氣象學(xué)天氣學(xué)原理四章

第四章中緯度天氣系統(tǒng)本章內(nèi)容§4.1鋒面系統(tǒng)§4.2溫帶氣旋與反氣旋§4.3西風(fēng)帶高空環(huán)流系統(tǒng)§4.1鋒面系統(tǒng)§4.1.1鋒面基本特征氣團(tuán)、鋒的定義、空間尺度、分類§4.1.2鋒面結(jié)構(gòu)模型不連續(xù)面、鋒面坡度公式§4.1.3鋒面天氣鋒面附近氣象要素特征熱力場----溫度、

、

se風(fēng)場、氣壓場、變壓場、垂直運動鋒面天氣§4.1.4鋒生、鋒消和鋒的移動鋒生函數(shù)、鋒生公式、我國鋒生概況、鋒的移動§4.1.1鋒面基本特征氣團(tuán)：在一定的范圍內(nèi)，大氣的物理屬性相對比較均勻的大塊空氣。在同一氣團(tuán)中，氣象要素幾乎相同，天氣現(xiàn)象也大致一樣水平尺度：幾百~幾千公里垂直尺度：幾~十幾公里氣團(tuán)形成的條件大范圍性質(zhì)一致的下墊面地球表面的空氣屬性傳給大氣適當(dāng)穩(wěn)定的大氣環(huán)流條件使空氣團(tuán)能長時間穩(wěn)定在下墊面上高壓系統(tǒng)——穩(wěn)定，且水平范圍大。低壓系統(tǒng)——不穩(wěn)定，且水平范圍小。氣團(tuán)變性氣團(tuán)物理屬性的變化稱為氣團(tuán)的變性氣團(tuán)變性的原因氣團(tuán)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(tuán)物理屬性和天氣特征的改變。冷氣團(tuán)變性快，還是暖氣團(tuán)變性快？暖氣團(tuán)變性慢 冷氣團(tuán)變性快氣團(tuán)類別(根據(jù)氣團(tuán)源地的三個因素)緯度冰洋氣團(tuán)(A=Arctic,AA=Antartic)極地氣團(tuán)(P=Polar)熱帶氣團(tuán)(T=Tropical)赤道氣團(tuán)(E=Equatorial)海陸海洋性氣團(tuán)(m=maritime)大陸性氣團(tuán)(c=continental)溫度冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)氣團(tuán)分為七類冰洋大陸氣團(tuán)(cA,cAA)冰洋海洋氣團(tuán)(mA,mAA)極地大陸氣團(tuán)(cP)極地海洋氣團(tuán)(mP)熱帶大陸氣團(tuán)(cT)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)赤道氣團(tuán)(E)影響我國的氣團(tuán)１.極地大陸氣團(tuán)：干冷 ２.極地海洋氣團(tuán)：濕冷 ３.熱帶海洋氣團(tuán)：暖濕 ４.熱帶大陸氣團(tuán)：暖干 ５.印度洋的赤道氣團(tuán)：暖濕氣團(tuán)的分布鄂霍次克海氣團(tuán)（mP)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)西伯利亞氣團(tuán)（cP)中國氣團(tuán)(cT)青藏氣團(tuán)(cT)中亞氣團(tuán)（cT)熱帶海洋氣團(tuán)(mT)鋒的定義冷暖氣團(tuán)之間的狹窄過渡帶，稱為鋒面，有時也稱為鋒區(qū)。鋒面與地面的交線稱鋒線。鋒面和鋒線統(tǒng)稱為鋒。圖４.１鋒面的空間結(jié)構(gòu)鋒的長度(沿鋒面的尺度)，幾百~幾千km鋒的寬度(跨鋒面的尺度)，近地面幾十公里，高層200~400km。鋒的厚度，1~2km，(例外，極鋒從地面伸展到對流層頂)700hPa地面冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)高空鋒區(qū)地面鋒位于北半球中緯度地區(qū)的地面鋒線與高空鋒區(qū)的相對位置2、鋒的分類鋒的分類根據(jù)其著眼點的不同，有如下分類

氣團(tuán)源地冰洋鋒極鋒熱帶鋒冰洋氣團(tuán)極地氣團(tuán)熱帶氣團(tuán)赤道氣團(tuán)鋒的伸展高度地面鋒：低層鋒，700hPa以下高空鋒：500hPa以上，不接地對流層鋒：地面—對流層頂

鋒的移動方向冷鋒暖鋒準(zhǔn)靜止鋒錮囚鋒冷鋒：冷氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，推動鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動，稱為冷鋒(圖4.2a)。

