鋒面

鋒區(qū)內(nèi)的水平溫度梯度比鋒區(qū)兩側(cè)的單一氣團(tuán)內(nèi)的梯度大得多。在等壓面圖上的等溫線密集處即為鋒區(qū)。由于暖空氣斜蓋在冷空氣上，使鋒區(qū)內(nèi)的鉛直溫度梯度比其兩側(cè)氣團(tuán)內(nèi)小得多，有時(shí)甚至出現(xiàn)溫度隨高度而增加的逆溫現(xiàn)象。如果空氣比較干燥，鋒面和密集的等位溫面幾乎平行;如果空氣比較潮濕，它和密集的等假相當(dāng)位溫面近于平行。鋒區(qū)的這些特征都說(shuō)明鋒面是大氣斜壓性集中帶，是大氣位能的積蓄區(qū)。

鋒是冷暖氣團(tuán)之間的狹窄、傾斜過(guò)渡地帶。因?yàn)椴煌瑲鈭F(tuán)之間的溫度和濕度有相當(dāng)大的差別，而且這種差別可以擴(kuò)展到整個(gè)對(duì)流層，當(dāng)性質(zhì)不同的兩個(gè)氣團(tuán)，在移動(dòng)過(guò)程中相遇時(shí)，它們之間就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)交界面，叫做鋒面。鋒面與地面相交而成的線，叫做鋒線。一般把鋒面和鋒線統(tǒng)稱為鋒。所謂鋒，也可理解為兩種不同性質(zhì)的氣團(tuán)的交鋒。由于鋒兩側(cè)的氣團(tuán)性質(zhì)上有很大差異，所以鋒附近空氣運(yùn)動(dòng)活躍，在鋒中有強(qiáng)烈的升降運(yùn)動(dòng)，氣流極不穩(wěn)定，常造成劇烈的天氣變化。因此，鋒是重要的天氣系統(tǒng)之一。分隔冷、暖兩種不同性質(zhì)氣團(tuán)之間的狹窄的過(guò)渡帶。這個(gè)過(guò)渡帶自地面向高空冷氣團(tuán)一側(cè)傾斜。過(guò)渡帶在近地面的寬度只有幾十公里，到高層可達(dá)到200─400公里。鋒的長(zhǎng)度一般可有幾百公里到幾千公里，垂直方向可伸展十多公里。在這一過(guò)渡帶里溫度變化特別大。

鋒是三維空間的天氣系統(tǒng)。它并不是一個(gè)幾何面，而是一個(gè)不太規(guī)則的傾斜面。它的下面是冷空氣，上面是暖空氣。由于冷空氣比暖空氣重，因而，它們的交接地帶就是一個(gè)傾斜的交接地區(qū)。這個(gè)交接地區(qū)靠近暖氣團(tuán)一側(cè)的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團(tuán)一側(cè)的界面叫鋒的下界。上界和下界的水平距離稱為鋒的寬度。它在近地面層中寬約數(shù)十公里，在高層可達(dá)200-400公里。而這個(gè)寬度與其水平長(zhǎng)度相比(長(zhǎng)達(dá)數(shù)百-數(shù)千公里)是很小的。因此，人們常把它近似地看成一個(gè)面，稱為鋒面。鋒面與空中某一平面相交的區(qū)域稱為鋒區(qū)(上界和下界之間的區(qū)域)。

鋒是兩種性質(zhì)不同的氣團(tuán)相互作用的過(guò)渡帶，因而鋒兩側(cè)的溫度、濕度、穩(wěn)定度以及風(fēng)、云、氣壓等氣象要素具有明顯差異，可以把鋒看成是大氣中氣象要素的不連續(xù)面。

(1)鋒面有坡度：鋒面在空間向冷區(qū)傾斜，具有一定坡度。鋒在空間呈傾斜狀態(tài)是鋒的一個(gè)重要特征。鋒面坡度的形成和保持是地球偏向力作用的結(jié)果。一般鋒面的坡度約在1/50-1/200之間，由于鋒面坡度很小，鋒面所遮掩的地區(qū)必然很大。如坡度為1/100，鋒線長(zhǎng)為1000公里、高為10公里的鋒，其掩蓋的面積可達(dá)100萬(wàn)平方公里；由于有坡度，可使暖空氣沿傾斜面上升，為云雨天氣的形成提供有利條件。

