第八講.鋒面和氣旋

1、1Ch08：鋒面和氣旋：鋒面和氣旋本講內(nèi)容本講內(nèi)容1.氣團：不同的性質(zhì)氣團：不同的性質(zhì)2.鋒面：兩個不同氣團的界面鋒面：兩個不同氣團的界面3.冷鋒：冷氣團勢力強冷鋒：冷氣團勢力強4.暖鋒：暖氣團勢力強暖鋒：暖氣團勢力強5.靜止鋒：冷暖氣團勢力相當靜止鋒：冷暖氣團勢力相當6.錮囚鋒：冷鋒趕上暖鋒后，把暖空氣抬離地面，錮囚鋒：冷鋒趕上暖鋒后，把暖空氣抬離地面，近地面層冷暖鋒合并近地面層冷暖鋒合并7.鋒面氣旋模型鋒面氣旋模型8.鋒面氣旋天氣鋒面氣旋天氣閱讀：閱讀：Meteorology Today， 第第12、13章章2在專業(yè)課中n包括兩章的內(nèi)容n概要的介紹一下有關的基本概念n參考: 教學博客教學博

2、客:http:/3氣團和鋒面氣團和鋒面n性質(zhì)相對均勻的大團空氣稱為性質(zhì)相對均勻的大團空氣稱為氣團氣團(air mass);n不同的下墊面作用形成了不同的冷暖、不同的下墊面作用形成了不同的冷暖、干濕的氣團干濕的氣團;n不同性質(zhì)氣團之間的交界面被稱為不同性質(zhì)氣團之間的交界面被稱為鋒面鋒面(front),一般把熱力學場和風場具有顯著變一般把熱力學場和風場具有顯著變化的狹窄傾斜帶定義為鋒面化的狹窄傾斜帶定義為鋒面;n鋒面是中緯度地區(qū)大氣斜壓性的反映鋒面是中緯度地區(qū)大氣斜壓性的反映, 鋒面鋒面作為一種天氣系統(tǒng)，它同時又與其他的天作為一種天氣系統(tǒng)，它同時又與其他的天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象有密切的聯(lián)系。氣系統(tǒng)和天

3、氣現(xiàn)象有密切的聯(lián)系。4南方的暖氣團與北方的冷氣團南方的暖氣團與北方的冷氣團5氣團的形成與變性氣團的形成與變性n氣團的形成主要受下墊面溫度和濕度的氣團的形成主要受下墊面溫度和濕度的影響影響,具有形成氣團比較均勻的溫度和濕具有形成氣團比較均勻的溫度和濕度屬性條件的地區(qū)稱為氣團源地。度屬性條件的地區(qū)稱為氣團源地。n氣團運動離開源地移至與源地性質(zhì)不同氣團運動離開源地移至與源地性質(zhì)不同的下墊面時，兩者間又產(chǎn)生了熱量與水的下墊面時，兩者間又產(chǎn)生了熱量與水分的交換，氣團的物理屬性逐漸發(fā)生變分的交換，氣團的物理屬性逐漸發(fā)生變化，這種變化稱為化，這種變化稱為氣團變性氣團變性。6氣團的分類氣團的分類n干冷的干冷的

4、冰洋氣團冰洋氣團和和極地氣團極地氣團，源自，源自北冰洋和極地地區(qū)。北冰洋和極地地區(qū)。n暖濕的暖濕的熱帶氣團熱帶氣團和和赤道氣團赤道氣團，來源，來源于熱帶洋面和赤道洋面。于熱帶洋面和赤道洋面。7影響我國的氣團活動影響我國的氣團活動n冬季冬季: :大陸西伯利亞的干冷氣團與熱帶海洋氣團相遇時在大陸西伯利亞的干冷氣團與熱帶海洋氣團相遇時在交界處形成陰雨天氣，如冬季華南地區(qū)的陰雨。北極氣交界處形成陰雨天氣，如冬季華南地區(qū)的陰雨。北極氣團南下侵入我國可造成氣溫劇烈下降的強寒潮天氣。熱團南下侵入我國可造成氣溫劇烈下降的強寒潮天氣。熱帶海洋氣團可影響到華南、華東和云南等地，形成溫熱、帶海洋氣團可影響到華南、華

