天气学原理与方法气团和锋

2.锋面附近温度垂直分布特征：
锋区内温度垂直梯度比两侧气团小。常出现锋区逆温、 等温、温度直减率很小的现象。（有逆温的锋最强）
3.锋面附近位温的分布特点：
锋区内等位温线比较密集且与锋面平行
说明：由位温方程
p
AR CP
代入状态方程 有
即准静止锋两侧变压代数值相等。
4.用气压倾向方程解释气压变化的物理意义 （1）公式推导
P 0 g dz
0

P 0 t


0
g dz t
代入连续方程:
设在平坦地面上Z=0处


§2.2 锋的概念与锋面坡度


一、锋的概念
锋：冷暖气团之间狭窄而倾斜的过渡带称为锋。锋在空 间随高度向冷空气一侧倾斜，冷空气在下，暖空气在上。 锋具有一定宽度（地面30-40Km,高空达几百公里），在 天气图上由于比例尺很小，锋区的宽度表示不出来，可 把它看作空间的一个面，称为锋面。

锋区：锋和空中某一平面相交的区域。锋区中温度水平 梯度特别大，等温线密集，并随高度向冷区倾斜。



四、我国境内的气团活动与气团天气

冬季：我国大部分地区主要受变性的极地大陆气团的
影响，它的源地在西伯利亚和蒙古，我国称它为西伯 利亚气团。它所控制的地区，一般多大风、降温天气。 气候特点是干燥、晴朗、低温、多偏北风。华南、西 南等地则受热带海洋气团影响，潮湿多阴雨或雾。在 适当的环流条件下，北极气团也可南下侵袭我国，造 成气温剧降的强寒潮天气。
①
由静力学方程和地转风方程代入①式得
tg
代入状态方程
f LVgL NVgN g L N
②
（注意
f TNVgL TlVgN g TN TL
）
得
tg

③
②、③式为Margules锋面坡度公式
令
Vg VgL VgN
代入③式得
1 Vgm VgL VgN 2
暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推 动锋面向冷气团一侧移动，称为暖锋。暖锋多在我 国东北地区和长江中下游活动，大多与冷锋连结在 一起。
准静止锋：冷暖气团势力相当，很少移动的锋， 称为准静止锋。（6小时无移动，24小时移动在 2个纬度之内）在我国华南和云贵高原等地常见 到冷锋由于受到山脉阻挡和适当流场共同作用而 形成的准静止锋。
实际上就没有锋面。 c).锋面的坡度与锋两侧平行与锋的地转风分量差成 正比。风速差（风速切变）越大，坡度越大。 当 Vg 0 tg 0 锋面也不存在 d).锋面坡度与平均温度成正比。Tm越高，坡度越 大。冬季坡度小于夏季
实际工作中常使用同一时刻各等压面图上锋 区的相对位置来估计锋面坡度的大小。同一 时刻各等压面图上锋区的相对位置越近，则 锋面坡度越大。

夏季：西伯利亚气团主要活动在我国长城以北和西北地 区。我国沿海主要受变性热带海洋气团影响。气候炎热、 潮湿、多雷雨。在我国西北主要受热带大陆气团影响， 干燥、炎热、少雨，在它的控制下常出现严重的干旱和 酷暑。云南、云贵高原南部则受SW夏季风影响，形成了 得天独厚的独特气候。 春季：变性的极地大陆气团和热带海洋气团的势力相当， 互有进退，因此是锋面和气旋活动最频繁的时期，天气 比较复杂。 秋季：变性的极地大陆气团开始活跃，变性热带气团南 退，我国出现最为宜人的秋高气爽天气
二、气 团 的 形 成 条 件
气团的形成须具备两个基本条件： (1) 具备大范围物理性质比较均匀的下垫面 。 如辽阔的海洋，浩瀚的沙漠，大面积冰雪覆盖的极 区等。 (2) 稳定的环流条件（例如移动甚少的反气旋） 使空气能比较长时间的缓慢移动在温、湿特性比较 均匀的下垫面上，从而获得与下垫面相同的物理属 性。 具备上述两个条件的地区为气团源地
我国统计结果 北方（高纬）锋面坡度 南方（低纬）锋面坡度
其中冷锋的坡度大于暖锋和静止锋
三、锋的分类