冷鋒所經(jīng)之處，冷空氣代替暖空氣，使該地區(qū)氣溫下降。冷鋒實例：華北冷鋒鞍形特征暖鋒所經(jīng)之處，暖空氣代替冷空氣，該地區(qū)氣溫升高。暖鋒：暖氣團(tuán)起主導(dǎo)作用，推動鋒面向冷氣團(tuán)一側(cè) 移動，稱為暖鋒(圖4.2b)。暖鋒實例：東北低壓和江淮氣旋中的暖鋒現(xiàn)代鋒面氣旋系統(tǒng)準(zhǔn)靜止鋒：冷暖氣團(tuán)勢力相當(dāng)，鋒面移動緩慢或相對靜止，稱為準(zhǔn)靜止鋒(圖4.2c)。（6小時移動在1個緯距之內(nèi)）鋒面在某一地區(qū)來回擺動。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(tuán)。錮囚鋒：由冷鋒趕上暖鋒或者兩條冷鋒迎面相遇疊并而成的鋒，稱為錮囚鋒。鋒后的冷氣團(tuán)比鋒前的冷氣團(tuán)更冷冷式錮囚鋒鋒后的冷氣團(tuán)比鋒前的冷氣團(tuán)暖暖式錮囚鋒鋒前后的冷氣團(tuán)溫差較小中性錮囚鋒錮囚鋒實例：浙閩地形錮囚鋒鋒的分類小結(jié)§4.1.2鋒面結(jié)構(gòu)模型不連續(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過渡帶不連續(xù)面＋過渡帶(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(tuán)的交界面）COLDWARM3.重力流結(jié)構(gòu)（ShapiroandKeyser,1990）圖4.7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，氣象上常假設(shè)鋒面是一個物質(zhì)面。哪些要素？鋒面是不連續(xù)面

鋒面是不連續(xù)面

a.鋒面是氣象要素T、ρ、沿鋒面的風(fēng)速

的零級不連續(xù)面

b.氣壓是連續(xù)的

c.垂直于鋒線的地轉(zhuǎn)風(fēng)（分量）是連續(xù)的為什么？鋒面是向冷空氣一側(cè)傾斜的過渡帶700hPa地面冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)

鋒面是向冷空氣一側(cè)傾斜的過渡帶因為當(dāng)冷暖空氣相遇后，由于冷空氣密度大，暖氣團(tuán)的密度小，冷氣團(tuán)向暖氣團(tuán)的下方楔入，力圖抬升暖氣團(tuán)，迫使冷暖氣團(tuán)的交界面趨于水平。但當(dāng)冷空氣向暖空氣下方伸進(jìn)時，地轉(zhuǎn)偏向力隨之起作用，它不斷地改變冷空氣的運動方向，使之逐漸與地面鋒線平行，使得冷空氣的抬舉作用就減少了。當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)偏向力與氣壓梯度力最后達(dá)到平衡時，鋒就成傾斜狀態(tài)。

鋒面坡度設(shè)x軸由暖氣團(tuán)指向冷氣團(tuán)，y軸平行地面鋒線，

暖冷相減得∴得到鋒面坡度

由靜力方程和地轉(zhuǎn)風(fēng)方程代入狀態(tài)方程（注意Pc=Pw

）得設(shè)

∵在實際計算中v*

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)平行于鋒的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量差成正比4)鋒面坡度與平均溫度成正比

T*越高，坡度越大，冬季坡度小于夏季風(fēng)呈氣旋性切變(vc-vw>0)風(fēng)速差（風(fēng)速切變）越大，坡度越大

北方（高緯）鋒面坡度南方（低緯）鋒面坡度注意：冷鋒的坡度大于暖鋒和靜止鋒習(xí)題位于45

N的地面鋒，鋒后冷氣團(tuán)為NE風(fēng)5米／秒，鋒前暖氣團(tuán)為SW風(fēng)10米／秒，冷空氣的溫度為-5℃，暖空氣的溫度為0℃，試求鋒面坡度(注：鋒面為東北—西南走向)?！?.1.3鋒面天氣鋒面是向冷空氣傾斜的過渡帶，其附近的氣象要素、云系和降水的分布都與鋒面的這種結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。鋒面附近的氣象要素鋒面附近的云和降水分布1、鋒面附近氣象要素特征（1）溫度場特征鋒區(qū)內(nèi)水平溫度梯度很大，通常5-10oC/100km，而一般氣團(tuán)內(nèi)為1-2oC/100km。地面圖上，溫差大的地區(qū)等壓面圖上，等溫線密集的區(qū)域鋒區(qū)隨高度增加向冷空氣一側(cè)傾斜。高空等溫線的走向與地面鋒線的走向近于平行。地面鋒線與高空鋒區(qū)的相對位置700hPa地面冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)高空溫壓形勢與地面鋒系鋒區(qū)內(nèi)垂直溫度梯度很?。鏈?、等溫和微弱降溫）。圖4.8鋒面附近的等溫線和等位溫線垂直分布圖4.9冷鋒后側(cè)溫度隨高度的變化鋒區(qū)()(2)位溫場特征在垂直剖面上，等θ線在鋒層內(nèi)最為密集；與鋒區(qū)的上下界近于平行。圖4.8鋒面附近的等溫線和等位溫線垂直分布定鋒的依據(jù)取對數(shù)，再對z求偏導(dǎo)等θ線密集在對流層中，一般0﹤

