第二篇 气团和锋面
1 气团
1920年 前后，皮叶克尼斯等提出气团和锋面理论。
1.1 气团的概念
气团是指气象要素（主要是温度和湿度）
水平分布比较均匀的大范围的空气团。
气团水平尺度,~1000Km；
垂直尺度,~10Km1.2 气团形成与变性
1.2.1 气团源地
? 地球表面的温度和湿度对气团形成与变性的作用 ;
? 大气热量主要来自地球表面的长波辐射；
? 大气中水汽也来自地球表面的水分蒸发；
1.2.2 性质均匀的广阔地球表面
1.2.3 空气运动
1.2.4 气团变性
1.3.1 地理分类法：北极气团；极地气团（大陆和海洋）；
热带气团； 赤道气团（大陆和海洋）
1.3.2 热力分类法：根据气团温度和气团所经过的下垫面温度对比来
划分，分 暖气团 和 冷气团
1.3
气
团
的
分
类
1.4 我国境内的气团
活动与气团天气
冬季, 西伯利亚气团 （大陆极地气团）影响；
源地：西伯利亚和蒙古。
特点,*地面流场为 冷性反气旋 ；
*中低空为 下沉逆温 ；
*控制区为 干冷天气 ；与 热带海洋气团
相遇，在华南沿海等地构成阴雨天气；
*北极气团 南侵我国，可造成强 寒潮 天气。
夏季,西伯利亚气团,在长城以北和
西北活动频繁，与南方 热带海洋气团
交绥，是盛夏南北方区域性降水的主
要原因；
热带大陆气团,常影响我国西部地区
，干旱酷热与此有关；
赤道气团 （来自印度洋，又称季风气
团） 造成长江以南大量降水；
春季,西伯利亚
气团 与 热带海洋
气团 势力相当，
是锋面及气旋活
动最盛时期；
秋季,变性的 西伯利亚
气团 占主要地位,热带
海洋气团 退居东南海上
，我国东部地区秋高气
爽。
2 锋面系统
2.1 锋的概念
? 锋区, 密度不同的两个气团之间的过渡区。在天气图
上表现为等温线密集（即温度水平梯度大而窄的区域）
密度的不同主要表现为温度的不同。
? 锋区的水平宽度,~100KM；上宽下窄。
? 锋面, 在天气图上由于比例尺小，锋区的宽度表示不出
来，可把它看作为空间的一个面，即为 锋面 。
? 锋线,锋面与地面的交线称为 锋线 。
锋面的
空间结
构示意
图（ 1）
锋面的空间结构示意图（ 2）
2.2 锋的分类
根据锋在
移动过程
中冷、暖
气团所占
有的主次
地位，可
将锋分为：
冷锋, 暖
锋, 准静
止锋 和锢
囚锋。
根据锋的伸展高度可将锋分为,地面锋 （或低
层锋）和 高空锋 （或高层对流层锋）。
根据锋面两侧的气团来源的地理位置不同，可将锋分为：
冰洋锋, 极锋 和 赤道锋 （热带锋）。
准静止锋 当冷、暖气团的势力相当时，锋
面的移动十分缓慢或相对静止，这种锋面
称为 准静止锋 。
冷锋 锋面移动过程中，冷气团起主导作用
，冷气团推动暖气团向暖气团一侧移动，
这类锋面称为冷锋。
暖锋 锋面移动过程中，暖空气团起主导作用，
推动冷气团向冷气团一侧移动，这类锋面称为
暖锋 。
锋的分类示意图 (1)
(a) 冷锋 (b) 暖锋
(c) 准静止锋
a
b
c
锋的分类示意图 （ 2）
(a) 冷锋 (b) 暖锋 (c) 准静止锋
锋的分类示意图 （ 3）
锢囚锋
锋的分类示意图 （ 4）
锢囚锋 (a) 冷式 (b) 暖式
(c) 中性
锋的分类示意图 （ 5）
锢囚锋 典型的中纬度波动性气旋中 冷式 锢囚锋 形成过程的物理图像 。
在图的上半部为波动性气旋中锢囚锋形成过程平面图, 其下半部为经过平面
图中 AB两点, 跨越锋面的垂直剖面图 。 图 a表示成熟性波动气旋, 此时尚未
形成锢囚锋, 冷锋继续向前运动, 逐渐赶上 暖锋 ；图 b表示部分锢囚性波动
气旋, 此时在气旋的中心附近, 出现锢囚锋；图 c表示锢囚性波动气旋, 此
时出现比较成熟的锢囚锋 。
