锋面热力特征

锋区内的水平温度梯度比锋区两侧的单一气团内的梯度大得多。在等压面图上的等温线密集处即为锋区。由于暖空气斜盖在冷空气上，使锋区内的铅直温度梯度比其两侧气团内小得多，有时甚至出现温度随高度而增加的逆温现象。如果空气比较干燥，锋面和密集的等位温面几乎平行;如果空气比较潮湿，它和密集的等假相当位温面近于平行。锋区的这些特征都说明锋面是大气斜压性集中带，是大气位能的积蓄区。

锋是三维空间的天气系统。它并不是一个几何面，而是一个不太规则的倾斜面。它的下面是冷空气，上面是暖空气。由于冷空气比暖空气重，因而，它们的交接地带就是一个倾斜的交接地区。这个交接地区靠近暖气团一侧的界面叫锋的上界，靠近冷气团一侧的界面叫锋的下界。上界和下界的水平距离称为锋的宽度。它在近地面层中宽约数十公里，在高层可达200-400公里。而这个宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。因此，人们常把它近似地看成一个面，称为锋面。锋面与空中某一平面相交的区域称为锋区(上界和下界之间的区域)。

锋是两种性质不同的气团相互作用的过渡带，因而锋两侧的温度、湿度、稳定度以及风、云、气压等气象要素具有明显差异，可以把锋看成是大气中气象要素的不连续面。

(1)锋面有坡度：锋面在空间向冷区倾斜，具有一定坡度。锋在空间呈倾斜状态是锋的一个重要特征。锋面坡度的形成和保持是地球偏向力作用的结果。一般锋面的坡度约在1/50-1/200之间，由于锋面坡度很小，锋面所遮掩的地区必然很大。如坡度为1/100，锋线长为1000公里、高为10公里的锋，其掩盖的面积可达100万平方公里；由于有坡度，可使暖空气沿倾斜面上升，为云雨天气的形成提供有利条件。

(2)气象要素有突变：气团内部的温、湿、压等气象要素的差异很小，而锋两侧的气象要素的差异很大。

①温度场：气团内部的气温水平分布比较均匀，通常在100公里内的气温差为1℃，最多不超过2℃。而锋附近区域内，在水平方向上的温度差异非常明显，100公里的水平距离内可相差近10℃，比气团内部的温度差异大5-10倍；在垂直方向上，气团中温度垂直分布是随高度递减的。然而锋区附近，由于下部是冷气团，上部是暖气团，锋面上下温度差异比较大，锋面往往是逆温层。

②气压场：锋面两侧是密度不同的冷、暖气团，因而锋区的气压变化比气团内部的气压变化要大的多。锋附近区域气压的分布不均匀，锋处于气压槽中，等压线通过锋面有指向高压的折角，或锋处于两个高压之间气压相对较低的地区，等压线几乎与锋面平行。

③锋附近风场：风在锋面两侧有明显的逆向转变，即由锋后到锋前，风向呈逆时针方向变化。

(3)锋面附近天气变化剧烈：由于锋面有坡度，冷暖空气交绥，暖空气可沿坡上升或被迫抬升，且暖空气中含有较多的水汽，因而，空气绝热上升，水汽凝结，易形成云雨天气。由于锋面是各种气象要素水平差异较大地区，能量集中，天气变化剧烈。所以，锋是天气变化剧烈的地带。

按照热力学分类方法，若冷气团主动推动暖气团，则称为冷锋。反之称为暖锋。若冷暖气团相当，则称为准准静止锋。若冷锋追上暖锋，则会形成锢囚锋。

冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导地位作用，推动锋面向暖气团一侧移动，这种锋面称为冷锋。冷锋过境后，冷气团占据了原来暖气团所在的位置。冷锋在中国一年四季都有，尤其在冬半年更为常见。冷气在移动过程中，由于变性程度不同，或有小股冷空气补充南下，在主锋后，即同一气团内又可形成一条副锋。一般来讲，主锋两侧的温度差值较大，而副锋两侧的温度差较小。冷锋过境后，气温下降，气压上升，天气多转晴好。

暖锋：锋面在移动过程中，若暖空气起主导作用，推动锋面向冷 气团一侧移动，这种锋机称为暖锋。暖锋过境后，暖气团就占据了原来冷气团的位置。暖锋多在中国东北地区和长江中下游活动大多与冷锋联结在一起。暖锋过境后，气温上升，气压下降，天气多转云雨天气。

准静止锋：当冷暖气团势力相当，锋面移动很慢时，称为准静止锋。事实上，绝对的静止是没有的。在这期间，冷暖气团同样是互相斗争着，有时冷气团占主导地位，有时暖气团占主导地位，使锋面来回摆动。

锢囚锋：暖气团、较冷气团和更冷气团（三个性质不同的气团）相遇时先后构成的两个锋面，然后其中一个锋面追上另一个锋面，即形成锢囚。

由于锋是冷暖气团交界地区，空气活动十分活跃，可以形成一系列的云、雨、大风、降水等天气。在中国一年四季都有锋的活动，其中冷锋活动最为经常，且能在全国广大地区出现。在春夏之交，往往会有准静止锋活动。锋的活动常经历着生成，加强，消亡的过程。一般历时3-5天左右。