根据锋在移动过程中冷、暖气团所占的主次地 位可将锋分为：冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚 锋四种。 根据锋伸展的不同高度可将锋分为：对流层锋 （地面——对流层顶）、地面锋（700hap以 下）和高空锋（500hap以上，不接地）三种。 根据气团的不同地理类型可将锋分为冰洋锋 （北极锋）、极锋和副热带锋三种。
∵
CX 0
PL PN x x
∴
PN PL t t
即暖锋前变压代数值小于锋后的变压代数值。 （2）.冷锋 PN PN PL PL 0 ∵ ∴ X x x t t
C
即冷锋前变压代数值小于锋后的变压代数值。 （3）准静止锋
∵
C
X
0
∴
PN PL t t
Vg f tg Vgm Tm g T
∵在实际计算中 Vgm 比较小，可略去
∴
Vg f tg Tm g T
④
讨论④式：
a).锋面的坡度与f成正比，高纬锋面坡度大于低纬 。 在赤道上 故没有锋面存 在的可能。 b).锋面的坡度与锋两侧的温度差成反比，温度差 越大，坡度越小。
锢囚锋 冷锋移速快于暖锋，当冷锋追上暖锋后，或 者两条冷锋迎面相遇，迫使暖气团抬离地面，锢囚 到高空，近地层由冷锋后部的冷气团和暖锋前的冷 气团构成的交界面，称为锢囚锋。
冷式锢囚锋
第三节 锋面附近气象要素场的特征
一、锋面附近温度场的特征
1.锋面附近温度水平分布特征：
锋区内温度水平梯度比两侧气团内温度水平梯度大得多 (1).地面锋线附近有较大温差
∵ PL=PN
∴dpL=dpN
展开得
P P P L L L dP dx dy dz L x y z P P N N N dP P dx dy dz N x y z
两式相减得：
∴
PL PN dz x tg x PL PN dx z z
气团是指气象要素（主要指温度和湿度）水平分 布比较均匀的大范围空气团。 在同一气团内，气象要素(如温度）的变化相对 比较小。水平温度梯度一般小于1-2℃/100km。 在同一气团中，各地气象要素的垂直分布几乎相 同，天气现象也大致一样。 气团的水平范围:几百到几千公里不等。 气团的垂直范围:可达几公里到十几公里。
锋线：锋面与地面的交线称锋线。

地 面 锋 与 高 空 锋 区 相 对 位 置
锋 面 的 空 间 结 构
二、锋面的坡度
1.锋面坡度产生的原因:地球自转所致。
2.锋面坡度公式推导 假设锋面是T、ρ的零级不连续面（气象要素本身不连续）
即
TL≠TN
ρL ≠ ρ N
并且为一个物质面（在移动中由相同的空气质点组成）。 则在锋面两侧贴近处的气压必须相等，即 PL=PN 取一直角坐标，设x轴由暖气团指向冷气团，y轴平行地面锋 线。
2.说明：
设锋面为密度的零级不连续面，且 PL=PN 。取随锋 面移动的坐标系：x轴垂直于锋线，y轴平行于锋 线。则有 d
dt
PL PN 0
展开后得：
PL PN PL PN Cx t t x x
其中
——锋的移速
3.讨论： （1）.暖锋


冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用， 推动锋面向暖气团一侧移动，称为冷锋。冷锋 在我国一年四季都有，冬半年更为常见。
副冷锋：冷锋在移动过程中，由于气团变性程度不 同，或有小股冷空气补充南下，则在同一个冷气团 内又可形成一条冷锋称为副冷锋。前面的冷锋称为 主锋。一般来说，副锋两侧的温度差比主锋两侧的 小，伸展高度也较低。
(2).高空等压面图上锋区内等温线相对密集；其走向 与地面锋线基本平行，且随高度升高向冷空气倾斜。 (3).锢囚锋在低层等压面图上有明显的暖舌相对应， 暖舌两侧等温线较密集。 中性锢囚：高空暖舌在地面锋线上 冷式锢囚：高空暖舌在地面锋线后 暖式锢囚：高空暖舌在地面锋线前
天气图应用：
（1）根据高空锋区位置和走向确定地面锋线的大致 位置和走向。地面锋应位于高空锋区的前沿。 （2）根据高空锋区附近冷暖平流的性质确定锋的类 型。锋区内有冷平流，则地面为冷锋；若有暖平 流则为暖锋；如果无平流或仅有弱的平流，则为 准静止锋 （3）根据锋区内等温线的密集程度确定锋的强度。 （4）对比同一时刻各等压面上锋区的位置，可大致 确定锋面的坡度。
和静力学方程
T Ag z T z CP
其中
d
dT Ag dz CP
讨论 气团内
d z T

0 d 0
位温随着高度的升高而增大
锋区内
0 d
位温随着高度的升高而增大 得很快
结论：
二、以密度的零级不连续面模拟锋面时， 锋面附近气压场、风场和变压场的特征
1.气压场特征：地面锋线处于低压槽中，等压线 通过锋面时有较大的弯折，折角指向高压一侧。 2.说明：取x轴垂直于锋线，由暖区指向冷区；y轴 平行于锋线。假设锋面是密度零级不连续面。 由锋面坡度公式：
且
PL PN 0 x x
3.结论： a. PL=PN 锋线附近气压是连续的。
PL PN x 锋线附近气压梯度是不连续的， b. x
所以等压线穿过锋线时有弯折。
c. 满足，则折角指向高压，即锋 线落在低压槽中。
PL PN x x
2、锋附近变压场的特征： 1.特征：对冷、暖锋来说，锋前变压代数值总是小 于锋后的变压代数值（冷锋前一般为负变压，后为 正变压。暖锋前后均为负变压，但代数值前小后 大）。静止锋两侧变压代数值则相差很小。移动锋 面引起的变压差，随锋面移速、锋面坡度及锋两侧 气团密度差的增大而增大。
第二章 气团与锋
§2.1 气团 §2.2 锋的概念与锋面坡度 §2.3 锋面附近气象要素场的特征 §2.4 锋面分析 §2.5 锋生与锋消 本章重点掌握：锋的概念与分类；锋面附近温度 场、气压场、变压场和风场的特征；锋面天气 特征；锋生、锋消的概念 及影响因素