第三章气团和锋.

锋的空间结构
锋面是一个具有三维结构的天气系统。它在空 间随高度向冷空气一侧倾斜，冷空气在下， 暖空气在上。 在一水平面上，锋面呈一个狭长带，长10002000km, 宽度约为几十千米到几百千米，上 宽下窄。
锋面的空间结构示意图
地面锋线与高空锋区的相对位置示意图
二、锋面的坡度
1.锋面坡度产生的原因：地球自转所致。 2.锋面坡度公式推导
C
X
0
P P N L x x

P P N L t t
即冷锋前变压代数值小于锋后的变压代数值。 （3）准静止锋
C
X
0
一、锋的概念 二、锋面坡度 三、锋的分类 四、单元重点内容提要 教学思考题
一、锋的概念
• 锋区：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带（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。 • 锋面：在天气图上由于比例尺小，锋区的宽 度表示不出来，可把它看作为空间的一个面， 即为锋面。 • 锋线：锋面与地面的交线称为锋线。
(热力分类法)
把气团分为冷气团和暖气团两种
冷气团：指移向暖的下垫面的气团。冷 气团使所经地区气温下降，而其本身温 度则升高。这种气团由于其低层迅速增 温，气温垂直递减率增大，气层往往趋 于不稳定，容易发生对流，因此冷气团 低层常具有不稳定天气特征。
暖气团: 指移向冷的下垫面的气团。暖 气团使所经地区气温上升，而其本身温 度则下降。气温垂直递减率减小，气层 趋于稳定，有时形成逆温，对流不易发 展，所以暖气团具有稳定性的天气特点。 另外，两气团相遇时温度相对高的气团 称暖气团，温度相对低的称为冷气团。
一、气 团的概念
1.气团是指气象要素（主要指温度和湿度）水平 分布比较均匀的大范围空气团。 2.气团的特点： 在同一气团内，气象要素(如温度）的变化相对 比较小。水平温度梯度一般小于1-2℃/100km。 在同一气团中，各地气象要素的垂直分布几乎 相同，天气现象也大致一样。 3.气团的尺度： 水平范围:几百到几千公里不等 垂直范围:可达几公里到十几公里
锢囚锋 ：当冷锋追上暖锋后，或者两条冷锋 迎面相遇，迫使暖气团抬离地面，锢囚到高 空，近地层由冷锋后部的冷气团和暖锋前的 冷气团构成的交界面，称为锢囚锋。
冷式锢囚锋
典型的中纬度波动性气旋中冷式锢囚 锋形成过程示意图
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，
第三章
气团和锋
教学内容与教学安排
1.气团 1学时
2.锋的概念与锋面的坡度 4.锋面分析
5.锋生锋消 教学思考题
2学时
3.锋面附近气象要素场的特征 5学时
10学时
2学时
技能训练内容
实训一、 锋面分析 实训三、剖面图的分析 6学时 2学时 实训二、单站高空风图的分析 4学时
教学目标
1. 了解气团和锋的概念及其分类 2. 熟悉锋面附近要素场分布特征
①
由静力学方程和地转风方程代入①式得
tg
f LVgL NVgN g L N
（注意
②
）
代入状态方程 得
tg
f TNVgL TV l gN g TN TL
③
②、③式为Margules锋面坡度公式
令
Vg VgL VgN
代入③式得
由锋面坡度公式：
PL PN 0 x x
结论：
a. PL=PN
PL PN b. x x
PL PN x c. x
锋线附近气压是连续的。
锋线附近气压梯度是不连 续的，所以等压线穿过锋线时有弯折。
满足，则折角指向高压， 即锋线落在低压槽中。
2、锋附近变压场的特征
d PL PN 0 dt PL PN 展开后得： PL PN Cx t t x x
其中 ——锋的移速
讨论： （1）暖锋
CX 0 P P N L x x P P N L t t
即暖锋前变压代数值小于锋后的变压代数值。 （2）冷锋
讨论 气团内
0 d 0
位温随着高度的升高而增大
锋区内
0 d
即锋区内位温随着高度的升 高而增大得很快，所以等位 温线比较密集。
结论：
a）位温垂直梯度在锋区内比气团内大得多，所 以锋区内等位温线密集 。
b）空气质点在锋面上移动，在绝热条件下位温 守恒，因此等位温面平行于锋面。但在近地面 层因辐射、湍流等因素影响，大气过程是非绝 热的，等位温线与锋面则不平行。
3、锋面附近位温的分布特点：
锋区内等位温线比较密集且与锋面平行
锋面附近的等温线和等位温线垂直分布
解释说明：由位温方程 两边取对数 并对z取偏导：
1000 T p
AR CP
代入静力学方程和状态方程就得到 T Ag d z T z CP z T
一、锋面附近温度场的特征 1.锋面附近温度水平分布特征：
锋区内温度水平梯度远比其两侧气团中大 （在同一气团中水平的温度梯度一般为 1 －2oC／100 km，而在锋区内，温度的水平 梯度可达5～10oC／100 km）
在等压面图上锋区内等温线相对密集；其 密集程度愈强，表示锋面愈强；其走向与 地面锋线基本平行，且随高度升高向冷空 气一侧倾斜。
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。
单元重点内容提要
1. 锋区的概念及特征 2. 锋的空间结构特征
3. 冷锋的概念及结构特征
4. 副冷锋的概念
5. 暖锋概念与结构特征
6. 静止锋概念与结构特征 7. 锢囚锋概念与结构特征
第三节 锋面附近气象要素场的特征
一、锋面附近温度场的特征 二、以密度的零级不连续面模拟锋面时， 锋面附近气压场、风场和变压场的特征 三、以密度的一级不连续面模拟锋面时， 锋面附近气压场、风场和变压场的特征 四、锋面天气 五、单元重点内容提要 教学思考题
二、气团的形成与变性
4.气团形成的条件： • 范围宽广、地表性质比较均匀的下垫面 • 相对稳定的环流形势 5.气团形成的物理过程： 辐射、对流、湍流、蒸发、系统性垂直运动等 6.气团变性： • 气团离开源地后原有物理属性的改变 • 与下垫面性质的差异、离开源地的时间、移 动路径有关。
三、气团的分类
两式相减得：
PL PL PL dPL x dx y dy z dz 展开得 dP PN dx PN dy PN dz N x y z
PL PN dz x x ∴ tg PL PN dx z z
对冷、暖锋来说，锋前变压代数值总是小 于锋后的变压代数值（冷锋前一般为负变 压，后为正变压。暖锋前后均为负变压， 但代数值前小后大）。
静止锋两侧变压代数值则相差很小。
移动锋面引起的变压差，随锋面移速、锋 面坡度及锋两侧气团密度差的增大而增大。
说明：设锋面为密度的零级不连续面，且 PL=PN 。取随锋面移动的坐标系：x轴垂 直于锋线，y轴平行于锋线。则有

