兰大大气学院天气学原理教程气团和锋面.ppt

1、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,一、气团的概念 1.定义：气象要素分布比较均匀的大范围的空气团。 2.尺度：水平方向数千公里，垂直范围可达几公里到十几公里， 3.气团控制的天气： 水

2、平方向：天气现象基本相同，温湿分布均匀； 垂直方向：气象要素分布相同（包括稳定度）,二、气团形成与变性 1.气团的形成 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。 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

3、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

4、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。,2. 锋面系统 2.1 锋的概念 2.2 锋的分类 2.3 锋面坡度,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

5、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

6、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

7、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。,a,b,c,A冷式锢囚锋 B暖式锢囚锋 C中性锢囚锋,xy面内红色的实线为高层等温线,锋的分类示意图 (1) a冷锋 b暖锋 c准静止锋,a,b,c,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；

8、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

9、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,展开得 两式相减得：,得到锋面坡度 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 代入式得 代入状态方程 （注意 ） 得 ,、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平行与锋的地转风