高中地球科学/天气变化
某个地区的天气通常取决于该地区上空的气团类型。另一个关键因素是该地区是否位于锋面之下，锋面是两个气团的交汇处。气团的特征及其相互作用可以决定天气在一个地区是保持不变，还是空气温度、风、降水甚至雷暴发生迅速变化。
- 描述气团的特征以及它们如何获得这些特征。
- 讨论气团相遇时会发生什么。
- 列出静止锋、冷锋、暖锋和锢囚锋之间的区别。
气团是指一大块空气，其温度和湿度几乎相同（图 16.14）。气团形成于称为源地的陆地或水域上空。气团在某一区域停留几天或更长时间后，就会形成独特的温度和湿度。热量和水分从地面散发出来，进入上空的空气，直到上层空气具有该特定区域的温度和湿度特征。
气团主要形成于高压区。它们最常形成于极地和热带地区，这些地区具有非常独特的温度和湿度。温带地区通常不稳定，无法形成气团。相反，气团会横跨温带地区，使得中纬度地区出现非常有趣的天气。
气团可以跨越 1,600 公里（1,000 英里）或更远，并有几公里厚。
温度和湿度在气团水平方向上可能会略有变化，但变化不大。气团在海拔高度上可能会发生更大的变化。
气象学家使用符号来描述气团的特征。第一个符号表示气团的起源地是大陆（c）还是海洋（m，代表海洋）。正如您可能预料的那样，在海洋上空形成的气团比在陆地上空形成的气团包含更多的水蒸气。第二个符号表示气团获得其温度和湿度特征的纬度。类别包括北极 (A)、极地 (P)、热带 (T) 和赤道 (E)。当然，在极地地区形成的气团比在热带地区形成的气团更冷。
在全球范围内，主要的气团有大陆北极或大陆南极 (cA 或 cAA)；大陆极地 (cP)；海洋极地 (mP)；大陆热带 (cT)；海洋热带 (mT)；和海洋赤道 (mE)。海洋北极和大陆赤道气团很少形成。
第三个符号考虑了气团相对于其移动到的地面的特性。如果气团比地面更冷，则用 k 表示冷。如果它比地面更暖，则用 w 表示暖。例如，cPk 是一个大陆极地源地区的气团，它比目前移动到的区域更冷。
气团受高层风推动，尽管它们移动的速度比风慢。气团从其上方的地面或水体获得其特征，并且也与它经过的区域共享这些特征。因此，特定位置的温度和湿度部分取决于位于其上空的气团的特征。
如果气团与它下方地面有很大不同，则可能会形成风暴。例如，当较冷的气团移动到较暖的地面时，空气底层会被加热。那层空气上升，形成云层、雨水，有时还会形成雷暴。当较暖的气团移动到较冷的地面时，空气底层会被冷却。这会形成温度逆温，因为靠近地面的冷空气被困住。逆温可能会形成层云、平流雾，或者它们可能会将一层污染物困在城市上空。
一般来说，冷气团倾向于流向赤道，而暖气团倾向于流向两极。这会给寒冷地区带来热量，并冷却温暖的地区。它是平衡地球温度的众多过程之一。
两个气团在锋面上相遇。由于两个气团的温度和湿度不同，它们的密度也不同。不同密度的气团不容易混合。通常情况下，当锋面相遇时，一个气团会抬升到另一个气团之上。上升的空气会形成低压区。如果抬升的空气足够湿润，就会发生凝结和降水。锋面通常也有风。如果两个气团之间的温差很大，那么风就会很强。锋面是造成暴风雨天气的主要原因。
不同类型锋面的地图符号如图 16.15 所示：（1）冷锋，（2）暖锋，（3）静止锋，（4）锢囚锋，（5）地面槽线，（6）飑线，（7）干线，（8）热带波动。
