3-第三章-氣團(tuán)與鋒

PAGEPAGE1第三章氣團(tuán)與鋒天氣現(xiàn)象的空間分布與天氣過程的時(shí)間變化很復(fù)雜，但是天氣工作者在長期的實(shí)踐工作中，從大量的個(gè)例中歸納出了一套關(guān)于天氣現(xiàn)象與天氣過程的最主要和最典型的特征，并且用這些特征對天氣現(xiàn)象與天氣過程作了系統(tǒng)的概括。1920年前后，挪威學(xué)派V.J.皮葉克尼斯和伯杰龍等人以溫度場為主要特征提出了氣團(tuán)與鋒的概念，并運(yùn)用這些概念從千變?nèi)f化的天氣現(xiàn)象與天氣過程中總結(jié)出了許多天氣分析和預(yù)報(bào)規(guī)則?！?—1氣團(tuán)氣團(tuán)的概念氣團(tuán)是指氣象要素（主要指溫度和濕度）水平分布比較均勻的大范圍的空氣團(tuán)。在同一氣團(tuán)中氣象要素的垂直分布（穩(wěn)定度）幾乎相同，天氣現(xiàn)象也大致一樣。氣團(tuán)的水平尺度可達(dá)幾千公里，垂直范圍可達(dá)幾公里到幾十公里，常常從地面伸展到對流層頂。氣團(tuán)形成與變性大氣熱量的最終來源是太陽。但大氣對太陽的短波輻射直接吸收得很少，而對地球表面的長波輻射吸收卻要多些。地球表面吸收太陽短波輻射，同時(shí)放射波長較長的長波放射。據(jù)估計(jì)，大氣吸收太陽短波輻射所得到的熱量僅相當(dāng)于大氣吸收地表面長波輻射所得到熱量的1/8?？梢哉J(rèn)為，大氣熱量的主要是來自地球表面。大氣中水汽也只能是來自地球表面水分的蒸發(fā)。所以，地球表面的溫度和濕度狀況對氣團(tuán)形成與變性具有重要作用。所以氣團(tuán)的形成必須具備兩個(gè)條件：一是范圍廣闊，地表性質(zhì)比較均勻的下墊面，即氣團(tuán)源地。（例如：廣闊的海洋、巨大的沙漠或冰雪覆蓋等性質(zhì)的下墊面）。二是相對穩(wěn)定的環(huán)流形勢，（例如移動(dòng)甚少的反氣旋）使大范圍空氣能長時(shí)間停留或緩慢移動(dòng)在性質(zhì)均勻的下墊面上，通過大氣中各種尺度的湍流、系統(tǒng)性垂直運(yùn)動(dòng)、蒸發(fā)、凝結(jié)和輻射等物理過程與地球表面進(jìn)行水汽和熱量交換，經(jīng)過足夠長時(shí)間，才能逐漸獲得與下墊面相適應(yīng)的相對均勻的物理屬性。另外，空氣運(yùn)動(dòng)對氣團(tuán)形成也有很大影響。下沉輻散運(yùn)動(dòng)可以使大氣中溫度、濕度的水平梯度減小，增加大氣中溫、濕特性的水平均勻性。具有形成氣團(tuán)溫、濕屬性比較均勻條件的地區(qū)，稱為氣團(tuán)源地。但大氣是處在不斷的運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)氣團(tuán)在廣大的源地上取得大致與源地相同的物理屬性后，離開源地移至與源地性質(zhì)不同的下墊面時(shí)，二者間又產(chǎn)生了熱量與水分的交換，則氣團(tuán)的物理性質(zhì)又逐漸發(fā)生變化，這種變化稱為氣團(tuán)變性。當(dāng)氣團(tuán)在新的源地上緩慢移動(dòng)，基本取得新源地物理屬性時(shí)，新的氣團(tuán)形成了。因此，老的氣團(tuán)的變性過程就是新氣團(tuán)形成的過程。SKIPIF1<0氣團(tuán)的分類SKIPIF1<01、地理分類法SKIPIF1<02、熱力分類法熱力分類法是根據(jù)氣團(tuán)溫度和氣團(tuán)所經(jīng)過的下墊面溫度對比來劃分的。分為暖氣團(tuán)和冷氣團(tuán)。暖氣團(tuán)；一般含有豐富的水汽，容易形成云雨天氣。但是，當(dāng)其移向冷區(qū)（高緯度）時(shí)，不僅會引起流經(jīng)地區(qū)地面增溫，而且氣團(tuán)底層不斷失熱而逐漸變冷，氣團(tuán)溫度直減率減小，氣團(tuán)趨于穩(wěn)定，甚至有時(shí)可能發(fā)展成逆溫層，以至暖氣團(tuán)中熱力對流不易發(fā)展，往往呈現(xiàn)穩(wěn)定性天氣。如果暖氣團(tuán)中湍流作用較強(qiáng)，也可能形成層云、層積云，甚至毛毛雨、小雨。冷氣團(tuán)：一般形成干冷的天氣。如果從源地移向暖區(qū)（低緯度）時(shí)，氣團(tuán)底層因不斷吸熱而增溫，氣團(tuán)溫帶直減率趨向增大，層結(jié)穩(wěn)定度減小，對流運(yùn)動(dòng)容易發(fā)展，可能發(fā)展成不穩(wěn)定天氣。如果冷氣團(tuán)來自海洋，水汽較多，可能出現(xiàn)積狀云，產(chǎn)生陣性降水天氣。