[科普中国]-高空锋

概述

高空锋（upperfront）存在于较高气层上，而不与地面接触的锋。当它从某地上空经过时，能产生类似锋面过境的天气。1主要位于对流层上层。它主要与急流和急流轴相伴随。它对中纬度气旋到对流尺度的天气系统中的强迫垂直运动起着十分重要的动力作用。另外，高空锋对对流层与平流层之间的物质和能量等垂直输送起着重要作用。2

高空锋结构利用安装有气象仪器的飞机对高空锋系统进行直接观测并与常规的探空资料结合起来，在当代高空锋结构模型研究方面，取得了巨大进展。

如图所示是飞机观测和常规探空资料结果得到的结构模型示意图。

在该模式中，锋延伸至平流层中，且倾斜方向与对流层相反，位于对流层冷暖空气之上的对流层顶分别与锋带的冷暖边界相互联结。3

锋生过程对流层锋生的机制用理想流体水平位温梯度平方随时间变化的方程表示成：

其中δ是▽θ与气流汇集轴之间的夹角，D是变形参数，定义为：

其余各变量如他们的常规意义。可见，（▽θ）2的变化是由水平散度和变形以及倾斜项引起的（分别对应方程中的三项）。特别是，当垂直环流是热力反环流时（▽θ▽w>0）时，倾斜项引起锋生作用。

观测研究揭示出：高空锋通常在高度槽的上游发展，反环流（倾斜项为正）对这些锋区的形成是很重要的。4