در هواشناسی ، توده هوا حجمی از هوا است که با دما و رطوبت آن تعریف می شود . توده های هوا صدها یا هزاران مایل مربع را پوشش می دهند و با ویژگی های سطح زیر آنها سازگار می شوند. آنها بر اساس عرض جغرافیایی و مناطق منبع قاره ای یا دریایی آنها طبقه بندی می شوند. توده‌های هوای سردتر قطبی یا قطبی نامیده می‌شوند، در حالی که توده‌های هوای گرمتر گرمسیری در نظر گرفته می‌شوند. توده های هوای قاره ای و برتر خشک هستند، در حالی که توده های هوای دریایی و موسمی مرطوب هستند. جبهه های آب و هوایی توده های هوا را با ویژگی های چگالی (دما یا رطوبت ) متفاوت جدا می کنند. هنگامی که یک توده هوا از منطقه منبع خود دور می شود، پوشش گیاهی و توده های آبی زیرین می توانند به سرعت ویژگی آن را تغییر دهند. طرح‌های طبقه‌بندی به ویژگی‌های توده هوا و همچنین اصلاح می‌پردازند.
طبقه‌بندی برگرون پذیرفته‌شده‌ترین شکل طبقه‌بندی توده هوا است، اگرچه دیگران نسخه‌های تصفیه‌شده‌تری از این طرح را در مناطق مختلف جهان تولید کرده‌اند. [1] [2] طبقه بندی جرم هوا شامل سه حرف است. حرف اول خواص رطوبتی آن را توصیف می کند - "c" نشان دهنده توده هوای قاره ای (خشک) و "m" نشان دهنده توده هوای دریایی (مرطوب) است. منطقه منبع آن به شرح زیر است: "T" مخفف Tropical ، "P" مخفف Polar ، "A" مخفف قطب شمال یا قطب جنوب ، "M" مخفف باران موسمی ، "E" مخفف Equatorial ، و "S" مخفف خشک شدن آدیاباتیک است. و گرم شدن هوا توسط حرکت رو به پایین قابل توجه در جو ایجاد می شود. به عنوان مثال، توده هوایی که در تابستان از صحرای جنوب غربی ایالات متحده سرچشمه می گیرد، ممکن است "cT" نامیده شود. توده هوایی که در زمستان از شمال سیبری سرچشمه می گیرد ممکن است به عنوان "cA" نشان داده شود. [3]
پایداری یک توده هوا ممکن است با استفاده از حرف سوم نشان داده شود، یا "k" (جرم هوا سردتر از سطح زیر آن) یا "w" (توده هوا گرمتر از سطح زیر آن). [3] یک مثال از این ممکن است یک توده هوای قطبی باشد که بر فراز جریان خلیج (Galf Stream) می‌وزد ، که با عنوان "cPk" مشخص می‌شود. گاهی اوقات، ممکن است با استفاده از آپوستروف یا «تیک درجه» مواجه شویم که نشان می‌دهد یک توده هوای معین با نماد دیگری که جایگزین آن می‌شود سردتر از جرم هوای جایگزین شده است (معمولاً برای توده‌های هوای قطبی). به عنوان مثال، مجموعه ای از جبهه ها بر فراز اقیانوس آرام ممکن است یک توده هوا با mPk و به دنبال آن mPk دیگر نشان داده شود. [3]
قرارداد دیگری که از این نمادها استفاده می کند، نشان دادن تغییر یا تبدیل یک نوع به نوع دیگر است. به عنوان مثال، یک توده هوای قطب شمال که بر فراز خلیج آلاسکا منفجر می شود ممکن است به عنوان "cA-mPk" نشان داده شود. با این حال قرارداد دیگری نشان دهنده لایه بندی توده های هوا در شرایط خاص است. برای مثال، غلبه بر یک توده هوای قطبی توسط یک توده هوا از خلیج مکزیک بر فراز ایالات متحده مرکزی ممکن است با علامت "mT/cP" نشان داده شود (گاهی اوقات از یک خط افقی مانند نماد کسری استفاده می شود). [4]
توده های هوای گرمسیری و استوایی در عرض های جغرافیایی پایین تر، گرم هستند. توده های هوای گرمسیری فشار کمتری دارند زیرا هوای گرم بالا می رود و هوای سرد فرو می رود. آنهایی که بر روی خشکی (قاره ای) توسعه می یابند، خشک تر و گرمتر از آنهایی هستند که روی اقیانوس ها توسعه می یابند، و در حاشیه جنوبی خط الراس نیمه گرمسیری به سمت قطب حرکت می کنند . [5] توده‌های هوای گرمسیری دریایی گاهی اوقات به عنوان توده‌های هوایی تجاری شناخته می‌شوند. توده‌های هوای گرمسیری دریایی که ایالات متحده را تحت تأثیر قرار می‌دهند از دریای کارائیب ، جنوب خلیج مکزیک و اقیانوس اطلس استوایی در شرق فلوریدا از طریق باهاما سرچشمه می‌گیرند . [6] توده های هوای موسمی مرطوب و ناپایدار هستند. توده های هوای برتر خشک هستند و به ندرت به زمین می رسند. آنها معمولاً بر روی توده‌های هوای گرمسیری دریایی قرار می‌گیرند و لایه‌ای گرمتر و خشک‌تر را روی توده هوای مرطوب‌تر معتدل‌تر در زیر تشکیل می‌دهند که به عنوان وارونگی باد تجاری بر روی توده هوای گرمسیری دریایی شناخته می‌شود.