5、東和云南等地，形成溫熱、濕潤的天氣。濕潤的天氣。n夏季夏季: : 西伯利亞氣團與南方海洋氣團在我國大陸相遇并西伯利亞氣團與南方海洋氣團在我國大陸相遇并由南向北推進，造成我國大范圍的降水。來自印度洋的由南向北推進，造成我國大范圍的降水。來自印度洋的赤道氣團（季風氣團）可造成長江流域以南地區(qū)大量降赤道氣團（季風氣團）可造成長江流域以南地區(qū)大量降水水. . 而熱帶大陸氣團也可影響我國西部地區(qū)，出現(xiàn)嚴重而熱帶大陸氣團也可影響我國西部地區(qū)，出現(xiàn)嚴重的干旱和酷暑。的干旱和酷暑。n春季春季: : 西伯利亞氣團和熱帶海洋氣團兩者勢力相當，互西伯利亞氣團和熱帶海洋氣團兩者勢力相當，互有進退，是鋒系及氣旋活動最盛

6、的時期。有進退，是鋒系及氣旋活動最盛的時期。n秋季秋季: : 變性的西伯利亞氣團占主要地位，熱帶海洋氣團變性的西伯利亞氣團占主要地位，熱帶海洋氣團退居東南海上，我國東部地區(qū)在單一氣團控制下，出現(xiàn)退居東南海上，我國東部地區(qū)在單一氣團控制下，出現(xiàn)全年最宜人的秋高氣爽的天氣。全年最宜人的秋高氣爽的天氣。8我國冬季的氣團活動我國冬季的氣團活動9我國夏季的氣團活動我國夏季的氣團活動10鋒面鋒面(Front)在英語中在英語中, Front的意思是戰(zhàn)線的意思是戰(zhàn)線, 尤其指第一次世界大戰(zhàn)時的西歐戰(zhàn)線尤其指第一次世界大戰(zhàn)時的西歐戰(zhàn)線(the west front). 鋒面的名稱起源于第一次世界大戰(zhàn)，挪威氣象學

7、家鋒面的名稱起源于第一次世界大戰(zhàn)，挪威氣象學家Vilhelm Bjerknes和他的兒子和他的兒子Jacob Bjerknes等首先提出的等首先提出的.11不同的角度觀察鋒面：不同的角度觀察鋒面：(a)側(cè)視圖，側(cè)視圖，(b) 俯視圖，俯視圖，(c)三維視圖三維視圖12挪威學派的極鋒模型挪威學派的極鋒模型: :n以挪威氣象學家以挪威氣象學家Vilhelm Bjerknes為代為代表的一個學派在表的一個學派在20年代初認為年代初認為, 鋒面從鋒面從地面延伸到大氣高層地面延伸到大氣高層.n可是可是, 后來的觀測表明后來的觀測表明, 鋒面僅達鋒面僅達2-3公公里的高度里的高度. 雖然高空和地面鋒區(qū)的配

8、置對雖然高空和地面鋒區(qū)的配置對鋒面的發(fā)展非常重要鋒面的發(fā)展非常重要, 但鋒面的空間結(jié)構(gòu)但鋒面的空間結(jié)構(gòu)與挪威學派的模型有很大不同與挪威學派的模型有很大不同.13鋒的種類鋒的種類: : 根據(jù)鋒在移動過程中冷、暖氣團所具有根據(jù)鋒在移動過程中冷、暖氣團所具有的主次位可將鋒分為：的主次位可將鋒分為：1.冷鋒冷鋒(cold front),2.暖鋒暖鋒(warm front),3.靜止鋒靜止鋒(stationary front),4.錮囚鋒錮囚鋒(occluded front)。14冷鋒冷鋒n鋒面在移動過程中，冷氣團起主導作用，鋒面在移動過程中，冷氣團起主導作用，推動鋒面向暖氣團一側(cè)移動，這種鋒面推動鋒面