3 锋面天气
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
3.l.1 温度场特征,由于锋面是两个不同气团的过渡带
，所以在锋面两侧温度的水平和垂直分布有明显的不同
。在同一气团中水平的温度梯度一般为 1－ 2oC／ 100 km
，而在锋区内，温度的水平梯度可达 5～ 10oC／ 100 km
。所以，在同一等压面或等高面上锋区内的等温线特别
密集，其密集程度愈强，表示锋面愈强，同时温度的 密
集区随高度增加而向冷空气一侧倾斜。
锋面附近的等温线和等位温线垂直分布
冷锋 后侧温度随高度的变化
（ a)锋区逆温 (b) 锋区等温 （ c)锋区降温
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
3.1.2 气压场
在地面上，一般锋面位于气压槽中，等压线通过锋面时呈气旋
式弯曲，其折角指向高压。由锋面的坡度公式，有两侧的气压梯
度是不连续的。如图为锋面附近典型的气压场和风场分布。
3.1.3 风场特征
? 由于地面锋位于气压槽中，锋线附近的风场具有气旋性切变，而
地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。
? 锋面附近的风场气旋性切变包括风速切变和风向切变。在有些情
况下，风速切变要比风向切变明显，有时风向切变要比风速切变明
显，有些情况下两者都非常明显。
? 由于锋区的水平温度梯度要比其周围的水平温度梯度大，由热成风关系
可知，在锋区存在较大的风速垂直切变（风速随高度的变化）。
? 在冷锋附近有冷平流，所以自下而上穿越锋区，水平风向随高度
增加是逆时针旋转；而在暖锋附近有暖平流，所以自上而下穿越锋
区，水平风向随高度增加而呈顺时针旋转。
? 另外，在地面锋的上空，可出现大风速区，甚至可以出现急流。
锋面附近的气压场和风场分布
3.1.4 变压场
? 所谓变压是指某一点的气压随时间变化的大小。变压的大小和分
布与该地的辐合、辐散、温度平流等有关。锋面附近变压的特征和
分布与锋面附近的温度平流、锋面坡度及锋面移动有关。
? 在天气分析中，一般分析三小时变压。一般来说冷锋在锋后有三
小时的正变压，而冷锋前的气压变化不大（如图 a）。
? 相反在暖锋的锋前有三小时的负变压，而暖锋的锋后的气压变化
不大（图 b）。
? 对于锢囚锋来说，一般是由冷锋追上暖锋而形成，所以锢囚锋前
多为三小时的负变压，而做囚锋后多为三小时的正变压（图 c,d）
? 对于暖式锢囚锋，由于冷锋位于暖锋的上方，故正变压线常出现
在锋前（图 c）；而冷式锢囚锋，由于暖锋位于冷锋的上方，故负
变压线常出现在地面锋线的后面（图 d）。对于准静止锋，由于其
移动性较小，所以它附近的气压变化较小。
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
锋面附近的变压场分布
a 冷锋 ； b暖锋 ； c暖式锢囚锋 ； d冷式锢囚锋
3.2 锋面结构
模型
对锋面结构认识大约开始于 20世纪初的卑尔根学派的极锋
模型，先后提出了不同的锋面结构模型。最早提出的模型
是所谓的 楔型锋面模式,有时也称 不连续锋面模型 ；到 30
年代初又提出 过渡带锋面模型 （ zone model of front)；进
入 80年代以后，随着观测资料的时、空间分辨率的提高，
又提出锋面间断结构模型、事实上关于锋面结构更仔细化
的探索仍在进行中。
3.2.1 楔型锋模式
（ Wedge model
of front）所谓锋
的模型模式是指
将锋面看成一种
倾斜的不连续面
，在锋的两侧气
象要素（温度、
密度、沿锋面风
速等）分布是不
