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锋面结构模型(2)

时间:2010-01-29  归属:现代天气学原理

     2.带状锋模式(zone model of front)

    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(过渡带)锋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(Sutcliffe1947)和斜压不稳定理论的研究(Charney,1947;Eady,1947)。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(过渡带)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.重力流锋模式(gravity current of front)

    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。如图4.7给出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位温、垂直速度和声雷达的风速记录。

    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10m/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600m。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14m/s,它与实际的观测结果非常接近。关于锋面的重力流的模型有待进一步地在观测和理论上进行分析和研究,另一方面,又反过来说明早年的楔型锋模式仍是有意义的,所以锋面的结构非常复杂,在不同的尺度,具有不同的结构。

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