﹤

d，即θ隨高度增加而增大，但在鋒區(qū)內(nèi)，

≤0或

﹥0但很小，所以（

d-

）比一般氣團(tuán)內(nèi)大很多，使鋒區(qū)內(nèi)

θ/

z比周圍大得多，所以等θ線密集。圖4.9冷鋒后側(cè)溫度隨高度的變化鋒區(qū)()假定鋒面是物質(zhì)面，即其兩側(cè)的冷、暖空氣只能沿鋒面上下滑動。而在干絕熱條件下，θ是守恒的，于是沿鋒面滑動的空氣的位溫將保持不變，因而鋒面必將是等θ面。鋒面并非物質(zhì)面，水汽凝結(jié)現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生

近似平行在近地面，非絕熱影響較大，等θ面與鋒面有較大夾角。等θ線平行于鋒面假相當(dāng)位溫場（θse）

在實際大氣中，考慮水汽凝結(jié)的影響，可用θse代替θ進(jìn)行分析，同樣可得：鋒區(qū)中等θse線密集，鋒區(qū)與等θse線平行，θse隨高度迅速增大，在鋒區(qū)附近，中低層冷鋒前有舌狀高值區(qū)，冷鋒后有舌狀低值區(qū)。

假相當(dāng)位溫垂直分布(虛線為等溫線，細(xì)實線為等θse線，粗實線為鋒的上下界)(3)氣壓場和風(fēng)場

①氣壓場由鋒面坡度公式故鋒面兩側(cè)氣壓梯度不連續(xù)。鋒面位于氣壓槽中，等壓線通過鋒面時呈氣旋式彎曲，其折角指向高壓。②風(fēng)場水平切變

地面鋒位于氣壓槽中，鋒線附近的風(fēng)場有氣旋式切變，地面摩擦使風(fēng)與等壓線成一交角，在鋒面附近形成輻合區(qū)。風(fēng)切變，是指大氣中兩點間風(fēng)速和風(fēng)向的劇烈變化。西北風(fēng)偏西風(fēng)東南風(fēng)偏西風(fēng)冷鋒暖鋒垂直切變風(fēng)速的垂直切變：因為鋒區(qū)內(nèi)水平溫度梯度很大，所以熱成風(fēng)很大，故風(fēng)速在垂直方向切變很大。風(fēng)向的垂直切變：地面冷鋒之后的測站，自低層至高空，通過鋒層時風(fēng)向作逆時針旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)有冷平流；地面暖鋒之前的測站，自低層至高空通過鋒層，風(fēng)向作順時針旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)有暖平流。(4)變壓場

冷鋒后有三小時正變壓暖鋒前有三小時負(fù)變壓圖4.11鋒附近的變壓分布（a）冷鋒（b）暖鋒特征：不論冷暖鋒，鋒后的變壓代數(shù)值一定大于鋒前的變壓代數(shù)值。（注意，實際情況包括了日變化值。）氣壓變化的物理意義：代入連續(xù)方程:邊界條件：時,；

即

第一項第二項

——氣壓傾向方程第一項為密度平流項，（氣壓變化的熱力因子）

a.若，氣柱為暖平流則地面減壓

b.若，氣柱為冷平流則地面增壓暖鋒前暖平流，負(fù)變壓明顯。冷鋒后冷平流，正變壓明顯。第二項為水平速度散度項（動力因子）。若氣柱輻散為主，質(zhì)量減少。則地面減壓。若氣柱輻合為主，質(zhì)量增加。

