第二章_3鋒面附近氣象要素場的特征

1、一、鋒面附近溫度場的特征 1.溫度水平分布 特征：鋒區(qū)內(nèi)溫度水平梯度比兩側(cè)氣團(tuán)內(nèi)溫度水平 梯度大 (1).地面鋒線附近有較大溫差 (2).高空等壓面圖上鋒區(qū)內(nèi)等溫線的密集區(qū)；高空鋒 區(qū)走向與地面鋒線基本平行，且隨高度升高向冷空 氣傾斜 (3).鋒區(qū)內(nèi)有冷平流則為冷鋒， 有暖平流則為暖鋒， 無平流（弱），少移動則為準(zhǔn)靜止鋒 (4).錮囚鋒溫度場 中性錮囚：高空暖舌在地面鋒線上 冷式錮囚：高空暖舌在地面鋒線后 暖式錮囚：高空暖舌在地面鋒線前 實(shí)際上，一般只做中性錮囚鋒 2.溫度垂直分布 特征：鋒區(qū)內(nèi)溫度垂直梯度比兩側(cè)氣團(tuán)小鋒區(qū)逆溫， 等溫，溫度直減率小 3.位溫的分布 P70 T2.6(e ) 1

2、.特點(diǎn)：鋒區(qū)內(nèi)的位溫線比較密集且與鋒區(qū)平行 2.說明： 取對數(shù) 并對z取偏導(dǎo)得到： 1000 P AR C T p 代入狀態(tài)方程 和靜力學(xué)方程 有 其中 P TAg zTzC d P dTAg dzC 氣團(tuán)內(nèi) 位溫隨著高度的升高而增大 鋒區(qū)內(nèi) 位溫隨著高度的升高而增大 得很快 00 d 0 d 結(jié)論： a) 等壓面上，水平位溫梯度方向和水平溫度梯度方 向完全一致。位溫等值線就是溫度等值線。 b） ，位溫垂直梯度在鋒區(qū)內(nèi)比氣團(tuán)內(nèi)大得多， 所以鋒區(qū)內(nèi)等位溫線密集 . c）空氣質(zhì)點(diǎn)在鋒面上移動，在絕熱條件下位溫守恒， 因此等位溫面平行于鋒面，等位溫面同鋒面一致 隨高度向空氣傾斜 d）實(shí)際工作中不使用

3、位溫 而使用假相當(dāng)位溫 二、密度零級不連續(xù)面 （一）鋒面附近氣壓場的特征 1.特征：等壓線通過鋒面時(shí)有較大的彎折，折角指向高 壓，鋒線處于低壓槽中。 2.說明：設(shè)x軸垂直于鋒線，由暖指向冷； y軸平行于鋒線 鋒面是密度零級不連續(xù)面 由鋒面坡度： 代入靜力學(xué)方程： 得： 又 且 3.結(jié)論： a. 鋒線附近氣壓連續(xù)。 b. 鋒線附近氣壓梯度不連續(xù)，即等壓線 穿過鋒線時(shí)有彎折。 c. 滿足，則折角指向高壓，即鋒線落在 低壓槽中。 （二）鋒附近變壓場的特征。 1.氣壓隨時(shí)間變化稱變壓 冷鋒前為負(fù)變壓，后為正變壓。 暖鋒前后均為負(fù)變壓，但代數(shù)值前小后大。 特征：鋒前變壓代數(shù)值小于鋒后變壓代數(shù)值。 2.說

4、明： 設(shè)坐標(biāo)如前：x垂直鋒線，y平行于鋒線，鋒面為 密度不連續(xù)面。 即 其中 鋒的移速 （1）.暖鋒 即： 暖鋒前變壓代數(shù)值小于鋒后的變壓代數(shù)值。 （2）.冷鋒 冷鋒前變壓代數(shù)值小于鋒后的變壓代數(shù)值。 （3）.推論鋒線向著變壓代數(shù)值小的一側(cè)移動。 0 x C 3.用氣壓傾向方程解釋氣壓變化的物理意義。 （1）公式推導(dǎo)。 代入連續(xù)方程: 邊界條件： 時(shí) ； 即 第一項(xiàng) 第二項(xiàng) 氣壓傾向方程 （2）.討論 第一項(xiàng)為密度平流項(xiàng)，（氣壓變化的熱力因子） a.若 ，氣柱為暖平流 則 地面減壓 b.若 ，氣柱為冷平流 則 地面增壓 暖鋒前暖平流，負(fù)變壓明顯。 冷鋒后冷平流，正變壓明顯。 第二項(xiàng)為水平速度散

5、度項(xiàng)（動力因子）。 若 氣柱輻散為主，質(zhì)量減少。 則 地面減壓。 若 氣柱輻合為主，質(zhì)量增加。 則 地面增壓。 （三）、鋒線附近風(fēng)場特征。 1.水平方向 特征：鋒兩側(cè)的風(fēng)具有氣旋式切變和氣流輻合 由偏差風(fēng)可知：低壓中氣流為氣旋式輻合 2.垂直方向 a.冷鋒后有冷平流自下而上穿過鋒區(qū)，風(fēng)向逆時(shí)針 暖鋒前有暖平流自下而上穿過鋒區(qū)，風(fēng)向順時(shí)針 b.鋒區(qū)上空存在急流：極鋒鋒區(qū)和副熱帶鋒區(qū)存在西風(fēng) 急流 六、密度一級不連續(xù)面 （一）鋒面坡度 靠近鋒區(qū)兩側(cè)冷暖氣團(tuán)的氣壓和密度都是 連續(xù)的，所以溫度也是連續(xù)的。 設(shè)x軸由暖氣團(tuán)指向冷氣團(tuán)，y軸平行地面 鋒線 暖邊界坡度： NNFF N NF FN pppp

