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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。4.2锋生函数二、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锋生函数热力学方程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。a(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,暖空气一侧相对于冷空气一侧是下沉的,则锋生;反之则锋消(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A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水平运动-------辐合场鞍型场4.4中国的锋生锋消概况北方锋生区南方锋生区4.4.2锋生的天气形势和气象要素变化冷式切变暖式切变(2)气象要素场的变化东北地区的冷锋锋生江南地区锋生4.4.3锋消锋消,一般有下列几种情况:与地面锋线配合的高空槽减弱,地面甚至出现辐散流场,锋将减弱、消失。维持锋面的冷暖平流减弱、消失,锋也将减弱、消失。如东北地区冷锋锋消与冷平流减弱、中断有关。当冷中心位于低槽的西南或南部时,冷平流较弱甚至出现暖平流,锋减弱消失。当地面锋两侧变压差减弱或与锋相联系的天气区强度减弱,范围缩小,都是锋消的征兆。气团变性:锋在南下过程中由于下垫面的热力作用,总是引起锋消。锋的移动锋的移动可以从以下几方面考虑:1、高空引导气流移速与其上空引导气流(700,500hpa)垂直于地面锋线的风速成正比。(随地区和季节有差异,要考虑高空气流本身的变化。)2、地面气压场低压槽越浅,移速越大;低压槽越深,移速越小。变压梯度越大,移速越大;变压梯度越小,移速越小。3、地面地转风假定不考虑摩擦影响,可用锋两侧地转风垂直于锋线的风速来估计移速,即当等压线与锋的交角越大,等压线越密,移速越快。4、地面摩擦及地形地面摩擦:移速减慢,上下层移速不同影响锋面坡度。地形:遇高原或山脉阻挡将变慢、变形,如天山静止锋、云贵静止锋等。