第八讲.锋面和气旋

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1、1Ch08：锋面和气旋：锋面和气旋本讲内容本讲内容1.气团：不同的性质气团：不同的性质2.锋面：两个不同气团的界面锋面：两个不同气团的界面3.冷锋：冷气团势力强冷锋：冷气团势力强4.暖锋：暖气团势力强暖锋：暖气团势力强5.静止锋：冷暖气团势力相当静止锋：冷暖气团势力相当6.锢囚锋：冷锋赶上暖锋后，把暖空气抬离地面，锢囚锋：冷锋赶上暖锋后，把暖空气抬离地面，近地面层冷暖锋合并近地面层冷暖锋合并7.锋面气旋模型锋面气旋模型8.锋面气旋天气锋面气旋天气阅读：阅读：Meteorology Today， 第第12、13章章2在专业课中n包括两章的内容n概要的介绍一下有关的基本概念n参考: 教学博客教学博

2、客:http:/3气团和锋面气团和锋面n性质相对均匀的大团空气称为性质相对均匀的大团空气称为气团气团(air mass);n不同的下垫面作用形成了不同的冷暖、不同的下垫面作用形成了不同的冷暖、干湿的气团干湿的气团;n不同性质气团之间的交界面被称为不同性质气团之间的交界面被称为锋面锋面(front),一般把热力学场和风场具有显著变一般把热力学场和风场具有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面化的狭窄倾斜带定义为锋面;n锋面是中纬度地区大气斜压性的反映锋面是中纬度地区大气斜压性的反映, 锋面锋面作为一种天气系统，它同时又与其他的天作为一种天气系统，它同时又与其他的天气系统和天气现象有密切的联系。气系统和天

3、气现象有密切的联系。4南方的暖气团与北方的冷气团南方的暖气团与北方的冷气团5气团的形成与变性气团的形成与变性n气团的形成主要受下垫面温度和湿度的气团的形成主要受下垫面温度和湿度的影响影响,具有形成气团比较均匀的温度和湿具有形成气团比较均匀的温度和湿度属性条件的地区称为气团源地。度属性条件的地区称为气团源地。n气团运动离开源地移至与源地性质不同气团运动离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，两者间又产生了热量与水的下垫面时，两者间又产生了热量与水分的交换，气团的物理属性逐渐发生变分的交换，气团的物理属性逐渐发生变化，这种变化称为化，这种变化称为气团变性气团变性。6气团的分类气团的分类n干冷的干冷的

4、冰洋气团冰洋气团和和极地气团极地气团，源自，源自北冰洋和极地地区。北冰洋和极地地区。n暖湿的暖湿的热带气团热带气团和和赤道气团赤道气团，来源，来源于热带洋面和赤道洋面。于热带洋面和赤道洋面。7影响我国的气团活动影响我国的气团活动n冬季冬季: :大陆西伯利亚的干冷气团与热带海洋气团相遇时在大陆西伯利亚的干冷气团与热带海洋气团相遇时在交界处形成阴雨天气，如冬季华南地区的阴雨。北极气交界处形成阴雨天气，如冬季华南地区的阴雨。北极气团南下侵入我国可造成气温剧烈下降的强寒潮天气。热团南下侵入我国可造成气温剧烈下降的强寒潮天气。热带海洋气团可影响到华南、华东和云南等地，形成温热、带海洋气团可影响到华南、华

5、东和云南等地，形成温热、湿润的天气。湿润的天气。n夏季夏季: : 西伯利亚气团与南方海洋气团在我国大陆相遇并西伯利亚气团与南方海洋气团在我国大陆相遇并由南向北推进，造成我国大范围的降水。来自印度洋的由南向北推进，造成我国大范围的降水。来自印度洋的赤道气团（季风气团）可造成长江流域以南地区大量降赤道气团（季风气团）可造成长江流域以南地区大量降水水. . 而热带大陆气团也可影响我国西部地区，出现严重而热带大陆气团也可影响我国西部地区，出现严重的干旱和酷暑。的干旱和酷暑。n春季春季: : 西伯利亚气团和热带海洋气团两者势力相当，互西伯利亚气团和热带海洋气团两者势力相当，互有进退，是锋系及气旋活动最盛

6、的时期。有进退，是锋系及气旋活动最盛的时期。n秋季秋季: : 变性的西伯利亚气团占主要地位，热带海洋气团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，我国东部地区在单一气团控制下，出现退居东南海上，我国东部地区在单一气团控制下，出现全年最宜人的秋高气爽的天气。全年最宜人的秋高气爽的天气。8我国冬季的气团活动我国冬季的气团活动9我国夏季的气团活动我国夏季的气团活动10锋面锋面(Front)在英语中在英语中, Front的意思是战线的意思是战线, 尤其指第一次世界大战时的西欧战线尤其指第一次世界大战时的西欧战线(the west front). 锋面的名称起源于第一次世界大战，挪威气象学

