Eine Luftmasse ist ein großer Luftkörper mit allgemein einheitlicher Temperatur und Feuchtigkeit. Das Gebiet, über dem eine Luftmasse entsteht, ist für ihre Eigenschaften verantwortlich. Je länger die Luftmasse über ihrem Ursprungsgebiet verweilt, desto eher nimmt sie die Eigenschaften der darunter liegenden Oberfläche an. Daher werden Luftmassen mit Hochdrucksystemen in Verbindung gebracht.

Es gibt zwei große, übergreifende Unterteilungen von Luftmassen auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts. Kontinentale Luftmassen, bezeichnet mit dem Kleinbuchstaben „c“, entstehen über Kontinenten und sind daher trockene Luftmassen. Maritime Luftmassen, die mit dem Buchstaben „m“ bezeichnet werden, entstehen über den Ozeanen und sind daher feuchte Luftmassen.

Jede der beiden Unterteilungen wird dann nach dem Temperaturgehalt der Oberfläche, über der sie entstehen, unterteilt.

• Arktische Luftmassen, die mit dem Buchstaben „A“ bezeichnet werden, sind sehr kalt, da sie über den arktischen oder antarktischen Regionen entstehen.
• Polare Luftmassen, bezeichnet mit dem Buchstaben „P“, sind nicht so kalt wie arktische Luftmassen, da sie über den höheren Breitengraden von Land und Meer entstehen.
• Tropische Luftmassen, bezeichnet mit dem Buchstaben „T“, sind warm/warm, da sie über den niedrigeren Breitengraden von Land und Meer entstehen.

Fasst man beide Bezeichnungen zusammen, so erhält man beispielsweise eine „kontinental-arktische“ Luftmasse, die mit dem Buchstaben „cA“ bezeichnet wird und deren Ursprung über den Polen liegt und daher sehr kalt und trocken ist. Kontinentalpolare (cP) ist nicht so kalt wie die arktische Luftmasse, aber ebenfalls sehr trocken. Die maritime polare Luftmasse (mP) ist ebenfalls kalt, aber feucht, da sie über den Ozeanen entsteht. Die Luftmassen der Wüstenregionen (heiß und trocken) werden mit „cT“ für „continental tropical“ bezeichnet.

Während sich diese Luftmassen um die Erde bewegen, können sie zusätzliche Eigenschaften annehmen. Zum Beispiel kann sich im Winter eine arktische Luftmasse (sehr kalte und trockene Luft) über den Ozean bewegen und dabei etwas Wärme und Feuchtigkeit aus dem wärmeren Ozean aufnehmen und zu einer maritimen polaren Luftmasse (mP) werden – einer Luftmasse, die immer noch ziemlich kalt ist, aber Feuchtigkeit enthält.

Wenn sich dieselbe polare Luftmasse von Kanada nach Süden in den Süden der USA bewegt, nimmt sie etwas von der Wärme des Bodens auf, bleibt aber wegen des Mangels an Feuchtigkeit sehr trocken. Dies wird als kontinentale polare Luftmasse (cP) bezeichnet.

Luftmassengrenzen

Die Bewegung der Luftmassen basiert normalerweise auf der Luftströmung in der oberen Atmosphäre. Da der Jetstream seine Intensität und Position ändert, beeinflusst er die Bewegung und Stärke der Luftmassen. Wo Luftmassen zusammenfließen, bilden sie Grenzen, die als „Fronten“ bezeichnet werden.

Fronten werden durch Temperaturveränderungen aufgrund ihrer Bewegung gekennzeichnet. Bei einer Kaltfront löst eine kältere Luftmasse eine wärmere Luftmasse ab. Eine Warmfront hat den gegenteiligen Effekt, dass warme Luft kalte Luft ersetzt. Es gibt auch eine stationäre Front, die, wie der Name schon sagt, bedeutet, dass sich die Grenze zwischen zwei Luftmassen nicht bewegt.

Die Bewegung der Luftmassen wirkt sich auch darauf aus, wo ein großer Teil des Niederschlags auftritt. Die Luft kalter Luftmassen ist dichter als die wärmerer Luftmassen. Wenn sich diese kalten Luftmassen bewegen, untergräbt die dichte Luft die wärmeren Luftmassen und zwingt die warme Luft nach oben und über die kältere Luft, so dass diese in die Atmosphäre aufsteigt.

Fronten treten also nicht nur an der Erdoberfläche auf, sondern sie haben auch eine vertikale Struktur oder Neigung. Warmfronten haben typischerweise eine sanfte Neigung, so dass die Luft entlang der Frontfläche allmählich aufsteigt.

Bei Warmfronten begünstigt die sanfte Neigung einen breiten Bereich aufsteigender Luft, so dass es entlang und nördlich der Front typischerweise weit verbreitete geschichtete oder schichtförmige Bewölkung und Niederschläge gibt. Bei Kaltfronten, die viel steiler verlaufen, wird die Luft abrupter nach oben gedrückt. Dies kann zu einem recht schmalen Band von Schauern und Gewittern entlang oder kurz vor der Front führen.

Es gibt noch eine weitere Grenze, die jedoch feuchte Luft von trockener Luft trennt. Diese als Trockenlinie bezeichnete Grenze trennt feuchte Luft aus dem Golf von Mexiko (im Osten) und trockene Wüstenluft aus den südwestlichen Staaten (im Westen).

Sie verläuft im Frühjahr und Frühsommer typischerweise in Nord-Süd-Richtung über den zentralen und südlichen High Plains-Staaten. Die trockene Linie bewegt sich typischerweise am Nachmittag ostwärts und zieht sich in der Nacht westwärts zurück.