北风呼呼的吹，气温嗖嗖的涨……原因真是你理解的“锋前增温”现象吗？

所谓的“锋前增温”某种意义上是一个关于“冷空气前锋”的有趣误会，换一个角度而言本该是“锋后增温”；以这个“误会”作为前提探究原因导致了无解，进而被“强行解释”成反物理的错误；这个错误流传之广以至于成为“标准答案”，必须被纠正。

一、北风呼呼的吹，气温嗖嗖的涨——再谈所谓“锋前增温”现象

前晚北京北风大作，我就知道第二天早上的24小时变温会是红彤彤一片，果不其然：

这就是所谓“锋前增温”现象。如果你在网上寻找答案，基本都是这样的：“在冷空气到来之前，处在冷锋前部的区域一般是被暖气团所控制，随着冷锋逼近，冷空气把原来占主导地位的暖气团迅速挤压到狭窄区域聚集增温”——错！大错特错！

很遗憾，这个想当然的解释，其根源应该是来自业内人士，是对“压缩增温”这一物理现象的错误运用，正确的理解简单来说分两步：

1、升温确实是因为空气压缩增温，但不是暖空气被冷空气挤压，而是冷空气自己压缩；

2、空气的压缩是下沉运动导致的，不是水平挤压：只有高海拔的低气压大气下到低海拔的高气压区域才会被压缩，而冷空气与暖空气都是没有刚体边界的气体，冷暖空气及其间气压差其实都极小，那个错误想象出来的冷挤压暖是不存在的，退一步说就算有也是小到可以忽略不计的。大气的宏观水平运动也就是风，被视为不可压缩（空气的爆炸、雷电、声波等微尺度运动是可压缩的）。

至于冷空气为什么会下沉，这个问题过于复杂和专业，为了聚焦，此处不多说，只要记住：在初期，风越大，越有利于上层空气下沉就行了，所以冷空气的升温总是与大风来临相伴，自然了，既然是西北大风，当然不在代表暖空气的南风里：

上面24小时的升温值从宏观上展示了增温现象，但其实并不准确，下图给出的温度和湿度变化曲线才是冷空气降温的直接观测，时间与上图大范围西北强风在北京平原地区刮起的时间是吻合的。

12月5日08时至6日08时北京站温度和露点温度变化曲线

（篮框内为5日22时至24时区间）

关于冷空气造成升温的现象和解释，两年前的今天我曾有详细的文章（《刚刚发生：冷空气造成北京升温，广州的冬晨竟然比北京冷！——兼谈“锋前增温”的误导！》）介绍，不再多重复，下面谈谈为什么专业人士也会搞错的问题。

二、气象学是一个天坑：只适合有胆子和无知的人跳

为什么专业人士也会搞错？根源在于天气现象的复杂性和大气科学研究认识的“近似性”。气象中有太多的事情是我们并不清楚的，认识和学习是一个变化的过程。

事实大白话很残酷：很多时候很多地方“砖家”也没搞懂——这个当然也包括我自己！

残酷吗？比这个更残酷的是：这玩意其实是永远也搞不懂（你想要的那种懂）的！或者说这玩意其实已经搞懂了：它永远只能是近似和不确定的，它的真理有前提，是相对的。

下面我尝试用最简单的话来说这个最根本的原因：

大气受物理规律制约，物理规律本来很清晰很简单，但问题是大气是无数相互位置和物理属性都不停变化的气体分子组成的流体，这就麻烦了，因为可以有无穷种时空大小且变化的组合体和运动（我们把它叫做不同尺度），不同尺度的组合体作为整体的物理变化规律是不一样的。

比如说声音振动和雷电击穿空气这样的微尺度组合，那是要考虑压缩效果的，但其空气分子的运动我们气象基本是不考虑的，太微小了，至于地球旋转的影响就更微不足道；但空气流动（刮风）这样的尺度，空气压缩在水平方向上就不考虑了，空气分子的运动是考虑的核心，如果小范围的运动地球旋转影响还很小，但千公里的大气流动，地球旋转就起到至关重要的作用了。

问题来了，谁影响了你身边的气温？不是哪一个尺度，是所有尺度！

对这些不同尺度组合体的空气运动，大气科学的很多研究成果和科学认知，其实有作为前提条件的假设，应用的时候又有作为有效性的近似。天气现象背后的原因，是很多这些认知的综合。

可以想象了么？假设+近似+很多假设与近似的组合=无穷的坑。

我们“气象专家”是真正的砖家：一生都在搬这科学认知的砖。职业生涯就是不断从一个坑跳到另一个坑的历史，有的坑甚至一生也没出来（没搞懂），没跳出来也就罢了，还有可能根本就不知道自己在坑里（以为搞懂了其实未必），何其悲呼！

气象学是天坑，只适合有胆子和无知的人跳，我是后者。

三、影响气温变化的几大主要物理原因

影响气温变化的物理原因可以从内外热量变化两方面来认识。内，就是不考虑外部加热因素，只考虑自身运动会产生的热变化（能量形势会转移，热能可以由其它能量转换），这叫“绝热变化”；外就是外部加热或者对外部加热，这叫做“非绝热加热”，其实非绝热加热中还有即内又外的因子，潜热转换。算了，还是

简单来说吧，造成气温变化有四个主要物理原因，从理解的易到难分别是：

1、冷（暖）空气：最容易理解的冷空气来降温暖空气来升温，这叫做冷暖平流。

2、昼夜温差：这个也很容易理解，但稍微复杂，因为不再是平流的单一考虑，而是收支的双方博弈。收：太阳照射得到热量；支：地表向寒冷外太空放射热量。晴天：白天收大于支，夜晚无收入纯支出，昼夜温差大，昼暖夜冷。阴天有云：白天收减小，支也减小，昼夜温差小。