氣團(tuán)的地理分類名稱符號主要天氣特征主要分布地區(qū)冰洋（南極、北極）大陸氣團(tuán)Ac氣溫低、水汽少、氣層非常穩(wěn)定，冬季入侵大陸時(shí)會帶來暴風(fēng)雪天氣南極大陸、65SKIPIF1<0以南冰雪覆蓋的極地地區(qū)冰洋（南極、北極）海洋氣團(tuán)Am性質(zhì)與Ac相近，夏季從海洋獲得熱量和水汽北極圈內(nèi)海洋上、南極大陸周圍海洋極地（中緯度或溫帶）大陸氣團(tuán)Pc低溫、干燥，天氣晴朗，氣團(tuán)底層有逆溫層，氣層穩(wěn)定，冬季多霜、霧北半球中緯度大陸上的西伯利亞、蒙古、加拿大、阿拉斯加一帶極地（中緯度或溫帶）海洋氣團(tuán)Pm夏季同Pc相近，冬季比Pc氣溫高，濕度大，可能出現(xiàn)云和降水主要在半球中緯度海洋上，以及北太平洋、北大西洋熱帶大陸氣團(tuán)Tc高溫、干燥、晴朗少云，底層不穩(wěn)定北非、西南亞、澳大利亞和南美一部分的副熱帶沙漠區(qū)熱帶海洋氣團(tuán)Tm底層溫暖、潮濕，且不穩(wěn)定，中層常有逆溫層副熱帶高壓控制的海洋上赤道氣團(tuán)E濕熱不穩(wěn)定，天氣悶熱，多雷暴在南北緯SKIPIF1<0之間的范圍內(nèi)我國境內(nèi)的氣團(tuán)活動(dòng)與氣團(tuán)天氣我國境內(nèi)出現(xiàn)的氣團(tuán)多為變性氣團(tuán)。冬半年：通常受極地大陸氣團(tuán)影響，它的源地在西伯利亞和蒙古，稱它為西伯利亞氣團(tuán)。這種氣團(tuán)的地面流場特征為很強(qiáng)的冷性反氣旋，中低空有下沉逆溫，它所控制的地區(qū)為干冷天氣。當(dāng)它與熱帶海洋氣團(tuán)相遇時(shí)，在交界處則能構(gòu)成陰沉多雨的天氣，冬季華南常見這種天氣。熱帶海洋氣團(tuán)，可影響到華南、華東和云南等地。北極氣團(tuán)也可南下侵襲我國，造成氣溫劇降的強(qiáng)寒潮天氣。夏半年，西伯利亞氣團(tuán)在我國長城以北和西北地區(qū)活動(dòng)頻繁，它與南方的熱帶海洋氣團(tuán)交綏，是構(gòu)成我國盛夏南北方區(qū)域性降水的主要原因。熱帶大陸氣團(tuán)常影響我國西部地區(qū)，被它持久控制的地區(qū)，就會出現(xiàn)嚴(yán)重的干旱和酷暑。1955年7月下旬我國華北，受該氣團(tuán)控制后，天氣酷熱干燥，有些地方最高溫度竟達(dá)SKIPIF1<0以上。來自印度洋的赤道氣團(tuán)（又稱季風(fēng)氣團(tuán)）可造成長江流域以南地區(qū)大量降水。春季，西伯利亞氣團(tuán)和熱帶海洋氣團(tuán)二者勢力相當(dāng)，互有進(jìn)退，因此是鋒系及氣旋活動(dòng)最盛的時(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，我國東部地區(qū)在單一的氣團(tuán)控制之下，出現(xiàn)全年最宜人的秋高氣爽的天氣。§3—2鋒的概念與鋒面坡度運(yùn)動(dòng)著的空氣在大尺度環(huán)流作用下，在一些地區(qū)產(chǎn)生氣流輻散，而在另一些地區(qū)則有氣流匯合，在大規(guī)模的氣流匯合區(qū)可能有不同性質(zhì)的氣團(tuán)相遇，在天氣圖上表現(xiàn)為溫度的水平梯度加大。天氣圖上溫度水平梯度大而窄的區(qū)域，如果它又隨高度向冷區(qū)傾斜，這樣的等溫線密集帶通常稱為鋒區(qū)。所謂鋒區(qū)，就是密度不同的兩個(gè)氣團(tuán)之間的過度區(qū)。因?yàn)槊芏炔荒苤苯訙y量出來，氣壓水平差異又比較小，所以密度的不同主要表現(xiàn)為溫度的不同。但在少數(shù)情況下也可表現(xiàn)為溫度差異很小，而水汽含量差異卻特別大。鋒區(qū)的水平寬度約為幾十公里到幾百公里，一般是上寬下窄。在天氣圖上由于比例尺小，鋒區(qū)的寬度表示不出來，可以把它看作一個(gè)面，稱為鋒面。鋒面與地面的交線稱為鋒線。當(dāng)觀測記錄增多，鋒面完全可以在高空圖、空間剖面圖，甚至在測站稠密的地面圖上顯示出來。鋒區(qū)與暖氣團(tuán)的界面稱為暖界面，在空間剖面圖上稱為上界面，鋒區(qū)與冷氣團(tuán)的界面稱為冷界面，或下界面。2006年4月12日08時(shí)700hpaSKIPIF1<02006年4月12日08時(shí)500hpa天氣圖SKIPIF1<02006年4月13日08時(shí)700hpaSKIPIF1<02006年4月13日08時(shí)500hpaSKIPIF1<0二、鋒面的坡度由于湍流、輻射、分子擴(kuò)散等作用，鋒面及兩側(cè)的密度水平分布是連續(xù)的（如圖a），但在天氣圖上因圖的比例尺太小，狹窄的鋒區(qū)有時(shí)表示不出來，成為一條線（如圖b）。鋒區(qū)兩側(cè)有密度不連續(xù)，亦稱為密度的零級不連續(xù)P3P3P2P1P0P0P1P2P3P4P3P2P1（b）一級不連續(xù)（a）零級不連續(xù)（b）一級不連續(xù)（a）零級不連續(xù)鋒面坡度公式：SKIPIF1<0稱為馬古列斯（Margules）鋒面坡度公式。用狀態(tài)方程SKIPIF1<0代入上式得SKIPIF1<0上式中：SKIPIF1<0：冷氣團(tuán)的絕對溫度。SKIPIF1<0：暖氣團(tuán)的絕對溫度。SKIPIF1<0：冷氣團(tuán)中平行于鋒線的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量。SKIPIF1<0：暖氣團(tuán)中平行于鋒線的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量。