則地面增壓。鋒面移動越快，鋒面坡度越大，鋒兩側(cè)冷暖氣團(tuán)間的溫差越大，則暖鋒前的負(fù)變壓和冷鋒后的正變壓也就越大，反之越小。準(zhǔn)靜止鋒由于其移動性較小，所以它附近的氣壓變化小。錮囚鋒前多為三小時負(fù)變壓，錮囚鋒后多為三小時正變壓。暖式錮囚鋒，正變壓常擴展到地面鋒線之前；冷式錮囚鋒，負(fù)變壓常擴展到地面鋒線之后。4.11(5)垂直運動鋒附近存在大規(guī)模的垂直運動，所以與大范圍的

云雨區(qū)相對應(yīng)。鋒面抬升作用水平方向上垂直于鋒線的風(fēng)速與鋒面的移動速度不相等時，空氣沿鋒面作上升或下沉運動摩擦輻合作用地面鋒線附近空氣輻合而產(chǎn)生上升運動空中槽的作用鋒面處于槽前時，鋒上有上升運動；鋒面處于槽后時，鋒上有下沉運動。溫度平流的作用暖鋒鋒區(qū)附近有暖平流，有上升運動；冷鋒鋒區(qū)附近有冷平流，有下沉運動。暖鋒：冷暖空氣兩側(cè)整層均為上升運動。冷鋒：冷空氣一側(cè)為下沉運動，低層有微弱的上升運動，暖空氣一側(cè)有時整層皆為上升運動；有時高層為下沉運動，低層為上升運動。暖氣團(tuán)暖氣團(tuán)暖氣團(tuán)冷氣團(tuán)冷氣團(tuán)冷氣團(tuán)鋒附近垂直運動示意圖暖鋒冷鋒冷鋒2、鋒面天氣鋒面天氣主要指鋒附近的云和降水的分布。影響鋒面云系和降水的主要因素有垂直運動水汽和層結(jié)穩(wěn)定度

鋒面云系和降水的形成，主要是暖氣團(tuán)沿著鋒面爬升時，由于絕熱冷卻作用使水汽發(fā)生凝結(jié)的結(jié)果。鋒面附近出現(xiàn)什么樣的天氣，主要決定于暖氣團(tuán)的水汽含量和層結(jié)穩(wěn)定度。層結(jié)穩(wěn)定和水汽含量多的暖空氣沿鋒面爬升時，可形成層狀云和連續(xù)性降水，若暖空氣水汽含量大和層結(jié)不穩(wěn)定則可形成對流性云和陣性降水。暖鋒天氣暖鋒是向冷氣團(tuán)方向移動的，在它移動過程中，暖空氣—方面向冷空氣方向移動，另—方面又沿著鋒面向上滑升。

暖鋒主要的云系和降

水出現(xiàn)在鋒前暖氣團(tuán)冷氣團(tuán)鋒前連續(xù)性降水，雨區(qū)寬300～400km從離鋒線最遠(yuǎn)的地方看，其云序為卷云、卷層云、高層云、雨層云等層狀云。靠近地面鋒線附近處，云最低、最厚，離鋒線越遠(yuǎn)，云就越薄越高。暖鋒到來之前12-48小時的高空卷云夏季，當(dāng)暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定且濕度很大時，在暖鋒上可產(chǎn)生積云和積雨云，常伴有雷陣雨天氣。當(dāng)暖空氣干燥，水汽含量很少時，鋒上只出現(xiàn)一些中、高云，甚至無云。冷鋒天氣根據(jù)冷鋒和高空槽的配置、移動速度和鋒上垂直運動等特點，可將冷鋒分為

