มวลอากาศ (air mass) หมายถึง กลุ่มของอากาศขนาดใหญ่ ที่มีอุณหภูมิและความชื้นใกล้เคียงกันในแนวระดับ โดยแหล่งกำเนิดของมวลอากาศในแต่ละที่จะมีสภาพแวดล้อมที่เฉพาะตัวทั้งอุณหภูมิและความชื้นที่คงที่ ทำให้มีเวลาพอต่อการถ่ายเทพลังงานจากพื้นที่สู่อากาศ ซึ่งทั้งความแตกต่างของอุณภูมิและความชื้นในแต่ละพื้นที่จะส่งผลต่อลักษณะของมวลอากาศเหล่านั้น เช่น พื้นทวีปหรือทะเล และบริเวณศูนย์สูตรหรือขั้วโลก

โดยภาพรวม แหล่งกำเนิดมวลอากาศที่สำคัญของโลก ได้แก่ บริเวณเขตร้อน (tropical) และขั้วโลก (polar) ในขณะที่บริเวณละติจูดกลาง (mid-latitude) ไม่ใช่แหล่งกำเนิดมวลอากศ เนื่องจากเป็นบริเวณที่มวลอากาศร้อนและมวลอากาศเย็นเคลื่อนที่เข้าหากัน และมักมีพายุหมุน ซึ่งไม่สงบนิ่ง ดังนั้นมวลอากาศที่พบในละติจูดกลางจึงเป็นมวลอากาศที่เคลื่อนที่มาจากบริเวณอื่น นักวิทยาศาสตร์จำแนกมวลอากาศโดยใช้คุณสมบัติของอุณหภูมิเป็นเกณฑ์ได้เป็น 2 แบบ คือ

1) มวลอากาศอุ่น (warm air mass) คือ มวลอากาศที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิผิวพื้นที่มวลอากาศนั้นเคลื่อนที่ผ่าน ใช้สัญลักษณ์ “W” ซึ่งสืบเนื่องจากโลกนั้นได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากันในแต่ละระดับละติจูด บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรจะได้รับความร้อนสูงกว่าบริเวณขั้วโลก ดังนั้นมวลอากาศอุ่นส่วนใหญ่จึงมักเกิดบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร บางครั้งเรียกว่า มวลอากาศเขตร้อน (topical air mass) โดยส่วนใหญ่มวลอากาศอุ่นมักจะเคลื่อนที่จากละติจูดต่ำไปละติจูดสูง

นอกจากนี้สภาพแวดล้อมในการเกิดมวลอากาศก็มีผลต่อคุณสมบัติของมวลอากาศ โดยหากมวลอากาศเกิดในมหาสมุทรจะเป็นมวลอากาศที่ร้อนและมีความชื้นสูง เมื่อเคลื่อนที่ผ่านบริเวณใดจะทำให้เกิดฝนตก เรียกว่า มวลอากาศเขตร้อนภาคพื้นสมุทร (marine topical air mass) เช่น มวลอากาศเขตร้อนภาคพื้นสมุทรอินเดียเคลื่อนที่ผ่านคาบสมุทรอินโดจีนทำให้ฝนตกหนัก แต่หากเกิดบนพื้นทวีปจะให้มวลอากาศที่ร้อนและแห้งแล้ง เรียกว่า มวลอากาศเขตร้อนภาคพื้นทวีป (continental topical air mass) เช่น มวลอากาศที่เกิดทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา

2) มวลอากาศเย็น (cold air mass) คือ มวลอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิของอากาศผิวพื้นที่มวลอากาศนั้นเคลื่อนที่ผ่าน ใช้สัญลักษณ์ “K” (ภาษาเยอรมัน “Kalt” แปลว่า เย็น) โดยแหล่งกำเนิดของมวลอากาศเย็นส่วนใหญ่อยู่บริเวณละติจูดสูงหรือใกล้ขั้วโลก บางครั้งเรียกว่า มวลอากาศขั้วโลก (polar air mass) โดยมวลอากาศเย็นจะเคลื่อนที่จากละติจูดสูงไปละติจูดต่ำ ซึ่งหากเกิดทางตอนเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก จะเป็นมวลอากาศเย็นชื้น แต่ถ้ามวลอากาศที่เกิดในไซบีเรียจะเป็นมวลอากาศเย็นแห้งแล้ง