令：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0代入上式得：SKIPIF1<0。略去第二項(xiàng)，得簡化公式：SKIPIF1<0可得以下結(jié)論：如果其它條件不變，鋒面坡度是隨緯度增高而增大。當(dāng)鋒面南移時(shí)，其坡度變小；在赤道上SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，故沒有鋒面存在的可能。鋒面兩側(cè)溫差愈大坡度愈??；當(dāng)溫差SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，實(shí)際上就不會有鋒面。當(dāng)鋒面兩側(cè)風(fēng)速差SKIPIF1<0時(shí)，鋒面坡度SKIPIF1<0，鋒面亦不存在。（如圖2.4）鋒面存在時(shí)，SKIPIF1<0，因?yàn)镾KIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0均大于零，所以SKIPIF1<0，即SKIPIF1<0，也就是說鋒面兩側(cè)平行于它的地轉(zhuǎn)風(fēng)分速應(yīng)具有氣旋式切變。而且鋒面坡度與鋒兩側(cè)風(fēng)速差值（即風(fēng)切變）成正比。風(fēng)速差值增大，鋒面坡度亦增大；風(fēng)速差值減小，鋒面坡度亦減小。然而，溫差SKIPIF1<0和風(fēng)速差SKIPIF1<0是相互聯(lián)系的，當(dāng)溫差SKIPIF1<0增大時(shí)，風(fēng)速差SKIPIF1<0也往往增大，有相互抵消作用。因此，鋒面坡度也就改變得不多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國南方鋒面坡度約為SKIPIF1<0，在北方鋒面坡度約為SKIPIF1<0。其中冷鋒坡度較大，暖鋒和準(zhǔn)靜止鋒坡度較小。三、鋒的分類根據(jù)鋒在移動(dòng)過程中冷、暖空氣所占的主、次地位可將鋒分為：冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒和錮囚鋒四種。根據(jù)鋒伸展的不同高度，可將鋒分為：對流層鋒、地面鋒和高空鋒三種。根據(jù)氣團(tuán)的不同地理類型，可將鋒分為冰洋鋒（北極鋒）極鋒和副熱帶鋒（熱帶或赤道鋒）三種。下面，根據(jù)第一種分類法對鋒討論。、冷鋒鋒面在移動(dòng)過程中，冷空氣起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這種鋒面稱為冷鋒。冷鋒過境后，冷氣團(tuán)占據(jù)了原來暖氣團(tuán)所在的位置。冷鋒在我國一年四季都有，冬半年更為常見。氣團(tuán)在移動(dòng)過程中，由于變性程度不同，或有小股冷空氣補(bǔ)充南下，在主鋒后面又可形成一條副鋒。副鋒和主鋒在同一個(gè)冷氣團(tuán)內(nèi)。但一般來說，主鋒兩側(cè)的溫差較大，副鋒兩側(cè)的溫差較小，而且延伸高度也較低。（2）、暖鋒鋒面在移動(dòng)過程中，暖空氣起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向冷氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這種鋒面稱為暖鋒。暖鋒過境后，暖氣團(tuán)占據(jù)了原來冷氣團(tuán)所在的位置。暖鋒多在我國東北地區(qū)和長江中下游活動(dòng)，大多與冷鋒聯(lián)系在一起。（3）、準(zhǔn)靜止鋒當(dāng)冷暖氣團(tuán)勢力相當(dāng)，鋒面移動(dòng)很少時(shí)，稱為準(zhǔn)靜止鋒。事實(shí)上，絕對靜止是沒有的。在這期間，冷暖氣團(tuán)勢力相當(dāng)，互相對峙著，有時(shí)冷空氣占主導(dǎo)地位，有時(shí)暖空氣占主導(dǎo)地位，使鋒面來回?cái)[動(dòng)。實(shí)際工作中，一般把6小時(shí)內(nèi)（連續(xù)兩張圖上），鋒面位置無大變化的鋒定為準(zhǔn)靜止鋒，簡稱靜止鋒。在我國華南和云貴高原地區(qū)常見到冷鋒由于受到山脈阻擋和適當(dāng)流場共同作用而形成準(zhǔn)靜止鋒。新疆的天氣預(yù)報(bào)員普遍認(rèn)為當(dāng)冷空氣進(jìn)入北疆后，由于東西走向的天山山脈的阻擋，使冷空氣在天山北麓堆積，當(dāng)冷空氣灌滿北疆盆地時(shí)，鋒面所伴隨的天氣現(xiàn)象也隨之消失。（4）、錮囚鋒暖氣團(tuán)、冷氣團(tuán)和更冷氣團(tuán)（三種性質(zhì)不同的氣團(tuán)）相遇時(shí)，先構(gòu)成兩個(gè)鋒面，然后其中一個(gè)鋒面追上另一個(gè)鋒面，即形成錮囚。我國常見的是鋒面受山脈阻擋所造成的地形錮囚；或冷鋒追上暖鋒，或兩條冷鋒迎面相遇形成的錮囚。它們迫使冷鋒前的暖空氣抬離地面，錮囚到高空。我們將冷鋒后部冷氣團(tuán)與暖鋒前冷氣團(tuán)的交界面，稱為錮囚鋒。