναμικής της αέριας μάζας. Η τριβή του αέρα, αν και μερικές φορές θεωρείται αμελητέα, δεν χρειάζεται απαραίτητα να είναι. Αυτό συμβαίνει επειδή η τριβή με την επιφάνεια της Γης έχει σημαντική επίδραση στην τελική μετατόπιση. Προκαλεί μείωση της ταχύτητας του ανέμου κοντά στην επιφάνεια σε τιμές κάτω από την γεωστροφική ταχύτητα του ανέμου. Επιπλέον, προκαλεί την διέλευση του αέρα από ισοβαρείς καμπύλες πιο λοξά προς την κατεύθυνση της κλίσης πίεσης.
Η τριβή δρα πάντα προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση των αέριων μαζών. Εάν η γωνία κλίσης ως προς τις ισοβαρείς μάζες μειωθεί, η επίδραση της τριβής μειώνεται καθώς ανεβαίνουμε σε ένα ορισμένο υψόμετρο, περίπου στα 1000 μέτρα. Σε αυτό το υψόμετρο, οι άνεμοι είναι γεωστροφικοί και η τριβή είναι σχεδόν ανύπαρκτη. Ως συνέπεια της επιφανειακής τριβής, ο άνεμος ακολουθεί μια σπειροειδή τροχιά γνωστή ως σπείρα Ekman.
Όπως μπορείτε να δείτε, η δυναμική των μαζών αέρα είναι αρκετά περίπλοκη. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Ελπίζω αυτές οι πληροφορίες να σας βοηθήσουν να μάθετε περισσότερα και να ξεκαθαρίσετε κάποιες από τις αμφιβολίες σας.
