气象学课件--气团和锋面

锢囚锋
锋的分类示意图（4） 锢囚锋 (a) 冷式 (c) 中性 (b) 暖式
锋的分类示意图（5） 锢囚锋 典型的中纬度波动性气旋中冷式锢囚锋 形成过程的物理图像。
在图的上半部为波动性气旋中锢囚锋形成过程平面图，其下半部为经过平面 图中AB两点，跨越锋面的垂直剖面图。图a表示成熟性波动气旋，此时尚未 形成锢囚锋，冷锋继续向前运动，逐渐赶上暖锋；图 b表示部分锢囚性波动 气旋，此时在气旋的中心附近，出现锢囚锋；图 c表示锢囚性波动气旋，此 时出现比较成熟的锢囚锋。
3.1.3 风场特征
• 由于地面锋位于气压槽中，锋线附近的风场具有气旋性切变，而
地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。
• 锋面附近的风场气旋性切变包括风速切变和风向切变。在有些情
况下，风速切变要比风向切变明显，有时风向切变要比风速切变明 显，有些情况下两者都非常明显。 • 由于锋区的水平温度梯度要比其周围的水平温度梯度大，由热成风关系
大气的变量是连续的，而锋面被看成是具有明显梯度的区域，带状锋 模式正适合这种观点。 • 在带状锋模式中，锋面具有一定的水平宽度和垂直厚度，在锋面的
过渡带（锋区中的水平温度梯度要比锋区的两侧大得多，而水平温度 梯度的强烈变化发生在锋区与锋区外侧的冷空气团（或暖气团）边缘 的比较窄的区域里。
锋 面 云
Margules锋面坡度公式
基本假定： 1）锋面两侧冷暖空气的温差较小，即Tw-Tc «T*； 2）锋面是南北方向； 3）不考虑湍流影响，使锋面保持陡的不连续面。
基本公式： 1）地转运动方程 (p25) 2）静力平衡方程 (p25) 3）沿任意等温面的个别变化方程: δT= 0
地转运动
地转风 Geostrophic Wind
推动冷气团向冷气团一侧移动，这类锋面称为 暖锋。
准静止锋 当冷、暖气团的势力相当时，锋
面的移动十分缓慢或相对静止，这种锋面 称为准静止锋。
锋的分类示意图 (1) (a) 冷锋 (b) 暖锋 (c) 准静止锋 a
c b
锋的分类示意图（2） (a) 冷锋 (b) 暖锋 (c) 准静止锋
锋的分类示意图（3）
3 锋面天气
3.1 锋 面 附 近 气 象 要 素 的 特 征
锋面附近的等温线和等位温线垂直分布 3.l.1 温度场特征： 由于锋面是两个不同气团的过渡带 ，所以在锋面两侧温度的水平和垂直分布有明显的不同 。在同一气团中水平的温度梯度一般为 1－2oC／100 km ，而在锋区内，温度的水平梯度可达5～10oC／100 km 。所以，在同一等压面或等高面上锋区内的等温线特别 密集，其密集程度愈强，表示锋面愈强，同时温度的密 集区随高度增加而向冷空气一侧倾斜。
3.1.1.2向前倾斜滑升
暖输送带
主要上升运动发生在 地面冷锋前方的暖区 中，在暖锋上方倾斜 上升。在冷锋的上方 ，暖空气从对流层下 部下沉，这支具有低 的湿球位温的空气叠 置在暖输送带上方时 ，在这两支气流叠加 处建立了位势不稳定 区，如果有足够触发 作用，就将有（深） 对流发生。当暖输送 带在暖锋区滑升时逐 渐发生反气旋向右偏 转，在转向区形成向 北凸的边界，在卫星 云图上可以看到一个 卷云幕覆盖在低云之 上，这就是暖锋云雨 区。
1.3 气 团 的 分 类
1.2.3 空气运动
1.2.4 气团变性
1.3.1 地理分类法：北极气团；极地气团（大陆和海洋）； 热带气团； 赤道气团（大陆和海洋）
1.3.2 热力分类法：根据气团温度和气团所经过的下垫面温度对比来 划分，分暖气团 和冷气团
1.4 我国境内的气团 活动与气团天气 春季： 西伯利亚 气团与热带海洋 气团 势力相当， 是锋面及气旋活 动最盛时期；
第二篇 气团和锋面
1 气团
1920年 前后，皮叶克尼斯等提出气团和锋面理论。 1.1 气团的概念
气团是指气象要素（主要是温度和湿度） 水平分布比较均匀的大范围的空气团。 气团水平尺度：~1000Km；
1.2 气团形成与变性
1.2.1 气团源地
垂直尺度：~10Km
• 地球表面的温度和湿度对气团形成与变性的作用; • 大气热量主要来自地球表面的长波辐射； • 大气中水汽也来自地球表面的水分蒸发； 1.2.2 性质均匀的广阔地球表面
2.1 锋的概念
• 锋面：在天气图上由于比例尺小，锋区的宽度表示不出 来，可把它看作为空间的一个面，即为锋面。
• 锋线：锋面与地面的交线称为锋线。
锋面的 空间结 构示意 图（1）
锋面的空间结构示意图（2）
2.2 锋的分类
根据锋的伸展高度可将锋分为：地面锋（或低 层锋）和高空锋（或高层对流层锋）。