(2)氣象要素有突變：氣團(tuán)內(nèi)部的溫、濕、壓等氣象要素的差異很小，而鋒兩側(cè)的氣象要素的差異很大。

①溫度場(chǎng)：氣團(tuán)內(nèi)部的氣溫水平分布比較均勻，通常在100公里內(nèi)的氣溫差為1℃，最多不超過(guò)2℃。而鋒附近區(qū)域內(nèi)，在水平方向上的溫度差異非常明顯，100公里的水平距離內(nèi)可相差近10℃，比氣團(tuán)內(nèi)部的溫度差異大5-10倍；在垂直方向上，氣團(tuán)中溫度垂直分布是隨高度遞減的。然而鋒區(qū)附近，由于下部是冷氣團(tuán)，上部是暖氣團(tuán)，鋒面上下溫度差異比較大，鋒面往往是逆溫層。

②氣壓場(chǎng)：鋒面兩側(cè)是密度不同的冷、暖氣團(tuán)，因而鋒區(qū)的氣壓變化比氣團(tuán)內(nèi)部的氣壓變化要大的多。鋒附近區(qū)域氣壓的分布不均勻，鋒處于氣壓槽中，等壓線通過(guò)鋒面有指向高壓的折角，或鋒處于兩個(gè)高壓之間氣壓相對(duì)較低的地區(qū)，等壓線幾乎與鋒面平行。

③鋒附近風(fēng)場(chǎng)：風(fēng)在鋒面兩側(cè)有明顯的逆向轉(zhuǎn)變，即由鋒后到鋒前，風(fēng)向呈逆時(shí)針?lè)较蜃兓?

(3)鋒面附近天氣變化劇烈：由于鋒面有坡度，冷暖空氣交綏，暖空氣可沿坡上升或被迫抬升，且暖空氣中含有較多的水汽，因而，空氣絕熱上升，水汽凝結(jié)，易形成云雨天氣。由于鋒面是各種氣象要素水平差異較大地區(qū)，能量集中，天氣變化劇烈。所以，鋒是天氣變化劇烈的地帶。

①暖鋒坡度較小，約為1/150。其典型的云序?yàn)榫碓?、卷層云、高層云，地面鋒線附近為雨層云，在高層云處開(kāi)始降水，多為連續(xù)性降水。如暖空氣不穩(wěn)定，暖鋒上也可出現(xiàn)積雨云等對(duì)流性天氣。在中國(guó)，暖鋒較為少見(jiàn)。

②第一型冷鋒的坡度約為1/100，其天氣和暖鋒天氣相似，只是云雨次序和暖鋒相反。在東亞，這種冷鋒一般由西北向東南移動(dòng)，是影響中國(guó)天氣的重要天氣系統(tǒng)之一。冬季的冷鋒一般較強(qiáng)，影響范圍較大，有時(shí)可達(dá)南海；而夏季冷鋒較弱，影響范圍較小，一般只達(dá)到黃河流域。

③第二型冷鋒坡度較大，約為1/70，它在近地面處有時(shí)近于垂直或前傾。在地面鋒前，多為對(duì)流性天氣，有時(shí)伴有颮線，可產(chǎn)生冰雹、龍卷等劇烈天氣。但因鋒面的云系受到多種因素的影響，特別是受地形的影響更大，故在多山的中國(guó)，鋒面的云系常常和典型特征相差較遠(yuǎn)。第二型冷鋒在中國(guó)較少，春季見(jiàn)于長(zhǎng)江流域，秋季見(jiàn)于黃河流域。

④靜止鋒的天氣和第一型冷鋒相似，唯云雨范圍比較寬廣，在中國(guó)華南的南嶺一帶和云貴高原地區(qū)，較為常見(jiàn)。由于冷鋒南下后受地形阻擋而呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，可停留十天或半月之久，造成陰雨連綿的天氣。⑤錮囚鋒兼有冷、暖鋒的天氣特征。典型的錮囚鋒在中國(guó)雖不多見(jiàn)，但在西北、華北、華東等地區(qū)，冬半年常出現(xiàn)地形錮囚鋒。 2100433B

鋒生指鋒的生成或加強(qiáng)的過(guò)程；鋒消指鋒的消失或減弱的過(guò)程。當(dāng)某些物理過(guò)程使空氣的水平溫度梯度沿著一條線附近迅速加大時(shí)，可以說(shuō)這條線附近有鋒生。反之，即為鋒消。