连续的，这种不
连续有时称为零
阶不连续（如图
）。
3.2.2 带状锋模式
? 在 20世纪 30年代，随着高空观测资料的不断增加，其观测结果认为
锋面是一个 倾斜的过渡带,而 不是具有突变性质的不连续面 。随之带
状（过渡带）锋模式逐渐替代楔型锋模式。带状模式发展的另一个重
要原因是 准地转理论 的发展，以及该理论应用于锋面附近的 垂直运动
的诊断、气旋发展理论和斜压不稳定理论 的研究。在准地转模式中，
大气的变量是连续的，而锋面被看成是具有明显梯度的区域，带状锋
模式正适合这种观点。
? 在带状锋模式中,锋面具有一定的水平宽度和垂直厚度,在锋面的
过渡带（锋区中的水平温度梯度要比锋区的两侧大得多，而水平温度
梯度的强烈变化发生在锋区与锋区外侧的冷空气团（或暖气团）边缘
的比较窄的区域里。
3.2 锋面结构模型
锋
面
云
3.2.3 重力流锋模式
进入 20世纪 70年代，随着大气探测技术的进一步发展，例如，多普勒激光雷达、风速
廓线仪、探测飞机的应用，观测资料的分辨率的提高，使人们对锋面结构又有新的认识
。从上图可知，在大气的低层,锋面几乎与地面相垂直,跨锋面的宽度约 1km左右,锋面
附近的垂直速度可达 10 m/s，它与水平速度具有相同的量级,而且在锋面的前缘具有重力
流（密度流）的结构：锋面的“头”部高约 600 m。如果利用重力流的移速公式计算该锋
面的运动速度，大约为 14 m／ s，它与实际的观测结果非常接近。
3.2
锋
面
结
构
模
型
1983年 9月 19日 1959与 2013UTC之间锋面通过美国 Boulder高空观测站
的铁塔时的情况 (a) 位温； (b) 垂直速度 (m/s)（ c）声雷达的风速记录
3.3
锋
区
的
输
送
带
许多观测结果表明，基于 挪威学派的锋面天气模型 与实际情况有较大
差别。从 70年代初，开始利用高分辨率的雷达、卫星等的非常观测资
料，以及一些新的天气分析技术，在总结大量的新的观测事实基础上，
提出了 锋面输送带 的概念，建立了 大尺度气流输送带的锋面天气模式 。
暖输送带 是指一支位于冷锋前方边界内的 暖湿气流,其运
动方向主要与 冷锋 相平行，但仍有少量分量跨越锋面，该
分量虽然小，但它 是非地转的,它对锋面附近天气的产生具
有很重要的作用，可以产生两类完全不同的锋面天气。
输送带是指以移动性天气系统为坐标系中的相对气
流，它是系统内产生云和雨区的主要气流。
概念
3.1.1
暖
输
送
带
3.1.2 冷输送带 冷输送带 来源于气旋的东北部，反气旋的辐散流出气流，相对于移动的气流向西运动，位于地面暖锋前侧
和暖输送带的下面（见 3.1.1.2 ）。
3.1.1.1向后倾斜
滑升暖输送带
（ a）平面图；（ b）
沿（ a）中 AB线的垂
直剖面。位于冷锋上
方的暖空气倾斜上升，
在其下侧的冷空气下
沉,LJJ表示 低空
急流 。图中气流是
系统的相对气流。
3.1.1 暖输送带
A
B
?上升运动一般发生在冷锋附近和 冷锋 的上方。
?线对流,在冷锋线前缘附近可以形成具有几 m／ s的上升速度的狭长带状区域，
一般称为 线对流 。位于冷锋前侧的低空急流具有很强的气旋性切变（ 10-2 s-1），
由于气旋性切变可引起边界层中很强的辐合，从而产生了线对流。
? 地面冷锋线附近强烈的抬升运动，一般只限于大气低层 2～ 3km以内，到一定
的高度，向上的暖空气将沿冷锋模向上滑升，其上升速度仅为几十 m/s。这两
种不同的上升运动区产生了两种不同的降水型，在线对流区可形成窄的 暴雨或
大雨带 。
线对流
3.1.1.2向前倾斜滑升
暖输送带
主要上升运动发生在
地面冷锋前方的暖区
中, 在暖锋上方倾斜
上升 。 在冷锋的上方