緩行冷鋒（第一型冷鋒）

急行冷鋒（第二型冷鋒）緩行冷鋒地面鋒線位于高空槽前部，鋒面坡度不大，約為1/100，移動速度較慢，暖空氣沿著冷空氣向上滑升。主要云系和降水分布與暖鋒大體相似，只是云雨區(qū)出現(xiàn)在地面鋒線后面，云系排列次序與暖鋒相反。由于此型冷鋒坡度通常比暖鋒大，云區(qū)和降水區(qū)比暖鋒窄。冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)鋒后連續(xù)性降水，雨區(qū)寬150－200km，不穩(wěn)定時，出現(xiàn)積雨云，形成陣性降水地面鋒線過后開始降水，風(fēng)速突然增大，天氣惡劣，待高空槽過后，降水逐漸停止，天氣開始轉(zhuǎn)晴。這種冷鋒在中國冬半年比較常見。但若暖空氣比較干燥，鋒上云系中就可能不出現(xiàn)雨層云或高層云。如中國東北和西北高緯地區(qū)，鋒上僅有卷層云，但常有降雪現(xiàn)象。當(dāng)暖空氣處于對流性不穩(wěn)定時，在鋒線附近可有濃積云和積雨云發(fā)展，出現(xiàn)雷陣雨天氣。這種情況在中國夏季比較常見。天氣特征急行冷鋒地面鋒線一般位于高空槽線附近或槽后，其坡度大，約為1/70，移動較快，其低層鋒面特別陡峭，有時甚至向前突出成一個冷空氣“鼻子”，使前方的暖空氣產(chǎn)生激烈的上升運動。在高空，這時冷鋒往往處于西風(fēng)帶低槽后，冷平流較強，暖空氣沿鋒面下滑，出現(xiàn)下沉氣流。云系及降水區(qū)分布于地面鋒線附近，云雨區(qū)比較狹窄，一般約為幾十公里到一百公里。暖氣團(tuán)冷氣團(tuán)主要形成濃積云和積雨云，在積雨云前常有卷積云和高積云。積雨云區(qū)很窄，只有幾十公里，降水一般呈陣性。在地面鋒線移近時，由于冷空氣的沖擊，往住形成強烈發(fā)展的積雨云，沿著鋒線排列成一條狹窄的積雨云帶，頂部常可達(dá)10公里以上，而寬度則僅僅有數(shù)十公里。這種積雨云帶之間一般多有空隙。當(dāng)這種冷鋒來臨時，常常是狂風(fēng)暴雨，烏云滿天，且有雷電現(xiàn)象，待鋒面過后不久，天氣即轉(zhuǎn)晴朗。這種冷鋒天氣在中國夏半年比較常見。冷鋒鋒前云如果暖空氣比較穩(wěn)定時，云系分布和暖鋒相似，為層狀云系。當(dāng)鋒面來臨時，也是先見卷云、卷層云，以后云層逐漸增厚變低，在臨近鋒線時有時有降水。待鋒線一過，云消雨散，僅風(fēng)速突然增大，有大風(fēng)出現(xiàn)。這種冷鋒天氣多出現(xiàn)在中國冬半年。如果暖空氣比較干燥，可能只出現(xiàn)少量高云和中云，而無降水現(xiàn)象，在鋒后常出現(xiàn)大風(fēng)和風(fēng)沙現(xiàn)象，稱為“干冷鋒”。多出現(xiàn)于中國北方的春季。這種冷鋒由北方移到江南地區(qū)時，若暖空氣中水汽含量豐富，有時也可以產(chǎn)生降水現(xiàn)象。準(zhǔn)靜止鋒天氣中國的準(zhǔn)靜止鋒一般是由冷鋒演變而成的，它的坡度一般很?。s為1/250）。準(zhǔn)靜止鋒的天氣，類似于第—型冷鋒，云區(qū)、雨區(qū)都比暖鋒更寬些，降水強度雖比暖鋒小，但降水持續(xù)時間比暖鋒長，往往是連綿細(xì)雨不斷，準(zhǔn)靜止鋒附近風(fēng)力很小。北側(cè)：偏北、東北風(fēng)；南側(cè)：偏南風(fēng)靜止鋒北側(cè)連續(xù)性降水（連陰雨天氣），雨區(qū)寬600km不穩(wěn)定時，出現(xiàn)積雨云，形成陣性降水在冬半年，當(dāng)準(zhǔn)靜止鋒的坡度特別小時，由于暖空氣滑升到離地面鋒線一定距離之處才能凝結(jié)成云雨，故云雨區(qū)不緊靠地面鋒線，而是離鋒線有一定距離。在春夏季節(jié)，若暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定，在準(zhǔn)靜止鋒上同樣可以出現(xiàn)積雨云和雷陣雨天氣，若在低空有切變線或低渦相配合，多有顯著的降水現(xiàn)象，有時甚至可產(chǎn)生暴雨。梅雨時期江準(zhǔn)流域的準(zhǔn)靜止鋒常出現(xiàn)這種天氣。由于準(zhǔn)靜止鋒移動緩慢，當(dāng)冷暖空氣時強時弱時，可使準(zhǔn)靜止鋒在某一地區(qū)來回擺動，受它影響的地區(qū)可出現(xiàn)長時間的晴雨相間天氣。天山靜止鋒、昆明靜止鋒冷暖無云、無降水層積云、雨層云少量降水地形靜止鋒錮囚鋒天氣錮囚鋒常是由兩條鋒面合并而成，故它的天氣就保留原有兩條鋒的特點。如由兩條層狀云系合并而成的錮囚鋒，它的主要云系也是層狀云，且近乎對稱地分布于錮囚鋒的兩側(cè)，這種錮囚鋒為暖式錮囚鋒。若原來一條鋒面是層狀云，而另一條鋒面是積狀云，兩者合并錮囚后，層狀云和積狀云相連在一起，這種錮囚鋒為冷式錮囚鋒。當(dāng)錮囚鋒形成后，在錮囚點以上的上升運動會進(jìn)一步發(fā)展，云層增厚，降水強度增強，降水區(qū)域也不斷擴大；而在錮囚點以下則有新的云系產(chǎn)生。隨著錮閃鋒的進(jìn)一步發(fā)展，暖空氣會被抬得更高，所含水汽也因降水而逐漸減少，錮囚點以上的云層就會逐漸變薄而消散。在中國，錮囚鋒主要出現(xiàn)在東北和華北地區(qū)，在一年當(dāng)中以春季為最多。保留原來兩條鋒的一些特征；云層增厚，降水增強，雨區(qū)擴大，風(fēng)力界于兩條鋒之間。冷式錮囚鋒天氣分布暖式錮囚鋒天氣分布3、鋒區(qū)輸送帶所謂輸送帶，是指以天氣系統(tǒng)為坐標(biāo)系的相對氣流，它們是系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生云和雨區(qū)的主要氣流。輸送帶一般分成兩類：暖輸送帶冷輸送帶。暖輸送帶暖輸送帶是指一支位于冷鋒前方邊界層內(nèi)的暖濕氣流，其運動方向主要與冷鋒相平行，但仍有少量分量跨越鋒面?？缭戒h面的分量雖然少，但它是非地轉(zhuǎn)的，它對鋒面附近天氣的產(chǎn)生具有很重要的作用，可以產(chǎn)生兩類完全不同的鋒面天氣。根據(jù)跨越鋒面分量的不同，可將暖輸送帶分成兩類：向后傾斜滑升暖輸送帶向前傾斜滑升暖輸送帶向后傾斜滑升