9、向暖氣團一側(cè)移動，這種鋒面稱為冷鋒。稱為冷鋒。n冷鋒過境后，冷氣團占據(jù)了原來暖氣團冷鋒過境后，冷氣團占據(jù)了原來暖氣團所在的位置。溫度、風向和風速都發(fā)生所在的位置。溫度、風向和風速都發(fā)生很大變化，降水和雷暴天氣也發(fā)生在冷很大變化，降水和雷暴天氣也發(fā)生在冷鋒的附近。鋒的附近。n冷鋒一年四季在我國都有，冬半年更為冷鋒一年四季在我國都有，冬半年更為常見。常見。15冷鋒附近的氣流和云系分布冷鋒附近的氣流和云系分布( (溫度是華氏溫標溫度是華氏溫標) )16冷鋒的冷鋒的3維示意圖維示意圖17冷鋒附近地面冷鋒附近地面氣壓場、風場和天氣現(xiàn)象氣壓場、風場和天氣現(xiàn)象18鋒面垂直剖面溫度分布鋒面垂直剖面溫度分布19

10、位于美國東海岸一條冷鋒位于美國東海岸一條冷鋒( (第第1 1天天) )20位于美國東海岸一條冷鋒位于美國東海岸一條冷鋒( (第第2 2天天) )21暖鋒暖鋒n鋒面在移動過程中，如果暖氣團起主導鋒面在移動過程中，如果暖氣團起主導作用，推動鋒面向冷氣團一側(cè)移動，這作用，推動鋒面向冷氣團一側(cè)移動，這種鋒面稱為暖鋒。種鋒面稱為暖鋒。n暖鋒多在我國東北地區(qū)和長江中下游地暖鋒多在我國東北地區(qū)和長江中下游地區(qū)活動，大多與冷鋒聯(lián)結(jié)在一起。暖鋒區(qū)活動，大多與冷鋒聯(lián)結(jié)在一起。暖鋒附近的等壓線也有一折角，但沒有冷鋒附近的等壓線也有一折角，但沒有冷鋒明顯。溫度有變化明顯。溫度有變化, , 風向在暖鋒兩側(cè)發(fā)風向在暖鋒兩

11、側(cè)發(fā)生變化，幾乎相互垂直。暖鋒降水范圍生變化，幾乎相互垂直。暖鋒降水范圍比冷鋒寬的多。比冷鋒寬的多。22暖鋒的暖鋒的3維示意圖維示意圖23暖鋒附近地面暖鋒附近地面氣壓場、風場和天氣現(xiàn)象氣壓場、風場和天氣現(xiàn)象24靜止鋒靜止鋒n當冷暖氣團勢力相當，鋒面移動很少時，稱當冷暖氣團勢力相當，鋒面移動很少時，稱為靜止鋒。靜止鋒的個別地段有時會向暖氣為靜止鋒。靜止鋒的個別地段有時會向暖氣團方向移動，或者向冷氣團方向移動，因此團方向移動，或者向冷氣團方向移動，因此它可以轉(zhuǎn)變?yōu)槔滗h或暖鋒。它可以轉(zhuǎn)變?yōu)槔滗h或暖鋒。n在我國在我國, , 靜止鋒常常在華南和華東地區(qū)活動，靜止鋒常常在華南和華東地區(qū)活動，形成持續(xù)的陰雨

12、天氣。在我國華南和云貴高形成持續(xù)的陰雨天氣。在我國華南和云貴高原等地區(qū)常見到冷鋒由于受到山脈阻擋和適原等地區(qū)常見到冷鋒由于受到山脈阻擋和適當?shù)牧鲌龉餐饔枚纬蓽熟o止鋒。當?shù)牧鲌龉餐饔枚纬蓽熟o止鋒。25準靜止鋒示意圖準靜止鋒示意圖26錮囚鋒錮囚鋒n由于冷鋒移速遠快于暖鋒，冷鋒趕上暖鋒由于冷鋒移速遠快于暖鋒，冷鋒趕上暖鋒后把暖空氣抬離地面，近地面層冷暖鋒合后把暖空氣抬離地面，近地面層冷暖鋒合并而形成一種鋒叫錮囚鋒。并而形成一種鋒叫錮囚鋒。n這時表現(xiàn)出暖空氣、冷空氣和比較強的冷這時表現(xiàn)出暖空氣、冷空氣和比較強的冷空氣。有時由于地形作用，使兩條冷鋒相空氣。有時由于地形作用，使兩條冷鋒相對而行，也

