Masą powietrza nazywamy dużą objętość powietrza o wymiarach poziomych rzędu tysięcy kilometrów i pionowych rzędu kilku kilometrów. Charakteryzuje się ona pewną jednorodnością swoich właściwości, np. temperaturą, wilgotnością, zapyleniem. Strefy przejściowe między masami powietrza o różnych właściwościach noszą nazwę powierzchni frontowych.

Masa powietrza zalegająca dłuższy czas (kilka dni) nad danym obszarem nabiera cech tego obszaru. Obszary, nad którymi kształtują się masy powietrza, to obszary źródłowe. Duża objętość powietrza, która zalega przez pewien czas, np. w rejonie polarnym, stanie się chłodniejsza w porównaniu do tej, która zalega nad zwrotnikiem. Masa powietrza znajdująca się dłuższy czas w obszarze źródłowym przejmuje określone właściwości od podłoża w wyniku turbulencyjnej wymiany ciepła i wilgoci oraz dzięki radiacyjnym procesom ochładzania i ogrzewania się na różnych wysokościach. Proces formowania się masy powietrza można uznać za zakończony, jeżeli temperatura powietrza w całej objętości masy osiągnie stałą wartość, która jest charakterystyczna dla warunków bilansu cieplnegobilans cieplnybilansu cieplnego danego obszaru geograficznego w danej porze roku. Wybitnie sprzyjające warunki do formowania się mas powietrza o określonych własnościach panują nad oceanami i obszarami pustyń. Masy powietrza nad pozostałymi obszarami kuli ziemskiej cechują właściwości będące w większym stopniu wynikiem procesu transformacji masy powietrza. Postępujące procesy transformacji nazywa się starzeniem się masy powietrza.

Występujące na kuli ziemskiej masy powietrza są zazwyczaj klasyfikowane według kryterium termicznego lub geograficznego.

Kryterium termiczne

Zgodnie z kryterium termicznym wyróżnia się ciepłą i chłodną masę powietrza. Masę powietrza, która w czasie przemieszczania się nad danym obszarem stopniowo ochładza się, nazywamy ciepłą, a masę, która podczas przemieszczania stopniowo ogrzewa się, nazywamy chłodną. Ciepła masa powietrza oddaje ciepło podłożu, nad którym się przemieszcza. Chłodna masa powietrza pochłania ciepło od podłoża.

O ciepłej masie powietrza z reguły możemy mówić, gdy powietrze:

• przemieszcza się z niższych szerokości geograficznych w kierunku wyższych szerokości geograficznych;

• przemieszcza się znad otwartego, wolnego od lodu akwenu morskiego nad tę jego część, która jest pokryta lodem;

• przemieszcza się podczas zimy znad oceanu nad ląd;

• napływa w porze letniej z wnętrza kontynentu nad obszary morskie.

Napływowi ciepłej masy powietrza początkowo towarzyszą zmiany elementów meteorologicznych związane z frontem ciepłym. Ciśnienie atmosferyczne ulega obniżeniu, wzrasta prędkość wiatru, pojawiają się narastające zachmurzenie i ciągłe opady deszczu, mżawki, w chłodnej porze śniegu, przechodzące w opady śniegu z deszczem, a następnie deszczu. Temperatura powietrza krótkotrwale obniża się, aby ponownie wzrosnąć. Po przejściu frontu na obszarze, nad którym zalega ciepła masa powietrza, ciśnienie atmosferyczne stabilizuje się, słabnie prędkość wiatru, maleje zachmurzenie i zanikają opady.

W Europie napływ ciepłych mas powietrza łączy się z wystąpieniem mgieł adwekcyjnychmgła adwekcyjnamgieł adwekcyjnych. Zjawisko to obserwuje się najczęściej zimą i wczesną wiosną. Reprezentatywną cechą ciepłych, kontynentalnych mas powietrza jest zmniejszona widzialność pozioma spowodowana dużym zapyleniem powietrza (np. napływ powietrza znad obszaru Afryki Północnej nad Atlantyk lub Morze Śródziemne).