现象随时间的变化过程。

两个性质不同的气团之间有狭窄而又倾斜的过渡带，带内气象要素和天气变化剧烈，气象上称此过渡带为锋面，与地面交界线称为锋线，锋面上方为暖气团，下方为冷气团。

锋是冷暖气团之间的狭窄、倾斜过渡地带。因为不同气团之间的温度和湿度有相当大的差别，而且这种差别可以扩展到整个对流层，当性质不同的两个气团，在移动过程中相遇时，它们之间就会出现一个交界面，叫做锋面。锋面与地面相交而成的线，叫做锋线。一般把锋面和锋线统称为锋。所谓锋，也可理解为两种不同性质的气团的交锋。由于锋两侧的气团性质上有很大差异，所以锋附近空气运动活跃，在锋中有强烈的升降运动，气流极不稳定，常造成剧烈的天气变化。因此，锋是重要的天气系统之一。分隔冷、暖两种不同性质气团之间的狭窄的过渡带。这个过渡带自地面向高空冷气团一侧倾斜。过渡带在近地面的宽度只有几十公里，到高层可达到200─400公里。锋的长度一般可有几百公里到几千公里，垂直方向可伸展十多公里。在这一过渡带里温度变化特别大。

根据马古列斯公式，要维持大气中锋面的存在，其两侧的风（风速或风向）应作气旋式切变。近地面层的大气，由于摩擦作用，风向和风速的气旋式切变都很明显。根据地转近似关系，锋处于气压场的槽区。锋面的风场和气压场的这种特征在近地面层特别明显。在对流层中部和上部，锋区常处于等压面上高度槽的前部，故只表现出风速的气旋式切变。由于锋面的水平温度梯度很大，按热成风关系，锋面内风的铅直切变也很大。

锋生指锋的生成或加强的过程；锋消指锋的消失或减弱的过程。当某些物理过程使空气的水平温度梯度沿着一条线附近迅速加大时，可以说这条线附近有锋生。反之，即为锋消。

按运动学观点，水平运动、铅直运动和非绝热过程，都可造成锋生或锋消，其中尤以水平运动最为有效。有温湿特性不同的气流辐合时容易出现锋生；如果气流辐散则容易出现锋消。变形流场较有利于锋生，它不仅能使等温线沿流出轴密集，而且还能使等温线旋转，渐趋与流出轴平行。这种单纯的变形场，相当于气压场上十字形交叉对称排列的两个低压和两个高压之间的鞍形场。但更有利于锋生的气压场，是两个低压槽都比较深的鞍形场，实际的锋生都在低压槽的槽线附近。

当水平变形场使等温线沿着流出轴密集时，水平温度梯度增大，这是由暖空气一侧增温，冷空气一侧降温造成的。在增温的地区，高层升压，低层降压；在降温的地区则相反。因此在高层产生了附加的指向冷空气的气压梯度力，使空气由暖区流向冷区，反之，在低层则由冷区流向暖区，这使高层和低层的锋生进一步加强。同时，为了补偿，暖空气的一侧产生了上升运动，冷空气一侧则下沉，在锋面附近产生了铅直环流。这种环流使低层冷锋后部的风速加大，锋前暖湿气流的凝结过程加快，因此锋生能使锋面附近的云雨天气加剧。在中层由于暖空气中水汽大量凝结而释放潜热，锋生也得到进一步加强。锋消的动力效应与之相反，因而锋消区云雨天气消散，天气转好。

①暖锋坡度较小，约为1/150。其典型的云序为卷云、卷层云、高层云，地面锋线附近为雨层云，在高层云处开始降水，多为连续性降水。如暖空气不稳定，暖锋上也可出现积雨云等对流性天气。在中国，暖锋较为少见。

②第一型冷锋的坡度约为1/100，其天气和暖锋天气相似，只是云雨次序和暖锋相反。在东亚，这种冷锋一般由西北向东南移动，是影响中国天气的重要天气系统之一。冬季的冷锋一般较强，影响范围较大，有时可达南海；而夏季冷锋较弱，影响范围较小，一般只达到黄河流域。

③第二型冷锋坡度较大，约为1/70，它在近地面处有时近于垂直或前倾。在地面锋前，多为对流性天气，有时伴有飑线，可产生冰雹、龙卷等剧烈天气。但因锋面的云系受到多种因素的影响，特别是受地形的影响更大，故在多山的中国，锋面的云系常常和典型特征相差较远。第二型冷锋在中国较少，春季见于长江流域，秋季见于黄河流域。

④静止锋的天气和第一型冷锋相似，唯云雨范围比较宽广，在中国华南的南岭一带和云贵高原地区，较为常见。由于冷锋南下后受地形阻挡而呈准静止状态，可停留十天或半月之久，造成阴雨连绵的天气。⑤锢囚锋兼有冷、暖锋的天气特征。典型的锢囚锋在中国虽不多见，但在西北、华北、华东等地区，冬半年常出现地形锢囚锋。 2100433B

令C和V分别为锋面的移速和风速沿着垂直于锋面方向的分量，

由此可见，锋面的抬升速度既正比于锋面坡度，又正比于空气相对于锋面的运动。

在实际工作中，可根据地面锋线与对应的700hPa槽线的相对位置，粗略地判断锋面坡度的大小。

一般说来，两者距离大时，锋面的坡度小，上升运动区范围宽广，强度较小；两者相距越小，则坡度越大，上升运动区狭窄，强度越大。判断锋上暖空气的上升运动，还需考虑暖空气本身的活动。如果是冷锋，暖空气迎锋而上，而且风速大，锋面移速快，则有利于上升运动；暖锋的情况与此相反，当风速远大于锋面移速时，有利于上升运动。 2100433B

在锋面是物质面和零级不连续面的假设下推导出来的马古拉斯锋面坡度公式是 ：

式中

由公式可知，锋面坡度与构成锋面的两气团的风速差成正比，温度差成反比，且随纬度的减小而减小。

实际大气中，锋面坡度一般都很小，平均约为1/50 - 1/300，冷锋坡度大些，约为1/50-1/100，暖锋坡度约为1/150-1/200，静止锋坡度最小。冬季中国华南准静止锋坡度更小，越1/300左右。锋面坡度虽小，但其覆盖地区却很大，能影响广大地区的天气。