暖輸送帶這類輸送帶的上升運動一般發(fā)生在冷鋒附近和冷鋒的上方，鋒后有較強的下沉冷干空氣。在大氣低層，地面冷鋒線附近的鋒面坡度較陡，冷鋒前方的邊界層中暖空氣在冷鋒線前緣附近劇烈上升。在冷鋒線前緣附近可以形成具有每秒數(shù)米上升速度的狹長帶狀區(qū)域，稱為線對流。地面冷鋒線附近強烈的抬升運動，一般只限于大氣低層2～3km以內(nèi)，再向上暖空氣沿著冷鋒楔向上滑升。這兩種不同的上升運動區(qū)產(chǎn)生了兩種不同的降水型，在線對流區(qū)可形成窄的暴雨或大雨帶；另一種是寬廣的中、小雨區(qū)，它擴展到冷鋒后的相當(dāng)范圍。向前傾斜滑升暖輸送帶主要上升運動發(fā)生在地面冷鋒前方的暖區(qū)中，繼而在暖鋒上方傾斜上升。在冷鋒的上方，暖空氣從對流層下部下沉，具有很低的濕球位溫。這支具有低的濕球位溫的空氣疊置在暖輸送帶上方時，在這兩支氣流疊加處建立了位勢不穩(wěn)定區(qū)，如果有足夠的觸發(fā)作用，就將有對流發(fā)生，甚至可能有深對流發(fā)生，但更多見的是發(fā)生在對流層中層的淺對流。輸送帶在暖鋒區(qū)滑升時逐漸發(fā)生反氣旋式（向右）偏轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)向區(qū)形成向北凸的邊界，這就是暖鋒云雨區(qū)。疊加在暖輸送帶之上的干、低濕球位溫空氣的前緣，有時形成很清楚的高空冷鋒(或高空露點鋒)，在高空冷鋒的前頭，暖濕空氣的厚度突然增加，形成有組織的對流云帶，尾隨弱的暖鋒降水之后出現(xiàn)大的對流性降水。高空冷鋒過境之后，除了在氣旋中心附近可能出現(xiàn)深對流之外，在淺層濕區(qū)內(nèi)，出現(xiàn)小雨或分散的弱對流降水。冷輸送帶暖輸送帶支配著中緯度鋒面中云和降水的形成，而冷輸送帶則是形成鋒面云系的次要氣流。這支氣流來源于氣旋的東北部的反氣旋輻散流出的氣流，位于地面暖鋒前和暖輸送帶之下，相對移動的氣流向西運動，使原為冷干的空氣，因接收從暖輸送帶中落下來的降水迅速蒸發(fā)而變濕。當(dāng)冷輸送帶空氣繼續(xù)向西接近氣旋中心或接近暖鋒地面鋒線時，摩擦輻合上升增強，可能與暖輸送帶合并作反氣旋式旋轉(zhuǎn)上升。ConceptualModelofWCBAconceptualmodelofstreamsinamid-latitudecyclone(O.Cooperetal.,2001,IGACNewsletter)PCF-PostcoldfrontairstreamDA-DryairStreamCCB-ColdconveyorbeltWCB-Warmconveyorbelt§4.1.4鋒生、鋒消和鋒的移動1、概念鋒生：鋒的形成或增強鋒消：鋒的消失或減弱鋒的生消導(dǎo)致鋒面附近天氣的急劇變化按鋒的定義，鋒在熱力場最主要的特征是鋒的兩側(cè)溫度有顯著的差異。因此研究鋒生、鋒消時，可以從水平溫度梯度隨時間的變化入手。在等壓面圖上，某地帶內(nèi)等溫線密度隨時間增大，則稱這個地帶有鋒生；反之有鋒消。通常水平運動、垂直運動和非絕熱變化會使得等溫線密度隨時間變化。鋒的生、消也可以從地面圖上的要素特征和天氣變化來分析，當(dāng)某地帶有鋒面特征和天氣現(xiàn)象顯示出來，或者比以前表現(xiàn)得更清楚和活躍，則為鋒生；如果鋒面特征和現(xiàn)象比以前模糊和衰退，則為鋒消。