7、家锋面的名称起源于第一次世界大战，挪威气象学家Vilhelm Bjerknes和他的儿子和他的儿子Jacob Bjerknes等首先提出的等首先提出的.11不同的角度观察锋面：不同的角度观察锋面：(a)侧视图，侧视图，(b) 俯视图，俯视图，(c)三维视图三维视图12挪威学派的极锋模型挪威学派的极锋模型: :n以挪威气象学家以挪威气象学家Vilhelm Bjerknes为代为代表的一个学派在表的一个学派在20年代初认为年代初认为, 锋面从锋面从地面延伸到大气高层地面延伸到大气高层.n可是可是, 后来的观测表明后来的观测表明, 锋面仅达锋面仅达2-3公公里的高度里的高度. 虽然高空和地面锋区的配

8、置对虽然高空和地面锋区的配置对锋面的发展非常重要锋面的发展非常重要, 但锋面的空间结构但锋面的空间结构与挪威学派的模型有很大不同与挪威学派的模型有很大不同.13锋的种类锋的种类: : 根据锋在移动过程中冷、暖气团所具有根据锋在移动过程中冷、暖气团所具有的主次位可将锋分为：的主次位可将锋分为：1.冷锋冷锋(cold front),2.暖锋暖锋(warm front),3.静止锋静止锋(stationary front),4.锢囚锋锢囚锋(occluded front)。14冷锋冷锋n锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，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，这种锋面推动锋面

9、向暖气团一侧移动，这种锋面称为冷锋。称为冷锋。n冷锋过境后，冷气团占据了原来暖气团冷锋过境后，冷气团占据了原来暖气团所在的位置。温度、风向和风速都发生所在的位置。温度、风向和风速都发生很大变化，降水和雷暴天气也发生在冷很大变化，降水和雷暴天气也发生在冷锋的附近。锋的附近。n冷锋一年四季在我国都有，冬半年更为冷锋一年四季在我国都有，冬半年更为常见。常见。15冷锋附近的气流和云系分布冷锋附近的气流和云系分布( (温度是华氏温标温度是华氏温标) )16冷锋的冷锋的3维示意图维示意图17冷锋附近地面冷锋附近地面气压场、风场和天气现象气压场、风场和天气现象18锋面垂直剖面温度分布锋面垂直剖面温度分布19

10、位于美国东海岸一条冷锋位于美国东海岸一条冷锋( (第第1 1天天) )20位于美国东海岸一条冷锋位于美国东海岸一条冷锋( (第第2 2天天) )21暖锋暖锋n锋面在移动过程中，如果暖气团起主导锋面在移动过程中，如果暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动，这作用，推动锋面向冷气团一侧移动，这种锋面称为暖锋。种锋面称为暖锋。n暖锋多在我国东北地区和长江中下游地暖锋多在我国东北地区和长江中下游地区活动，大多与冷锋联结在一起。暖锋区活动，大多与冷锋联结在一起。暖锋附近的等压线也有一折角，但没有冷锋附近的等压线也有一折角，但没有冷锋明显。温度有变化明显。温度有变化, , 风向在暖锋两侧发风向在暖锋两

11、侧发生变化，几乎相互垂直。暖锋降水范围生变化，几乎相互垂直。暖锋降水范围比冷锋宽的多。比冷锋宽的多。22暖锋的暖锋的3维示意图维示意图23暖锋附近地面暖锋附近地面气压场、风场和天气现象气压场、风场和天气现象24静止锋静止锋n当冷暖气团势力相当，锋面移动很少时，称当冷暖气团势力相当，锋面移动很少时，称为静止锋。静止锋的个别地段有时会向暖气为静止锋。静止锋的个别地段有时会向暖气团方向移动，或者向冷气团方向移动，因此团方向移动，或者向冷气团方向移动，因此它可以转变为冷锋或暖锋。它可以转变为冷锋或暖锋。n在我国在我国, , 静止锋常常在华南和华东地区活动，静止锋常常在华南和华东地区活动，形成持续的阴雨