13、可以形成錮囚鋒。對而行，也可以形成錮囚鋒。27錮囚鋒的形成錮囚鋒的形成28沿錮囚鋒不同部位的垂直剖面沿錮囚鋒不同部位的垂直剖面29錮囚鋒的形成過程錮囚鋒的形成過程地面圖和垂直剖面地面圖和垂直剖面30挪威學派的鋒面氣旋模型挪威學派的鋒面氣旋模型31初始狀態(tài)初始狀態(tài)32發(fā)生發(fā)生33發(fā)展發(fā)展34成熟成熟35錮囚錮囚36氣旋的形成和發(fā)展過程氣旋的形成和發(fā)展過程37地面鋒面和高空氣流的配置地面鋒面和高空氣流的配置n地面鋒面系統(tǒng)總是與其上空的氣流緊密地面鋒面系統(tǒng)總是與其上空的氣流緊密結(jié)合在一起的結(jié)合在一起的, 尤其是與高層大氣波動尤其是與高層大氣波動(Rossby waves)密切相關密切相關.n一般地說

14、一般地說, 當?shù)孛鏆庑挥诓▌拥蛪翰矍爱數(shù)孛鏆庑挥诓▌拥蛪翰矍盎蚣绷髑皶r或急流前時,鋒面會發(fā)展和加強鋒面會發(fā)展和加強.否則否則, 地地面鋒面會減弱面鋒面會減弱.38氣旋和反氣旋與高空氣流的配置氣旋和反氣旋與高空氣流的配置39羅斯貝波羅斯貝波: Rossby waves40地面氣旋和高空氣流的配置地面氣旋和高空氣流的配置41高空急流高空急流42急流附近的散度分布急流附近的散度分布43地面鋒面和高空急流地面鋒面和高空急流44地面鋒面和高空流場的配置地面鋒面和高空流場的配置45地面鋒面和高空流場的配置地面鋒面和高空流場的配置46北大西洋上空的強風暴北大西洋上空的強風暴( (氣旋氣旋) )47200

15、1年年4月月7日日影響華北地區(qū)的強風暴和沙塵暴影響華北地區(qū)的強風暴和沙塵暴482000年年4月月6日日衛(wèi)星云圖顯示的是氣旋大風與沙暴，衛(wèi)星云圖顯示的是氣旋大風與沙暴，鋒后的黃色沙塵已經(jīng)開始影響北京鋒后的黃色沙塵已經(jīng)開始影響北京49n1999年年4月月3日我國風日我國風云（云（FY-1C）衛(wèi)星觀）衛(wèi)星觀測到的北太平洋溫帶測到的北太平洋溫帶氣旋可見光和近紅外氣旋可見光和近紅外合成云圖合成云圖.50作業(yè)作業(yè):1.1.影響我國的氣團有哪些影響我國的氣團有哪些? ? 在一年的四季中在一年的四季中, , 這些氣團是怎樣影響我國天氣的這些氣團是怎樣影響我國天氣的? ?2.2.什么是鋒面什么是鋒面? ? 鋒面

16、有哪些種類鋒面有哪些種類? ? 分別畫出它分別畫出它們的垂直剖面簡圖們的垂直剖面簡圖, ,標出冷暖氣團以及鋒面標出冷暖氣團以及鋒面的移動方向的移動方向. .3.3.畫圖和簡述氣旋的發(fā)生畫圖和簡述氣旋的發(fā)生, ,發(fā)展和消散的過程發(fā)展和消散的過程（平面圖）（平面圖）. .4.4.畫圖并簡述地面氣旋位于高空急流的什么位畫圖并簡述地面氣旋位于高空急流的什么位置時有利于氣旋的發(fā)展置時有利于氣旋的發(fā)展? ?51思考題思考題n高層氣流呈波動，在北緯高層氣流呈波動，在北緯45附近，如果圍繞地附近，如果圍繞地球有球有5個波，每個波的波長是多少（地球半徑為個波，每個波的波長是多少（地球半徑為6400km)？一般來說，波谷（槽）對應壞天氣？一般來說，波谷（槽）對應壞天氣（氣旋風暴等），波峰對應好天氣（高壓），如（氣旋風暴等），波峰對應好天氣