,暖空气从对流层下
部下沉, 这支具有低
的湿球位温的空气叠
置在暖输送带上方时
,在这两支气流叠加
处建立了位势不稳定
区, 如果有足够触发
作用, 就将有 （ 深 ）
对流发生 。 当暖输送
带在暖锋区滑升时逐
渐发生反气旋向右偏
转, 在转向区形成向
北凸的边界, 在卫星
云图上可以看到一个
卷云幕覆盖在低云之
上, 这就是 暖锋 云雨
区 。
平面图
剖面图
低空急流
向前倾斜滑升暖输送带, 但侧重点在分裂锋和降水分布
平面图
剖面图
UU表示高层的冷锋
①表示暖锋降水
②表示高层冷锋的
对流单体降水
③表示高层冷锋的
对流降水下落通过
暖平流的降水
④表示高层冷锋与
地面暖锋之间的浅
薄湿层中降水，它
们是暖输送带中的
小雨和毛毛雨
⑤表示地面冷锋的
浅层降水。
①②
③④⑤
Margules锋面坡度公式
基本假定：
1）锋面两侧冷暖空气的温差较小，即 Tw-Tc ? T*；
2）锋面是南北方向；
3）不考虑湍流影响，使锋面保持陡的不连续面。
基本公式：
1）地转运动方程 (p25)
2）静力平衡方程 (p25)
3）沿任意等温面的个别变化方程, δT= 0
地转运动 地转风 Geostrophic Wind
winds balanced by the Coriolis and Pressure Gradient forces
directed from high to low pressure
Pressure Gradient Force：
The diagram shows the two forces
balancing to produce the geostrophic wind.
Moving Air Parcel
1010
1008
1006
1004
1002
1000
水平地转偏向力
风向
水平气压梯度力
摩擦力
近地面大气中的风向
3.4 锋生和锋消 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。
? 锋面的锋生和锋消过程可以用 锋生函数 来描述
锋
生
函
数
锋生函数定义为,Fh=d| ▽ hθ| /dt
T1
T2
T3
T4
T5
1,F>0,有一个狭窄的区域
2,锋生线为物质线,即锋生作
用发生在同一的空气团上
锋
生
函
数
T4 =
锋生函数 定义为,Fh=d| ▽ hθ| /dt
经过一系列推导可得,
d| ▽ hθ|/dt = T1+T2+T3+T4
T1=
T2 =
T3 =
非绝热加热
垂直运动作用
水平运动辐合
水平变形场的作用
影
响
锋
生
函
数
的
因
子
（ l）非绝热加热 T1
T1 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 T2
T2 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 · ▽ h w＜ o，则 T2 ＞ 0，表示锋生；相
反则为 锋消过程 。
（ 3）水平运动辐合 T3
T3 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 ?，相应位温梯度 ▽ hθ与 x 轴的夹角为 Φ＝ 900- ?，则位温梯度
▽ hθ = |▽ hθ | (sin ?,-cos ?)，相应 T4 表达式为 T4 =1/2[Esin2 ?–2Fsin ?cos ?–
E2cos2 ?] |▽ hθ |, 相应当 ?＜ 450,T4表示锋生作用，当 ?＞ 450，表示锋消作
用，当 ?=0，表示锋生作用最大。
水平变形场的作用
暖空气
冷空气
水平切变运动
A
B
锋生函数各项的垂直剖面
变形项
辐合项
倾斜项