6、dz xxxx tg pp dxg zz 說明在不連續(xù)面附近不僅氣壓連續(xù)，而且 氣壓梯度連續(xù)。在鋒面上有： ,0 NF FN pp xx 0 0 0 NF NNNFFF NF pp d xx pppppp dxdydz xxxyxxzxx pp yxx 展開后得： 在所取坐標(biāo)中有： 2222 2222 22 22 22 1 1 NNFF N NF NF FL L FL PPPP dz xxxx tg ppdxg xx x zx z PP xx tg g xx 同理有 說明：鋒區(qū)附近有密度的一級不連續(xù)和氣壓的二級不連續(xù)。 222 222 NLF FNL NNLFLF LNF xxx pPppPP

7、 ppp xxxxxx 2.密度一級不連續(xù)面，鋒面附近氣壓場、風(fēng) 場和變壓場特征 氣壓場：鋒區(qū)內(nèi)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外 大得多，反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多 風(fēng)場：鋒區(qū)中溫度水平梯度大于兩側(cè)，鋒區(qū) 中熱成風(fēng)比鋒區(qū)外大得多 222 222 ,0 NFL NFL tg xxx PPP xxx 或因 故有：或 風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，暖平流最強(qiáng)且熱成風(fēng)最大 高度為高空暖鋒區(qū)；風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，冷平 流最強(qiáng)且熱成風(fēng)最大高度為高空冷鋒區(qū)； 熱成風(fēng)很大而無明顯平流，可能是靜止鋒 變壓場特征：變壓梯度不連續(xù)，變壓風(fēng)也 不連續(xù)；地面鋒區(qū)中，等變壓線密集，鋒 區(qū)外，等變壓線稀疏，變壓值比較小 四、鋒線附近濕度場的特征 一般

8、暖氣團(tuán)濕度大 冷氣團(tuán)濕度小 特殊 海洋冷空氣冷濕 大陸暖空氣干暖 注意：冷暖氣團(tuán)的源地。 六、鋒面天氣 形成云和降水的條件：水氣條件，垂直運(yùn)動， 大氣穩(wěn)定度 1.冷鋒附近的云和降水 a.第一類型冷鋒天氣 特征：鋒線位于高空槽前，坡度小，移動慢； 暖空氣爬升，冷空氣下沉； 層狀云為主，云序由低到高，有序排列； 鋒后穩(wěn)定連續(xù)降水（有幾百公里寬） b.第二類型冷鋒天氣 特征：鋒線位于高空槽后，坡度大，移動快； 冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)高層為下沉氣流， 暖氣團(tuán)中下層上升氣流積狀云為主，從高到低 垂直排列 鋒前不穩(wěn)定降水。 冷鋒經(jīng)過前后的天氣狀況比較 通過前 通過時(shí) 通過后 風(fēng) 南-西南 強(qiáng)風(fēng)，風(fēng)向不定 西-北西

9、 溫度 暖 劇降 冷 氣壓 逐漸降低 陡升 逐漸升高 云 卷云高積云積雨云 積云、積雨云 積云 降水 陣雨 大雨、雷雨、閃電 小雨轉(zhuǎn)晴 濕度 高 急速下降 更低 2.暖鋒附近的云和降水。 特征：鋒線位于高空槽前，坡度小，移速慢 冷暖氣團(tuán)都為上升氣流 層狀云為主，從高到低垂直排列 鋒前穩(wěn)定降水，幾百公里 暖鋒經(jīng)過前后的天氣狀況比較暖鋒經(jīng)過前后的天氣狀況比較 通過前通過前 通過時(shí)通過時(shí) 通過后通過后 風(fēng)風(fēng) 南南- -東南東南 不定不定 南南- -西南西南 溫度溫度 冷冷 逐漸上升逐漸上升 暖暖 氣壓氣壓 降下降下 不變不變 先升后降先升后降 云云 卷云卷云高層高層云云雨層云、層云、霧雨層云、層云、

10、霧 層狀云層狀云 晴晴+ +積層云積層云 降水降水 小雨、中雨小雨、中雨 毛毛雨毛毛雨 無無 濕度濕度 不變不變 些微升高些微升高 先升先升不不變變 3.準(zhǔn)靜止鋒附近的云和降水 特征： 類似于第一類型冷鋒，但坡度更小 垂直運(yùn)動弱層狀云為主 穩(wěn)定的連續(xù)降水，雨量小，風(fēng)區(qū)寬，時(shí)間 長，雨區(qū)離鋒線有一段距離。 4.錮囚鋒附近云和降水。 特點(diǎn)：兩鋒面云系的合并，鋒線兩側(cè)為對稱性雨區(qū)， （幾百公里寬） 冷暖式見p81圖2.17。 云屬 云類 中文名 簡寫 中文名 簡寫 概述 淡積云 Cu hum 積云 碎積云 Fc 積云 Cu 濃積云 Cu cong 禿積雨云 Cb calv 積雨云 積雨云 Cb 鬃積雨云 Cb cap 透光層積云 Sc tra 層積云 蔽光層積云 Sc op 積云性層積云 Sc cug 堡狀層積云 Sc cast 層積云 Sc 莢狀層積云 Sc lent 層云 St 層云和碎層云 層云 St 碎層云 Fn 雨層云 Ns 雨層云和碎雨云 低云 雨層云 Ns 碎雨云 Fn 透光高層