氣壓槽、氣旋性切變、變壓、溫差、云和降水等在等壓面圖上，等溫線即為等位溫線，用位溫水平梯度的時間變化來討論鋒的生消。鋒生函數(shù)：

2、鋒生函數(shù)

物理含義：水平位溫梯度隨空氣質(zhì)點運動的變化率。Fh＞0鋒生Fh＜0鋒消鋒生機制的理論說明由熱力學(xué)方程：或其中Q為非絕熱加熱.對x求偏導(dǎo)(4.14)對y求偏導(dǎo)（1）非絕熱加熱沿溫度梯度方向的非絕熱加熱梯度的鋒生作用非絕熱加熱梯度與溫度梯度方向一致時有鋒生；反之鋒消。暖氣團(tuán)一側(cè)的非絕熱加熱大于冷氣團(tuán)一側(cè)時有鋒生。xzWARMCOLD

當(dāng)冷空氣南下移到暖的下墊面上時，下墊面的熱量會通過湍流、對流輻射和傳導(dǎo)等過程傳給其上的冷空氣，于是冷空氣前部變暖，有利于鋒生。

在暖氣團(tuán)一側(cè)發(fā)生凝結(jié)潛熱釋放，暖氣團(tuán)增暖，有利于鋒生；但若冷氣團(tuán)一側(cè)發(fā)生凝結(jié)潛熱釋放，則鋒消。取坐標(biāo)x軸垂直于地面鋒線由冷區(qū)指向暖區(qū)（2）垂直運動作用沿溫度梯度方向的垂直運動水平梯度的作用若大氣層結(jié)穩(wěn)定，則溫度梯度與垂直運動水平梯度一致時有鋒消，兩者相反時鋒生；若大氣層結(jié)不穩(wěn)定，則溫度梯度與垂直運動水平梯度一致時有鋒生，兩者相反時鋒消。zx若大氣層結(jié)不穩(wěn)定，產(chǎn)生鋒生

大氣層結(jié)穩(wěn)定，產(chǎn)生鋒消

取坐標(biāo)x軸垂直于地面鋒線由冷區(qū)指向暖區(qū)（3）水平運動輻合在已有水平溫度梯度情況下水平輻散輻合的作用水平輻合時鋒生水平輻散時鋒消z水平輻合xxy取坐標(biāo)x軸垂直于地面鋒線由冷區(qū)指向暖區(qū)垂直于鋒面的輻合產(chǎn)生鋒生水平變形產(chǎn)生的鋒生作用伸展形變切變形變（4）水平變形場的作用設(shè)等位溫線與x軸的夾角為β伸展形變?nèi)〉湫途€性變形場，設(shè)x軸為變形場的伸展軸，y軸為收縮軸當(dāng)?shù)葴鼐€與伸展軸的交角小于45o時，等溫線將變密集有鋒生；當(dāng)?shù)葴鼐€與伸展軸的交角大于45o時，等溫線將變稀疏有鋒消。（朱乾根等，2007）鞍型場鋒生機制