锋生函数
小结：锋面的形成和锋面天气
1 气团
1920年 前后，皮叶克尼斯等提出气团和锋面理论。
1.1 气团的概念
气团是指气象要素（主要是温度和湿度）
水平分布比较均匀的大范围的空气团。
气团水平尺度,~1000Km；
垂直尺度,~10Km1.2 气团形成与变性
1.2.1 气团源地
? 地球表面的温度和湿度对气团形成与变性的作用 ;
? 大气热量主要来自地球表面的长波辐射；
? 大气中水汽也来自地球表面的水分蒸发；
1.2.2 性质均匀的广阔地球表面
1.2.3 空气运动
1.2.4 气团变性
1.3.1 地理分类法：北极气团；极地气团（大陆和海洋）；
热带气团； 赤道气团（大陆和海洋）
1.3.2 热力分类法：根据气团温度和气团所经过的下垫面温度对比来
划分，分 暖气团 和 冷气团
1.3
气
团
的
分
类
1.4 我国境内的气团
活动与气团天气
冬季, 西伯利亚气团 （大陆极地气团）影响；
源地：西伯利亚和蒙古。
特点,*地面流场为 冷性反气旋 ；
*中低空为 下沉逆温 ；
*控制区为 干冷天气 ；与 热带海洋气团
相遇，在华南沿海等地构成阴雨天气；
*北极气团 南侵我国，可造成强 寒潮 天气。
夏季,西伯利亚气团,在长城以北和
西北活动频繁，与南方 热带海洋气团
交绥，是盛夏南北方区域性降水的主
要原因；
热带大陆气团,常影响我国西部地区
，干旱酷热与此有关；
赤道气团 （来自印度洋，又称季风气
团） 造成长江以南大量降水；
春季,西伯利亚
气团 与 热带海洋
气团 势力相当，
是锋面及气旋活
动最盛时期；
秋季,变性的 西伯利亚
气团 占主要地位,热带
海洋气团 退居东南海上
，我国东部地区秋高气
爽。
2 锋面系统
2.1 锋的概念
? 锋区, 密度不同的两个气团之间的过渡区。在天气图
上表现为等温线密集（即温度水平梯度大而窄的区域）
密度的不同主要表现为温度的不同。
? 锋区的水平宽度,~100KM；上宽下窄。
? 锋面, 在天气图上由于比例尺小，锋区的宽度表示不出
来，可把它看作为空间的一个面，即为 锋面 。
? 锋线,锋面与地面的交线称为 锋线 。
锋面的
空间结
构示意
图（ 1）
锋面的空间结构示意图（ 2）
2.2 锋的分类
根据锋在
移动过程
中冷、暖
气团所占
有的主次
地位，可
将锋分为：
冷锋, 暖
锋, 准静
止锋 和锢
囚锋。
根据锋的伸展高度可将锋分为,地面锋 （或低
层锋）和 高空锋 （或高层对流层锋）。
根据锋面两侧的气团来源的地理位置不同，可将锋分为：
冰洋锋, 极锋 和 赤道锋 （热带锋）。
准静止锋 当冷、暖气团的势力相当时，锋
面的移动十分缓慢或相对静止，这种锋面
称为 准静止锋 。
冷锋 锋面移动过程中，冷气团起主导作用
，冷气团推动暖气团向暖气团一侧移动，
这类锋面称为冷锋。
暖锋 锋面移动过程中，暖空气团起主导作用，
推动冷气团向冷气团一侧移动，这类锋面称为
暖锋 。
锋的分类示意图 (1)
(a) 冷锋 (b) 暖锋
(c) 准静止锋
a
b
c
锋的分类示意图 （ 2）
(a) 冷锋 (b) 暖锋 (c) 准静止锋
锋的分类示意图 （ 3）
锢囚锋
锋的分类示意图 （ 4）
锢囚锋 (a) 冷式 (b) 暖式
(c) 中性
锋的分类示意图 （ 5）
锢囚锋 典型的中纬度波动性气旋中 冷式 锢囚锋 形成过程的物理图像 。
在图的上半部为波动性气旋中锢囚锋形成过程平面图, 其下半部为经过平面
图中 AB两点, 跨越锋面的垂直剖面图 。 图 a表示成熟性波动气旋, 此时尚未
形成锢囚锋, 冷锋继续向前运动, 逐渐赶上 暖锋 ；图 b表示部分锢囚性波动
气旋, 此时在气旋的中心附近, 出现锢囚锋；图 c表示锢囚性波动气旋, 此