3、水的影响：空气中的水汽，在人类生活的地面可以有固态、液态、气态三种相态，所以转换频繁，转换的时候就伴随着潜热的吸收和释放。融化、蒸发的过程需要吸收环境热量导致环境冷，反过来凝结和冻结的过程会释放出潜热加热环境。“下雪不冷化雪冷”，就是固态转液态吸收了空气潜热导致气温下降的体现，雷暴雨很冷也有这个因素，是下落过程冰雪融化和雨滴蒸发共同的作用。

4、压缩升温膨胀降温：这个最难，既有跟常识相关的部分（热胀冷缩的反向），又不被认知。大家都知道物体会热胀冷缩，尤其对于气体变化程度更大。但热胀冷缩之后会发生什么呢？很简单，自然规律：一个原因导致了结果那么这个结果就会消减原因。也就是一个气块热了会膨胀，膨胀之后温度就下降了，如果不是：热胀了，胀了还热？那这世界就不存在了。

在大气层中，由于空气重力的累积，越往高空压力越小，越接近地面压力越大，由于大气没有水平刚体边界，所以水平方向接近等压。所以空气上升必然膨胀，下沉空气必然压缩，空气水平流动没有压缩膨胀。

要点来了：冷气团的到来除了提供冷平流之外，某些情况下还会伴随空气的下沉运动。

对于我们讨论的锋前增温过程，上述第3种潜热因素，在地面没有降水的背景下没有影响，第2种昼夜温差的影响主要是辐射作用体现，也可以不考虑。所以只剩下了1和4。很遗憾，4因为比较难，比较隐蔽所以容易被忽视，于是都只盯着1了，然而这就过于简单了。

简单当然是必要的：冷空气来了，天要变凉了。这就是公众天气认知，但是如果想刨根问底儿找原因，那么上面这四种物理原因在不同地理环境下不同的时间可以组合出各种现象和答案，复杂到出现反常识现象“冷空气升温”，复杂到我们气象科学从业者也常常会犯错误。

四、“锋前增温”实在“锋后”

锋：天气学上定义为物理要素（风、温度、湿度、气压等等）不连续分布的边界区域（也就是变化大的区域），比如弱风区和强风区的交界，高温区和低温区的交界，高湿区和低湿区的交界等。它们经常一体，自然了，它可以作为划分不同性质气团交界面的特征，这就是我们常说的锋面。锋面往暖区跑就是冷锋，往冷区跑就是暖锋，不怎么动就是静止锋。

这看起来很简单：假如有冷锋，那冷的一侧就在后面肯定就是冷空气呗。所以增温的一侧肯定就是在冷锋的前面了呗，所以这就是锋前增温了。

但问题就在于老天爷一点都不简单：当冷气团前沿的下沉压缩增温贡献大于冷平流的降温贡献时，气温就会不降反升。

这在华北大地是常见现象，尤其是叠加了第二阶梯地形下到平原之后的诸多原因（焚风只是其一）之后。

问题的根源来自“锋面”的定义，这是人类一百多年前的认知，来自没有垂直观测的年代，来自欧洲中高纬那样的地理环境（所谓挪威学派），是一种对于大尺度大气水平运动的近似认知。它的很多知识点有它诞生的时代背景局限，更适合诞生的地理背景下的大尺度水平运动，就好像牛顿运动定律只在宏观物理世界有效一样。当情况复杂时它的局限就出来了，就好像进入微观高速世界需要应用相对论而不是牛顿运动定律一样。

比如说：上面那些经典的气团和锋面理论中，代表冷暖空气边界的锋面温度和风基本是一体的，边界也是一致的。但在冷空气超级大范围超级厚实的西伯利亚，在冷空气来到大地形西高东低的东亚的时候，在它们白天过蒙古高原夜晚下华北东北平原的情况下。很多东西变了，风还是冷空气的西北风，但因为下沉增温在地面它气温升高了，不冷了，风和温度一起度量的锋面产生了矛盾，何去何从？

依照温度定义，冷锋只好退到了气温没升的地方，于是增温就变成锋前了。锋前？让我们看看错误认知是如何被这个已经不适应的定义带歪的吧：1，锋前的暖平流大多数时候都很微弱，解释不了这个巨量升温；2，升温又经常都在后半夜木有太阳啊，也没有凝结冻结现象或者说微不足道，2、3的非绝热加热肯定解释不了；4，只可能是绝热加热项——压缩增温了，锋前暖区是没法对应下沉运动的，怎么办？咦！冷空气冲过来了啊，暖空气肯定被挤了——想当然，错误就此诞生。

可惜了，错在临门一脚。根源就是死抱着“温度暖的一边一定是暖气团”这个看似无比正确而其实不一定的观点上，把自己束缚住了。前提已错，结论自然难对。

看到这里如果还不能理解，还质疑锋前锋后的问题，那么。

五、再给点宏观证据：

很宏观很大尺度的，不可能错的气团证据。

昨晚到今晨，华北的大范围升温区域究竟在锋前还是锋后的，其实是一目了然的，地面因为受到下沉运动温度影响过于复杂，有时候不能真正反映冷平流（冷空气），用850hPa等压面要素看得会更清楚些。下面就是对850hPa等压面的实际观测和计算。

这个问题很重要，它不仅仅是“锋前增温”问题，而是牵涉到如何理解全部的气温升降问题，自然也与高温相关，只要人们想知道“冷暖的为什么”，这个知识点都是绕不过去的，故而即便其专业，也只能不厌其烦写它。两年前说过这个问题，两年后网上依然几乎找不到正确认知，慢慢来吧。