兰大大气学院天气学原理教程--锋生锋消.ppt

《兰大大气学院天气学原理教程--锋生锋消.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、4.锋生和锋消4.1概念4.2锋生函数4.3影响锋生函数的因子4.4中国的锋生锋消概况4.1概念锋生和锋消是锋面动力学和天气分析中的两个重要天气概念。大气中锋的形成、加强或减弱、消失，可导致锋面附近天气的剧烈变化。锋生一般是指密度或温度不连续形成的一种过程，或者是指已有一条锋面存在，其密度（或温度）水平梯度增大的过程。锋消是指与锋生过程相反的过程。按锋的定义，锋的两侧水平温度差异显著是锋的热力场最主要的特征。因此研究锋生、锋消时，可以从水平温度梯度随时间的变化入手。锋面的锋生和锋消过程可以用锋生函数来描述4.2锋生函数锋生函数定义为：T1T2T3T4T5n指向暖空气n锋生带锋生的必

2、要条件:锋生函数>0，锋生作用锋生函数<0，锋消作用固定地区F最强——锋生、消的充分条件锋生条件：锋消条件：二、锋生锋消公式及物理意义1.公式推导其中展开：———①求：和——②——③而：——④———⑤同理———⑥锋生函数将⑤，⑥代入①式———⑦热力学方程水平散度伸展变形切变变形垂直方向的涡度2.讨论⑦式。（锋生消公式）设坐标系x轴平行于等位温线，由冷指向暖；y轴垂直于等位温线，指向位温升的方向。，——⑧所以转为讨论⑧式（1）水平运动的作用∴当时，则，锋消当时，则，锋生气流辐合，锋生∴沿温度升度方向，水平气流辐合，则有锋生作用沿温度升度方向，水平气流辐散，则有锋消作用即在垂直于等位温

3、线的方向上有气流辐合利于锋生，反之则有利于锋消。气流辐散，锋消进一步说明：一个线性流场可分解为四种简单的流场平流场旋转场辐合辐散变形场前三种对锋生，锋消不起作用。变形场：a.若等位温线与伸展的轴夹角α＜45°，则在辐合气流下易锋生b.若α＞45°，则辐散气流下易锋消；但等位温线会逐渐旋转使α＜45°∴变形场最有利于产生锋生在天气图上鞍型场最易产生锋生。abcA利于锋生B利于锋生C不利于锋生（等位温线与膨胀轴正交）（2）垂直运动作用a.稳定大气（一般状态下）当时，，锋生当时，，锋消说明：ω＞0，（），下沉。ω＜0，上升。同理，暖上升，冷下沉（辐散）∴锋消∴在稳定大气中，暖空气一侧相对

4、于冷空气一侧是下沉的，则锋生；反之则锋消，暖下沉，冷上升（辐合）∴锋生(稳定度与垂直运动项):a)稳定大气例：冷锋上山：其上空有等温线密集带，靠近其暖一侧有上升运动，上升绝热膨胀冷却，其暖一侧降温，而靠近其冷一侧上升运动很弱或无上升运动，靠近其冷一侧温度无变化，这样密集带等温线变稀疏，所以锋减弱或消失，锋消。冷锋下山：靠暖的一侧基本无下沉运动，温度无变化；其靠冷一侧，下沉运动很强，温度升高，等温线变稀疏，锋消。b.在不稳定大气中当，，锋生当，，锋消因为暖气团的凝结潜热作用抵消了上升作用。b）不稳定大气例：冷锋上山，靠暖的一侧，大量水蒸气凝结释放潜热，温度升高；而靠近其冷的一侧上升

5、运动很弱或无上升运动，温度变化不大。这样温度密度集带变密。所以锋生（3）.非绝热加热项，暖空气相对加热，冷空气相对冷却则，锋生同理，则，锋消加热形式凝结潜热加热——有利于锋生下垫面加热——有利于锋消非绝热加热项冷锋南下，暖锋北上，由于下垫面影响，锋消冷锋南下，靠冷一侧，下垫面影响大，温度升高,靠暖一侧，下垫面影响不大，所以等温线密集带变疏，锋消。三、锋生、锋消的动力学特点AB运动学锋生a温度水平梯度加大（热成风加大），风垂直切变加大；等压面间厚度南侧加大北侧减小（等压面梯度上层加大地层减小）b热成风平衡破坏，高层西风加速，低层西风减速c高层有向东的加速度，产生向北地转偏差，低层有向

6、西的加速度，产生向南地转偏差d锋区内地转偏差大于锋区外有垂直于锋面的环流：锋生次级环流产生次级环流又对锋生发生作用高层辐合发生在b点（冷边界），低层辐合发生在a点（暖边界），使得锋区发生倾斜，使这两处温度梯度加大，锋区加强。中层暖空气绝热冷却，冷空气绝热增温，中层趋于锋消4.3影响锋生函数的因子（l）非绝热加热T1T1表示沿已存在温度梯度方向的非绝热加热的梯度产生的锋生作用。（2）垂直运动作用T2T2表示沿温度垂直梯度方向上，垂直速度的水平梯度产生的锋生作用。若大气为稳定层结∂θ/∂z＞0，当暖气团中下沉运动w＜0，而冷气团中有上升运动w＞0，相应有n·▽hw＜o，则T2＞0，表示

7、锋生；相反为锋消过程（3）水平运动辐合T3T3表示在已有的水平温度梯度情况，水平辐合（D＜0）或水平辐散（D＞0）产生的水平温度梯度的增加（或减弱），即锋生或锋消。（4）水平变形场的作用T4表示整个水平变形产生的锋生作用。为了更进一步简化，选择典型变形场，设x轴为变形场的膨胀轴，y轴为收缩轴，而等位温线与x轴的夹角为ß，相应位温梯度▽hθ与x轴的夹角为Φ＝900+ß，则位温梯度▽hθ=

8、▽hθ

9、(sinß,-cosß)，相应T4表达式为T4=-[Esin2ß–2Fsi