課件氣團(tuán)和鋒面

第二章氣團(tuán)和鋒面1.氣團(tuán)2.鋒面系統(tǒng)3.鋒面特征及天氣4.鋒生和鋒消

主要內(nèi)容難點(diǎn)和重點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn)第二章重點(diǎn)：1.氣團(tuán)和鋒面系統(tǒng)的概念2.鋒面附近氣象要素場(chǎng)的特征3.鋒生和鋒消

第二章難點(diǎn)：1.鋒面附近氣象要素場(chǎng)的特征2.鋒生和鋒消

一、氣團(tuán)的概念1.定義：氣象要素分布比較均勻的大范圍的空氣團(tuán)2.尺度：水平方向數(shù)千公里，垂直范圍可達(dá)幾公里到十幾公里，3.氣團(tuán)控制的天氣：水平方向：天氣現(xiàn)象基本相同，溫濕分布均勻；垂直方向：氣象要素分布相同（包括穩(wěn)定度）二、氣團(tuán)形成與變性1.氣團(tuán)的形成①下墊面性質(zhì)均勻的廣闊的地球表面（大沙漠、大平原、大洋、冰障覆蓋），為氣團(tuán)源地。②穩(wěn)定的環(huán)流（下沉輻散，如較少移動(dòng)的反氣旋）2.形成方式：各種尺度的湍流、系統(tǒng)性垂直運(yùn)動(dòng)、蒸發(fā)、凝結(jié)和輻射等物理過程三.氣團(tuán)的分類1地理分類冰洋氣團(tuán)(A=Arctic,AA=Antartic)）極地氣團(tuán)(P=Polar)熱帶氣團(tuán)(T=Tropical)赤道氣團(tuán)(Equatorial)2熱力分類冷氣團(tuán)：當(dāng)氣團(tuán)向著比它暖的下墊面移動(dòng)時(shí)稱為冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)：當(dāng)氣團(tuán)向著比它冷的下墊面移動(dòng)時(shí)稱為暖氣團(tuán)3海陸海洋性氣團(tuán)(m=maritime)大陸性氣團(tuán)(c=continental)氣團(tuán)變性氣團(tuán)物理屬性的變化稱為氣團(tuán)的變性原因氣團(tuán)離開源地移到另一個(gè)地方，在移動(dòng)過程中，與所經(jīng)過的下墊面不斷發(fā)生水汽、熱量等的交換，引起原有氣團(tuán)物理屬性和天氣特征的改變。

冷氣團(tuán)變性快，還是暖氣團(tuán)變性快？不同氣團(tuán)，其變性的快慢是不同的，變性的快慢和它所經(jīng)下墊面性質(zhì)與氣團(tuán)性質(zhì)差異的大小有關(guān)。冷氣團(tuán)移到暖的地區(qū)變性較快。原因：冷氣團(tuán)低層變暖，趨于不穩(wěn)定，亂流對(duì)流容易發(fā)展，能很快地將低層的熱量傳到上層暖氣團(tuán)移到冷的地區(qū)則變冷較慢。原因：低層變冷趨于穩(wěn)定，亂流和對(duì)流不易發(fā)展，其冷卻過程主要靠輻射作用進(jìn)行。大陸移入海洋的氣團(tuán)容易取得蒸發(fā)的水汽而變濕，而從海洋移到大陸的氣團(tuán)，則要通過凝結(jié)及降水過程才能變干，所以氣團(tuán)的變干過程比較緩慢。影響我國(guó)的氣團(tuán)

１.極地大陸氣團(tuán)：干冷 ２.極地海洋氣團(tuán)：濕冷 ３.熱帶海洋氣團(tuán)：暖濕（副熱帶高壓） ４.熱帶大陸氣團(tuán)：暖干（中亞） ５.印度洋的赤道氣團(tuán)：暖濕（季風(fēng)氣團(tuán)）鄂霍次克海氣團(tuán)（mP)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)氣團(tuán)的概念西伯利亞氣團(tuán)（cP)中國(guó)氣團(tuán)(cT)青藏氣團(tuán)(cT)中亞氣團(tuán)（cT)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)1.4我國(guó)境內(nèi)的氣團(tuán)活動(dòng)與氣團(tuán)天氣冬季：西伯利亞氣團(tuán)（極地大陸氣團(tuán)）影響；源地：西伯利亞和蒙古。特點(diǎn)：*地面流場(chǎng)為冷性反氣旋；*中低空為下沉逆溫；*控制區(qū)為干冷天氣；與熱帶海洋氣團(tuán)相遇，在華南沿海等地構(gòu)成陰雨天氣；*北極氣團(tuán)南侵我國(guó)，可造成強(qiáng)寒潮天氣。夏季：西伯利亞氣團(tuán)：在長(zhǎng)城以北和西北活動(dòng)頻繁，與南方熱帶海洋氣團(tuán)交綏，是盛夏南北方區(qū)域性降水的主要原因；

