定義
冷鋒(中文:lengfeng;英文:coldfront)是鋒的一種,具體指冷氣團主動向暖氣團移動並取代暖氣團原有位置所形成的鋒。由於冷氣團的密度大,暖氣團的密度小,所以冷暖氣團相遇時,冷氣團就會插到暖氣團的下面,暖氣團被迫抬升。在上升過程中,大氣逐漸冷卻,如果暖氣團中含有大量的水分,就會形成降水天氣;如果水汽含量較少,便形成多雲天氣。
冷鋒是中國最常見的一種鋒,它可以活動於中國各地。但由於冷鋒和高空槽的配置,移動快慢等不同,冷鋒附近雲和降水的分布也有明顯的差別,有的主要出現在鋒後;有的則主要出現在鋒前。
它是南下冷空氣的先頭部隊,是影響中國的最常見的天氣系統,冬半年尤甚。冬季每隔幾天就有一股冷空氣從中國的西北、華北侵入內陸。冷鋒過境時,會伴有偏北風加大,氣壓升高和溫度減低等現象,有時會造成雨雪天氣,夏季甚至會造成暴雨,一般情況下冷鋒過境以後,當地將轉受冷高壓控制,天氣變得晴朗。
基本分類
根據冷氣團移動的快慢不同,冷鋒又分為兩類:移動慢的叫第一型冷鋒或緩行冷鋒,移動快的叫第二型冷鋒或急行冷鋒。
第一型冷鋒-緩行冷鋒
第一型冷鋒的鋒面處於高空槽線前部,多穩定性天氣。這種鋒移動緩慢,鋒面坡度不大(約1/100),鋒後冷空氣迫使暖空氣沿鋒面平穩地上升,當暖空氣比較穩定,水汽比較充沛時,會形成與暖鋒相似的範圍比較廣闊的層狀雲系,只是雲系出現在鋒線後面,而且雲系的分布次序與暖鋒雲系相反,降水性質與暖鋒相似,在鋒線附近降水區內還常有層積雲、碎雨雲形成。降水區出現在鋒後,多為穩定性降水。如果鋒前暖空氣不穩定時,在地面鋒線附近也常出現積雨雲和雷陣雨天氣。
夏季,在中國西北、華北等地,以及冬季在中國南方地區出現的冷鋒天氣多屬這一類型。
第二型冷鋒-緩行冷鋒
第二型冷鋒天氣模式:這是一種移動快、坡度大(1/40-1/80)的冷鋒。鋒後冷空氣移動速度遠較暖氣團為快,它衝擊暖氣團並迫使產生強烈上升。而在高層,因暖氣團移速大於冷空氣,出現暖空氣沿鋒面下滑現象,由於這種鋒面處於高空槽後或槽線附近,更加強了鋒線附近的上升運動和高空鋒區上的下沉運動。夏季,在這種冷鋒的地面鋒線附近,一般會產生強烈發展的積雨雲,出現雷暴、甚至冰雹、颮線等對流性不穩定天氣。而高層鋒面上,則往往沒有雲形成。所以第二型冷鋒雲系呈現出沿著鋒線排列的狹長的積狀雲帶,好似一道寬度約有十公里,高達十多公里的雲堤。在地面鋒線前方也常常出現高層雲、高積雲、積雲。
這種冷鋒過境時,往往烏雲翻滾,狂風大作,電閃雷鳴,大雨傾盆,氣象要素髮生劇變。這種天氣歷時短暫,鋒線過後,天空豁然晴朗。在冬季,由於暖氣團濕度較小,氣溫不可能發展成強烈不穩定天氣,只在鋒線前方出現捲雲、卷層雲、高層雲、雨層雲等雲系。當水汽充足時,地面鋒線附近可能有很厚、很低的雲層,和寬度不大的連續性降水。地面鋒過境後,雲層很快消失,風速增大,並常出現大風。在乾旱的季節,空氣濕度小,地面乾燥、裸露,還會有沙暴天氣。
這種冷鋒天氣多出現在中國北方的冬、春季節。
形成原因
冷氣團和熱氣團相交,就形成鋒面。鋒面在移動過程中,若暖氣團起主導作用,推動鋒面向冷空氣一側移動,這種鋒面稱為暖鋒。反之,鋒面在移動過程中,冷氣團起主導作用,推動鋒面向暖氣團一側移動,則形成冷鋒,也就是大家常常提到的冷空氣前鋒。因冷氣團密度大,故無論是何種性質的鋒,冷氣團總在鋒面的下側,暖氣團總在鋒面的上側。
出現時間
在北半球,大多數的冷鋒都會在9月至4月,即除了夏季外,全年都會有機會出現冷鋒,在大陸高壓區中形成。在高緯度冷鋒一年四季都會出現,而在中緯度通常是在冬季出現,一般的冷鋒會在北緯20°/南緯20°就會消散緩和,故一般冷鋒都難以在低緯度出現,除非該冷鋒其後的冬季季候風帶有極高的氣壓和風力,足以抵禦來自赤道的海洋氣流,才會有機會進入北緯10°/南緯10°或以上的熱帶氣候區(例:2009年1月,泰國首府曼谷受到冷鋒影響而氣溫急降至攝氏15度)。
在東亞地區都有冷鋒活動。冷鋒的活動頻數,北方多於南方,西南地區冷鋒出現的頻率最小;冬半年多於夏半年,春季最多,秋季最少。