錮囚鋒又可分為三種：暖式錮囚鋒、冷式錮囚鋒和中性錮囚鋒。如果暖鋒前的冷氣團(tuán)比冷鋒后的冷氣團(tuán)更冷，其間的錮囚鋒稱為暖式錮囚鋒；如果冷鋒后的冷氣團(tuán)比暖鋒前的冷氣團(tuán)更冷，其間的錮囚鋒稱為冷式錮囚鋒；如果鋒前后的冷氣團(tuán)屬性無大的差別，其間的錮囚鋒稱為中性錮囚鋒?！?—3鋒面附近氣象要素場特征鋒是兩個(gè)性質(zhì)不同的氣團(tuán)之間的過渡帶，在此過渡帶內(nèi)，氣象要素與天氣將發(fā)生急劇的變化。下面我們將對鋒附近的溫度、氣壓、變壓、風(fēng)場以及鋒面天氣等分布分別進(jìn)行討論。一、鋒面附近溫度場的特征水平方向上溫度特征鋒區(qū)內(nèi)溫度水平梯度遠(yuǎn)比其兩側(cè)氣團(tuán)中大，在等壓面圖上等溫線相對密集，鋒區(qū)走向則與地面鋒線基本平行。所以等壓面上等溫線的分布可以很明顯地指示鋒區(qū)的特點(diǎn)。等溫線越密集，則水平溫度梯度越大，鋒區(qū)越強(qiáng)。由于鋒面在空間是向冷空氣一側(cè)傾斜，所以高空圖上的鋒區(qū)在地面鋒線的冷空氣一側(cè)。（如圖）等壓面高度越高，向冷空氣一側(cè)偏移越多。對比同一時(shí)刻各等壓面上鋒區(qū)的位置，大致可以決定鋒面的坡度。各等壓面上的鋒區(qū)位置相對越近，鋒面坡度越大。根據(jù)等壓面圖上高空冷暖平流的性質(zhì)可以確定鋒面的類型。若在等壓面圖上，鋒區(qū)內(nèi)有冷平流，則地面所對應(yīng)的是冷鋒；若有暖平流則地面對應(yīng)的是暖鋒；如果無平流或僅有弱的冷、暖平流，而地面鋒區(qū)在24小時(shí)內(nèi)又移動(dòng)很少，則可定為靜止鋒。錮囚鋒附近的溫度分布比較復(fù)雜，共同特點(diǎn)是原在低空的暖空氣完全為冷空氣所代替，暖空氣則被抬舉到高空，在等壓面圖上反映有暖舌。在暖舌兩側(cè)等溫線比較密集。不同類型的錮囚鋒暖舌在各高度上的位置也不同。如果暖舌位于地面錮囚鋒的前方，則為暖式錮囚鋒；如果暖舌位于地面錮囚鋒的后方，則為冷式錮囚鋒；當(dāng)暖舌在各高度上的位置基本不變，只是其寬度隨高度有所增大，則為中性錮囚鋒。但實(shí)際工作中由于測站密度不夠，等溫線分析又不十分準(zhǔn)確等原因，錮囚鋒的類型很難確定。垂直方向上鋒區(qū)內(nèi)溫度分布特征鋒區(qū)內(nèi)溫度的垂直梯度特別小。對某個(gè)測站而言如果它上空有鋒面，則因鋒的下面是冷氣團(tuán)，上面是是暖氣團(tuán)，因此當(dāng)探空氣球通過鋒面時(shí)，可以觀測到溫度隨高度增高而升高（即鋒面逆溫）或溫度直減率很小的現(xiàn)象。如圖所示。因?yàn)樵诶洹⑴瘹鈭F(tuán)內(nèi)部，溫度隨高度遞減，溫度的水平分布比較均勻，所以等溫線在氣團(tuán)內(nèi)部呈準(zhǔn)水平。當(dāng)?shù)葴鼐€由冷氣團(tuán)穿越鋒區(qū)時(shí)出現(xiàn)曲折。冷、暖氣團(tuán)間溫差愈大，鋒面逆溫愈強(qiáng)或過渡去愈窄，通過鋒區(qū)時(shí)等溫線彎曲得愈多。位溫梯度與溫度梯度的關(guān)系位溫的水平梯度、垂直梯度與溫度的水平梯度和垂直梯度有如下關(guān)系：水平方向：SKIPIF1<0；垂直方向：SKIPIF1<0；SKIPIF1<0，SKIPIF1<0在等壓面上水平位溫梯度的方向與溫度梯度的方向完全一致，僅有數(shù)值上的差異。對流層中，一般情況下，當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí)，氣團(tuán)內(nèi)溫度隨高度遞減，即SKIPIF1<0，且SKIPIF1<0故SKIPIF1<0，即位溫隨高度增大，在鋒區(qū)內(nèi)，通常SKIPIF1<0，即為逆溫或等溫，因此在鋒區(qū)內(nèi)SKIPIF1<0值比氣團(tuán)內(nèi)大得多。即SKIPIF1<0值在鋒區(qū)內(nèi)也比氣團(tuán)內(nèi)部大得多。所以在剖面圖上，鋒區(qū)內(nèi)等位溫線特別密集，等位溫線越密集表示鋒區(qū)越強(qiáng)。綜上所述：鋒區(qū)內(nèi)位溫三維梯度比氣團(tuán)內(nèi)大得多，其方向由水平與垂直位溫梯度合成。等位溫面隨高度向冷區(qū)傾斜與鋒面傾斜方向一致，在絕熱條件下于鋒面平行，在近地面層因輻射、湍流等因素影響，大的過程是非絕熱的，等位溫線與鋒面不平行。如果大氣中有蒸發(fā)凝結(jié)現(xiàn)象，位溫就不保守，這種情況下宜使用假相當(dāng)位溫。二、以密度的零級不連續(xù)面模擬鋒面時(shí)，鋒面附近氣壓場、風(fēng)場和變壓場的特征。氣壓場特征若鋒面是密度的零級不連續(xù)面，則緊靠鋒面兩側(cè)的氣壓是連續(xù)，即：SKIPIF1<0的，但氣壓梯度不連續(xù)。因?yàn)椋河射h面坡度SKIPIF1<0，和靜力學(xué)方程SKIPIF1<0，得SKIPIF1<0，當(dāng)SKIPIF1<0，及SKIPIF1<0，時(shí)鋒面存在，又因?yàn)槔?