1.5锋生锋消ppt课件.ppt

4 锋生和锋消4 1概念4 2锋生函数4 3影响锋生函数的因子4 4中国的锋生锋消概况 1 4 1概念锋生和锋消是锋面动力学和天气分析中的两个重要天气概念 大气中锋的形成 加强或减弱 消失 可导致锋面附近天气的剧烈变化 锋生一般是指密度或温度不连续形成的一种过程 或者是指已有一条锋面存在 其密度 或温度 水平梯度增大的过程 锋消是指与锋生过程相反的过程 按锋的定义 锋的两侧水平温度差异显著是锋的热力场最主要的特征 因此研究锋生 锋消时 可以从水平温度梯度随时间的变化入手 锋面的锋生和锋消过程可以用锋生函数来描述 2 4 2锋生函数 锋生函数定义为 F d Tn dt T1 T2 T3 T4 T5 1 F 0 有一个狭窄的区域锋生作用最强烈 2 锋生线为物质线 即锋生作用发生在同一的空气团上 n指向暖空气 n 锋生带 Tn温度水平升度 3 T4 锋生函数为 F d h dt经过一系列推导可得 d h dt T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 非绝热加热 垂直运动 水平运动辐合 水平变形场 锋生函数描述了水平位温梯度随质点运动的变化率 等压面上 4 5 热力学方程 水平散度 伸展变形 切变变形 垂直方向的涡度 6 1 非绝热加热项 F1 冷锋南下 暖锋北上 由于下垫面影响 锋消冷锋南下 靠冷一侧 下垫面影响大 温度升高 靠暖一侧 下垫面影响不大 所以等温线密集带变疏 锋消 7 F2 稳定度与垂直运动项 a 稳定大气例 冷锋上山 其上空有等温线密集带 靠近其暖一侧有上升运动 上升绝热膨胀冷却 其暖一侧降温 而靠近其冷一侧上升运动很弱或无上升运动 靠近其冷一侧温度无变化 这样密集带等温线变稀疏 所以锋减弱或消失 锋消 冷锋下山 靠暖的一侧基本无下沉运动 温度无变化 其靠冷一侧 下沉运动很强 温度升高 等温线变稀疏 锋消 8 b 不稳定大气例 冷锋上山 靠暖的一侧 大量水蒸气凝结释放潜热 温度升高 而靠近其冷的一侧上升运动很弱或无上升运动 温度变化不大 这样温度密度集带变密 所以锋生 9 F3 水平辐合辐散项 当 即沿温度升度方向 水平气流辐合 则有锋生作用当 即沿温度升度方向 水平气流辐散 则有锋消作用 水平运动 3 10 11 12 a b c A利于锋生B利于锋生C不利于锋生 等位温线与膨胀轴正交 13 三 锋生 锋消的动力学特点 14 A B 15 运动学锋生a温度水平梯度加大 热成风加大 风垂直切变加大 等压面间厚度南侧加大北侧减小 等压面梯度上层加大地层减小 b热成风平衡破坏 高层西风加速 低层西风减速c高层有向东的加速度 产生向北地转偏差 低层有向西的加速度 产生向南地转偏差d锋区内地转偏差大于锋区外有垂直于锋面的环流 锋生次级环流产生 16 次级环流又对锋生发生作用高层辐合发生在b点 冷边界 低层辐合发生在a点 暖边界 使得锋区发生倾斜 使这两处温度梯度加大 锋区加强 中层暖空气绝热冷却 冷空气绝热增温 中层趋于锋消 17 4 3影响锋生函数的因子 l 非绝热加热T1T1表示沿已存在温度梯度方向的非绝热加热的梯度产生的锋生作用 2 垂直运动作用T2T2表示沿温度垂直梯度方向上 垂直速度的水平梯度产生的锋生作用 若大气为稳定层结 z 0 当暖气团中下沉运动w 0 而冷气团中有上升运动w 0 相应有n hw o 则T2 0 表示锋生 相反为锋消过程 3 水平运动辐合T3T3表示在已有的水平温度梯度情况 水平辐合 D 0 或水平辐散 D 0 产生的水平温度梯度的增加 或减弱 即锋生或锋消 4 水平变形场的作用T4表示整个水平变形产生的锋生作用 