Cechy chłodnej masy z reguły występują w masie powietrza, gdy powietrze:

• przemieszcza się z wyższych szerokości geograficznych w kierunku niższych szerokości geograficznych;

• przemieszcza się znad zlodzonych części akwenów morskich nad obszary wodne wolne od pokrywy lodowej;

• napływa w zimie znad wychłodzonego lądu nad ocean;

• napływa latem znad ciepłego morza nad silniej nagrzany ląd.

Chłodna masa powietrza, napływając nad dany obszar, nagrzewa się. Początkowo towarzyszą temu intensywne, czasem nawet gwałtowne zmiany elementów meteorologicznych związane z frontem chłodnym. Następuje konwekcja termiczna tworząca chmury. Towarzyszą im opady przelotne, często intensywne (latem deszcz, grad, burze, zimą – krótkotrwałe opady śniegu), z którymi występować może silny i porywisty wiatr, czyli szkwał. Nadciągająca chłodna masa powietrza sprzyja zmiennemu zachmurzeniu nieba. Wartości elementów meteorologicznych w chłodnych masach powietrza podlegają silnym wahaniom dobowym (przede wszystkim temperatura i wilgotność).

Rozpoznanie przemieszczających się nad danym obszarem mas powietrza jest kluczowe dla prognozy pogody. Znajomość cech fizycznych napływającego powietrza i skutków procesów zachodzących między podłożem a przemieszczającymi się nad nim masami powietrza ma ważne znaczenie w poprawnym przewidywaniu pogody oraz sytuacji pogodowych, jakie ukształtują się za kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt godzin.

Kryterium geograficzne

Przebywając wystarczająco długo nad jednolitym podłożem, masa powietrza nabiera cech określonych właściwościami tego podłoża i czynnikami geograficznymi, takimi jak: szerokość geograficzna, bilans promieniowania, pora roku itp. Kryterium geograficzne uwzględnia zależność cech mas powietrza od położenia geograficznego obszarów źródłowych.

W zależności od położenia geograficznego obszaru źródłowego danej masy powietrza wyróżnia się następujące główne masy powietrza:

• powietrze arktyczne (PA) - na półkuli południowej antarktyczne (A),

• powietrze polarne (PP) - w umiarkowanych szerokościach geograficznych,

• powietrze zwrotnikowe (PZ),

• powietrze równikowe (PR lub R).

W zależności od rodzaju obszaru, nad którym zalegają masy powietrza, wyodrębnia się powietrze morskie (m) lub kontynentalne (k). Masy powietrza równikowego wyróżnia się niezależnie od ich położenia nad lądem lub oceanem. Masy powietrza dzielimy więc na: PAk, PAm, PPk, PPm, PZk, PZm oraz PR. Dla powietrza równikowego nie wyodrębnia się masy morskiej i kontynentalnej, ponieważ w powietrzu równikowym masy kształtowane nad oceanem i nad wilgotnym kontynentem różnią się nieznacznie.

Na półkuli północnej zarówno latem, jak i zimą największe obszary zajmują masy powietrza zwrotnikowego, które są w zasięgu stałych układów wyżowych. Najmniejszą powierzchnię zajmuje powietrze arktyczne i polarne. Podobne rozmieszczenie mas powietrza jest na półkuli południowej. Powietrze równikowe zalega zaś przez cały rok nad powierzchnią równą ok. 13% kuli ziemskiej. Dzieje się tak, ponieważ w strefie zbieżności pasatów spotykają się masy pochodzące z dwóch półkul. Tworzy się między nimi front rozciągający się nieprzerwanie wokół kuli ziemskiej.

Wymienione wyżej rodzaje mas powietrza w ciągu roku zmieniają położenie. Zmiany te związane są z ogólną cyrkulacją atmosfery, wywołaną zmianami deklinacji Słońcadeklinacja Słońcadeklinacji Słońca i pór roku oraz różnicą w nagrzewaniu się obszarów lądowych i morskich. Przyczyną cyrkulacji powietrza w troposferze są różnice w ogrzewaniu powierzchni Ziemi uzależnione od szerokości geograficznej. Różnice w ogrzewaniu powierzchni wywołują różnice w ogrzewaniu powietrza. Powietrze ciepłe – jako lżejsze od zimnego – unosi się, a zimne opada. Na całej kuli ziemskiej powstają w ten sposób wyże i niże baryczne. Zróżnicowanie ciśnienia jest przyczyną przemieszczania się mas powietrza.

Słownik