、暖空氣密度不同SKIPIF1<0，所以，SKIPIF1<0，即鋒面兩側(cè)的氣壓梯度不連續(xù)。鋒線處在低壓槽中，等壓線通過鋒面時(shí)有氣旋性彎曲。變壓場特征空間各點(diǎn)氣壓隨時(shí)間的變化在某位面上的分布情況，稱為變壓場。在日常工作中，所用的是3小時(shí)變壓與24小時(shí)變壓在地面上分布的變壓場。以密度的零級不連續(xù)來模擬鋒面時(shí)，地面氣壓的變化主要由兩個(gè)因素影響：熱力因子：即為地面以上整個(gè)氣柱中密度平流（即溫度平流）。因?yàn)樵谙嗤臈l件下，冷空氣密度比暖空氣大，若整個(gè)氣柱中以冷平流為主時(shí)，地面氣壓將上升；若暖平流為主時(shí)，地面氣壓將下降。暖鋒前有暖平流故地面減壓，暖平流愈強(qiáng)，地面降壓愈多；冷鋒后有冷平流故地面加壓，冷平流愈強(qiáng)，地面加壓愈大；冷鋒前和暖鋒后或靜止鋒附近溫度平流很弱，故由密度平流所引起的變壓不明顯。動(dòng)力因子：地面以上整個(gè)氣柱內(nèi)速度水平散度的總和。若整個(gè)氣柱散度總和凈值為輻散，氣柱質(zhì)量減少，地面氣壓下降；若整個(gè)氣柱散度總和凈值為輻合，地面氣壓上升。但通常情況下，鋒面前后的氣團(tuán)中各地的動(dòng)力因子都差不多，所以，鋒面附近的氣壓變化主要是由密度平流所引起的。鋒面兩側(cè)的地面變壓特征：在暖鋒前有暖平流，故有負(fù)變壓，在暖鋒后的暖區(qū)中，平流很弱，故變壓很??；同理，冷鋒后有冷平流，有正變壓，而鋒前平流很弱，變壓很小；靜止鋒附近溫度平流很弱，故變壓不明顯。風(fēng)場特征鋒面附近的風(fēng)場具有氣旋性切變。由于地面摩擦作用，風(fēng)向偏離等壓線向低值區(qū)吹。一般情況下，鋒面附近氣流是輻合的地面鋒線也是氣流的輻合線。三、以密度的一級不連續(xù)面模擬鋒面時(shí)，鋒面附近的氣壓場、風(fēng)場和變壓場的特征以密度的一級不連續(xù)面模擬鋒面時(shí)，鋒區(qū)附近氣壓和氣壓梯度都是連續(xù)的。氣壓場特征鋒區(qū)內(nèi)等壓線的氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，或鋒區(qū)內(nèi)的反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多。在實(shí)際工作中，分析等壓線時(shí)，等壓線通過鋒面僅以較大的氣旋曲率表示。風(fēng)場特征因鋒區(qū)兩側(cè)氣壓梯度是連續(xù)，按地轉(zhuǎn)風(fēng)原理，鋒區(qū)兩側(cè)地轉(zhuǎn)風(fēng)也是連續(xù)的，因鋒區(qū)兩側(cè)等壓線的氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，所用鋒區(qū)內(nèi)風(fēng)場的氣旋式切變比鋒區(qū)外大得多，鋒處在低壓槽中。鋒區(qū)內(nèi)反氣旋式切變比鋒區(qū)外小得多。鋒區(qū)內(nèi)風(fēng)的垂直變化：因鋒區(qū)中的溫度水平梯度比鋒區(qū)兩側(cè)氣團(tuán)中大得多，故鋒區(qū)中的熱成風(fēng)比鋒區(qū)外大得多。鋒區(qū)又是傾斜過渡區(qū)故鋒區(qū)上下，風(fēng)的垂直切變很大。在地面暖鋒前面的測站，因?yàn)楦呖张h鋒區(qū)內(nèi)及附近有暖平流，故風(fēng)隨高度作順時(shí)針改變。暖平流最強(qiáng)且熱成風(fēng)最大的高度，就是高空暖鋒鋒區(qū)所在處。在地面冷鋒后面的測站，因?yàn)楦呖绽滗h鋒區(qū)內(nèi)及附近有冷平流，故風(fēng)隨高度作逆時(shí)針改變。冷平流最強(qiáng)且熱成風(fēng)最大的高度，就是高空冷鋒鋒區(qū)所在處。如果只有熱成風(fēng)很大，而沒有明顯的平流時(shí)，可能是靜止鋒。鋒面附近的變壓場特征在密度的一級不連續(xù)面中，鋒區(qū)附近的氣壓梯度是連續(xù)的，但鋒區(qū)附近的變壓梯度是不連續(xù)的。即鋒區(qū)內(nèi)變壓梯度比鋒區(qū)外大。這就是說，在地面鋒區(qū)中，等變壓線密集，在鋒區(qū)外，等變壓線稀疏，變壓值也較小。錮囚鋒附近的變壓場是由冷、暖鋒二者的變壓場共同造成的，其分布就更復(fù)雜一些。低低低低高高SKIPIF1<0高高鋒面附近的濕度場特征一般來說，暖空氣來自南方比較潮濕的地區(qū)或洋面，氣溫高、飽和水汽壓大、露點(diǎn)高；冷空氣來自北方內(nèi)陸，氣溫低、水汽含量小，露點(diǎn)溫度也低，所用鋒面附近露點(diǎn)溫度差異比溫度差異顯著。鋒面天氣鋒面天氣主要是指鋒面附近的云和降水，它們是隨著季節(jié)、時(shí)間地點(diǎn)的不同而變化的。鋒附近的云和降水特征冷鋒天氣：冷鋒天氣有兩種模式，一種是冷鋒后的壞天氣（又稱為第一型冷鋒天氣）；另一種是冷鋒前的壞天氣（又稱為第二型冷鋒天氣）。第一型冷鋒天氣（鋒后壞天氣）：其特點(diǎn)是：700百帕的槽線落后于地面鋒線，移動(dòng)緩慢，鋒面坡度不大（約SKIPIF1<0），暖空氣沿著鋒面緩慢向上滑升。