當(dāng)?shù)葴鼐€與伸展軸的交角小于45o時，等溫線將變密有鋒生；當(dāng)?shù)葴鼐€與伸展軸的交角大于45o時，等溫線將變稀有鋒消。但只要交角小于90o，在流場的作用下，等溫線將會旋轉(zhuǎn)到交角小于45o。yx切變形變最易導(dǎo)致鋒生的溫壓場模型在鋒生作用的早期，等溫線并不一定是像圖中那樣密集，但只要這種氣壓場形勢能維持足夠長的時間，則有來自不同地區(qū)、不同氣團(tuán)的氣流向某一地帶匯集，使該地帶的溫度水平梯度逐漸增大，從而使鋒生作用加強。（朱乾根等，2007）3、影響鋒生的因子動力因子:大尺度強迫、輻合輻散、垂直運動地形作用物理過程：摩擦耗散、濕物理過程（凝結(jié)加熱）、感熱加熱例如大氣大尺度運動產(chǎn)生的水平變形和切變變形作用于鋒區(qū)上,產(chǎn)生非地轉(zhuǎn)的水平輻合及暖空氣上升、冷空氣下沉運動；如果暖空氣中含有水汽，則暖濕空氣沿鋒面的上升又會發(fā)生凝結(jié)潛熱釋放，而降水進(jìn)入干冷空氣后會發(fā)生蒸發(fā)冷卻作用，這非絕熱過程有鋒生作用；同時凝結(jié)加熱與蒸發(fā)冷卻又會引起地面的輻合輻散，再通過輻合輻散項產(chǎn)生鋒生或鋒消。物理過程動力過程鋒生鋒生的動力學(xué)特征（朱乾根等，2007）水平匯合流場（矢量線）和等溫線（虛線）分布垂直于鋒區(qū)的垂直剖面（實線為等風(fēng)速線，虛線為等溫線，箭頭為垂直運動和非地轉(zhuǎn)風(fēng)分量4、鋒生鋒消概況

(一)鋒生概況南方鋒生帶：華南到長江流域北方鋒生帶：河西走廊到東北這兩個鋒生帶是和南北兩支高空鋒區(qū)相對應(yīng)的。鋒生帶隨高空鋒區(qū)的季節(jié)變化而相應(yīng)地發(fā)生位移。自春到夏，鋒生帶逐漸北移，自夏到冬，則逐漸南移。南方鋒生帶：冬半年(10一5月)位于江南地區(qū)。春季鋒生最頻繁，因為這時南下的冷空氣勢力比冬季弱，而南方暖濕空氣已開始加強，東移的高空低槽增多，地面倒V形槽容易發(fā)展，有利于鋒生。六、七月，鋒生帶移到長江流域，盛夏時，鋒生帶移到華北，這時江南極少鋒生。九月以后，鋒生帶又逐漸南移。北方鋒生帶：冬季，由于這一帶經(jīng)常位于高空脊前槽后，地面反氣旋活動頻繁，鋒生不多。三月以后，這地區(qū)的反氣旋勢力減弱，從西方東移的高空低槽頻繁，這時蒙古和我國東北地區(qū)常有鋒生。五月以后高空鋒區(qū)北躍中蒙邊界一帶的鋒生又減少。但我國東北地區(qū)，這時因常有冷渦存在，渦后強烈的冷平流常在東北及華北地區(qū)生成副冷鋒。河西地區(qū)在夏季鋒生較多，這是因為夏季侵入我國的冷空氣路徑偏西，常沿青藏高原東側(cè)南下，此時，河西地區(qū)是冷空氣必經(jīng)之路。冬半年由于冷空氣路徑偏東，所以春、冬兩季在這一帶的鋒生較少。高空有冷性低槽發(fā)展，槽后較強的冷平流使得溫度梯度加大，利于冷鋒形成冷鋒鋒生暖鋒鋒生（朱乾根等，2007）850hPa、700hPa上有暖式切變，切變線南部較強的偏南風(fēng)與暖的溫度脊配合，在較強的暖平流作用下，溫度梯度加大，造成暖鋒鋒生我國有些地區(qū)的鋒生與地形有關(guān)。如天山北坡、南嶺北坡和昆明-貴陽-成都一線的坡地等，都是常見的靜止鋒鋒生區(qū)。(二)鋒消概況中國的鋒消區(qū)主要在青藏高原以東30

-40

N一帶。該地區(qū)常處于東亞大槽后部，又處于高原東側(cè)，下沉氣流往往較強，有利于鋒消。從季節(jié)來看，夏半年鋒消較多，絕大多數(shù)冷鋒在中國大陸消失，極少能繼續(xù)東移入海。太平洋副熱帶高壓脊經(jīng)?？刂浦袊＜皷|南大陸，受下沉氣流影響，有利于鋒消。此外，夏季冷空氣本身不強，而南下又極易變性。5、鋒的移動概況：地區(qū)差異，鋒的移速北方比南方快。平均移速，西北35