課件氣團和鋒面

第二章氣團和鋒面1.氣團2.鋒面系統(tǒng)3.鋒面特征及天氣4.鋒生和鋒消

主要內(nèi)容難點和重點重點和難點第二章重點：1.氣團和鋒面系統(tǒng)的概念2.鋒面附近氣象要素場的特征3.鋒生和鋒消

第二章難點：1.鋒面附近氣象要素場的特征2.鋒生和鋒消

一、氣團的概念1.定義：氣象要素分布比較均勻的大范圍的空氣團2.尺度：水平方向數(shù)千公里，垂直范圍可達幾公里到十幾公里，3.氣團控制的天氣：水平方向：天氣現(xiàn)象基本相同，溫濕分布均勻；垂直方向：氣象要素分布相同（包括穩(wěn)定度）二、氣團形成與變性1.氣團的形成①下墊面性質(zhì)均勻的廣闊的地球表面（大沙漠、大平原、大洋、冰障覆蓋），為氣團源地。②穩(wěn)定的環(huán)流（下沉輻散，如較少移動的反氣旋）2.形成方式：各種尺度的湍流、系統(tǒng)性垂直運動、蒸發(fā)、凝結(jié)和輻射等物理過程三.氣團的分類1地理分類冰洋氣團(A=Arctic,AA=Antartic)）極地氣團(P=Polar)熱帶氣團(T=Tropical)赤道氣團(Equatorial)2熱力分類冷氣團：當(dāng)氣團向著比它暖的下墊面移動時稱為冷氣團暖氣團：當(dāng)氣團向著比它冷的下墊面移動時稱為暖氣團3海陸海洋性氣團(m=maritime)大陸性氣團(c=continental)氣團變性氣團物理屬性的變化稱為氣團的變性原因氣團離開源地移到另一個地方，在移動過程中，與所經(jīng)過的下墊面不斷發(fā)生水汽、熱量等的交換，引起原有氣團物理屬性和天氣特征的改變。

冷氣團變性快，還是暖氣團變性快？不同氣團，其變性的快慢是不同的，變性的快慢和它所經(jīng)下墊面性質(zhì)與氣團性質(zhì)差異的大小有關(guān)。冷氣團移到暖的地區(qū)變性較快。原因：冷氣團低層變暖，趨于不穩(wěn)定，亂流對流容易發(fā)展，能很快地將低層的熱量傳到上層暖氣團移到冷的地區(qū)則變冷較慢。原因：低層變冷趨于穩(wěn)定，亂流和對流不易發(fā)展，其冷卻過程主要靠輻射作用進行。大陸移入海洋的氣團容易取得蒸發(fā)的水汽而變濕，而從海洋移到大陸的氣團，則要通過凝結(jié)及降水過程才能變干，所以氣團的變干過程比較緩慢。影響我國的氣團

１.極地大陸氣團：干冷 ２.極地海洋氣團：濕冷 ３.熱帶海洋氣團：暖濕（副熱帶高壓） ４.熱帶大陸氣團：暖干（中亞） ５.印度洋的赤道氣團：暖濕（季風(fēng)氣團）鄂霍次克海氣團（mP)熱帶海洋氣團(mT)熱帶海洋氣團(mT)氣團的概念西伯利亞氣團（cP)中國氣團(cT)青藏氣團(cT)中亞氣團（cT)熱帶海洋氣團(mT)1.4我國境內(nèi)的氣團活動與氣團天氣冬季：西伯利亞氣團（極地大陸氣團）影響；源地：西伯利亞和蒙古。特點：*地面流場為冷性反氣旋；*中低空為下沉逆溫；*控制區(qū)為干冷天氣；與熱帶海洋氣團相遇，在華南沿海等地構(gòu)成陰雨天氣；*北極氣團南侵我國，可造成強寒潮天氣。夏季：西伯利亞氣團：在長城以北和西北活動頻繁，與南方熱帶海洋氣團交綏，是盛夏南北方區(qū)域性降水的主要原因；