12、天气。在我国华南和云贵高形成持续的阴雨天气。在我国华南和云贵高原等地区常见到冷锋由于受到山脉阻挡和适原等地区常见到冷锋由于受到山脉阻挡和适当的流场共同作用而形成准静止锋。当的流场共同作用而形成准静止锋。25准静止锋示意图准静止锋示意图26锢囚锋锢囚锋n由于冷锋移速远快于暖锋，冷锋赶上暖锋由于冷锋移速远快于暖锋，冷锋赶上暖锋后把暖空气抬离地面，近地面层冷暖锋合后把暖空气抬离地面，近地面层冷暖锋合并而形成一种锋叫锢囚锋。并而形成一种锋叫锢囚锋。n这时表现出暖空气、冷空气和比较强的冷这时表现出暖空气、冷空气和比较强的冷空气。有时由于地形作用，使两条冷锋相空气。有时由于地形作用，使两条冷锋相对而行，也

13、可以形成锢囚锋。对而行，也可以形成锢囚锋。27锢囚锋的形成锢囚锋的形成28沿锢囚锋不同部位的垂直剖面沿锢囚锋不同部位的垂直剖面29锢囚锋的形成过程锢囚锋的形成过程地面图和垂直剖面地面图和垂直剖面30挪威学派的锋面气旋模型挪威学派的锋面气旋模型31初始状态初始状态32发生发生33发展发展34成熟成熟35锢囚锢囚36气旋的形成和发展过程气旋的形成和发展过程37地面锋面和高空气流的配置地面锋面和高空气流的配置n地面锋面系统总是与其上空的气流紧密地面锋面系统总是与其上空的气流紧密结合在一起的结合在一起的, 尤其是与高层大气波动尤其是与高层大气波动(Rossby waves)密切相关密切相关.n一般地说

14、一般地说, 当地面气旋位于波动低压槽前当地面气旋位于波动低压槽前或急流前时或急流前时,锋面会发展和加强锋面会发展和加强.否则否则, 地地面锋面会减弱面锋面会减弱.38气旋和反气旋与高空气流的配置气旋和反气旋与高空气流的配置39罗斯贝波罗斯贝波: Rossby waves40地面气旋和高空气流的配置地面气旋和高空气流的配置41高空急流高空急流42急流附近的散度分布急流附近的散度分布43地面锋面和高空急流地面锋面和高空急流44地面锋面和高空流场的配置地面锋面和高空流场的配置45地面锋面和高空流场的配置地面锋面和高空流场的配置46北大西洋上空的强风暴北大西洋上空的强风暴( (气旋气旋) )47200

15、1年年4月月7日日影响华北地区的强风暴和沙尘暴影响华北地区的强风暴和沙尘暴482000年年4月月6日日卫星云图显示的是气旋大风与沙暴，卫星云图显示的是气旋大风与沙暴，锋后的黄色沙尘已经开始影响北京锋后的黄色沙尘已经开始影响北京49n1999年年4月月3日我国风日我国风云（云（FY-1C）卫星观）卫星观测到的北太平洋温带测到的北太平洋温带气旋可见光和近红外气旋可见光和近红外合成云图合成云图.50作业作业:1.1.影响我国的气团有哪些影响我国的气团有哪些? ? 在一年的四季中在一年的四季中, , 这些气团是怎样影响我国天气的这些气团是怎样影响我国天气的? ?2.2.什么是锋面什么是锋面? ? 锋面

16、有哪些种类锋面有哪些种类? ? 分别画出它分别画出它们的垂直剖面简图们的垂直剖面简图, ,标出冷暖气团以及锋面标出冷暖气团以及锋面的移动方向的移动方向. .3.3.画图和简述气旋的发生画图和简述气旋的发生, ,发展和消散的过程发展和消散的过程（平面图）（平面图）. .4.4.画图并简述地面气旋位于高空急流的什么位画图并简述地面气旋位于高空急流的什么位置时有利于气旋的发展置时有利于气旋的发展? ?51思考题思考题n高层气流呈波动，在北纬高层气流呈波动，在北纬45附近，如果围绕地附近，如果围绕地球有球有5个波，每个波的波长是多少（地球半径为个波，每个波的波长是多少（地球半径为6400km)？一般来

17、说，波谷（槽）对应坏天气？一般来说，波谷（槽）对应坏天气（气旋风暴等），波峰对应好天气（高压），如（气旋风暴等），波峰对应好天气（高压），如果波的传播速度是果波的传播速度是10m/s，两次坏天气之间的时，两次坏天气之间的时间间隔大约是多少天？间间隔大约是多少天？n如果没有地转偏向力，冷空气（或试验中的盐水）如果没有地转偏向力，冷空气（或试验中的盐水）由于重力的作用会很快沉到暖空气（淡水）的下由于重力的作用会很快沉到暖空气（淡水）的下面，正是由于地转偏向力的作用，冷暖气团之间面，正是由于地转偏向力的作用，冷暖气团之间的倾斜锋面才可以维持较长时间，请思考和解释的倾斜锋面才可以维持较长时间，请思考和解释地转偏向力的作用。地转偏向力的作用。