如果暖空氣濕而穩(wěn)定，則鋒前的天氣由晴轉(zhuǎn)為多云天氣，冷鋒過后，風(fēng)雨交加，700hpa高空槽過后大雨即停，轉(zhuǎn)為中云天氣，500hpa高空槽過后才會轉(zhuǎn)為晴或高云天氣。如果鋒前暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定，在鋒線附近常出現(xiàn)濃積云、積雨云和雷陣雨天氣。第二型冷鋒天氣（鋒前壞天氣）：其特點(diǎn)是：地面鋒線位于700hpa高空槽附近或槽后，移動(dòng)較快，鋒面坡度大（約SKIPIF1<0）其低層的坡度特別陡峭，有時(shí)甚至向前突出一個(gè)冷空氣的“鼻子”，迫使前方的暖空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。而在冷鋒的上段，坡度較小，且位于高空槽后，在槽后冷平流的影響下，暖空氣沿鋒面下滑。云系及降水區(qū)分布于地面鋒線附近，云雨區(qū)比較窄，一般約為幾十公里到100公里。這類冷鋒天氣，由于暖氣團(tuán)的屬性不同，其天氣有顯著的差異，不像第一型冷鋒那樣典型。當(dāng)暖空氣比較潮濕，且層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，由于受到冷空氣的強(qiáng)迫抬升，在地面鋒線附近產(chǎn)生發(fā)展旺盛的積雨云，并出現(xiàn)雷暴和陣雨性降水天氣。由于冷鋒上段的暖空氣下滑，通常無云，只是在鋒下冷空氣中出現(xiàn)晴天積云、層積云。此類冷鋒的云雨區(qū)很窄，降水區(qū)一般只有幾十公里。此類冷鋒過境，往往是狂風(fēng)暴雨，雷電交加。但時(shí)間短暫，鋒線一過則天空晴朗。這類冷鋒常出現(xiàn)于夏半年。如果暖氣團(tuán)比較穩(wěn)定，鋒線前由較遠(yuǎn)處向鋒線一般依次出現(xiàn)：卷云、卷層云、高層云或復(fù)高積云、降水性高層云或雨層云或?qū)臃e云等。連續(xù)性降水，但天氣區(qū)狹窄，出現(xiàn)的天氣強(qiáng)度較強(qiáng)。當(dāng)暖氣團(tuán)比較干燥，凝結(jié)高度較高時(shí)，鋒上只出現(xiàn)高云和中云，甚至少云天氣，鋒后常有大風(fēng)和風(fēng)沙天氣，常稱為“干冷鋒”暖鋒天氣暖鋒是暖空氣推動(dòng)鋒面向冷空氣方向移進(jìn)，在移動(dòng)過程中，暖空氣一方面向冷氣團(tuán)方向移動(dòng)，另一方面沿著鋒面向上滑升，故為上滑鋒。由于暖鋒鋒面坡度較?。s為SKIPIF1<0），加之暖鋒通常位于高空槽前暖平流較強(qiáng)的區(qū)域，因此，暖空氣往往沿鋒面上滑到很高的高度。所以，在暖鋒上產(chǎn)生廣闊的云系和大面積的降水區(qū)。如果暖空氣的層結(jié)是穩(wěn)定的，當(dāng)暖鋒移來時(shí)，依次看到卷云、卷層云、高層云、雨層云，雨層云中一般都有降水，降水區(qū)在暖鋒前部，寬約300～400公里。云層在鋒線附近最厚，往前逐漸變薄，離地面鋒線越遠(yuǎn)云層越薄，云低越高。在鋒下靠近地面鋒線的冷空氣中，由于雨滴的蒸發(fā)，水汽增多，同時(shí)由于低壓槽中空氣的輻合作用和亂流作用，常產(chǎn)生層云、碎層云、碎積云等。如果暖氣團(tuán)潮濕且處于對流不穩(wěn)定時(shí)，則鋒上可產(chǎn)生積雨云，有陣性降水或雷陣雨。如果暖空氣較干燥，鋒面上有時(shí)僅出現(xiàn)一些中、高云，甚至無云。準(zhǔn)靜止鋒天氣我國的靜止鋒天氣往往是冷鋒演變而成，其天氣大多數(shù)和第一型冷鋒相似。但靜止鋒坡度較小（約SKIPIF1<0），云雨區(qū)比第一型冷鋒寬廣，一般為連續(xù)性降水，降水強(qiáng)度較弱。夏半年，暖氣團(tuán)不穩(wěn)定時(shí)，靜止鋒亦可出現(xiàn)對流云和陣雨天氣。在冬半年，當(dāng)靜止鋒坡度很小時(shí)，暖空氣要爬升到距離地面鋒線一定的距離才能形成降水。因此，降水不一定靠近地面鋒線。錮囚鋒天氣錮囚鋒是由冷鋒趕上暖鋒或是兩條冷鋒迎面相遇，把暖空氣抬到高空而在原來鋒面下面又形成的新鋒面。它的云系也是由兩條鋒面的云系合并而成，所以天氣最惡劣的地區(qū)及降水去多位于錮囚鋒附近，云系多為高層云（雨層云）、復(fù)高積云和層積云等。錮囚鋒的外圍多高云（卷云和卷層云）降水區(qū)一般從地面鋒線到700hpa槽線。鋒面天氣的輸送帶模式所謂輸送帶，是指以移動(dòng)性天氣系統(tǒng)為坐標(biāo)系的相對氣流，它們是系統(tǒng)產(chǎn)生云和雨區(qū)的主要?dú)饬?。輸送帶一般分兩類：暖輸送帶和冷輸送帶。暖輸送帶暖輸送帶是一支位于冷鋒前方邊界內(nèi)的暖濕氣流，輸送方向主要是與冷鋒平行，但其有少量的分量與鋒面垂直，跨越鋒面，該分量雖小，但它對鋒面附近天氣的影響卻很重要，可以產(chǎn)生兩類完全不同的鋒面天氣。暖輸送帶分兩類：向后上滑暖輸送帶和向前上滑暖輸送帶。（1）向后上滑暖輸送帶：這類輸送帶的上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生在冷鋒附近和冷鋒上方。