1.3锋面特征

δ ( PL − PN ) = 0 δt
即暖锋前变压代数值小于暖锋后变压代数值 同理有冷锋前变压代数值小于冷锋后变压代数值
气压倾向方程
∂Pz0
∞ ∂ρ ∂ρ ∂u ∂v = ∫ g (u + v )δz − ∫ gρ ( + )δz 0 0 ∂t ∂x ∂y ∂x ∂y ∞
地面以上整个 气柱中密度平 流（热力因子）
气压场特征 锋面两侧气压连续，密度不连续， 锋面两侧气压连续，密度不连续， 气压梯度不连续： 气压梯度不连续：冷气团中气压梯 度大于暖气团中气压梯度 应用：等压线过锋面有气旋性弯曲，锋 应用：等压线过锋面有气旋性弯曲， 面处等压线有折角， 面处等压线有折角，指向高压
P场（密度0级不连续面） 场（密度0
第一型冷锋天气模型
锋面在高空槽前，多稳定性天气。移动缓慢，锋 面坡度不大（约1/100），锋后冷空气迫使暖空气 沿锋面平稳地上升，当暖空气比较稳定，水汽比 较充沛时，会形成与暖锋相似的范围比较广阔的 层状云系，只是云系出现在锋线后面，而且云系 的分布次序与暖锋云系相反，降水性质与暖锋相 似，在锋线附近降水区内还常有层积云、碎雨云 形成。降水区出现在锋后，多为稳定性降水。如 果锋前暖空气不稳定时，在地面锋线附近也常出 现积雨云和雷阵雨天气。
(2)
d d 因：（ ） = ） 固 （ 移 dt dt
• 所以：（1）右端=（2）右端 • 得移动坐标系与固定坐标系的关系为：
δ ∂ = + C ⋅∇ δt ∂t
∂ ∂ PL ∂ PN ( PL − PN ) = − C x ( − ) ∂t ∂x ∂x 暖锋情况下 C x > 0 而 ∂ PL ∂ PN > ∂x ∂x ∂ PN ∂ PL < 因此有 ∂t ∂t
高空锋区
高空锋区
高空锋区
锋面有坡度
2 垂直方向 ：锋区内温度垂直梯度小，逆温、 等温或递减率小，两侧气团内温度随高度递 减 冷暖气团温差越大，锋面逆温越强或过渡区越 窄，通过锋区时等温线弯折越厉害
3 锋附近的位温特征 位温随高度增大的快，锋区水平等位温线密集 见图（2.6）
1000 θ = T ( ) p 两边求 求 ∇
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 冷锋； 暖锋 暖式锢囚锋 暖锋； 暖式锢囚锋；
b.密度一级不连续模拟锋面，锋面 附近变压场特征
变压场特征：变压梯度不连续，变压风也不 连续；地面锋区中，等变压线密集，锋区外， 等变压线稀疏，变压值比较小
5.湿度场 湿度场
露点温度差异
⑵ 二型冷锋（ 槽后对应冷锋） a) 近地面摩擦辐合 b) 暖湿气流被迫抬升 c) 高空槽后有系统性下降 d) 强冷平流引起下沉运动 降水区处于锋前 到锋线，且不稳定 ⑶一型冷锋与二型冷锋的区别 a． 位置：一型在槽前，二型在槽后 b． 降水区不同：一型在锋后，二型在锋前 c． 高层冷平流强弱不同：一型弱，二型强 d. 降水稳定性不同：一型稳定，二型不稳定
tg α N
1 = g
1 tg α L = g
∂ PF ∂ PN − 2 2 ∂x ∂x ∂ρ F ∂ρ N − ∂x ∂x 2 2 ∂ PL ∂ PF − 2 2 ∂x ∂x ∂ρ L ∂ρ F − ∂x ∂x
2 2
锋区存在， 锋区附近 密度一级 不连续， 气压二级 不连续
b.密度一级不连续模拟锋面，锋面附近气压 场和风场特征 气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外 大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多
锋面附近的气压场和风场分布
b.密度一级不连续模拟锋面，锋面 附近风场特征
• 风场：锋区中温度水平梯度大于两侧， 锋区中热成风比锋区外大得多 • 风随高度顺转，暖平流最强且热成风最 大高度为高空暖锋区；风随高度逆转， 冷平流最强且热成风最大高度为高空冷 锋区；热成风很大而无明显平流，可能 是静止锋
地面以上整个 气柱中速度水 平散度总和 （动力因子）
在平坦的地面上垂直速度为零时， 在平坦的地面上垂直速度为零时，地面气压变化 由热力因子和动力因子造成： 由热力因子和动力因子造成： 暖锋前地面减压（暖平流） 暖锋前地面减压（暖平流） 冷锋后地面加压（冷平流） 冷锋后地面加压（冷平流） 冷锋前暖锋后，静止锋附近：变压不明显 冷锋前暖锋后，静止锋附近： 散度总和辐散则地面气压下降 散度总和辐合则地面气压上升
湿空气等压降温达到饱和时的温度。 湿空气等压降温达到饱和时的温度。 间接描述气块水汽含量多少的状态参量
锋附近湿度场特征： 一般 暖空气 湿度大，露点高 冷空气 湿度小，露点低
3.2 锋面天气
影响锋面天气的主要因素 一、锋附近的垂直运动 • • • • 摩擦辐合上升——地面锋线处在低压槽； 摩擦辐合上升——地面锋线处在低压槽； 地面锋线处在低压槽 锋面抬升——“爬坡”条件； 锋面抬升——“爬坡”条件； 高空槽作用——锋面在槽前 上升，反之下沉； 锋面在槽前， 高空槽作用——锋面在槽前，上升，反之下沉； 暖平流上升， 温度平流 ——暖平流上升，冷平流下沉； 暖平流上升 冷平流下沉；
h AR C p
ln ，取微商， AR θ : ∇ hθ = ∇ hT − ∇ T cp p
d
θ
h
p
θ ∂ ∂θ 求 : = (γ ∂z ∂z T
−γ )
锋面附近的等温线和等位温线垂直分布
2.气压场 2.气压场