锋面的移动方向受气压梯度和科里奥利力的引导。在北半球，冷锋和锢囚锋倾向于从西北向东南移动。暖锋从西南向东北移动。不同类型锋面在南半球的移动方向与它们在北半球的移动方向相反。锋面可能会被山脉等障碍物减速或阻止。
本节的其余部分将专门介绍四种锋面。其中三种锋面移动，而另一种是静止的。对于冷锋和暖锋，锋面前缘的气团决定了锋面的名称。换句话说，冷锋正好位于移动的冷空气前缘，而暖锋标记了移动的暖空气前缘。
大多数锋面会横跨景观移动，但在静止锋上，气团不会移动。如果气团被障碍物阻止，锋面可能会变得静止。例如，冷气团可能会被山脉阻止，因为冷气团太密，无法越过山脉。
位于静止锋下的区域可能会经历数日的降雨、毛毛雨和雾。这种天气可能存在于大面积区域。风通常平行于锋面吹，但方向相反。这会导致切变应力。切变应力是在物体以相反的方向互相推动时产生的。
经过几天后，锋面会断裂。锋面两侧的温度梯度或温差可能会降低，因此气团开始混合。切变应力可能会迫使锋面断裂。条件可能会改变，使静止锋被冷锋或暖锋取代。如果气团之间的温度梯度增加，就会出现风和雨天气。
当冷气团取代暖气团时，就会出现冷锋（图 16.16）。由于冷空气比暖空气更密，因此冷气团会滑到暖气团下方，并将其向上推。当暖空气上升时，通常会有风暴。
当冷空气移动到暖空气下方时，地面温度会下降。湿度也可能下降，因为冷空气也可能更干燥。冷锋的风力可能很强，因为两个气团之间存在温差。当冷锋来临的时候，可能会有露点的急剧变化，风向的变化，气压的变化，以及一些特征性的云和降水模式。
冷锋经常快速地横跨地形移动。快速移动的冷锋会在相当短的距离内形成一条强烈的风暴线。飑线是指沿冷锋形成的一条强烈的雷暴线（图 16.17）。如果冷锋移动缓慢，风暴可能会在更大的区域内形成。
想象一下，你站在一个地方，冷锋正在逼近。在冷锋处，密度更大的冷空气向上推暖空气，导致气压下降。如果湿度足够高，一些类型的积云就会生长。在高层大气中，风将冰晶从这些云的顶部吹走，形成卷层云和卷云。在锋面，将有一条雨或雪阵雨或雷暴线，伴随着狂风。锋面后是冷气团。这个气团比较干燥，所以降水停止。天气可能寒冷晴朗，或者只是部分多云。风可能会继续吹向锋面上的低压区。
冷锋的天气会随着季节而变化。雷暴或龙卷风可能在春季和夏季形成，此时空气不稳定。在春季，温度梯度可能非常高，导致强风在锋面吹过。在夏季，雷暴可能很强烈，也可能伴有冰雹。在秋季，强降雨会落在很大范围内。如果锋面移动缓慢，可能会降下足够的雨水，导致洪水。冬季的冷锋可能带来严寒的气温和暴雪。冷气团很可能是在寒冷的北极形成的。
当冷锋的温度梯度较低时，冷锋对天气影响很小。这种情况可能在夏季的某些地点发生。在美国西部，太平洋暖化并使冷气团变湿，导致冷锋的温度梯度很小。
暖锋是指暖气团滑过冷气团的地方（图 16.18）。由于暖气团密度较低，在冷气团密度较高的上方移动，因此大气相对稳定。暖锋比冷锋移动得慢得多，因为冷气团的先导部分密度大且迟缓。
想象一下你在冬天，在冷气团的下方，暖锋正在逼近。冷空气和暖空气之间的过渡发生在很长的距离内。这意味着，天气变化的第一迹象出现在锋面实际在你头顶上之前很久。事实上，天气变化可能会出现在锋面前方数百公里的地方。最初，空气是冷的：冷气团在你头顶上，暖气团在冷气团的上面。高卷云标志着两个气团之间的过渡。