นอกจากนี้ยังมีมวลอากาศอื่น ๆ อีก เช่น มวลอากาศอาร์กติกเป็นมวลอากาศจากมหาสมุทรอาร์กติกเคลื่อนที่เข้ามาทางตอนเหนือของทวีปอเมริกา และมวลอากาศแอนตาร์กติกเป็นมวลอากาศบริเวณขั้วโลกใต้ ซึ่งมวลอากาศทั้งสองมีอากาศเย็นและเคลื่อนที่รุนแรงมาก

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำหนดระบบบอกชนิดมวลอากาศด้วยอักษรสองตัว อักษรตัวแรกบ่งชี้ธรรมชาติของแหล่งกำเนิดและคุณสมบัติด้านความชื้นของมวลอากาศ เช่น อักษร m (Maritime) ใช้สำหรับแหล่งกำเนิดที่เป็นมหาสมุทร และอักษร c (continental) บอกถึงแหล่งกำเนิดที่เป็นพื้นทวีป ส่วนอักษรตัวที่สองบ่งชี้ละติจูดของแหล่งกำเนิด เช่น P (polar) ใช้สำหรับแหล่งกำเนิดละติจูดที่ 50-60 องศา T (tropical) ใช้สำหรับแหล่งกำเนิดละติจูด 20-35 องศา E (equatorial) ใช้สำหรับแหล่งกำเนิดใกล้ศูนย์สูตร A (Arctic) หรือ AA (Antarctic) ใช้สำหรับแหล่งกำเนิดใกล้ขั้วโลก เป็นต้น ซึ่งจากสัญลักษณ์ต่างๆ เหล่านี้ Strahler และ Strahler, (2002: 206) ได้นำเสนอการกำหนดชื่อมวลอากาศที่สำคัญทั่วโลก ดังนี้ (ดูรูปแผนที่โลกด้านบนประกอบ)

ตัวอย่างการเรียนกชื่อมวลอากาศในพื้นที่ต่างๆ ของโลก

สังเกตว่าในตารางด้านบนไม่มีมวลอากาศ mA (อาร์กติกภาคพื้นสมุทร) และ cE (ศูนย์สูตรภาคพื้นทวีป) เนื่องจากไม่ค่อยมีมวลอากาศดังกล่าวเกิดขึ้น แม้จะมีมวลอากาศอาร์กติกเกิดขึ้นในมหาสมุทรแต่มหาสมุทรก็มีน้ำแข็งปกคลุมตลอดปี มวลอากาศที่เกิดขึ้นจึงมีความชื้นน้อยเหมือนกับมวลอากาศภาคพื้นทวีป สำหรับบริเวณศูนย์สูตรระหว่างละติจูด10 องศาเหนือและใต้ พื้นโลกประกอบด้วยมหาสมุทรมากกว่าร้อยละ 75 และบริเวณที่เป็นทวีปก็ได้รับความชื้นจากฝนที่ตกเป็นประจำ ดังนั้นแม้จะมีมวลอากาศเกิดขึ้นบนทวีป มวลอากาศก็มีความชื้นมากเหมือนกับมวลอากาศภาคพื้นสมุทร ซึ่งมวลอากาศแต่ละประเภทจะส่งผลโดยตรงกับสภาพอากาศของพื้นที่นั้นๆ โดยมวลอากาศที่ทั้งเย็นและแห้งถ้าเคลื่อนผ่านไปที่ใดจะทำให้พื้นที่บริเวณนั้นมีลักษณะหนาวจัดและแห้งมาก ส่วนมวลอากาศจากร้อนและชื้นเคลื่อนไปยังบริเวณใดมีโอกาสเกิดฝนตกได้

แนวปะทะมวลอากาศ (Front)

