气象学多媒体讲义第十四章

第十四章气团和锋第一节气团一、气团（AirMass）的概念――同一时段内在水平方向上物理属性（主要指温度、湿度和大气稳定度）分布较均匀的大块空气。水平范围可达几百到几千公里，垂直范围可达几公里到十几公里，内部天气特点也大致相同。二、气团的形成与变性1、形成条件――大范围物理性质比较均匀的下垫面――适合的环流，指准静止大型高压系统中的下沉辐散气流在适合的环流条件下，通过辐射、乱流、对流、蒸发、凝结、大范围垂直运动等物理过程，大范围空气与下垫面进行热量和水汽交换。气团属性决定于下垫面性质。2、变性――气团在移行过程中物理属性和天气特征逐渐发生变化的过程。变了性的气团又称为变性气团（ModifiedAirMass）。气团变性的快慢和程度，取决于新、旧下垫面性质差异的大小、气团离开源地时间的长短、路程的远近和气团本身的性质。三、气团的分类和气团天气特征1、地理分类按源地的纬度和海、陆位置分：1)冰洋气团――形成于常年冰雪覆盖的极地地区，当气团来自南极大陆或冰封洋面时，称为冰洋大陆气团（Ac）；当气团来自未冰封洋面时，称为冰洋海洋气团（Am）。天气特征：寒冷、干燥，天气晴朗；低层常有强逆温层，气层非常稳定。2)极地气团（PolarAirMass）――形成于中、高纬度地区的气团，位于大陆上的称为极地大陆气团（Pc，PolarContinentalAirMass），位于海洋上的称为极地海洋气团（Pm，PolarMarineAirMass）。极地大陆气团的天气特征：冬季与冰洋气团类似；夏季，气团低层气温和湿度升高，逆温层消失，稳定度减小，常出现多云天气。极地海洋气团的天气特征：冬季，经常阴天或多云，有时会出现降水，当移到较冷的海洋或大陆时，还常有层云、雾或毛毛雨等稳定性天气出现。夏季，极地海洋气团和极地大陆气团差别很小。3)热带气团（TropicalAirMass）――形成于副热带和热带地区的气团称为热带气团，位于大陆上的称为热带大陆气团（Tc，TropicalcontinentalAirMass），位于海洋上的称为热带海洋气团（Tm，TropicalMarineAirMass）。热带大陆气团的天气特点：炎热干燥，气温直减率大，气层不稳定，晴朗少云，长期控制一个地区时往往形成严重的干旱。热带海洋气团的天气特点：低层暖湿，层结不够稳定，但中层常存在下沉逆温层，阻碍了低层对流和乱流的发展，水汽不易上传，天气晴热。4）赤道气团（EquatorialAirMass）――形成于赤道洋面上的气团，天气特点：湿度大，气温高，天气闷热，气层不稳定，多对流和乱流活动，阵雨和雷暴频繁。2、热力分类1）冷气团（ColdAirMass）――气团温度低于流经地区下垫面温度，或比所遇气团温度低。――使所经之地变冷，而本身低层迅速增温，稳定度减小，对流易发展，变性快。――具有不稳定的天气特点：夏季，形成积云或积雨云，出现阵性大风、阵性降水或雷暴天气；冬季，晴天多，夜间可形成辐射雾；低层能见度一般较好；气温、风等要素有明显日变化。2）暖气团（WarmAirMass）――气团温度高于流经地区下垫面温度，或比所遇气团温度高。――使所经之地变暖，而本身逐渐冷却，稳定度增加，不利于对流发展，变性慢。――具有稳定的天气特点：常形成层云、层积云，下毛毛雨、小雨或小雪；会形成平流雾；低层能见度较差。四、影响我国东部和近海的气团影响我国东部和近海地区的气团多数为变性气团。冬季：变性极地大陆气团（冷气团，天气图上表现为冷高压）。夏季，变性热带海洋气团（暖气团，天气图上表现为副高）。第二节锋一、锋（Front）的概念1、定义――两个性质不同的气团相遇时，两者之间形成的狭窄而又倾斜的过渡带，――锋两侧，气温、湿度、风等气象要素差异很大，天气变化剧烈。例：气团内部水平温度梯度小，一般约为1C～2C/100km，而锋区内水平温度梯度大，量级达10C/100km。2、结构――随高度上升向冷空气一侧倾斜，用锋面坡度表示锋面倾斜的程度，它的形成和维持是地转偏向力作用的结果。冷锋的坡度最大，暖锋的坡度次之，准静止锋的坡度最小。高空图上锋区的位置位于地面锋线的冷空气一侧，不同高度上各锋区相对位置越近，表明锋面坡度越大。――宽度具有上宽下窄的特点，地面图上分析锋线，高空图上分析锋区，在高空图上锋区表现为一条窄长的等温线密集带。二、锋的分类1、根据气团的地理类型分――冰洋锋（冰洋气团与极地气团）；――极锋（极地气团与热带气团）；半永久性系统，平均位置在45～50N，最北可达70N或更北，最南可达30～25N或以南；锋上有锋面气旋频繁发生和发展。