（2）向前上滑暖輸送帶：主要上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生在地面冷鋒前方的暖區(qū)中，繼而在暖鋒上方傾斜上升。冷輸送帶暖輸送帶支配著中緯度鋒面中云和降水的形成，而冷輸送帶是形成鋒面云系的次要?dú)饬鳎@支氣流來源于氣旋的東北部的反氣旋輻散流出的氣流，位于地面暖鋒前和暖輸送帶之下，相對移動(dòng)的氣流向西運(yùn)動(dòng)，使原為冷干的空氣，因接受從暖輸送帶中落下來降水物迅速蒸發(fā)而變濕。§3—4鋒面分析鋒是大氣活動(dòng)中的重要天氣系統(tǒng)之一，鋒區(qū)斜壓性很大，有利于垂直環(huán)流的發(fā)展與能量轉(zhuǎn)換，鋒面附近常常有比較劇烈的天氣變化和氣壓系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。因此鋒區(qū)和鋒線的分析在天氣分析與天氣預(yù)報(bào)中占有非常重要的地位。在高空等壓面圖上，只要正確掌握溫度記錄的分析與判斷，分析高空鋒區(qū)存在與否并不困難。然而，由于地面氣象要素受下墊面局地影響，使得鋒附近要素場特征并不象理論上說的那樣明顯，有時(shí)難以辨別鋒面存在，具體位置確定就更困難。下面簡單介紹如何靈活應(yīng)用上節(jié)所介紹知識，確定鋒面的位置與性質(zhì)的基本思路。地面鋒線過去位置的應(yīng)用鋒面的強(qiáng)度與移動(dòng)速度有一定的連貫性，根據(jù)這個(gè)原則，將前6小時(shí)或12小時(shí)鋒面的位置描在待分析的天氣圖上，根據(jù)過去幾張圖的連續(xù)演變，結(jié)合地形條件，就可以大致確定本張圖上鋒面的位置。再結(jié)合分析高空鋒區(qū)（在平原地區(qū)分析850hpa、700hpa等壓面，高原地區(qū)分析500hpa等壓面上鋒區(qū)），就可判斷地面圖上鋒面的類型。根據(jù)鋒面向冷區(qū)傾斜的原理，地面鋒線應(yīng)位于高空等壓面圖上等溫線相對密集區(qū)的偏暖空氣一側(cè)，而且地面鋒線要與等溫線大致平行，高空鋒區(qū)有冷平流時(shí)，它所對應(yīng)的是冷鋒；高空鋒區(qū)有暖平流時(shí)，所對應(yīng)的是暖鋒，如果有冷鋒趕上暖鋒，高空又有暖舌，則所對應(yīng)的是錮囚鋒，高空鋒區(qū)中冷、暖平流均不明顯時(shí)，所對應(yīng)的是靜止鋒。分析地面天氣圖上各氣象要素場以確定鋒面的位置溫度鋒面的主要特征應(yīng)是鋒面兩側(cè)有明顯的溫度差異，冷鋒后有負(fù)變溫而暖鋒前有正變溫，但在大氣底部氣團(tuán)的溫度因受許多因素的影響，使某其地的氣溫不能正確代表氣團(tuán)的屬性，因而使鋒面兩側(cè)溫差并不明顯，甚至冷鋒過后還可能升溫；而在另一些沒有鋒面存在區(qū)域溫差卻較明顯，因此，要結(jié)合具體情況仔細(xì)分析。造成鋒面兩側(cè)溫差不明顯有以下幾種情況：鋒面兩側(cè)輻射條件對氣溫的影響。鋒面兩側(cè)蒸發(fā)凝結(jié)對氣溫的影響。鋒面兩側(cè)垂直運(yùn)動(dòng)對氣溫的影響。當(dāng)冷鋒從高原下到平原，冷鋒后的冷空氣下沉運(yùn)動(dòng)較鋒前暖空氣強(qiáng)烈得多，增暖也較暖空氣中為多，使冷暖空氣間溫差減小。冬季，近地面層的冷空氣膜。夏季海陸差異：夏季冷鋒自大陸移到海面上，由于海面溫度比較低，有時(shí)會使冷鋒后的氣溫反而比鋒前高。以下幾種情況常出現(xiàn)較大的溫差，但實(shí)際上并不存在鋒面，即所謂的虛鋒現(xiàn)象。1、冬季的海陸溫差；2、高原與平原溫差；3、風(fēng)的差異：冷氣團(tuán)邊緣的大風(fēng)造成的升溫和冷氣團(tuán)中心的低溫之間的溫差。露點(diǎn)一般來說，暖空氣來自南方比較潮濕的地區(qū)或洋面，氣溫高、飽和水汽壓大、露點(diǎn)高；冷空氣來自北方內(nèi)陸，氣溫低、水汽含量小，露點(diǎn)溫度也低，所用鋒面附近露點(diǎn)溫度差異比溫度差異顯著。在沒有降水發(fā)生的條件下，露點(diǎn)溫度比溫度更為保守，能更好地表達(dá)氣團(tuán)的屬性，對確定鋒的位置很有用，但是如果鋒面附近一側(cè)有降水發(fā)生，那么鋒面附近的露點(diǎn)差異就不能很好地反映氣團(tuán)屬性的差異了。氣壓與風(fēng)若鋒面是密度的零級不連續(xù)面，則緊靠鋒面兩側(cè)的氣壓是連續(xù)，但氣壓梯度不連續(xù)。鋒線處在低壓槽中，等壓線通過鋒面時(shí)有氣旋性彎曲。等壓線通過鋒面時(shí)會有折角，而且折角指向高壓，鋒面兩側(cè)的風(fēng)有氣旋式切變。如果等壓線與鋒線平行，則鋒面兩側(cè)等壓線密集程度一定不同。而兩側(cè)的風(fēng)向雖沒有差異，但風(fēng)速仍有氣旋式切變，這種等壓線互相平行，僅是梯度不同，而風(fēng)場具有氣旋式切變的氣壓場型式稱為隱槽。如果以密度的一級不連續(xù)面模擬鋒面，則鋒面兩側(cè)的氣壓和氣壓梯度都是連續(xù)的，只是變壓梯度不連續(xù)。應(yīng)用衛(wèi)星云圖照片分析鋒面鋒面云系在衛(wèi)星云圖照片上，鋒面往往表現(xiàn)為帶狀云系，稱之為鋒面云帶。