鋒面簡介

鋒是冷暖氣團之間的狹窄、傾斜過渡地帶。因為不同氣團之間的溫度和濕度有相當大的差別，而且這種差別可以擴展到整個對流層，當性質不同的兩個氣團，在移動過程中相遇時，它們之間就會出現(xiàn)一個交界面，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的氣團的交鋒。由于鋒兩側的氣團性質上有很大差異，所以鋒附近空氣運動活躍，在鋒中有強烈的升降運動，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、暖兩種不同性質氣團之間的狹窄的過渡帶。這個過渡帶自地面向高空冷氣團一側傾斜。過渡帶在近地面的寬度只有幾十公里，到高層可達到200─400公里。鋒的長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。在這一過渡帶里溫度變化特別大。

按照熱力學分類方法，若冷氣團主動推動暖氣團，則稱為冷鋒。反之稱為暖鋒。若冷暖氣團相當，則稱為準準靜止鋒。若冷鋒追上暖鋒，則會形成錮囚鋒。

冷鋒：鋒面在移動過程中，冷氣團起主導地位作用，推動鋒面向暖氣團一側移動，這種鋒面稱為冷鋒。冷鋒過境后，冷氣團占據了原來暖氣團所在的位置。冷鋒在中國一年四季都有，尤其在冬半年更為常見。冷氣在移動過程中，由于變性程度不同，或有小股冷空氣補充南下，在主鋒后，即同一氣團內又可形成一條副鋒。一般來講，主鋒兩側的溫度差值較大，而副鋒兩側的溫度差較小。冷鋒過境后，氣溫下降，氣壓上升，天氣多轉晴好。

暖鋒：鋒面在移動過程中，若暖空氣起主導作用，推動鋒面向冷 氣團一側移動，這種鋒機稱為暖鋒。暖鋒過境后，暖氣團就占據了原來冷氣團的位置。暖鋒多在中國東北地區(qū)和長江中下游活動大多與冷鋒聯(lián)結在一起。暖鋒過境后，氣溫上升，氣壓下降，天氣多轉云雨天氣。

準靜止鋒：當冷暖氣團勢力相當，鋒面移動很慢時，稱為準靜止鋒。事實上，絕對的靜止是沒有的。在這期間，冷暖氣團同樣是互相斗爭著，有時冷氣團占主導地位，有時暖氣團占主導地位，使鋒面來回擺動。

錮囚鋒：暖氣團、較冷氣團和更冷氣團（三個性質不同的氣團）相遇時先后構成的兩個鋒面，然后其中一個鋒面追上另一個鋒面，即形成錮囚。

由于鋒是冷暖氣團交界地區(qū)，空氣活動十分活躍，可以形成一系列的云、雨、大風、降水等天氣。在中國一年四季都有鋒的活動，其中冷鋒活動最為經常，且能在全國廣大地區(qū)出現(xiàn)。在春夏之交，往往會有準靜止鋒活動。鋒的活動常經歷著生成，加強，消亡的過程。一般歷時3-5天左右。

現(xiàn)象隨時間的變化過程。

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

鋒是三維空間的天氣系統(tǒng)。它并不是一個幾何面，而是一個不太規(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傾斜的交接地區(qū)。這個交接地區(qū)靠近暖氣團一側的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團一側的界面叫鋒的下界。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十公里，在高層可達200-400公里。而這個寬度與其水平長度相比(長達數百-數千公里)是很小的。因此，人們常把它近似地看成一個面，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)。

鋒是兩種性質不同的氣團相互作用的過渡帶，因而鋒兩側的溫度、濕度、穩(wěn)定度以及風、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)是鋒的一個重要特征。鋒面坡度的形成和保持是地球偏向力作用的結果。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，鋒線長為1000公里、高為10公里的鋒，其掩蓋的面積可達100萬平方公里；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：氣團內部的溫、濕、壓等氣象要素的差異很小，而鋒兩側的氣象要素的差異很大。

①溫度場：氣團內部的氣溫水平分布比較均勻，通常在100公里內的氣溫差為1℃，最多不超過2℃。而鋒附近區(qū)域內，在水平方向上的溫度差異非常明顯，100公里的水平距離內可相差近10℃，比氣團內部的溫度差異大5-10倍；在垂直方向上，氣團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，上部是暖氣團，鋒面上下溫度差異比較大，鋒面往往是逆溫層。