a.密度的零级不连续面模拟锋面 密度的零级不连续面模拟锋面 锋面有坡度、气象要素有突变：温度、 锋面有坡度、气象要素有突变：温度、气压 、风、锋面附近天气变化剧烈
夏季，在我国西北、华北等地，以及冬季在我 国南方地区出现的冷锋天气多属这一类型。
• •
•
用单站的风判断高空有无锋区及锋区的强度 • 高空风随高度明显逆时针旋转，热成风 高空风随高度明显逆时针旋转， 较大，较强的冷平流——冷锋； 冷锋； 较大，较强的冷平流 冷锋 • 高空风随高度明显顺时针旋转，热成风 高空风随高度明显顺时针旋转， 较大，较强的暖平流——暖锋； 暖锋； 较大，较强的暖平流 暖锋 • 只有热成风很大，无明显的冷暖平流 只有热成风很大，无明显的冷暖平流— —准静止锋。 准静止锋。 准静止锋
密度一级不连续近似下， 密度一级不连续近似下，锋有两个界面 其坡度为
锋面存在， 说明 锋面存在，锋区附近有密度的一级不连续 和气压的二级不连续。 和气压的二级不连续。
锋区内等压线(等高线 的气旋式曲率比锋区外大,或锋区 锋区内等压线 等高线)的气旋式曲率比锋区外大 或锋区 等高线 的气旋式曲率比锋区外大 内等压线(等高线 等高线)的反气旋式曲率比锋区外小 内等压线 等高线 的反气旋式曲率比锋区外小 。
1.等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压； 等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压； 等压线通过锋面时呈气旋式弯折 2.锋线一般位于地面气压槽内。 锋线一般位于地面气压槽内。 锋线一般位于地面气压槽内
气压场
P场（密度1级不连续） 密度1级不连续） 锋区内等压线(等高线)的气旋式曲率大。 锋区内等压线(等高线)的气旋式曲率大。
4.变压场 4.变压场 所谓变压是指空间各点气压随时间 的变化在某位面上的分布情况。 的变化在某位面上的分布情况。
在天气分析中，一般分析三小时变压。 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 冷锋在锋后有三小时的正变压 而冷锋前的气压变化不大. 锋后有三小时的 • 相反在 暖锋的锋前有三小时的负变压 ，而暖锋后的气压变化不大 暖锋的锋前有三小时的负变压 而暖锋后的气压变化不大. 锋前有三小时的 • • 一般是由冷锋追上暖锋而形成，所以锢囚锋前 锢囚锋前多 对于 锢囚锋来说 ，一般是由冷锋追上暖锋而形成，所以锢囚锋前多 为三小时的负变压 负变压， 锢囚锋锋后多为三小时的正变压。 多为三小时的正变压 为三小时的负变压，而锢囚锋锋后多为三小时的正变压。 由于冷锋位于暖锋的上方， 对于 暖式锢囚锋 ，由于冷锋位于暖锋的上方，故在锋前出现正变压 ）；而 由于暖锋位于冷锋的上方， 线（图c）；而冷式锢囚锋，由于暖锋位于冷锋的上方，故在地面锋 ）； 线的后面出现负变压线（ 线的后面出现负变压线（图d）。 ）。
• 准静止锋 ，由于其移动性较小，所以它附近的气压变化较小。 由于其移动性较小，所以它附近的气压变化较小。 • 锋前的变压代数值小于锋后的变压代数值
变压场与锋面移速的关系
• 假设条件： • 锋面是密度零级不连续面，PL=PN
固定坐标系： ∂ d （ ） = + V ⋅ ∇ (1) 固 ∂t dt 移动坐标系： d δ （ ） = + V − C) ⋅ ∇ （ 移 dt δt
3.1锋面附近气象要素场的特征 3.1锋面附近气象要素场的特征
1.温度场 温度场 2.气压场和风场 气压场和风场 3.变压场 变压场 4.湿度场 湿度场
一、锋面附近温度场的特征 1、水平温度场特征 、 地面图： ①地面图： 锋附近温度水平梯度大，平均约 锋附近温度水平梯度大，平均约5-6 ℃/100公里 公里 ②高空图 高空锋区为等温线的密集带，该密集带向冷区倾斜， 高空锋区为等温线的密集带，该密集带向冷区倾斜， 与地面锋线平行。锢囚锋在高空图上有暖舌， 与地面锋线平行。锢囚锋在高空图上有暖舌，暖舌 两侧等温线密集。 两侧等温线密集。 应用：根据高空图锋区内等温线密集度确定锋区强度、 应用：根据高空图锋区内等温线密集度确定锋区强度、 地面锋线位置， 地面锋线位置，等压面上冷暖平流确定锋的类型
• 由于地面锋位于气压槽中，由地转风定理，锋线附近的风场具有气旋 由于地面锋位于气压槽中，由地转风定理， 性切变，而地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。 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， 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。 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 关系可知，在锋区存在较大的风速垂直切变（风速随高度的变化）。 可知，在锋区存在较大的风速垂直切变（风速随高度的变化）。 所以自下而上穿越锋区， 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 所以自上而下穿越锋区， 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。 风速随高度有很大增加， 当等温线与等高线趋于重合时，风速随高度有很大增加，在地面锋 的上空，可出现大风速区，甚至可以出现急流。 的上空，可出现大风速区，甚至可以出现急流。