兰大大气学院天气学原理教程气团和锋面课件

第二章气团和锋面1.气团2.锋面系统3.锋面特征及天气4.锋生和锋消

5.锋面分析主要内容难点和重点重点和难点第一章重点：1.影响大气运动的作用力及其数量级2.零级近似和一级近似的方程组3.风场与气压场的关系第一章难点：风场与气压场的关系

第二章重点：1.气团和锋面系统的概念2.锋面附近气象要素场的特征3.锋生和锋消

4.锋面分析第二章难点：1.锋面附近气象要素场的特征2.锋生和锋消

二、气团形成与变性1.气团的形成①下垫面性质均匀的广阔的地球表面（大沙漠、大平原、大洋、冰障覆盖），为气团源地。②稳定的环流（下沉辐散，如较少移动的反气旋）2.形成方式：各种尺度的湍流、系统性垂直运动、蒸发、凝结和辐射等物理过程3.气团变性:气团的物理属性逐渐发生变化不同气团，其变性的快慢是不同的，变性的快慢和它所经下垫面性质与气团性质差异的大小有关。冷气团移到暖的地区变性较快。原因：冷气团低层变暖，趋于不稳定，乱流对流容易发展，能很快地将低层的热量传到上层暖气团移到冷的地区则变冷较慢。原因：低层变冷趋于稳定，乱流和对流不易发展，其冷却过程主要靠辐射作用进行。大陆移入海洋的气团容易取得蒸发的水汽而变湿，而从海洋移到大陆的气团，则要通过凝结及降水过程才能变干，所以气团的变干过程比较缓慢。1.4我国境内的气团活动与气团天气冬季：西伯利亚气团（极地大陆气团）影响；源地：西伯利亚和蒙古。特点：*地面流场为冷性反气旋；*中低空为下沉逆温；*控制区为干冷天气；与热带海洋气团相遇，在华南沿海等地构成阴雨天气；*北极气团南侵我国，可造成强寒潮天气。夏季：西伯利亚气团：在长城以北和西北活动频繁，与南方热带海洋气团交绥，是盛夏南北方区域性降水的主要原因；

热带大陆气团：常影响我国西部地区，干旱酷热与此有关；

赤道气团（来自印度洋,又称季风气团）造成长江以南大量降水；春季：

西伯利亚气团与热带海洋气团势力相当，是锋面及气旋活动最盛时期；秋季：变性的西伯利亚气团占主要地位，热带海洋气团退居东南海上，我国东部地区秋高气爽。§2.2锋的概念与锋面坡度锋面和气旋是中纬度最典型的两类天气系统，中纬度许多天气现象与锋面和气旋有关。锋面是天气学中最经典的概念之一，也是最重要的中纬度天气系统之一。一、锋的概念1、锋密度不同的两个气团之间的过渡区。在天气图上表现为等温线密集（即温度水平梯度大而窄的区域）密度的不同主要表现为温度的不同。2、锋面在近地面层中过渡带宽约数十公里，在高层可达200-400公里。宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。人们常把它近似地看成一个面，即锋面。靠近暖气团一侧的界面叫锋的上界，靠近冷气团一侧的界面叫锋的下界。上界和下界的水平距离称为锋的宽度。3、锋区：锋面与空中某一平面相交的区域称为锋区(上界和下界之间的区域)。4、锋线：锋面与地面的交线。锋锋区锋面锋线锋面的空间结构示意图（2）

2.2锋的分类A.根据锋在移动过程中冷、暖气团所占主次地位，可将锋分为：冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋。B.根据锋的伸展高度可将锋分为：地面锋（或低层锋）和高空锋（或高层对流层锋）C.根据锋面两侧的气团来源的地理位置不同，可将锋分为：

冰洋锋、极锋

和赤道锋（热带锋）。准静止锋

当冷、暖气团的势力相当时，锋面的移动十分缓慢或相对静止，这种锋面称为准静止锋。

冷锋

锋面移动过程中，冷气团起主导作用，冷气团推动锋面向暖气团一侧移动，这类锋面称为冷锋。

暖锋

锋面移动过程中，暖空气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动，这类锋面称为暖锋。锋的类型冷锋：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运动地面三维暖锋：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运动地面三维静止锋：冷暖气团势力相当，锋面移动很少锢囚锋：暖气团、较冷气团、更冷气团相遇时先构成两个锋面，然后其中一个追上另一个锋面即形成锢囚。

锋的分类示意图(1)

a冷锋

b暖锋

c准静止锋abc

锋的分类示意图（5）锢囚锋典型的中纬度波动性气旋中冷式锢囚锋形成过程的物理图像。在图的上半部为波动性气旋中锢囚锋形成过程平面图，其下半部为经过平面图中AB两点，跨越锋面的垂直剖面图。图a表示成熟性波动气旋，此时尚未形成锢囚锋，冷锋继续向前运动，逐渐赶上暖锋；图b表示部分锢囚性波动气旋，此时在气旋的中心附近，出现锢囚锋；图c表示锢囚性波动气旋，此时出现比较成熟的锢囚锋。

2.3锋面坡度

2个概念：不连续面物质面不连续面锋是冷暖气团之间的过渡带，由于锋区的宽度与长度相比很小，在比例尺很小的天气图上，这个过渡带显得极为狭窄，而在其两侧的气象要素有很大的差异，因此，将锋面两侧的气象要素的分布看成是不连续的，即在天气图上可以把锋面看成为不连续面，可分为零级不连续、一级不连续。零级不连续：气象要素本身不连续；一级不连续：气象要素本身连续，而它的一阶空间导数不连续气象上常用温度（或密度）的零级不连续面来模拟锋面物质面：由相同空气质点组成的不连续面称为物质面。锋面是一个近似的物质面物质面锋面作为不连续面满足的条件1.动力学条件，即通过锋面时，气压应当是连续的；2.运动学边界条件，即通过锋面时，垂直于锋线的风的分量应当是连续的。2.锋面坡度公式

设x轴由暖气团指向冷气团，y轴平行地面锋线

求锋面倾角α展开得两式相减得：∴得到锋面坡度

——①由静力学方程和地转风方程

其中和是平行与锋线的地转风分量代入①式得

——②

代入状态方程（注意）得

——③

②、③式为Margules锋面坡度公式令讨论上式：

a).锋面的坡度与f成正比，高纬锋面坡度大于低纬赤道上

即无锋面

b).锋面坡度与平均温度成正比

越高，坡度越大，冬季坡度小于夏季c).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。即无锋面

d).锋面的坡度与锋两侧