توده های هوای قطبی قاره ای (cP) توده های هوایی هستند که به دلیل منطقه منبع قاره ای سرد و خشک هستند. توده‌های هوای قطبی قاره‌ای که آمریکای شمالی را تحت تأثیر قرار می‌دهند، بر فراز کانادا تشکیل می‌شوند. توده‌های هوای گرمسیری قاره‌ای (cT) نوعی هوای استوایی است که توسط خط الراس نیمه گرمسیری در مناطق وسیعی از زمین تولید می‌شود و معمولاً از بیابان‌های عرض جغرافیایی کم مانند صحرای صحرا در شمال آفریقا که منبع اصلی این توده‌های هوا است، سرچشمه می‌گیرد. سایر منابع کمتر مهم تولید کننده توده های هوای cT شبه جزیره عربستان ، بخش مرکزی خشک/نیمه خشک استرالیا و بیابان های واقع در جنوب غربی ایالات متحده است . توده های هوای گرمسیری قاره ای به شدت گرم و خشک هستند. [7] قطب شمال، قطب جنوب و توده های هوای قطبی سرد هستند. کیفیت هوای قطب شمال بر روی یخ و زمین پوشیده از برف ایجاد می شود. هوای قطب شمال بسیار سرد است و سردتر از توده های هوای قطبی است. هوای قطب شمال می تواند در تابستان کم عمق باشد و با حرکت به سمت استوا به سرعت تغییر کند. [8] توده‌های هوای قطبی در عرض‌های جغرافیایی بالاتر روی زمین یا اقیانوس رشد می‌کنند، بسیار پایدار و معمولاً کم‌عمق‌تر از هوای قطب شمال هستند. هوای قطبی بالای اقیانوس (دریایی) با به دست آوردن رطوبت در آبهای گرمتر اقیانوس، ثبات خود را از دست می دهد. [9]
_above_Zdim%C4%9B%C5%99ice_in_Czechia,_2017.jpg/1280px-Cold_front_(left)_above_Zdim%C4%9B%C5%99ice_in_Czechia,_2017.jpg)
جبهه آب و هوا مرزی است که دو توده هوا با چگالی متفاوت را از هم جدا می کند و عامل اصلی پدیده های هواشناسی است . در تجزیه و تحلیل آب و هوای سطح ، بسته به نوع جبهه، جبهه ها با استفاده از خطوط و نمادهای رنگی مختلف به تصویر کشیده می شوند. توده های هوای جدا شده توسط یک جبهه معمولاً از نظر دما و رطوبت متفاوت هستند . جبهه های سرد ممکن است دارای نوارهای باریکی از رعد و برق و آب و هوای شدید باشد و ممکن است در برخی مواقع خطوط توفانی یا خطوط خشک پیش از آن دیده شود . معمولاً پیش از جبهه های گرم بارش چینه ای و مه وجود دارد . هوا معمولاً پس از عبور از جبهه به سرعت صاف می شود. برخی از جبهه‌ها بدون بارندگی و ابری اندک تولید می‌کنند، اگرچه همیشه یک جابجایی باد وجود دارد. [10]
جبهه های سرد و جبهه های مسدود عموماً از غرب به شرق حرکت می کنند، در حالی که جبهه های گرم به سمت قطب حرکت می کنند . به دلیل چگالی بیشتر هوا در پی آنها ، جبهه های سرد و انسدادهای سرد سریعتر از جبهه های گرم و انسدادهای گرم حرکت می کنند. کوه ها و آب های گرم می توانند حرکت جبهه ها را کند کنند. [11] هنگامی که یک جبهه ساکن می شود ، و تضاد چگالی در سراسر مرز پیشانی ناپدید می شود، جلو می تواند به خطی تبدیل شود که مناطق با سرعت باد متفاوت را از هم جدا می کند، که به عنوان خط برشی شناخته می شود . [12] این بیشتر در اقیانوس های باز رایج است.
توده های هوا را می توان به روش های مختلفی تغییر داد. شار سطحی از پوشش گیاهی زیرین، مانند جنگل، برای مرطوب کردن توده هوای پوشاننده عمل می کند. [13] گرمای ناشی از آبهای گرمتر زیرین می‌تواند به طور قابل توجهی توده هوا را در فواصل کوتاه از 35 کیلومتر (22 مایل) تا 40 کیلومتر (25 مایل) تغییر دهد. [14] به عنوان مثال، در جنوب غربی طوفان های خارج از حاره ، جریان گردباد منحنی که هوای سرد را در سراسر بدنه های آبی نسبتا گرم می آورد، می تواند منجر به نوارهای برفی باریک اثر دریاچه شود. این نوارها بارندگی محلی قوی را به همراه دارند زیرا آب های بزرگ مانند دریاچه ها به طور موثر گرما را ذخیره می کنند که منجر به اختلاف دمای قابل توجه (بیشتر از 13 درجه سانتیگراد یا 23 درجه فارنهایت) بین سطح آب و هوای بالا می شود. [15] به دلیل این تفاوت دما، گرما و رطوبت به سمت بالا منتقل می‌شوند و به ابرهای عمودی متراکم می‌شوند (تصویر ماهواره‌ای را ببینید) که بارش برف ایجاد می‌کند. کاهش دما با ارتفاع و عمق ابر به طور مستقیم تحت تأثیر دمای آب و محیط در مقیاس بزرگ است. هرچه دما با ارتفاع بیشتر کاهش یابد، ابرها عمیق تر می شوند و میزان بارندگی بیشتر می شود. [16]