1 Vgm VgL VgN 2
f tg g
∴
Vg Vgm Tm T
∵在实际计算中 Vgm 比较小，可略去
f ④Vg tg Tm g T
讨论④式：
a).锋面的坡度与f成正比，高纬锋面坡度大于低 纬 。在赤道上 故没有锋面存在的可能。 b).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。 c).锋面的坡度与锋两侧平行与锋的地转风分量 差成正比。风速差（风速切变）越大，坡度 越大。 d).锋面坡度与平均温度成正比。Tm越高，坡度 越大。冬季坡度小于夏季
3. 掌握锋面分析方法
教学重点和教学难点
本章重点： （1） 锋的概念及分类 （2）锋面附近气象要素场的特征和天气特征
（3） 我国境内气团和锋面活动特点
本章难点： （1） 锋面分析 （2）锋生公式的物理意义及定性分析
第一节 气团
一、气团的概念 二、气团形成与变性 三、气团分类 四、我国境内气团活动与气团天气 五、单元重点内容提要 教学思考题
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移动。 冷锋在我国 一年四季都有，冬半年更为常见
冷锋
冷气团
暖气团
（过境后） C
（过境时） A （过境前） B
（锋面前进方向）
副冷锋：冷锋在移动过 程中，由于气团变性程 度不同，或有小股冷空 气补充南下，则在同一 个冷气团内又可形成一 条冷锋称为副冷锋。前 面的冷锋称为主锋。一 般来说，副锋两侧的温 度差比主锋两侧的小， 伸展高度也较低。
c）实际工作中不使用位温而使用假相当位温。 因为假相当位温在干湿过程中都守恒。
二、以密度的零级不连续面模拟锋面时，锋 面附近气压场、风场和变压场的特征 1.气压场特征：
地面锋线处于低压槽中，等压线通过锋面时 有较大的弯折，折角指向高压一侧。 解释说明：
取x轴垂直于锋线，由暖区指向冷区；y轴平 行于锋线。假设锋面是密度零级不连续面。
四、我国境内气团活动与气团天气
冬季：主要受西伯利亚气团（大陆极地气 团）的影响。 源地：西伯利亚和蒙古。 特点：*地面为冷性反气旋； *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） 成长江以南大量降水； 造