时出现比较成熟的锢囚锋 。
3 锋面天气
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
3.l.1 温度场特征,由于锋面是两个不同气团的过渡带
，所以在锋面两侧温度的水平和垂直分布有明显的不同
。在同一气团中水平的温度梯度一般为 1－ 2oC／ 100 km
，而在锋区内，温度的水平梯度可达 5～ 10oC／ 100 km
。所以，在同一等压面或等高面上锋区内的等温线特别
密集，其密集程度愈强，表示锋面愈强，同时温度的 密
集区随高度增加而向冷空气一侧倾斜。
锋面附近的等温线和等位温线垂直分布
冷锋 后侧温度随高度的变化
（ a)锋区逆温 (b) 锋区等温 （ c)锋区降温
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
3.1.2 气压场
在地面上，一般锋面位于气压槽中，等压线通过锋面时呈气旋
式弯曲，其折角指向高压。由锋面的坡度公式，有两侧的气压梯
度是不连续的。如图为锋面附近典型的气压场和风场分布。
3.1.3 风场特征
? 由于地面锋位于气压槽中，锋线附近的风场具有气旋性切变，而
地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。
? 锋面附近的风场气旋性切变包括风速切变和风向切变。在有些情
况下，风速切变要比风向切变明显，有时风向切变要比风速切变明
显，有些情况下两者都非常明显。
? 由于锋区的水平温度梯度要比其周围的水平温度梯度大，由热成风关系
可知，在锋区存在较大的风速垂直切变（风速随高度的变化）。
? 在冷锋附近有冷平流，所以自下而上穿越锋区，水平风向随高度
增加是逆时针旋转；而在暖锋附近有暖平流，所以自上而下穿越锋
区，水平风向随高度增加而呈顺时针旋转。
? 另外，在地面锋的上空，可出现大风速区，甚至可以出现急流。
锋面附近的气压场和风场分布
3.1.4 变压场
? 所谓变压是指某一点的气压随时间变化的大小。变压的大小和分
布与该地的辐合、辐散、温度平流等有关。锋面附近变压的特征和
分布与锋面附近的温度平流、锋面坡度及锋面移动有关。
? 在天气分析中，一般分析三小时变压。一般来说冷锋在锋后有三
小时的正变压，而冷锋前的气压变化不大（如图 a）。
? 相反在暖锋的锋前有三小时的负变压，而暖锋的锋后的气压变化
不大（图 b）。
? 对于锢囚锋来说，一般是由冷锋追上暖锋而形成，所以锢囚锋前
多为三小时的负变压，而做囚锋后多为三小时的正变压（图 c,d）
? 对于暖式锢囚锋，由于冷锋位于暖锋的上方，故正变压线常出现
在锋前（图 c）；而冷式锢囚锋，由于暖锋位于冷锋的上方，故负
变压线常出现在地面锋线的后面（图 d）。对于准静止锋，由于其
移动性较小，所以它附近的气压变化较小。
3.1
锋
面
附
近
气
象
要
素
的
特
征
锋面附近的变压场分布
a 冷锋 ； b暖锋 ； c暖式锢囚锋 ； d冷式锢囚锋
3.2 锋面结构
模型
对锋面结构认识大约开始于 20世纪初的卑尔根学派的极锋
模型，先后提出了不同的锋面结构模型。最早提出的模型
是所谓的 楔型锋面模式,有时也称 不连续锋面模型 ；到 30
年代初又提出 过渡带锋面模型 （ zone model of front)；进
入 80年代以后，随着观测资料的时、空间分辨率的提高，
又提出锋面间断结构模型、事实上关于锋面结构更仔细化
的探索仍在进行中。
3.2.1 楔型锋模式
（ Wedge model
of front）所谓锋
的模型模式是指
将锋面看成一种
倾斜的不连续面
，在锋的两侧气
象要素（温度、
密度、沿锋面风
速等）分布是不
连续的，这种不
连续有时称为零