中國西北地區一年四季均有冷鋒活動,冬季強,夏季弱,而出現的頻數相近。其形狀和移速受地形影響極大。
台灣處於冷鋒和暖鋒交界處,常出現滯留鋒,有陰雨連綿的天氣。
活動範圍
冷鋒在中國活動範圍甚廣,幾乎遍及全國,尤其在冬半年,北方地區更為常見,它是影響中國天氣的最重要的天氣系統之一。
冬季中國大陸上空氣乾燥,冷鋒大多從西伯利亞、蒙古進入中國西北地區,然後南下,從西伯利亞帶來的冷空氣與當地較暖的空氣相遇,在鋒面上很少形成降水,所以,冬季寒潮冷鋒過境時,只形成大風降溫天氣。
冬季時多二型冷鋒,影響範圍可達華南,但移到長江流域和華南地區後,常常轉變為一型冷鋒或準靜止鋒。
夏季時多一型冷鋒,影響範圍較小,一般只達黃河流域,中國北方夏季雷陣雨天氣和冷鋒活動有很大的關係。
過境狀況
過境前
在冷鋒過境前,由於暖空氣的積聚,往往會出現氣溫稍高的情況。
過境時
總結而言冷鋒過境時,將會出現以下情況:氣壓在鋒前急劇下降,鋒後上升;氣溫下降;梯度增加;大氣斜壓增;風向順時針轉變;出現降水甚至雷暴。(此情況一般只會出現在中緯度地區,低緯度地區一般會在春季的後期至夏季的初期才會有可能,因為該時的冷鋒一般是在緯度25-30一帶發展,而低緯度地區一般氣溫較高,在氣溫高磨擦的情況下容易產生雷電)
過境後
冷鋒過境後,通常天氣會轉晴,而氣溫繼續下降。
與暖鋒的區別
暖鋒和冷鋒的相同之處是每一鋒面都有危險。但二者在特性上是非常不同的,它們在速度,結構,天氣現象和預報方面都是變化多端的。
速度
冷鋒,它以20至35英里每小時速度移動,相對暖鋒移動得很快,暖鋒只以10-25英里每小時移動。
鋒面坡度
因冷氣團移動速度快,因此在冷鋒中冷氣團推動鋒面快速移動,暖氣團迅速抬升,因此冷鋒坡度大;而暖鋒中暖氣團緩慢爬升到冷氣團之上,推動鋒面緩慢移動,故暖鋒坡度小。
降水的位置和範圍
冷鋒降水主要出現在鋒線後及附近,雨區狹窄;而暖鋒降水全在鋒線前,雨區範圍較寬。
降水的時間、強度
冷鋒降水時間短,強度大。暖鋒降水時間長,強度小。
天氣變化情況
冷鋒過境時,常常出現陰天、颳風、降雨(雪)、降溫等天氣現象。冷鋒過境以後,冷氣團占據原來暖氣團的的位置,氣溫下降,濕度下降,氣壓升高,天氣轉晴。而暖鋒過境時,雲層加厚,遮滿天空,常常形成連續性降水(即持續較長時間的不間斷降水)。暖鋒過境後,天氣在暖氣團控制下,氣溫升高,濕度加大,氣壓降低,天氣轉晴。
天氣預報
冷鋒是快速來臨而很少或甚至沒有警告的,它們可以就在幾個小時內引起天氣完全變化。在通過後,天氣很快放晴,無限能見度的乾燥空氣取代了原先的暖空氣。另一方面,暖鋒對它們的來臨提供了提前的警告,可能要好幾天才能經過一個地區。
對健康影響
冷鋒過境對人體健康的影響是很明顯的,其中,心血管病患者對此最為敏感。每當冷鋒來臨,在氣溫由高變低、風力由小變大的轉換期內,心臟疾病發作頻繁,約有一半左右的心肌梗塞和冠心病患者,病情不同程度地加重。
風濕性關節炎患者對冷鋒過境也較為敏感,約有75%的關節炎患者,在冷鋒過境前12小時疼痛開始加強,冷鋒通過時疼痛最甚,冷鋒通過後疼痛逐漸減輕。
此外,支氣管哮喘、肺結核咯血等病症都隨著冷鋒的逼近而加劇。
沙塵暴
冬春季節,來自自蒙古高壓(反氣鏇)的冷空氣南下形成冷鋒,而冷鋒鋒前暖氣團比較乾燥,難以形成降水,而我國華北地區氣溫回升,雨帶尚未移來,蒸發大於降水(乾旱),氣壓低(地面氣流上升),冰雪已化,植被未恢復易產生沙塵天氣。當沙塵天氣的強度達到一定程度時,便稱為沙塵暴。,若形成的冷鋒系統則可能會產生大的沙塵暴.。鋒面氣鏇中的冷鋒造成了沙塵天氣難以形成降水,但形成的冷鋒系統則可能會產生大的沙塵暴。
前期乾旱少雨,天氣變暖,氣溫回升,是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景;地面冷鋒前對流單體發展成雲團或颮線是有利於沙塵暴發展並加強的中小尺度系統;有利於風速加大的地形條件即狹管作用,是沙塵暴形成的有利條件之一。