②氣壓場：鋒面兩側是密度不同的冷、暖氣團，因而鋒區(qū)的氣壓變化比氣團內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，等壓線通過鋒面有指向高壓的折角，或鋒處于兩個高壓之間氣壓相對較低的地區(qū)，等壓線幾乎與鋒面平行。

③鋒附近風場：風在鋒面兩側有明顯的逆向轉變，即由鋒后到鋒前，風向呈逆時針方向變化。

(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，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。

鋒區(qū)內的水平溫度梯度比鋒區(qū)兩側的單一氣團內的梯度大得多。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)內的鉛直溫度梯度比其兩側氣團內小得多，有時甚至出現(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位溫面近于平行。鋒區(qū)的這些特征都說明鋒面是大氣斜壓性集中帶，是大氣位能的積蓄區(qū)。

根據馬古列斯公式，要維持大氣中鋒面的存在，其兩側的風（風速或風向）應作氣旋式切變。近地面層的大氣，由于摩擦作用，風向和風速的氣旋式切變都很明顯。根據地轉近似關系，鋒處于氣壓場的槽區(qū)。鋒面的風場和氣壓場的這種特征在近地面層特別明顯。在對流層中部和上部，鋒區(qū)常處于等壓面上高度槽的前部，故只表現(xiàn)出風速的氣旋式切變。由于鋒面的水平溫度梯度很大，按熱成風關系，鋒面內風的鉛直切變也很大。

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

按運動學觀點，水平運動、鉛直運動和非絕熱過程，都可造成鋒生或鋒消，其中尤以水平運動最為有效。有溫濕特性不同的氣流輻合時容易出現(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，漸趨與流出軸平行。這種單純的變形場，相當于氣壓場上十字形交叉對稱排列的兩個低壓和兩個高壓之間的鞍形場。但更有利于鋒生的氣壓場，是兩個低壓槽都比較深的鞍形場，實際的鋒生都在低壓槽的槽線附近。

當水平變形場使等溫線沿著流出軸密集時，水平溫度梯度增大，這是由暖空氣一側增溫，冷空氣一側降溫造成的。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一步加強。同時，為了補償，暖空氣的一側產生了上升運動，冷空氣一側則下沉，在鋒面附近產生了鉛直環(huán)流。這種環(huán)流使低層冷鋒后部的風速加大，鋒前暖濕氣流的凝結過程加快，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而釋放潛熱，鋒生也得到進一步加強。鋒消的動力效應與之相反，因而鋒消區(qū)云雨天氣消散，天氣轉好。

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

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，是影響中國天氣的重要天氣系統(tǒng)之一。冬季的冷鋒一般較強，影響范圍較大，有時可達南海；而夏季冷鋒較弱，影響范圍較小，一般只達到黃河流域。

③第二型冷鋒坡度較大，約為1/70，它在近地面處有時近于垂直或前傾。在地面鋒前，多為對流性天氣，有時伴有颮線，可產生冰雹、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，鋒面的云系常常和典型特征相差較遠。第二型冷鋒在中國較少，春季見于長江流域，秋季見于黃河流域。

④靜止鋒的天氣和第一型冷鋒相似，唯云雨范圍比較寬廣，在中國華南的南嶺一帶和云貴高原地區(qū)，較為常見。由于冷鋒南下后受地形阻擋而呈準靜止狀態(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雖不多見，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

令C和V分別為鋒面的移速和風速沿著垂直于鋒面方向的分量，

由此可見，鋒面的抬升速度既正比于鋒面坡度，又正比于空氣相對于鋒面的運動。

在實際工作中，可根據地面鋒線與對應的700hPa槽線的相對位置，粗略地判斷鋒面坡度的大小。

一般說來，兩者距離大時，鋒面的坡度小，上升運動區(qū)范圍寬廣，強度較小；兩者相距越小，則坡度越大，上升運動區(qū)狹窄，強度越大。判斷鋒上暖空氣的上升運動，還需考慮暖空氣本身的活動。如果是冷鋒，暖空氣迎鋒而上，而且風速大，鋒面移速快，則有利于上升運動；暖鋒的情況與此相反，當風速遠大于鋒面移速時，有利于上升運動。 2100433B

在鋒面是物質面和零級不連續(xù)面的假設下推導出來的馬古拉斯鋒面坡度公式是 ：

式中

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

實際大氣中，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。冬季中國華南準靜止鋒坡度更小，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。