阶不连续（如图
）。
3.2.2 带状锋模式
? 在 20世纪 30年代，随着高空观测资料的不断增加，其观测结果认为
锋面是一个 倾斜的过渡带,而 不是具有突变性质的不连续面 。随之带
状（过渡带）锋模式逐渐替代楔型锋模式。带状模式发展的另一个重
要原因是 准地转理论 的发展，以及该理论应用于锋面附近的 垂直运动
的诊断、气旋发展理论和斜压不稳定理论 的研究。在准地转模式中，
大气的变量是连续的，而锋面被看成是具有明显梯度的区域，带状锋
模式正适合这种观点。
? 在带状锋模式中,锋面具有一定的水平宽度和垂直厚度,在锋面的
过渡带（锋区中的水平温度梯度要比锋区的两侧大得多，而水平温度
梯度的强烈变化发生在锋区与锋区外侧的冷空气团（或暖气团）边缘
的比较窄的区域里。
3.2 锋面结构模型
锋
面
云
3.2.3 重力流锋模式
进入 20世纪 70年代，随着大气探测技术的进一步发展，例如，多普勒激光雷达、风速
廓线仪、探测飞机的应用，观测资料的分辨率的提高，使人们对锋面结构又有新的认识
。从上图可知，在大气的低层,锋面几乎与地面相垂直,跨锋面的宽度约 1km左右,锋面
附近的垂直速度可达 10 m/s，它与水平速度具有相同的量级,而且在锋面的前缘具有重力
流（密度流）的结构：锋面的“头”部高约 600 m。如果利用重力流的移速公式计算该锋
面的运动速度，大约为 14 m／ s，它与实际的观测结果非常接近。
3.2
锋
面
结
构
模
型
1983年 9月 19日 1959与 2013UTC之间锋面通过美国 Boulder高空观测站
的铁塔时的情况 (a) 位温； (b) 垂直速度 (m/s)（ c）声雷达的风速记录
3.3
锋
区
的
输
送
带
许多观测结果表明，基于 挪威学派的锋面天气模型 与实际情况有较大
差别。从 70年代初，开始利用高分辨率的雷达、卫星等的非常观测资
料，以及一些新的天气分析技术，在总结大量的新的观测事实基础上，
提出了 锋面输送带 的概念，建立了 大尺度气流输送带的锋面天气模式 。
暖输送带 是指一支位于冷锋前方边界内的 暖湿气流,其运
动方向主要与 冷锋 相平行，但仍有少量分量跨越锋面，该
分量虽然小，但它 是非地转的,它对锋面附近天气的产生具
有很重要的作用，可以产生两类完全不同的锋面天气。
输送带是指以移动性天气系统为坐标系中的相对气
流，它是系统内产生云和雨区的主要气流。
概念
3.1.1
暖
输
送
带
3.1.2 冷输送带 冷输送带 来源于气旋的东北部，反气旋的辐散流出气流，相对于移动的气流向西运动，位于地面暖锋前侧
和暖输送带的下面（见 3.1.1.2 ）。
3.1.1.1向后倾斜
滑升暖输送带
（ a）平面图；（ b）
沿（ a）中 AB线的垂
直剖面。位于冷锋上
方的暖空气倾斜上升，
在其下侧的冷空气下
沉,LJJ表示 低空
急流 。图中气流是
系统的相对气流。
3.1.1 暖输送带
A
B
?上升运动一般发生在冷锋附近和 冷锋 的上方。
?线对流,在冷锋线前缘附近可以形成具有几 m／ s的上升速度的狭长带状区域，
一般称为 线对流 。位于冷锋前侧的低空急流具有很强的气旋性切变（ 10-2 s-1），
由于气旋性切变可引起边界层中很强的辐合，从而产生了线对流。
? 地面冷锋线附近强烈的抬升运动，一般只限于大气低层 2～ 3km以内，到一定
的高度，向上的暖空气将沿冷锋模向上滑升，其上升速度仅为几十 m/s。这两
种不同的上升运动区产生了两种不同的降水型，在线对流区可形成窄的 暴雨或
大雨带 。
线对流
3.1.1.2向前倾斜滑升
暖输送带
主要上升运动发生在
地面冷锋前方的暖区
中, 在暖锋上方倾斜
上升 。 在冷锋的上方
,暖空气从对流层下
部下沉, 这支具有低
