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鋒面附近氣象要素特征|2025年1月浙江高考天氣系統(tǒng)試題解析

 hjh2004 2025-04-30
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問題的提出

2025年1月浙江省高考天氣系統(tǒng)試題中,出現(xiàn)鋒面附近氣象要素(氣溫、濕度、氣壓、相對(duì)濕度)的垂直變化。此前真題也多次出現(xiàn)該問題考查。那么鋒面附近氣象要素變化規(guī)律是怎樣的?

本文主要內(nèi)容

①試題呈現(xiàn)與解析

②鋒面附近氣象要素特征

③典例剖析

歡迎關(guān)注與交流

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試題呈現(xiàn)與解析

(2025.1浙江)下圖為北半球某地某時(shí)刻海平面等壓線圖(單位hPa)。完成22、23題。

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第22-23題圖

22.圖中等壓距和P地氣壓值(單位hPa)可能是

A.5.0    1012              B.7.5    1008

C.5.0    1027              D.7.5    1030

23.甲、乙、丙、丁四地氣象要素的垂直變化,可能出現(xiàn)的是

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A.甲           B.乙           C.丙           D.丁

  答案  

22.B   23.B

  解析  

22題:假設(shè)等壓距為x,圖中已知兩點(diǎn)氣壓值1002.2和1023.5,氣壓差為21.3;兩地之間有三條等壓線穿過,則考慮兩種極端情況:1.兩地正好在等壓線上,則2x=21.3,x=10.65;2.兩地正好為低壓和高壓中心,為相鄰兩條等壓線內(nèi)能取到的最小、最大值,則此時(shí)4x=21.3,x=5.26。因此,5.26<x<10.65,選項(xiàng)中只有x=7.5符合,再通過代入可得B正確。

本題另一種解法就是直接代入選項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。通過觀察選項(xiàng)發(fā)現(xiàn)等壓距為5或7.5,代入便可發(fā)現(xiàn)5不成立,該方法能更快解題。

      23題:1.根據(jù)鋒線位置與氣壓值,結(jié)合北半球地理背景,運(yùn)用鋒面氣旋模式圖,可判斷甲乙為暖鋒,丙丁為冷鋒;2.建立垂直結(jié)構(gòu)圖,判斷各地上空氣團(tuán)性質(zhì)(如下圖1所示);3.甲地和丁地上方為單一氣團(tuán)控制,不會(huì)出現(xiàn)溫度、風(fēng)向突變,排除;4.氣壓為某地上方空氣柱的重量對(duì)單位面積產(chǎn)生的壓強(qiáng)。隨著海拔升高,空氣柱質(zhì)量逐漸較少,因此氣壓會(huì)逐漸降低,氣壓突然升高的情況不會(huì)產(chǎn)生,排除C;5.乙地隨著高度上升,先經(jīng)過單一冷氣團(tuán),相對(duì)濕度逐漸下降;后經(jīng)過鋒面,暖氣團(tuán)攜帶水汽在鋒面附近凝結(jié),相對(duì)濕度上升,隨后在暖氣團(tuán)內(nèi)部高度上升,相對(duì)濕度繼續(xù)下降,故選C。

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圖1 四地鋒面系統(tǒng)垂直剖面示意圖|來源:自制

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鋒面天氣要素時(shí)空變化

鋒是性質(zhì)不同氣團(tuán)交匯形成的天氣系統(tǒng)。由于鋒面是個(gè)三維的天氣系統(tǒng),因此認(rèn)識(shí)其附近氣溫、降水、風(fēng)等氣象要素變化需從時(shí)空角度出發(fā)。

下圖1為鋒結(jié)構(gòu)示意圖,與書本結(jié)構(gòu)示意圖不同,冷暖氣團(tuán)交界處存在一個(gè)鋒區(qū),具有一定寬度,而不是一個(gè)“面”。鋒區(qū)水平寬度約為幾十到幾百公里,一般是上窄下寬。但為了方便研究,往往稱之為“鋒面”。該區(qū)域性質(zhì)與冷暖氣團(tuán)均有所區(qū)別。

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圖1 鋒區(qū)位置示意圖|來源:參考文獻(xiàn)[1]

下文將分析鋒面附近溫度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、濕度場(chǎng)時(shí)空特征。

(1)溫度場(chǎng)

鋒區(qū)內(nèi)水平溫度梯度很大,通常5-10℃/100km,而一般氣團(tuán)內(nèi)為1-2°/100km。

高空等溫線的走向與地面鋒線走向近于平行。

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圖2 左圖:鋒面的空間結(jié)構(gòu);右圖:地面鋒線與高空鋒區(qū)的相對(duì)位置|來源:參考文獻(xiàn)[2]

垂直結(jié)構(gòu)來看,鋒面附近溫度場(chǎng)如下圖3所示.

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圖3 不同鋒面垂直溫度場(chǎng)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

更為復(fù)雜的錮囚鋒如下圖所示:

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圖4 不同錮囚鋒垂直溫度場(chǎng)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

由于鋒區(qū)上部為暖氣團(tuán),下部為冷氣團(tuán),因此容易出現(xiàn)氣溫隨高度增高而增加的現(xiàn)象,即鋒面逆溫。

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圖5 鋒面你問的形式:a.鋒區(qū)降溫(直減率很小);b.鋒區(qū)等溫;c.鋒區(qū)逆溫|來源:參考文獻(xiàn)[2]

從時(shí)間尺度上看,某地在冷鋒過境后往往降溫,暖鋒過境后往往升溫。

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圖6 冷鋒過境前(虛線)和過境后(實(shí)線)溫度上升曲線變化|來源:參考文獻(xiàn)[2]

(2)氣壓場(chǎng)

水平方向氣壓場(chǎng)如下圖7所示。實(shí)線:無鋒面時(shí),暖氣團(tuán)中等壓線的分布。虛線:冷空氣移來,鋒面形成,冷空氣的密度大且鋒面傾斜,氣壓沿著AA’逐漸增大。

地面圖上的等壓線在鋒面處產(chǎn)生折角;折角指向高壓;產(chǎn)生自冷空氣指向鋒線的氣壓梯度;因此鋒面處在低壓槽中。

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圖7 鋒面附近氣壓場(chǎng)的特征

垂直方向上,冷氣團(tuán)密度比暖氣團(tuán)大,因此其氣壓垂直遞減率冷氣團(tuán)要大于暖氣團(tuán)。

時(shí)間尺上看,一般分析鋒面過程中三小時(shí)的變壓(氣壓變化)。一般來說。冷鋒在鋒后有三小時(shí)正變壓(氣壓升高),暖鋒鋒前區(qū)域有三小時(shí)負(fù)變壓(氣壓在鋒面過境后降低)。

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圖8 冷鋒(左圖)和暖鋒(右圖)過境前后氣壓變化|來源:網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合圖9,可以發(fā)現(xiàn)更具體變化:冷鋒過境的短時(shí)間內(nèi)(幾十分鐘或1-2小時(shí))氣壓迅速上升,后變?yōu)?/span>緩慢上升;鋒前氣壓變化大于鋒后;靠近鋒線處氣壓變化差異較大。

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圖9 水平尺度鋒面附近氣壓變化曲線(+氣壓升高,-氣壓降低)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

(3)風(fēng)場(chǎng)

鋒面落在低壓槽,鋒線附近風(fēng)場(chǎng)有氣旋式切變。地面摩擦使風(fēng)與等壓線成一夾角,一般情況下,氣流是輻合的,地面鋒線也是氣流的輻合線。

風(fēng)切變

 

大氣中兩點(diǎn)間風(fēng)向和風(fēng)速的劇烈變化。

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圖10 鋒附近常見的幾種氣壓場(chǎng)與風(fēng)場(chǎng)的形式|來源:參考文獻(xiàn)[2]

下圖11為垂直方向上風(fēng)場(chǎng)特征。地面暖鋒鋒前,鋒上盛行暖平流,通過鋒時(shí),風(fēng)隨高度向右(順時(shí)針)偏轉(zhuǎn)

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圖11 暖鋒附近風(fēng)隨高度變化。圖中V0為近地面風(fēng)場(chǎng),VT為熱成風(fēng)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

地面冷鋒鋒后,鋒上盛行冷平流,通過鋒時(shí),風(fēng)隨高度向左(逆時(shí)針)偏轉(zhuǎn)。

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圖12 冷鋒附近風(fēng)隨高度變化。圖中V0為近地面風(fēng)場(chǎng),VT為熱成風(fēng)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

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圖13 冷鋒和暖鋒剖面|來源:參考文獻(xiàn)[2]

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圖13 冷鋒(左圖)和暖鋒(右圖)風(fēng)向隨高度變化地面測(cè)站觀測(cè)|來源:參考文獻(xiàn)[2]

(4)濕度場(chǎng)

一般來說,暖氣團(tuán)比冷氣團(tuán)潮濕,特別是鋒上有云時(shí),逆溫層上的相對(duì)濕度接近100%。

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圖14 鋒面逆溫時(shí)溫(實(shí)線)濕(虛線)上升曲線|來源:參考文獻(xiàn)[2]

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圖15 鋒附近氣象要素變化|來源:Meteorology Today

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典例剖析

(2021.6浙江)位于鋒面上下的風(fēng)向往往存在明顯差異。下圖為我國(guó)東部地區(qū)兩測(cè)站位于冷、暖鋒面下方時(shí),自下而上垂直方向不同高度測(cè)得的風(fēng)向、風(fēng)速變化圖。完成24、25題。

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第24-25題圖

24.有關(guān)測(cè)站上空鋒面類型、鋒面位置、風(fēng)向變化的描述正確的是

A.冷鋒         距地面1.5~2.0千米 

    鋒下西北風(fēng),鋒上東南風(fēng)

B.冷鋒      距地面2.0~2.5千米          

    鋒下東南風(fēng),鋒上西北風(fēng)

C.暖鋒      距地面2.0~2.5千米          

    鋒下西南風(fēng),鋒上東北風(fēng)

D.暖鋒  距地面1.5~2.0千米          

    鋒下東南風(fēng),鋒上西南風(fēng)

25.與測(cè)站周邊近地面等壓線分布最接近的是

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A.①            B.②            C.③            D.④

  答案  

24.D   25.C

  解析  

24題:1.鋒面位于東部地區(qū),甲地近地面是東南風(fēng),高空為西南風(fēng),風(fēng)向隨高度向右旋轉(zhuǎn),為暖鋒;乙近地面為偏北風(fēng),高空為西南風(fēng),風(fēng)向隨高度向左旋轉(zhuǎn),為冷鋒?;蚩筛鶕?jù)北半球溫帶氣旋鋒面附近風(fēng)向判斷(逆時(shí)針輻合)(高空風(fēng)向與近地面相同性質(zhì)氣團(tuán)風(fēng)向接近)。

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圖16 溫帶氣旋與鋒面示意圖|來源:自制

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