天气学原理知识点汇总

气团与锋

1.气团气团性质的改变是如何发生的？

气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后，取得与下垫面相同的物理属性而形成的，当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者之间又会产生水汽与热量交换，气团的物理属性发生变化，即发生气团变性。老气团的变性亦是新气团形成的过程。

2.锋附近要素场的分布特征

T（温度）场：水平温度梯度大（等温线密集）；垂直温度梯度小（因下面是冷气团，上为暖气团，会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温）；等位温线密集（锋区，特别大，强稳定层）。

P（气压）场：等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压；锋线一般位于地面气压槽；锋区等压线(等高线)的气旋式曲率大。

变压场：暖锋前负变压明显；冷锋后正变压明显。（地面变压与温度平流的关系：冷平流使地面气压增加，暖平流使地面气压减小）

风场：（前提：不考虑摩擦，认为满足地转关系）锋线附近的风场具有气旋式切变，这种现象在有摩擦的地方更为明显。

3.锋的强度的变化

（1）补充一些：

如何确定锋的强度（简单的说：锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离（多用纬距）的比值来表示）

850hPa锋区温度梯度判断，等温线越密集，锋区越强；剖面图上锋区等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈，锋区越强；各高度层对比，锋面坡度越小，锋面两侧温度差则越大，锋区越强。

（2）锋强度的变化

锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。

锋生函数可以表示为：)dt dQ (n n w r)(r n v T F p c 1

d n n ∂∂+∂∂--∂∂-=

F = 水平运动 （f1）+ 垂直运动（f2） + 非绝热加热项（f3） F>0:锋生； F<0:锋消。

影响锋生锋消的因素（影响锋强度变化的因子）

i ．水平运动 f1

若水平气流沿着温度升度方向是辐合的， 当f1>0，有锋生作用。 若水平气流沿着温度升度方向是辐散的，当f1<0，有锋消作用。 有锋生作用并不一定有锋生成，还要求在相当广阔区域，温度梯度或速度梯度都不能呈线

性分面。

ii ．垂直运动的影响f2

若大气层结稳定(d γγ<)，w 表示xyz 坐标下的垂直速度，当暖气团中

下沉0w ，即0<∂∂n w 时，F2〉0，有锋生作用，

反之有锋消作用；若大气层结不稳定(d γγ>)，当暖气团中上升0>w ，

冷气团中下沉0∂∂n w 时，F2〈0，有锋生作用，反之有锋消

作用。

iii ．非绝热加热f3

冷空气冷却，暖空气加热最为有利于锋生。非绝热过程的凝结潜热释放多在锋区暖空气一侧，因而有助于锋的生成及加强。

4. 地面图上锋移动速度的判断

i ．根据锋面移动速度公式

x p x p t p t

p C ∂∂-∂∂∂∂-∂∂-=2121，地面图上锋的移动速度与附近变压梯度成正比，与附近气压槽深度成反比；

ii ．地面锋的移动与锋线两侧风场的分布情况有关，即决定于锋两侧垂直于锋线的风速分量，锋沿着垂直于锋的气流方向移动，在不考虑其它因素的前提下，风速越大移动越快；

iii ．地面锋的移动还受高空引导气流控制。700hPa 和500hPa

层上的气流对地面的锋面移动有引导作用，称此气流为引导气流，地面锋面移动速度与其上空引导气流垂直于地面锋线的分速成正比。移速经验公式可写成A av c sin •=，其中a 为引导系数，v 为引导气流的速度，A 为引导气流与锋面的交角。

iv ．地面上运动的锋受地面摩擦和地形的作用，运动状态（速度、方向、坡度等）发生变化。移速因会地面摩擦而减小，锋面叠置状态有变化；当锋面遇到和自身大致平行的山脉时会受到阻滞，形成地形准静止锋（如天山准静止锋，南岭准静止锋，准静止锋等），两侧锋面绕过山地时，整个锋线便成弓形；遇到高原、山地时若其后又有冷锋移近，可能会形成地形锢囚锋。

5.举例说明高空急流和行星锋区的联系。

在对流层中上层等压面图上，宽度为几百公里的等温线最密集的带状区域是所谓的高空锋区，也称为行星锋区。由于等高线密集区常与等温线密集区同时存在，且位置偏离不大，有时也将等高线密集带称为行星锋区。行星锋区实际上是中高纬度冷气团与较低纬度暖气团之间的过渡区域。北半球行星锋区主要有两支：北支介于冰洋气团与极地气团之间，一般称为极锋；南支介于极地气团与热带气团之间，一般称为副热带锋。急流是风场的一个特征，在高空和低空，低纬度和中高纬度都可以出现，位于对流层上层或平流层中，高度通常为10km 左右。

行星锋区与急流的关系非常密切，根据热成风原理：k T fT g Z V Z g

⨯∇-=∂∂，高空锋区温度梯度大，热成风大，高空急流在锋区之上形成。

例如，极锋急流与中、高纬度的高空行星锋区（极锋）相联系；副热带急流于中低纬度的高空行星锋区（副热带锋）相联系，形成于副热带高压的北部边缘，平均在200hPa 副热带高压脊线以北1000~1500km 处。

气旋的活动与行星锋区密切相关：地面锋线常常是极锋行星锋区在地面上的反映。气旋的发生、发展一般都是在锋区上进行的，其出现的最大频数以及主要路径和锋区的平均位置基本一致。 在高空急流的南侧，强反气旋式切变涡度造成的气流辐散有利于地面气旋的发展，

在高空急流的北侧，强气旋式涡度有利于地面反气旋发展

气旋反气旋

1. 地面气旋或反气旋与高空系统有什么对应关系？什么原因造成这种配置？

高空槽前脊后对应地面气旋，槽后脊前对应地面反气旋。

造成这种配置的原因：

大气系统具有斜压性，温度场位相落后于高度场，高空平均冷温度舌落后于高空槽。

由于高空槽前有正涡度平流，气旋性涡度将增加，流场与气压场不适应，在地转偏向力的作用下产生气流辐散，辐散运动使正涡度增加不致太快。根据达因补偿原理，低层空气上升补偿，地面减压，地面空气在气压梯度力、科氏力和摩擦力的作用下向负变压区辐合以适应减压了的气压场，地面生成气旋，流场与气压场达到新的地转平衡。

同样道理，在高空槽后为负涡度平流区，该处反气旋性涡度增加，气流在地转偏向力的作用下辐合，使反气旋性涡度增加不致太快，辐合下沉运动使地面加压，又由于气压梯度力的作用，加压区气流辐散成为反气旋，流场与气压场达到新的地转平衡。

2. 地面气旋或反气旋的发展变化主要与什么因素有关？地形对气旋和反气旋有什么影响？

根据地面气旋发展方程可知影响气旋反气旋发展变化的主要因素有四项：

涡度平流（500hPa）:正涡度平流区有利于地面气旋的发展；负涡度平流区有利于地面反气旋发展。

厚度（温度）平流（700hPa）:暖平流区有利于地面气旋发展；冷平流区有利于地面反气旋发展。

大气稳定度：稳定大气不利于地面气旋反气旋的发展；不稳定大气有利于地面气旋反气旋的发展。