這種云帶一般長達(dá)數(shù)前公里；寬度則各處差異很大，窄的只有2～3個(gè)緯距，寬的達(dá)8個(gè)緯距左右，平均4～5個(gè)緯距左右。鋒面云帶常常是多層云系，最上面是卷狀云，下面是中云或低云。鋒可以分為兩類：一類是暖空氣主動(dòng)地沿鋒面上升，此類鋒的云帶較寬，我們把具有完整云帶的鋒稱為“活躍的鋒”，它一般都出現(xiàn)在強(qiáng)斜壓性區(qū)域。另一類是是冷空氣主動(dòng)下沉，迫使其前面的暖空氣抬升，云圖上表現(xiàn)為帶窄，甚至斷裂，也可能沒有云帶，我們把云帶不明顯的鋒稱為“不活躍的鋒”上圖是洋面上鋒面云帶模型，它反映的鋒面云系有以下一些特點(diǎn)。冷鋒、靜止鋒云系在云圖上，冷鋒分為活躍冷鋒和不活躍冷鋒兩種。圖2.23中。在500百帕槽線（細(xì)虛線）以東的冷鋒是活躍冷鋒，它有一條寬、亮而又連續(xù)完整的云帶。其平均寬度在3個(gè)緯距以上，云帶邊界很清楚，尤其是靠近冷空氣一側(cè)邊界，最為顯著。云帶為多層云系，由穩(wěn)定性云和不穩(wěn)定性云組成。活躍冷鋒與強(qiáng)的斜壓區(qū)相聯(lián)系。在強(qiáng)的斜壓區(qū)內(nèi)一般有明顯的溫度平流（冷平流）和強(qiáng)的風(fēng)速垂直切變。高空風(fēng)大體上與活躍冷鋒相平行，這同強(qiáng)的斜壓性條件配合起來，就造成了一條完整的云帶。在500百帕槽線后面的冷鋒段為不活躍冷鋒，鋒面云帶與活躍冷鋒有明顯的不同，常出現(xiàn)狹窄、斷裂而不完整的云帶。不活躍冷鋒斜壓性比較弱，因而冷平流和風(fēng)的垂直切變甚少，高空風(fēng)大體上與鋒垂直，所以云帶斷裂，這種云帶主要由底層的積狀云和層狀云組成，而中、高云很少。有時(shí)也可出現(xiàn)一些卷云。在陸地上，不活躍冷鋒上可以無云或云量很少。當(dāng)活躍冷鋒移動(dòng)甚緩或變成準(zhǔn)靜止鋒時(shí)，從鋒面云帶南部邊界伸出一條條積云線（e），這些枝狀云系可用來定鋒面南邊副高脊線位置（f）。在活躍的靜止鋒中，高空風(fēng)大體上平行于鋒，云圖上表現(xiàn)為一條寬的云帶。在這類準(zhǔn)靜止鋒面云帶上（一定條件下）可以發(fā)展出氣旋波。不活躍的準(zhǔn)靜止鋒，一般出現(xiàn)在較低緯度，云帶走向大體上是東西向的，鋒區(qū)中云帶斷裂，趨于消失，云帶中只有高云，沒有中、低云。暖鋒云系活躍的暖鋒云帶最寬，在云圖照片上常呈現(xiàn)一大片高空卷云覆蓋區(qū)，活躍的暖鋒具有強(qiáng)的斜壓性，由于暖鋒云帶和暖區(qū)云系相連接，因而就不易確定地面暖鋒（d）的位置?；钴S暖鋒云系由層狀云和積狀云組成，上面還有一層卷層云。關(guān)于不活躍暖鋒（地面天氣圖上分析出來的）在很多衛(wèi)星云圖上沒有云帶。這或者由于沒有什么熱成風(fēng)渦度平流，或者由于水汽供應(yīng)不足，或者由于斜壓性太弱所造成。錮囚鋒云系錮囚鋒云帶是指一條從暖區(qū)頂端出發(fā)按螺旋形狀旋向氣旋中心的云帶。暖區(qū)頂端的位置定在鋒面云帶凸起部分，即卷云的下面。目前氣象員分析錮囚鋒時(shí)，只把錮囚鋒畫到氣旋北部或西北部，并不把錮囚鋒繞到氣旋中心。在圖2.23，a點(diǎn)為鋒面云帶與急流軸（粗箭頭）相交的地方，在急流軸前面，鋒面云帶凸起部分是一片紋理光滑的云區(qū)，而在急流軸北邊的云區(qū)中，卻出現(xiàn)多起伏的積狀云，這種差異可用來確定錮囚點(diǎn)和暖區(qū)頂端的位置。在ac段，鋒面云帶與急流云系相重合。鋒面位置在衛(wèi)星云圖上活躍的冷鋒位置若系第一型冷鋒（向后上滑）要定在云帶的前邊界上，若系第二類冷鋒（向前上滑），要定在后邊界。不活躍的冷鋒，如果云帶后部邊界很清楚，則定在后邊界上。此外如果活躍的鋒面云帶后部邊界不清楚會云帶很寬，可以從鋒的兩側(cè)云系結(jié)構(gòu)的差異來確定鋒的位置，鋒定在云由稠密變到稀疏的分界地區(qū)。在分析云圖時(shí)，有時(shí)鋒面云帶很不明顯，而且也不容易定出其走向，這時(shí)要判斷鋒的存在或確定其位置，可以分析鋒后冷氣團(tuán)內(nèi)的云和鋒前暖氣團(tuán)中云的差異。在冷氣團(tuán)中，尤其是洋面上，會出現(xiàn)積狀云，而且往往是閉合的或未閉合的細(xì)胞狀云系；在暖氣團(tuán)中，則有積狀云和層狀云同時(shí)出現(xiàn)。在衛(wèi)星云圖上確定暖鋒的位置較困難。有冷暖鋒存在的氣旋，云區(qū)在暖區(qū)頂端向冷區(qū)一側(cè)凸起，暖區(qū)頂端就定在凸起部分，暖鋒可定在云區(qū)凸起部分的某個(gè)地區(qū)。在高緯度地區(qū)還可以利用云區(qū)中的紋理來確定鋒，鋒與紋線互相平行。對一個(gè)成熟的錮囚鋒來說，錮囚鋒要定在云帶后邊界附近，靜止鋒定在云帶的前邊界附近。冷鋒定在云帶的中間部分。錮囚鋒生在衛(wèi)星云圖上可以看到一種在一般理論中沒有提到過的現(xiàn)象，即有時(shí)候會發(fā)現(xiàn)類似于錮囚鋒的鋒面云帶。這種云帶是鋒生作用，而不是由錮囚鋒過程所造成的。人們把這種現(xiàn)象稱做“錮囚鋒生”