随着时间的推移，卷云变得更厚，卷层云形成。随着锋面逼近，高积云和高层云出现，天空变得灰暗。由于是冬天，雪花飘落。很快，云层变厚，形成雨层云。降雪量增加。随着低压逼近，风力变强。随着锋面越来越近，冷气团就在你的头顶上，但暖气团并没有那么远。天气变得更糟。随着暖气团逼近，气温上升，雪变成雨夹雪和冻雨。暖空气和冷空气在锋面混合，导致层云和雾的形成（图 16.19）。
随着锋面经过，气温 and 露点上升，降雨可能停止。风向改变。与冷锋经过相比，过渡并不那么剧烈，因为暖锋的两个气团混合得更多。
太平洋也对到达美国西海岸的暖锋进行调节。这些风暴范围很广，很难准确地确定暖锋的位置！
锢囚锋或锢囚通常形成在低压系统周围（图 16.20）。锢囚锋开始于冷锋追赶上暖锋。从前到后，气团的顺序是冷、暖、冷。由于科里奥利力的影响，两个锋面交汇的边界线向极地弯曲。如果第三个到达的气团比前两个气团都冷，那么这个气团就会滑到另外两个气团的下方。这被称为冷锋锢囚。如果第三个到达的气团是暖气团，那么这个气团就会骑到另外两个气团的上面。这被称为暖锋锢囚。
锢囚锋会导致干燥或风暴。降水和风向变化是典型的现象。在锢囚锋处，天气尤其恶劣。太平洋沿岸经常出现锢囚锋。所有这些锋面都是中纬度气旋的一部分。这些天气系统将在下一课中讨论。
- 气团具有其起源地的温度和湿度特征，尽管这些特征可能会随着高度而变化。气团在锋面相遇。
- 静止锋被困在原地，它们带来的天气可能会持续很多天。
- 在冷锋处，冷气团取代暖气团，迫使暖气团向上移动。
- 在暖锋处，情况正好相反，只是暖气团滑过冷气团的上面。
- 在锢囚锋中，冷锋追赶上暖锋，造成多变的天气。
- 如果一大块空气在赤道太平洋上空停留几天，会形成什么样的气团？这种气团的符号是什么？
- 为了使空气在某个地点停留足够长的时间以获得其下方陆地或水体的特征，必须具备哪些条件？
- 讨论纬度如何影响热带、温带和极地地区的氣團生成。
- 亚利桑那州凤凰城是美国西南沙漠中的一个城市。夏季极其炎热。冬季白天通常比较温暖，但冬季夜晚可能相当寒冷。在 12 月份，逆温现象很常见。在这种情况下，逆温是如何形成的？逆温现象对这个庞大且依赖汽车的城市造成了什么影响？
- 为什么锋面在南半球的移动方向与在北半球的移动方向镜像对称？
- 静止锋与冷锋或暖锋有什么区别？
- 当冷锋经过你头顶时，你会遇到什么样的天气？
- 当暖锋经过你头顶时，你会遇到什么样的天气？
- 锢囚锋是如何形成的？
- 什么情况会造成冷锋锢囚？什么情况会造成暖锋锢囚？
- 气团
- 一大块空气，具有相同的温度和湿度特征，尽管这些特征可能会随着高度而变化。
- 冷锋
- 冷气团取代暖气团的锋面；冷气团将暖气团向上推。
- 锋面
- 两个具有不同特征的气团的交汇处。
- 锢囚锋
- 冷锋追赶上暖锋的锋面。
- 飑线
- 沿冷锋边缘形成的雷暴线。
- 静止锋
- 停滞的锋面，空气没有移动。
- 温度梯度
- 温度随距离的变化。
- 暖锋
- 暖气团取代冷气团的锋面。
- 各种类型的锋面是如何导致不同类型的天气的？
- 为什么有些地区容易受到某些类型的锋面影响，而其他地区容易受到其他类型的锋面影响？
- 为什么有时天气变化如此迅速，而有时却在很多天内保持不变？