按運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)，水平運(yùn)動(dòng)、鉛直運(yùn)動(dòng)和非絕熱過(guò)程，都可造成鋒生或鋒消，其中尤以水平運(yùn)動(dòng)最為有效。有溫濕特性不同的氣流輻合時(shí)容易出現(xiàn)鋒生；如果氣流輻散則容易出現(xiàn)鋒消。變形流場(chǎng)較有利于鋒生，它不僅能使等溫線沿流出軸密集，而且還能使等溫線旋轉(zhuǎn)，漸趨與流出軸平行。這種單純的變形場(chǎng)，相當(dāng)于氣壓場(chǎng)上十字形交叉對(duì)稱排列的兩個(gè)低壓和兩個(gè)高壓之間的鞍形場(chǎng)。但更有利于鋒生的氣壓場(chǎng)，是兩個(gè)低壓槽都比較深的鞍形場(chǎng)，實(shí)際的鋒生都在低壓槽的槽線附近。

當(dāng)水平變形場(chǎng)使等溫線沿著流出軸密集時(shí)，水平溫度梯度增大，這是由暖空氣一側(cè)增溫，冷空氣一側(cè)降溫造成的。在增溫的地區(qū)，高層升壓，低層降壓；在降溫的地區(qū)則相反。因此在高層產(chǎn)生了附加的指向冷空氣的氣壓梯度力，使空氣由暖區(qū)流向冷區(qū)，反之，在低層則由冷區(qū)流向暖區(qū)，這使高層和低層的鋒生進(jìn)一步加強(qiáng)。同時(shí)，為了補(bǔ)償，暖空氣的一側(cè)產(chǎn)生了上升運(yùn)動(dòng)，冷空氣一側(cè)則下沉，在鋒面附近產(chǎn)生了鉛直環(huán)流。這種環(huán)流使低層冷鋒后部的風(fēng)速加大，鋒前暖濕氣流的凝結(jié)過(guò)程加快，因此鋒生能使鋒面附近的云雨天氣加劇。在中層由于暖空氣中水汽大量凝結(jié)而釋放潛熱，鋒生也得到進(jìn)一步加強(qiáng)。鋒消的動(dòng)力效應(yīng)與之相反，因而鋒消區(qū)云雨天氣消散，天氣轉(zhuǎn)好。

按照熱力學(xué)分類(lèi)方法，若冷氣團(tuán)主動(dòng)推動(dòng)暖氣團(tuán)，則稱為冷鋒。反之稱為暖鋒。若冷暖氣團(tuán)相當(dāng)，則稱為準(zhǔn)準(zhǔn)靜止鋒。若冷鋒追上暖鋒，則會(huì)形成錮囚鋒。

冷鋒：鋒面在移動(dòng)過(guò)程中，冷氣團(tuán)起主導(dǎo)地位作用，推動(dòng)鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這種鋒面稱為冷鋒。冷鋒過(guò)境后，冷氣團(tuán)占據(jù)了原來(lái)暖氣團(tuán)所在的位置。冷鋒在中國(guó)一年四季都有，尤其在冬半年更為常見(jiàn)。冷氣在移動(dòng)過(guò)程中，由于變性程度不同，或有小股冷空氣補(bǔ)充南下，在主鋒后，即同一氣團(tuán)內(nèi)又可形成一條副鋒。一般來(lái)講，主鋒兩側(cè)的溫度差值較大，而副鋒兩側(cè)的溫度差較小。冷鋒過(guò)境后，氣溫下降，氣壓上升，天氣多轉(zhuǎn)晴好。

暖鋒：鋒面在移動(dòng)過(guò)程中，若暖空氣起主導(dǎo)作用，推動(dòng)鋒面向冷 氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng)，這種鋒機(jī)稱為暖鋒。暖鋒過(guò)境后，暖氣團(tuán)就占據(jù)了原來(lái)冷氣團(tuán)的位置。暖鋒多在中國(guó)東北地區(qū)和長(zhǎng)江中下游活動(dòng)大多與冷鋒聯(lián)結(jié)在一起。暖鋒過(guò)境后，氣溫上升，氣壓下降，天氣多轉(zhuǎn)云雨天氣。

準(zhǔn)靜止鋒：當(dāng)冷暖氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng)，鋒面移動(dòng)很慢時(shí)，稱為準(zhǔn)靜止鋒。事實(shí)上，絕對(duì)的靜止是沒(méi)有的。在這期間，冷暖氣團(tuán)同樣是互相斗爭(zhēng)著，有時(shí)冷氣團(tuán)占主導(dǎo)地位，有時(shí)暖氣團(tuán)占主導(dǎo)地位，使鋒面來(lái)回?cái)[動(dòng)。