为了更进一步简化 选择典型变形场 设x轴为变形场的膨胀轴 y轴为收缩轴 而等位温线与x轴的夹角为 相应位温梯度 h 与x轴的夹角为 900 则位温梯度 h h sin cos 相应T4表达式为T4 Esin2 2Fsin cos Ecos2 h 2 对线性变形场F 0 无切变变形 所以相应 当 450 T4表示锋生作用 当 450 表示锋消作用 当 0 表示锋生作用最大 18 水平运动 辐合场 19 20 鞍型场 21 4 4中国的锋生锋消概况 4 4 1中国的锋生区一个是北方锋生区 位于河西走廊到东北一带 一个是南方锋生区 位于华南到长江流域一带 自春到夏 锋生带逐渐北移自夏到冬 锋生带逐渐南移 22 北方锋生区 北方锋生区季节变化特征冬季 由于这一带经常位于高空脊前槽后 地面反气旋活动频繁而强 所以锋生不多 3月以后 这一带冷空气势力减弱 暖空气势力增强 高空槽活动频繁 锋生逐渐增多 5月以后高空锋区北移 中蒙边界一带锋生减少 东北冷涡 河西地区 冷空气路径 23 南方锋生区 南方锋生区 在冬半年 10 5月 位于江南地区 以春季最为活跃 因冷暖空气逐渐趋于势均力敌 高空东移低槽增多 地面倒槽容易发展 有利于锋生 6 7月间锋生带移到长江流域 盛夏北移到华北 9月后逐渐南移 24 4 4 2锋生的天气形势和气象要素变化 1 天气形势高空温压场形势地面气压形势 25 冷式切变 26 暖式切变 27 2 气象要素场的变化 锋生在变压场上有明显的反映 冷锋锋生前 由于冷平流 地面常有明显的正变压 暖锋锋生前 有明显的负变压 另外 锋生往往配合有云量增加和云层变厚 以及雨区的扩大和发展的天气现象 28 东北地区的冷锋锋生 东北地区的冷锋锋生 天气形势和气象要素有下列变化 高空有低槽移入 出现明显的冷平流或冷平流加强 地面低槽显著加深 使槽后有较强冷空气侵入 且天空出现云量8 10份的密卷云 原停滞性的大陆高压突然向东或东南移动 高压前部3小时正变压达2 3hPa 同时偏北风加强 29 江南地区锋生 江南地区 锋生天气形势特点为 500hPa常有高空槽自青藏高原上空东移 700hPa 850hPa图上都有明显的切变线 有时表现为一个变形场 南海高压或高脊往往加强北伸 江南上空出现大片偏南风 暖平流很强 30 4 4 3锋消 中国的锋消区主要在青藏高原以东北纬30 40度一带 这是因为该地区常处于东亚大槽后部 又处于高原东侧 下沉气流往往较强 有利于锋消 31 锋消 一般有下列几种情况 与地面锋线配合的高空槽减弱 地面甚至出现辐散流场 锋将减弱 消失 维持锋面的冷暖平流减弱 消失 锋也将减弱 消失 如东北地区冷锋锋消与冷平流减弱 中断有关 当冷中心位于低槽的西南或南部时 冷平流较弱甚至出现暖平流 锋减弱消失 当地面锋两侧变压差减弱或与锋相联系的天气区强度减弱 范围缩小 都是锋消的征兆 气团变性 锋在南下过程中由于下垫面的热力作用 总是引起锋消 32 1 气团的概念及分类 锋 锋面 锋线 锋区含义是什么 2 请写出冷锋 暖锋 锢囚锋 冷性锢囚锋 暖性锢囚锋定义 空间结构及等温线分布 3 锋在空间状态为什么会随高度往冷的方向倾斜 4 锋区内等温线及等位温线为什么会存在密集带 5 对锋面坡度公式进行讨论6 请用锋面坡度公式解释锋面附近气压分布特征7 锋面附近要素场的特征是什么 锋面附近气压场 变压场 风场特征如何 以密度零级和一级不连续不连续模拟锋面 7 风随高度逆转快为什么可能有冷锋通过 同样 风随高度顺转快为什么表示可能有暖锋即将来临 8 如何在单站高空风分析图上判断测站上空 有无锋 锋的性质及其走向 9 锋生函数 锋生