的湿球位温的空气叠
置在暖输送带上方时
,在这两支气流叠加
处建立了位势不稳定
区, 如果有足够触发
作用, 就将有 （ 深 ）
对流发生 。 当暖输送
带在暖锋区滑升时逐
渐发生反气旋向右偏
转, 在转向区形成向
北凸的边界, 在卫星
云图上可以看到一个
卷云幕覆盖在低云之
上, 这就是 暖锋 云雨
区 。
平面图
剖面图
低空急流
向前倾斜滑升暖输送带, 但侧重点在分裂锋和降水分布
平面图
剖面图
UU表示高层的冷锋
①表示暖锋降水
②表示高层冷锋的
对流单体降水
③表示高层冷锋的
对流降水下落通过
暖平流的降水
④表示高层冷锋与
地面暖锋之间的浅
薄湿层中降水，它
们是暖输送带中的
小雨和毛毛雨
⑤表示地面冷锋的
浅层降水。
①②
③④⑤
Margules锋面坡度公式
基本假定：
1）锋面两侧冷暖空气的温差较小，即 Tw-Tc ? T*；
2）锋面是南北方向；
3）不考虑湍流影响，使锋面保持陡的不连续面。
基本公式：
1）地转运动方程 (p25)
2）静力平衡方程 (p25)
3）沿任意等温面的个别变化方程, δT= 0
地转运动 地转风 Geostrophic Wind
winds balanced by the Coriolis and Pressure Gradient forces
directed from high to low pressure
Pressure Gradient Force：
The diagram shows the two forces
balancing to produce the geostrophic wind.
Moving Air Parcel
1010
1008
1006
1004
1002
1000
水平地转偏向力
风向
水平气压梯度力
摩擦力
近地面大气中的风向
3.4 锋生和锋消 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。
? 锋面的锋生和锋消过程可以用 锋生函数 来描述
锋
生
函
数
锋生函数定义为,Fh=d| ▽ hθ| /dt
T1
T2
T3
T4
T5
1,F>0,有一个狭窄的区域
2,锋生线为物质线,即锋生作
用发生在同一的空气团上
锋
生
函
数
T4 =
锋生函数 定义为,Fh=d| ▽ hθ| /dt
经过一系列推导可得,
d| ▽ hθ|/dt = T1+T2+T3+T4
T1=
T2 =
T3 =
非绝热加热
垂直运动作用
水平运动辐合
水平变形场的作用
影
响
锋
生
函
数
的
因
子
（ l）非绝热加热 T1
T1 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 T2
T2 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 · ▽ h w＜ o，则 T2 ＞ 0，表示锋生；相
反则为 锋消过程 。
（ 3）水平运动辐合 T3
T3 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 ?，相应位温梯度 ▽ hθ与 x 轴的夹角为 Φ＝ 900- ?，则位温梯度
▽ hθ = |▽ hθ | (sin ?,-cos ?)，相应 T4 表达式为 T4 =1/2[Esin2 ?–2Fsin ?cos ?–
E2cos2 ?] |▽ hθ |, 相应当 ?＜ 450,T4表示锋生作用，当 ?＞ 450，表示锋消作
用，当 ?=0，表示锋生作用最大。
水平变形场的作用
暖空气
冷空气
水平切变运动
A
B
锋生函数各项的垂直剖面
变形项
辐合项
倾斜项
锋生函数
小结：锋面的形成和锋面天气