熱帶大陸氣團(tuán)：常影響我國(guó)西部地區(qū)，干旱酷熱與此有關(guān)；

赤道氣團(tuán)（來(lái)自印度洋,又稱季風(fēng)氣團(tuán)）造成長(zhǎng)江以南大量降水；春季：

西伯利亞氣團(tuán)與熱帶海洋氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng)，是鋒面及氣旋活動(dòng)最盛時(shí)期；秋季：變性的西伯利亞氣團(tuán)占主要地位，熱帶海洋氣團(tuán)退居?xùn)|南海上，我國(guó)東部地區(qū)秋高氣爽?！?.2鋒的概念與鋒面坡度鋒面和氣旋是中緯度最典型的兩類天氣系統(tǒng)，中緯度許多天氣現(xiàn)象與鋒面和氣旋有關(guān)。鋒面是天氣學(xué)中最經(jīng)典的概念之一，也是最重要的中緯度天氣系統(tǒng)之一。

鋒面系統(tǒng):鋒的概念、鋒的分類、鋒面坡度一、鋒的概念1、鋒密度不同的兩個(gè)氣團(tuán)之間的過渡區(qū)。在天氣圖上表現(xiàn)為等溫線密集（即溫度水平梯度大而窄的區(qū)域）密度的不同主要表現(xiàn)為溫度的不同。2、鋒面

在近地面層中過渡帶寬約數(shù)十公里，在高層可達(dá)200-400公里。寬度與其水平長(zhǎng)度相比(長(zhǎng)達(dá)數(shù)百-數(shù)千公里)是很小的。人們常把它近似地看成一個(gè)面，即鋒面?？拷瘹鈭F(tuán)一側(cè)的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團(tuán)一側(cè)的界面叫鋒的下界。上界和下界的水平距離稱為鋒的寬度。3、鋒區(qū)：

鋒面與空中某一平面相交的區(qū)域稱為鋒區(qū)(上界和下界之間的區(qū)域)。4、鋒線：鋒面與地面的交線。鋒面的空間結(jié)構(gòu)示意圖（2）

2.2鋒的分類A.根據(jù)鋒在移動(dòng)過程中冷、暖氣團(tuán)所占主次地位，可將鋒分為：冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒和錮囚鋒。B.根據(jù)鋒的伸展高度可將鋒分為：地面鋒（或低層鋒低層鋒，700hPa以下）、對(duì)流層鋒（地面—對(duì)流層頂）和高空鋒（500hPa以上，不接地）C.根據(jù)鋒面兩側(cè)的氣團(tuán)來(lái)源的地理位置不同，可將鋒分為：

冰洋鋒、極鋒

和副熱帶（熱帶）鋒。準(zhǔn)靜止鋒

當(dāng)冷、暖氣團(tuán)的勢(shì)力相當(dāng)時(shí)，鋒面的移動(dòng)十分緩慢或相對(duì)靜止，這種鋒面稱為準(zhǔn)靜止鋒。

冷鋒

鋒面移動(dòng)過程中，冷氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，冷氣團(tuán)推動(dòng)鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這類鋒面稱為冷鋒。