熱帶大陸氣團：常影響我國西部地區(qū)，干旱酷熱與此有關(guān)；

赤道氣團（來自印度洋,又稱季風(fēng)氣團）造成長江以南大量降水；春季：

西伯利亞氣團與熱帶海洋氣團勢力相當(dāng)，是鋒面及氣旋活動最盛時期；秋季：變性的西伯利亞氣團占主要地位，熱帶海洋氣團退居?xùn)|南海上，我國東部地區(qū)秋高氣爽。§2.2鋒的概念與鋒面坡度鋒面和氣旋是中緯度最典型的兩類天氣系統(tǒng)，中緯度許多天氣現(xiàn)象與鋒面和氣旋有關(guān)。鋒面是天氣學(xué)中最經(jīng)典的概念之一，也是最重要的中緯度天氣系統(tǒng)之一。

鋒面系統(tǒng):鋒的概念、鋒的分類、鋒面坡度一、鋒的概念1、鋒密度不同的兩個氣團之間的過渡區(qū)。在天氣圖上表現(xiàn)為等溫線密集（即溫度水平梯度大而窄的區(qū)域）密度的不同主要表現(xiàn)為溫度的不同。2、鋒面

在近地面層中過渡帶寬約數(shù)十公里，在高層可達200-400公里。寬度與其水平長度相比(長達數(shù)百-數(shù)千公里)是很小的。人們常把它近似地看成一個面，即鋒面。靠近暖氣團一側(cè)的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團一側(cè)的界面叫鋒的下界。上界和下界的水平距離稱為鋒的寬度。3、鋒區(qū)：

鋒面與空中某一平面相交的區(qū)域稱為鋒區(qū)(上界和下界之間的區(qū)域)。4、鋒線：鋒面與地面的交線。鋒面的空間結(jié)構(gòu)示意圖（2）

2.2鋒的分類A.根據(jù)鋒在移動過程中冷、暖氣團所占主次地位，可將鋒分為：冷鋒、暖鋒、準靜止鋒和錮囚鋒。B.根據(jù)鋒的伸展高度可將鋒分為：地面鋒（或低層鋒低層鋒，700hPa以下）、對流層鋒（地面—對流層頂）和高空鋒（500hPa以上，不接地）C.根據(jù)鋒面兩側(cè)的氣團來源的地理位置不同，可將鋒分為：