แนวปะทะมวลอากาศ (front) คือ แนวของการปะทะกันของมวลอากาศที่แตกต่างกันทั้งอุณหภูมิและความชื้น โดยเมื่อเคลื่อนที่เข้าปะทะกัน มวลอากาศจะไม่รวมเป็นเนื้อเดียวกัน มีเพียงส่วนหน้าของมวลอากาศที่จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างบ้าง ทำให้เกิดแนวปะทะมวลอากาศซึ่งเป็นบริเวณที่มีสภาพอากาศแปรปรวน โดยนักวิทยาศาสตร์จำแนกแนวปะทะมวลอากาศออกเป็น 4 ประเภท ดังนี้

1) แนวปะทะมวลอากาศอุ่น (warm front) เกิดจากการที่มวลอากาศอุ่นเคลื่อนที่เข้าปะทะมวลอากาศเย็นด้วยมุมความชันต่ำ เนื่องจากมวลอากาศอุ่นมีความหนาแน่นน้อยกว่ามวลอากาศเย็น มวลอากาศอุ่นจึงถูกดันตัวให้ลอยเหนือมวลอากาศเย็น โดยมวลอากาศเย็นจะยังคงตัวบริเวณพื้นดิน ซึ่งเมื่อมวลอากาศร้อนลอยขึ้นไปเหนือมวลอากาศเย็น มวลอากาศร้อนจะเย็นตัวลงตามหลักอะเดียเบติกจนกระทั่งเกิดเมฆและฝน

ลักษณะสำคัญที่แสดงว่าแนวอากาศร้อนกำลังเคลื่อนเข้ามา คือการก่อตัวของเมฆตามลำดับดังนี้ คือ เมฆเซอร์รัส เซอร์โรสเตรตัส อัลโตสเตรตัส สเตรตัส และนิมโบสเตรตัส พร้อมกับมีฝนปานกลางหรือฝนเบาเป็นเวลานานหลายชั่วโมงและเป็นบริเวณกว้าง

2) แนวปะทะมวลอากาศเย็น (cold front) เกิดจากมวลอากาศเย็นเคลื่อนตัวลงมายังบริเวณละติจูดต่ำ และเนื่องจากมวลอากาศเย็นจะหนักจึงเคลื่อนตัวติดกับผิวดิน และช้อนยกมวลอากาศอุ่นที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ลอยตัวขึ้นตามความลาดเอียง

เนื่องจากอากาศเย็นมีความหนาแน่นสูง มีขอบเขตชัดเจน ดังนั้นแนวปะทะเย็นจะชันกว่าแนวปะทะมวลอากาศอุ่น 2 เท่า มวลอากาศร้อนถูกดันให้ลอยตัวสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เกิดการก่อตัวของเมฆคิวมูโลนิมบัส ท้องฟ้าจะมืดครึม เกิดพายุฝนฟ้าคะนองอย่างรุนแรง มีลมกระโชก และมีฝนตกหนักในระยะเวลาสั้นๆ

3) แนวปะทะมวลอากาศซ้อนหรือแนวอากาศรวม (occluded front) เกิดจากแนวอากาศหนึ่งเคลื่อนที่ไปทันอีกแนวอากาศหนึ่ง เช่น แนวอากาศเย็นเคลื่อนที่ไปทันแนวอากาศร้อน แนวอากาศเย็นจะยกแนวอากาศร้อนให้สูงขึ้น ทำให้เกิดเมฆคิวมูโลนิมบัส มีฝนตกหรือพายุฝนได้เช่นกัน

4) แนวปะทะมวลอากาศคงที่ (stationary front) คือ แนวปะทะของมวลอากาศที่เกิดจากมวลอากาศอุ่นและมวลอากาศเย็นเคลื่อนที่เข้าหากัน และมีแรงผลักดันเท่ากัน ทำให้เกิดแนวปะทะมวลอากาศที่คงที่สมดุลอยู่ชั่วขณะ มักจะเกิดฝนเบาๆ คล้ายกับฝนในแนวอากาศร้อนซึ่งเมื่อมวลอากาศใดมีแรงผลักมากขึ้นจะเปลี่ยนไปเป็นแนวปะทะอากาศแบบอื่นๆ ทันที

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth