[所有分類]第四講高等天氣學-預覽頁
【正文】 為零和 ? =1 ， 則可得：xvyu 21,21 ?? 在局地直角坐標系中，在許多點上畫出 u 與 v ，則純正渦度（ ? =1 ）是一圍繞原點的圓形反時針旋轉(zhuǎn)的流動（圖 1 ）。如 D= 1 ，則為從各方向流向原點的流動，即輻合。 所得流場沿 x方向伸長，沿 y方向壓縮。在天氣分析中，這表現(xiàn)為流線的匯合與疏散。 總形變： ? ? 212221 DDD ?? ( 4) D 即總形變向量，它有 D 1 與 D 2 兩個分量。2 ?D，反之也然。這使 ? 和 ? 在解釋流體行為時有更強的能力。后來，前者變成長方形，后者變成菱形。 圖 6 比較了切變形變場和伸長場對流體無作用的差異。方向有切變，在下圖中，沿離 x 軸 +45 176。 （ b） 整個區(qū)域均為具有氣旋性切變和曲率（即氣旋性渦度）的旋轉(zhuǎn)固體，不存在擴張或伸展，因此其散度為零。由于擴張和伸展因這兩項相互抵消，因而是無輻散的。（ a）～（ e）給出網(wǎng)格在空氣塊向氣流下游方向移動時形變的過程，其中網(wǎng)格的右上角向東移動，而其左下角則向南然后向東移動，這樣形成了一個閉合環(huán)流。 在空間鋒面是一個傾斜區(qū)，它的垂直厚度一般只 1～2km。 鋒生函數(shù)（ F） 鋒面的研究不但具有理論意義，也具有重要的實際意義。 因而確定和預報高空鋒區(qū)和急流的位置與強度對于避開危險區(qū)保證飛行安全是十分重要的；最后，高空鋒區(qū)是對流層和平流層之間顯著的質(zhì)量交換區(qū)，由此可以了解放射性塵埃、化學痕量物質(zhì)的輸送過程 。在二維鋒生條件下，鋒生函數(shù)可寫作： 2 pdFdt ???（ ） 0 0 ,0 ( ) 0 ,dFdtdFdt????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?當 時 ， 為 鋒 生當 時 ， 為 鋒 生暖 圖 匯合（鋒生） (a)與疏散（鋒消）風場對準水平位渦場的作用（ Bluestein， 1986） 圖 傾斜項對垂直位溫梯度的作用。當 D0時，情況相反。所取的剖面與鋒面正交。非絕熱項沒有計算。其主要特征是在近地面上升運動中心之左為鋒消，中心之右為鋒生?？梢钥吹浇孛婕颁h面前方鋒生作用很強，而中層是鋒消的。 鋒面的次級環(huán)流 鋒面的次級環(huán)流（也稱鋒面垂直環(huán)流）的研究是十分重要的，因為這種穩(wěn)態(tài)的（主要沿與鋒面正交方向）垂直環(huán)流不僅涉及到鋒系的基本動力學問題，而且也是中尺度對流系統(tǒng)，尤其是鋒前颮線和中尺度雨帶的一種啟動機制。 圖 冷鋒模式概略圖。（ a）與強對流天氣有關；（ b）與強暴雨有關 。陰影區(qū)是后傾上升運動區(qū)。 鋒面的次級環(huán)流可以是熱力直接的，也可以是熱力間接的。正如 Sawyer和 Eliassen曾指出的，水平無輻散的主環(huán)流強迫出次級環(huán)流，即出現(xiàn)水平速度和垂直速度分量，這是準地轉(zhuǎn)運動的特征。 Sawyer和Eliassen曾得到了鋒面次級環(huán)流方程，這被稱為 Sawyer－ Eliassen環(huán)流方程。實線代表非地轉(zhuǎn)環(huán)流，虛線為區(qū)分冷暖空氣的一條等位溫線。 圖 Shapiro計算的一個北美冷鋒次級環(huán)流的例子。這是由于上部 Q2占優(yōu)勢，下部 Q1占優(yōu)勢 。但地轉(zhuǎn)動量近似是有優(yōu)點的 ：（ 1）動量與溫度的非地轉(zhuǎn)平流及動量垂直平流很顯著時仍很易計算垂直速度與位勢
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