对中高纬广大海域有重大影响。――热带锋（热带气团与赤道气团，又叫赤道锋）。注意：上述主要气团之间的锋统称为主锋。有时在冰洋气团和极地气团内部，尤其是后者，由于各部分变性程度不同，或有更冷的空气补充南下，可在冷空气与更冷空气之间又形成锋，这种锋被称为副锋。2、根据锋伸展的不同高度分――对流层锋（可垂直伸展到对流层中上层）；――地面锋（仅存在于对流层低层）；――高空锋（只出现在高空）。3、根据冷、暖气团所占地位分――冷锋（ColdFront，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动）；――暖锋（WarmFront，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动）；――准静止锋（Quasi-StationaryFront，冷、暖气团势均力敌，锋面移动缓慢）；――锢囚锋（OccludedFront，冷锋赶上暖锋，迫使两锋面之间暖空气抬离地面，锢囚到高空，近地面层由冷锋后部冷气团与暖锋前冷气团构成的交界面），冷式锢囚锋――锋后的冷气团比锋前的冷气团更冷；暖式锢囚锋――锋前的冷气团比锋后的冷气团更冷；中性锢囚锋――锋前后的冷气团无大差别。三、锋面天气模式锋面天气的强弱主要决定于锋面坡度的大小、锋附近空气垂直运动状况、气团属性（尤其是暖气团的水汽含量）和稳定度等因素。1、锋附近的垂直运动暖锋：两侧冷暖空气均为上升运动；冷锋：冷空气一侧以下沉运动为主，暖空气一侧多数整层均为上升运动（一型冷锋），或上升运动只限于低层，高层为下沉运动（二型冷锋）。2.锋面天气1）暖锋天气――稳定性天气为主a)云暖锋坡度较小，锋上常产生广阔的层状云系，云系顺序：卷云（Ci）→卷层云（Cs）→高层云（As）→雨层云（Ns）云系底部与锋面相接，越近地面锋线，云层越厚，云底高度越低。b）降水Ns、As内连续性降水，降水区位于锋前冷气团中，一般为300～400km。c）能见度地面锋线前50～100nmile的范围内（冷空气），可形成锋面雾，低压槽中还常形成层云、碎层云、碎积云、层积云等低云。d）气压锋位于低压槽中，暖锋前常有明显的负3h变压。e）风风向：北半球：暖锋线多为西北－东南走向，锋前E～SE风，锋后S～SW风，锋过境时，风向作顺时针变化。南半球：暖锋线多为西南－东北走向，锋前E～NE风，锋后吹N～NW风，锋过境时，风向作逆时针变化。风力：一般锋前风力大于锋后。2）冷锋天气（1）第一型冷锋――锋面坡度小，移动较慢（又称缓行冷锋），以稳定性天气为主a)云范围较广的层状云系，云序：雨层云（Ns）→高层云（As）→卷层云（Cs）→卷云（Ci）b)降水As、Ns产生连续性降水，降水区在锋线附近和锋后，平均为150～200km。c)雾锋后有时能产生锋面雾。（2）第二型冷锋――地面锋线位于高空槽线附近或槽后，锋面坡度最大，移动快（又称为急行冷锋）。多出现不稳定性天气。a)云夏季：地面锋线附近形成强烈的积雨云（Cb）；冬半年：锋线前方云序为卷云（Ci）→卷层云（Cs）→高层云（As）→雨层云（Ns）b)降水夏季：锋线附近出现雷暴、阵性降水甚至冰雹、飑线等不稳定性天气；冬季：地面锋线附近及锋前连续性降水区不宽，甚至无降水。冬春季节又有“干冷锋”之称。（3）气压锋前气压略降，锋后出现正3h变压中心。（4）风风向：北半球冷锋走向为东北－西南向，锋前吹S～SW风，锋后吹N～NW风，锋线过境时，风向作顺时针变化；南半球冷锋走向为东南－西北向，锋前吹N～NW风，锋后吹S～SW风，锋线过境时，风向作逆时针变化。风力：锋后风速常大于锋前风速，强冷锋在海上可造成7～8级甚至更大的风。3）准静止锋天气――往往由冷锋演变而成，但锋面坡度最小，以稳定性天气为主。a)云从低纬到高纬锋上大范围的层状云系，云序：雨层云（Ns）→高层云（As）→卷层云（Cs）→卷云（Ci）云区范围最广。b)降水连续性降水，降水范围最广，降水强度较弱，持续时间最长。c)风北半球，准静止锋的北侧（高纬）一般吹NE～E风，南侧（低纬）吹SW风。4）锢囚锋天气a)暖式锢囚锋常由具有层状云系的两条锋合并而成，锢囚锋上的云系也是层状云系，并分布在锢囚点的两侧。若暖空气的湿度大，则锢囚点上形成厚密的雨层云。锢囚点下，一般出现层状云。b)冷式锢囚锋后部锋上积状云，前部锋上层状云，则锢囚后，积状云与层状云相连。锢囚点以下的锋段一般出现积状云。c）锢囚锋天气比单独的冷、暖锋天气要复杂：云层增厚，降水增强，降水区扩大，锋线两侧均有降水。锢囚锋出现预示天气总的发展趋势是好转。