对锋面结构认识大约开始于20世纪初的卑尔根学派的极锋 模型，先后提出了不同的锋面结构模型。最早提出的模型 是所谓的楔型锋面模式，有时也称不连续锋面模型；到 30 年代初又提出过渡带锋面模型（zone model of front)；进 入 80年代以后，随着观测资料的时、空间分辨率的提高， 又提出锋面间断结构模型、事实上关于锋面结构更仔细化 的探索仍在进行中。
3.1 锋 面 附 近 气 象 要 素 的 特 征
3.1.4 变压场
• 所谓变压是指某一点的气压随时间变化的大小。变压的大小和分
布与该地的辐合、辐散、温度平流等有关。锋面附近变压的特征和 分布与锋面附近的温度平流、锋面坡度及锋面移动有关。
• 在天气分析中，一般分析三小时变压。一般来说冷锋在锋后有三 小时的正变压，而冷锋前的气压变化不大（如图a）。
3.3 锋 区 的 输 送 带
许多观测结果表明，基于挪威学派的锋面天气模型 与实际情况有较大 差别。从70年代初，开始利用高分辨率的雷达、卫星等的非常观测资 料，以及一些新的天气分析技术，在总结大量的新的观测事实基础上， 提出了锋面输送带 的概念，建立了大尺度气流输送带的锋面天气模式。 概念
输送带是指以移动性天气系统为坐标系中的相对气 流，它是系统内产生云和雨区的主要气流。
秋季：变性的西伯利亚 气团占主要地位，热带 海洋气团退居东南海上 ，我国东部地区秋高气 爽。
热带大陆气团：常影响我国西部地区
，干旱酷热与此有关；
赤道气团（来自印度洋，又称季风气
团） 造成长江以南大量降水；
• 锋区：密度不同的两个气团之间的过渡区。在天气图 2 锋面系统
上表现为等温线密集（即温度水平梯度大而窄的区域） 密度的不同主要表现为温度的不同。 • 锋区的水平宽度：~100KM；上宽下窄。
winds balanced by the Coriolis and Pressure Gradient forces
Pressure Gradient Force：
directed from high to low pressure
3.2 锋面结构模型
3.2.2 带状锋模式
• 在20世纪30年代，随着高空观测资料的不断增加，其观测结果认为
锋面是一个倾斜的过渡带，而不是具有突变性质的不连续面。随之转理论的发展，以及该理论应用于锋面附近的垂直运动
的诊断、气旋发展理论和斜压不稳定理论 的研究。在准地转模式中，
流，相对于移动的气流向西运动，位于地面暖锋前侧 和暖输送带的下面（见3.1.1.2 ）。
3.1.1 暖输送带
B
3.1.1.1向后倾斜
滑升暖输送带
（a）平面图；（b） 沿（a）中AB线的垂 直剖面。位于冷锋上 方的暖空气倾斜上升， 在其下侧的冷空气下 沉，LJJ表示低空
线对流
A
急流。图中气流是
系统的相对气流。
冬季：西伯利亚气团（大陆极地气团）影响；
源地：西伯利亚和蒙古。 特点：*地面流场为冷性反气旋； *中低空为下沉逆温；
*控制区为干冷天气；与热带海洋气团
相遇，在华南沿海等地构成阴雨天气； *北极气团 南侵我国，可造成强寒潮 天气。 夏季：西伯利亚气团：在长城以北和 西北活动频繁，与南方热带海洋气团 交绥，是盛夏南北方区域性降水的主 要原因；
根据锋面两侧的气团来源的地理位置不同，可将锋分为： 冰洋锋、极锋 和赤道锋（热带锋）。 根据锋在 移动过程 中冷、暖 气团所占 有的主次 地位，可 将锋分为： 冷锋、暖 锋、准静 止锋和锢 囚锋。
冷锋 锋面移动过程中，冷气团起主导作用
，冷气团推动暖气团向暖气团一侧移动， 这类锋面称为冷锋。
暖锋 锋面移动过程中，暖空气团起主导作用，
可知，在锋区存在较大的风速垂直切变（风速随高度的变化）。
• 在冷锋附近有冷平流，所以自下而上穿越锋区，水平风向随高度
增加是逆时针旋转；而在暖锋附近有暖平流，所以自上而下穿越锋 区，水平风向随高度增加而呈顺时针旋转。
• 另外，在地面锋的上空，可出现大风速区，甚至可以出现急流。
锋面附近的气压场和风场分布
锋面附近的变压场分布 a 冷锋；b暖锋；c暖式锢囚锋；d 冷式锢囚锋
3.2 锋面结构 模型
3.2.1 楔型锋模式 （Wedge model of front）所谓锋 的模型模式是指 将锋面看成一种 倾斜的不连续面 ，在锋的两侧气 象要素（温度、 密度、沿锋面风 速等）分布是不 连续的，这种不 连续有时称为零 阶不连续（如图 ）。
平面图
剖面图 低空急流
平面图
UU表示高层的冷锋
①表示暖锋降水 ②表示高层冷锋的 对流单体降水 ③表示高层冷锋的 对流降水下落通过 暖平流的降水 ④表示高层冷锋与 地面暖锋之间的浅 薄湿层中降水，它 们是暖输送带中的 ② ①
剖面图
小雨和毛毛雨
⑤表示地面冷锋的 浅层降水。
⑤
④
③
向前倾斜滑升暖输送带，但侧重点在分裂锋和降水分布
3.2 锋 面 结 构 模 型
1983年9月19日1959与2013UTC之间锋面通过美国Boulder高空观测站 的铁塔时的情况 (a) 位温；(b) 垂直速度(m/s)（c）声雷达的风速记录