錮囚鋒：暖氣團(tuán)、較冷氣團(tuán)和更冷氣團(tuán)（三個(gè)性質(zhì)不同的氣團(tuán)）相遇時(shí)先后構(gòu)成的兩個(gè)鋒面，然后其中一個(gè)鋒面追上另一個(gè)鋒面，即形成錮囚。

由于鋒是冷暖氣團(tuán)交界地區(qū)，空氣活動(dòng)十分活躍，可以形成一系列的云、雨、大風(fēng)、降水等天氣。在中國(guó)一年四季都有鋒的活動(dòng)，其中冷鋒活動(dòng)最為經(jīng)常，且能在全國(guó)廣大地區(qū)出現(xiàn)。在春夏之交，往往會(huì)有準(zhǔn)靜止鋒活動(dòng)。鋒的活動(dòng)常經(jīng)歷著生成，加強(qiáng)，消亡的過(guò)程。一般歷時(shí)3-5天左右。

現(xiàn)象隨時(shí)間的變化過(guò)程。

兩個(gè)性質(zhì)不同的氣團(tuán)之間有狹窄而又傾斜的過(guò)渡帶，帶內(nèi)氣象要素和天氣變化劇烈，氣象上稱此過(guò)渡帶為鋒面，與地面交界線稱為鋒線，鋒面上方為暖氣團(tuán)，下方為冷氣團(tuán)。

根據(jù)馬古列斯公式，要維持大氣中鋒面的存在，其兩側(cè)的風(fēng)（風(fēng)速或風(fēng)向）應(yīng)作氣旋式切變。近地面層的大氣，由于摩擦作用，風(fēng)向和風(fēng)速的氣旋式切變都很明顯。根據(jù)地轉(zhuǎn)近似關(guān)系，鋒處于氣壓場(chǎng)的槽區(qū)。鋒面的風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的這種特征在近地面層特別明顯。在對(duì)流層中部和上部，鋒區(qū)常處于等壓面上高度槽的前部，故只表現(xiàn)出風(fēng)速的氣旋式切變。由于鋒面的水平溫度梯度很大，按熱成風(fēng)關(guān)系，鋒面內(nèi)風(fēng)的鉛直切變也很大。

令C和V分別為鋒面的移速和風(fēng)速沿著垂直于鋒面方向的分量，

由此可見(jiàn)，鋒面的抬升速度既正比于鋒面坡度，又正比于空氣相對(duì)于鋒面的運(yùn)動(dòng)。

在實(shí)際工作中，可根據(jù)地面鋒線與對(duì)應(yīng)的700hPa槽線的相對(duì)位置，粗略地判斷鋒面坡度的大小。

一般說(shuō)來(lái)，兩者距離大時(shí)，鋒面的坡度小，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)范圍寬廣，強(qiáng)度較小；兩者相距越小，則坡度越大，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)狹窄，強(qiáng)度越大。判斷鋒上暖空氣的上升運(yùn)動(dòng)，還需考慮暖空氣本身的活動(dòng)。如果是冷鋒，暖空氣迎鋒而上，而且風(fēng)速大，鋒面移速快，則有利于上升運(yùn)動(dòng)；暖鋒的情況與此相反，當(dāng)風(fēng)速遠(yuǎn)大于鋒面移速時(shí)，有利于上升運(yùn)動(dòng)。 2100433B

在鋒面是物質(zhì)面和零級(jí)不連續(xù)面的假設(shè)下推導(dǎo)出來(lái)的馬古拉斯鋒面坡度公式是 ：

式中

由公式可知，鋒面坡度與構(gòu)成鋒面的兩氣團(tuán)的風(fēng)速差成正比，溫度差成反比，且隨緯度的減小而減小。

實(shí)際大氣中，鋒面坡度一般都很小，平均約為1/50 - 1/300，冷鋒坡度大些，約為1/50-1/100，暖鋒坡度約為1/150-1/200，靜止鋒坡度最小。冬季中國(guó)華南準(zhǔn)靜止鋒坡度更小，越1/300左右。鋒面坡度雖小，但其覆蓋地區(qū)卻很大，能影響廣大地區(qū)的天氣。