锋的增强和消亡
锋是冷暖气团矛盾斗争的产物,随着冷暖气团的移动和演变而经历着生消和移动的过程。锋生是指促使新锋面的形成或原有锋面加强的机制和过程,锋消是指促使锋面消失或减弱的机制和过程。
由于锋的主要特征表现为水平温度的差异,因而锋的生、消影响气温水平梯度增大或减小的因素有:水平气流的辐合、辐散;空气的升降运动以及气团的非绝热增温、冷却等。
1)水平气流辐合辐散:相向或同向的速度不同气流的辐合,可促使冷、暖气团接近,过渡区缩小,水平梯度增大,利于锋生;水平气流辐散则促使冷、暖气团远离,过渡区增大,水平温度梯度减小,利于锋消。左图表示在直线等压线中水平气流的辐合、辐散对锋生、锋消的作用。T1、T2、T3表示等温线,t 0时表示锋尚未形成时两气团间有宽阔的过渡区,等温线稀疏,气温梯度小;t1时表示已出现辐合气流,冷、暖气团接近,过渡区缩小,温度梯度增大;t2时等温线更加密集,锋形成;反之,在锋区里出现水平辐散气流,等温线愈来愈稀疏,锋渐渐消失。当气流与等温线不相垂直而有交角或有变形场(一对高压和一对低压相间分布)时,气流辐合使等温线加密,利于锋生;气流辐散使等温线变疏,利于锋消。
2)空气的垂直运动:可使上升空气发生绝热降温;下沉空气发生绝热增温。这种绝热增温和奖温对锋生、锋消所起作用如何,还要看当时大气中温度垂直分布状况。当大气温度直减率(γ)小于干绝热直减率(γd)时,不论锋面冷空气一侧的气流上升或暖空气一侧的气流下沉,遏或者冷空气上升和暖空气下沉同时发生,都能引起原有温度征度增大,利于锋生。当大气温度直减率(γ)大于干绝热直减率时,结果则相反。实际大气中,特别是对流层中层的垂直运动,都是暖空气上升,冷空气下沉;因而在无凝结现象发生的情况下,一般是不利于锋生而利于锋消的。
3)空气的热量交换:锋两侧的冷、暖气团同下垫面间时刻进行着热量交换,影响着锋两侧温度水平梯度的变化。如果冷、暖气团各停留在更冷和更暖的下垫面上,热量交换的结果,可能使冷气团变得更冷,暖气团变得更暖,冷、暖气团间的温度梯度比原来增大,锋得到加强,但是这种情况在自然界是很少有的。而大多数情况是锋两侧的气团都移行到性质大致相似的地表面上,不论地表温度是低于冷气团或暖于暖气团,或者介于两者之间,气团同下垫面间热量交换的结果,不是暖气团失热更多,就是冷气团得热更多,都会使冷、暖气团间的温度梯度减小,利于锋消。所以气团的非绝热变化,一般总是利于锋消的。
大气中水汽的分布很不均匀,在一般情况下,暖气团中含水汽较多,冷气团中含水汽较少,因而成云致雨主要发生在暖气团中,所释放的凝结潜热也主要集中在锋区暖气团一侧,这样也会使冷暖气团间温度梯度增大,有利于锋生。
上述三种因素中有的因素利于锋生,有的因素又利于锋消。在自然界中往往是三种或两种因素同时起作用,其共同效应是利于锋生还是利于锋消,要看那个因素居主导地位。实践证明,在对流层低层气流水平辐合、辐散是锋生、锋消的一种主要因素,而垂直运动,包括摩擦作用引起的上升运动在内,其量很小。在对流层高层,垂直运动是一个重要因素,但是水平的辐合、辐散相对于垂直运动来说,也是一个重要因素。在对流层中层,水平辐合、辐散和垂直运动往往同等重要,但两者所起的作用相反。当垂直运动很强、大气层结稳走,而又没有凝结降水时,垂直运动起着锋消作用。凝结潜热的释放对于对流层中层的锋生起着一定作用。
我国大部分地区处于温带,冷、暖气团活动频繁,锋生现象十分明显。根据统计,锋生地带主要有两个:一个在东北、内蒙古一线,并与北支锋区相对应;另一个在长江以南地区,并与南支锋区相对应。前者在地面图上表现为新的冷高压和变性冷高压间的水平辐合,后者表现为海洋变性高压和新南下冷高压间的水平汇合。华南地区凝结潜热释放的数量比较多,对锋生所起的作用不能忽视。
|