冰洋鋒、極鋒

和副熱帶（熱帶）鋒。準靜止鋒

當(dāng)冷、暖氣團的勢力相當(dāng)時，鋒面的移動十分緩慢或相對靜止，這種鋒面稱為準靜止鋒。

冷鋒

鋒面移動過程中，冷氣團起主導(dǎo)作用，冷氣團推動鋒面向暖氣團一側(cè)移動，這類鋒面稱為冷鋒。

暖鋒

鋒面移動過程中，暖空氣團起主導(dǎo)作用，推動鋒面向冷氣團一側(cè)移動，這類鋒面稱為暖鋒。鋒的類型冷鋒：鋒面在移動過程中，冷氣團起主導(dǎo)作用，推動鋒面向暖氣團一側(cè)運動地面三維冷鋒所經(jīng)之處，冷空氣代替暖空氣，使該地區(qū)氣溫下降。暖鋒：鋒面在移動過程中，暖氣團起主導(dǎo)作用，推動鋒面向冷氣團一側(cè)運動地面三維暖鋒所經(jīng)之處，暖空氣代替冷空氣，使該地區(qū)氣溫升高。靜止鋒：冷暖氣團勢力相當(dāng)，鋒面移動很少鋒面在某一地區(qū)來回擺動。錮囚鋒：暖氣團、較冷氣團、更冷氣團相遇時先構(gòu)成兩個鋒面，然后其中一個追上另一個鋒面即形成錮囚。兩條鋒面相遇時，迫使暖空氣被抬離地面，凌駕在上空。鋒前鋒后都是冷氣團。abcA冷式錮囚鋒B暖式錮囚鋒C中性錮囚鋒xy面內(nèi)紅色的實線為高層等溫線鋒后的冷氣團比鋒前的冷氣團冷冷式錮囚鋒鋒后的冷氣團比鋒前的冷氣團暖暖式錮囚鋒鋒前后的冷氣團溫差較小中性錮囚鋒鋒的詳細分類§2.3鋒面結(jié)構(gòu)模型1、大氣中的不連續(xù)面不連續(xù)面：其兩側(cè)距離為無限小的兩個點上的某物理量A的數(shù)值不相等(即不連續(xù))，這樣的面稱為不連續(xù)面。物理量不連續(xù)物理量一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)COLDWARM不連續(xù)面COLDWARM過渡帶COLDWARM不連續(xù)面＋過渡帶3、新近觀測事實(Sanders,1955;Shapiro,1984,1985)2、過渡帶鋒面結(jié)構(gòu)（高空急流,斜壓不穩(wěn)定）1、不連續(xù)面結(jié)構(gòu)（極鋒理論,冷暖氣團的交界面）不連續(xù)面鋒是冷暖氣團之間的過渡帶，由于鋒區(qū)的寬度與長度相比很小，在比例尺很小的天氣圖上，這個過渡帶顯得極為狹窄，而在其兩側(cè)的氣象要素有很大的差異，因此，將鋒面兩側(cè)的氣象要素的分布看成是不連續(xù)的，即在天氣圖上可以把鋒面看成為不連續(xù)面，可分為零級不連續(xù)、一級不連續(xù)。零級不連續(xù)：氣象要素本身不連續(xù)；一級不連續(xù)：氣象要素本身連續(xù)，而它的一階空間導(dǎo)數(shù)不連續(xù)氣象上常用溫度（或密度）的零級不連續(xù)面來模擬鋒面物質(zhì)面：由相同空氣質(zhì)點組成的不連續(xù)面稱為物質(zhì)面鋒面近似為物質(zhì)面：由于湍流、輻射、分子擴散等作用，鋒面兩側(cè)的密度水平分布是連續(xù)的，但在天氣圖上，因圖的比例尺太小，狹窄的鋒區(qū)表現(xiàn)為一條線，鋒區(qū)兩側(cè)有密度不連續(xù)（成為密度的零級不連續(xù)）。為了便于理論上的處理，氣象上常設(shè)鋒面是一個物質(zhì)面。物質(zhì)面鋒面作為不連續(xù)面滿足的條件1.動力學(xué)條件，即通過鋒面時，氣壓應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的；2.運動學(xué)邊界條件，即通過鋒面時，垂直于鋒線的風(fēng)的分量應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。2、鋒面坡度

設(shè)x軸由暖氣團指向冷氣團，y軸平行地面鋒線相減得∴得到鋒面坡度

由靜力學(xué)方程和地轉(zhuǎn)風(fēng)方程

代入狀態(tài)方程（注意Pc=Pw

）得

∵在實際計算發(fā)現(xiàn)第二項比較小，可略去

∴(4.8)______Margules鋒面坡度公式1)鋒面的坡度與

f成正比，高緯鋒面坡度大于低緯。

冷鋒南下時，鋒面坡度逐漸減小。赤道上,即無鋒面

2)鋒面的坡度與鋒兩側(cè)的溫度差成反比，溫度差越大，坡度越小。即無鋒面

3).鋒面的坡度與鋒兩側(cè)平行與鋒的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量差成正比風(fēng)呈氣旋性切變(vc>vw)風(fēng)速差（風(fēng)速切變）越大，坡度越大鋒面坡度是與兩氣團的風(fēng)速差成正比而與溫度差成反比，但實際上，溫差增大時，風(fēng)速差也增大，二者相互抵消，總的來說對鋒面坡度影響不大；4)鋒面坡度與平均溫度成正比