鋒的增強(qiáng)和消亡
鋒是冷暖氣團(tuán)矛盾斗爭(zhēng)的產(chǎn)物,隨著冷暖氣團(tuán)的移動(dòng)和演變而經(jīng)歷著生消和移動(dòng)的過(guò)程。鋒生是指促使新鋒面的形成或原有鋒面加強(qiáng)的機(jī)制和過(guò)程,鋒消是指促使鋒面消失或減弱的機(jī)制和過(guò)程。
由于鋒的主要特征表現(xiàn)為水平溫度的差異,因而鋒的生、消影響氣溫水平梯度增大或減小的因素有:水平氣流的輻合、輻散;空氣的升降運(yùn)動(dòng)以及氣團(tuán)的非絕熱增溫、冷卻等。
1)水平氣流輻合輻散:相向或同向的速度不同氣流的輻合,可促使冷、暖氣團(tuán)接近,過(guò)渡區(qū)縮小,水平梯度增大,利于鋒生;水平氣流輻散則促使冷、暖氣團(tuán)遠(yuǎn)離,過(guò)渡區(qū)增大,水平溫度梯度減小,利于鋒消。左圖表示在直線(xiàn)等壓線(xiàn)中水平氣流的輻合、輻散對(duì)鋒生、鋒消的作用。T1、T2、T3表示等溫線(xiàn),t 0時(shí)表示鋒尚未形成時(shí)兩氣團(tuán)間有寬闊的過(guò)渡區(qū),等溫線(xiàn)稀疏,氣溫梯度。籺1時(shí)表示已出現(xiàn)輻合氣流,冷、暖氣團(tuán)接近,過(guò)渡區(qū)縮小,溫度梯度增大;t2時(shí)等溫線(xiàn)更加密集,鋒形成;反之,在鋒區(qū)里出現(xiàn)水平輻散氣流,等溫線(xiàn)愈來(lái)愈稀疏,鋒漸漸消失。當(dāng)氣流與等溫線(xiàn)不相垂直而有交角或有變形場(chǎng)(一對(duì)高壓和一對(duì)低壓相間分布)時(shí),氣流輻合使等溫線(xiàn)加密,利于鋒生;氣流輻散使等溫線(xiàn)變疏,利于鋒消。
2)空氣的垂直運(yùn)動(dòng):可使上升空氣發(fā)生絕熱降溫;下沉空氣發(fā)生絕熱增溫。這種絕熱增溫和獎(jiǎng)溫對(duì)鋒生、鋒消所起作用如何,還要看當(dāng)時(shí)大氣中溫度垂直分布狀況。當(dāng)大氣溫度直減率(γ)小于干絕熱直減率(γd)時(shí),不論鋒面冷空氣一側(cè)的氣流上升或暖空氣一側(cè)的氣流下沉,遏或者冷空氣上升和暖空氣下沉同時(shí)發(fā)生,都能引起原有溫度征度增大,利于鋒生。當(dāng)大氣溫度直減率(γ)大于干絕熱直減率時(shí),結(jié)果則相反。實(shí)際大氣中,特別是對(duì)流層中層的垂直運(yùn)動(dòng),都是暖空氣上升,冷空氣下沉;因而在無(wú)凝結(jié)現(xiàn)象發(fā)生的情況下,一般是不利于鋒生而利于鋒消的。
3)空氣的熱量交換:鋒兩側(cè)的冷、暖氣團(tuán)同下墊面間時(shí)刻進(jìn)行著熱量交換,影響著鋒兩側(cè)溫度水平梯度的變化。如果冷、暖氣團(tuán)各停留在更冷和更暖的下墊面上,熱量交換的結(jié)果,可能使冷氣團(tuán)變得更冷,暖氣團(tuán)變得更暖,冷、暖氣團(tuán)間的溫度梯度比原來(lái)增大,鋒得到加強(qiáng),但是這種情況在自然界是很少有的。而大多數(shù)情況是鋒兩側(cè)的氣團(tuán)都移行到性質(zhì)大致相似的地表面上,不論地表溫度是低于冷氣團(tuán)或暖于暖氣團(tuán),或者介于兩者之間,氣團(tuán)同下墊面間熱量交換的結(jié)果,不是暖氣團(tuán)失熱更多,就是冷氣團(tuán)得熱更多,都會(huì)使冷、暖氣團(tuán)間的溫度梯度減小,利于鋒消。所以氣團(tuán)的非絕熱變化,一般總是利于鋒消的。
大氣中水汽的分布很不均勻,在一般情況下,暖氣團(tuán)中含水汽較多,冷氣團(tuán)中含水汽較少,因而成云致雨主要發(fā)生在暖氣團(tuán)中,所釋放的凝結(jié)潛熱也主要集中在鋒區(qū)暖氣團(tuán)一側(cè),這樣也會(huì)使冷暖氣團(tuán)間溫度梯度增大,有利于鋒生。
上述三種因素中有的因素利于鋒生,有的因素又利于鋒消。在自然界中往往是三種或兩種因素同時(shí)起作用,其共同效應(yīng)是利于鋒生還是利于鋒消,要看那個(gè)因素居主導(dǎo)地位。實(shí)踐證明,在對(duì)流層低層氣流水平輻合、輻散是鋒生、鋒消的一種主要因素,而垂直運(yùn)動(dòng),包括摩擦作用引起的上升運(yùn)動(dòng)在內(nèi),其量很小。在對(duì)流層高層,垂直運(yùn)動(dòng)是一個(gè)重要因素,但是水平的輻合、輻散相對(duì)于垂直運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),也是一個(gè)重要因素。在對(duì)流層中層,水平輻合、輻散和垂直運(yùn)動(dòng)往往同等重要,但兩者所起的作用相反。當(dāng)垂直運(yùn)動(dòng)很強(qiáng)、大氣層結(jié)穩(wěn)走,而又沒(méi)有凝結(jié)降水時(shí),垂直運(yùn)動(dòng)起著鋒消作用。凝結(jié)潛熱的釋放對(duì)于對(duì)流層中層的鋒生起著一定作用。
我國(guó)大部分地區(qū)處于溫帶,冷、暖氣團(tuán)活動(dòng)頻繁,鋒生現(xiàn)象十分明顯。根據(jù)統(tǒng)計(jì),鋒生地帶主要有兩個(gè):一個(gè)在東北、內(nèi)蒙古一線(xiàn),并與北支鋒區(qū)相對(duì)應(yīng);另一個(gè)在長(zhǎng)江以南地區(qū),并與南支鋒區(qū)相對(duì)應(yīng)。前者在地面圖上表現(xiàn)為新的冷高壓和變性冷高壓間的水平輻合,后者表現(xiàn)為海洋變性高壓和新南下冷高壓間的水平匯合。華南地區(qū)凝結(jié)潛熱釋放的數(shù)量比較多,對(duì)鋒生所起的作用不能忽視。
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