暖鋒

鋒面移動(dòng)過程中，暖空氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向冷氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這類鋒面稱為暖鋒。鋒的類型冷鋒：鋒面在移動(dòng)過程中，冷氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)運(yùn)動(dòng)地面三維冷鋒所經(jīng)之處，冷空氣代替暖空氣，使該地區(qū)氣溫下降。暖鋒：鋒面在移動(dòng)過程中，暖氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向冷氣團(tuán)一側(cè)運(yùn)動(dòng)地面三維暖鋒所經(jīng)之處，暖空氣代替冷空氣，使該地區(qū)氣溫升高。靜止鋒：冷暖氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng)，鋒面移動(dòng)很少鋒面在某一地區(qū)來(lái)回?cái)[動(dòng)。錮囚鋒：暖氣團(tuán)、較冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán)相遇時(shí)先構(gòu)成兩個(gè)鋒面，然后其中一個(gè)追上另一個(gè)鋒面即形成錮囚。兩條鋒面相遇時(shí)，迫使暖空氣被抬離地面，凌駕在上空。鋒前鋒后都是冷氣團(tuán)。abcA冷式錮囚鋒B暖式錮囚鋒C中性錮囚鋒xy面內(nèi)紅色的實(shí)線為高層等溫線鋒后的冷氣團(tuán)比鋒前的冷氣團(tuán)冷冷式錮囚鋒鋒后的冷氣團(tuán)比鋒前的冷氣團(tuán)暖暖式錮囚鋒鋒前后的冷氣團(tuán)溫差較小中性錮囚鋒鋒的詳細(xì)分類§2.3鋒面結(jié)構(gòu)模型1、大氣中的不連續(xù)面不連續(xù)面：其兩側(cè)距離為無(wú)限小的兩個(gè)點(diǎn)上的某物理量A的數(shù)值不相等(即不連續(xù))，這樣的面稱為不連續(xù)面。物理量不連續(xù)物理量一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)COLDWARM不連續(xù)面COLDWARM過渡帶COLDWARM不連續(xù)面＋過渡帶3、新近觀測(cè)事實(shí)(Sanders,1955;Shapiro,1984,1985)2、過渡帶鋒面結(jié)構(gòu)（高空急流,斜壓不穩(wěn)定）1、不連續(xù)面結(jié)構(gòu)（極鋒理論,冷暖氣團(tuán)的交界面）不連續(xù)面鋒是冷暖氣團(tuán)之間的過渡帶，由于鋒區(qū)的寬度與長(zhǎng)度相比很小，在比例尺很小的天氣圖上，這個(gè)過渡帶顯得極為狹窄，而在其兩側(cè)的氣象要素有很大的差異，因此，將鋒面兩側(cè)的氣象要素的分布看成是不連續(xù)的，即在天氣圖上可以把鋒面看成為不連續(xù)面，可分為零級(jí)不連續(xù)、一級(jí)不連續(xù)。零級(jí)不連續(xù)：氣象要素本身不連續(xù)；一級(jí)不連續(xù)：氣象要素本身連續(xù)，而它的一階空間導(dǎo)數(shù)不連續(xù)氣象上常用溫度（或密度）的零級(jí)不連續(xù)面來(lái)模擬鋒面物質(zhì)面：由相同空氣質(zhì)點(diǎn)組成的不連續(xù)面稱為物質(zhì)面鋒面近似為物質(zhì)面：由于湍流、輻射、分子擴(kuò)散等作用，鋒面兩側(cè)的密度水平分布是連續(xù)的，但在天氣圖上，因圖的比例尺太小，狹窄的鋒區(qū)表現(xiàn)為一條線，鋒區(qū)兩側(cè)有密度不連續(xù)（成為密度的零級(jí)不連續(xù)）。為了便于理論上的處理，氣象上常設(shè)鋒面是一個(gè)物質(zhì)面。物質(zhì)面鋒面作為不連續(xù)面滿足的條件1.動(dòng)力學(xué)條件，即通過鋒面時(shí)，氣壓應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的；2.運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件，即通過鋒面時(shí)，垂直于鋒線的風(fēng)的分量應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。2、鋒面坡度

設(shè)x軸由暖氣團(tuán)指向冷氣團(tuán)，y軸平行地面鋒線相減得∴得到鋒面坡度

由靜力學(xué)方程和地轉(zhuǎn)風(fēng)方程

代入狀態(tài)方程（注意Pc=Pw

）得

∵在實(shí)際計(jì)算發(fā)現(xiàn)第二項(xiàng)比較小，可略去

∴(4.8)______Margules鋒面坡度公式1)鋒面的坡度與

f成正比，高緯鋒面坡度大于低緯。

冷鋒南下時(shí)，鋒面坡度逐漸減小。赤道上,即無(wú)鋒面

2)鋒面的坡度與鋒兩側(cè)的溫度差成反比，溫度差越大，坡度越小。即無(wú)鋒面

3).鋒面的坡度與鋒兩側(cè)平行與鋒的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量差成正比風(fēng)呈氣旋性切變(vc>vw)風(fēng)速差（風(fēng)速切變）越大，坡度越大鋒面坡度是與兩氣團(tuán)的風(fēng)速差成正比而與溫度差成反比，但實(shí)際上，溫差增大時(shí)，風(fēng)速差也增大，二者相互抵消，總的來(lái)說對(duì)鋒面坡度影響不大；4)鋒面坡度與平均溫度成正比