为什么锋面区与低压系统相连而不是与高压系统相连?

Question

锋区(例如暖锋或冷锋)与低压系统相连。但是为什么高压系统没有锋面区呢?

Answer 1

锋面不仅与(温带)低气压有关，而且在很大程度上，锋面与低气压有关扩展那些低潮，如下所示手分析（来自美国风暴预测中心)：

图片中发生了很多事情，但试着把注意力集中在许多黑线上，它们显示出压力:它们缠绕在每个前面(甚至是干线)。这表明锋面两侧的压力较高。(另一个很好的例子:这组图片来自1993年的世纪风暴国家气象局)．现在，这些图中的扭结并不是由图像中观测的实际布局引起的，而是由气象学家进行分析的理解所增加的。通常观测点分布太广，看不到小的压力扭结。然而，它们有时确实会出现在高分辨率数值天气模型预报中，即使它们没有出现在最初的观测数据中:

(来自Hartung，如所示…注意，扭结是向上而不是向下的，但这实际上是相同的结果，仍然指向远离低点的地方，表明扭结中心的压力较低。)

虽然压力槽在没有极其密集的观测网络的情况下在空间上很难看到，但它们可以在单个位置的时间图中被发现。毕竟，早在美国建国初期，气压下降就被认为是坏天气的标志(我经常听到本杰明·富兰克林被引用，但它似乎可以追溯到更早的时候奥托·冯·格里克17世纪)。例如，这是1911年肯塔基州路易斯维尔冷锋的温度和压力痕迹:

^{_{(来源:路易斯维尔交响乐团)}}

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那么，为什么锋面是低压区呢?

它与风联系在一起。看看下面的图片:

_{^{(ETA图片由爱荷华州立大学提供MTArchive)}}

这两个地块相隔两天。那么在这样一段时间内，如何让条件从左边的图像变为右边的呢?虽然云层、风暴和阳光的差异有助于形成小的对比，但获得如此大而广泛的边界的唯一方法是……就是让风把不同的温度压得更紧……

事实上，这正是形成和维持战线的原因。你可以看看地表气象图，几乎总是能看到这种情况收敛，或风在锋面聚集在一起，即使只是轻微的，如这个理想的图表集所示:

(图片由OKFirst的教育部门俄克拉荷马Mesonet计划．请参阅我所做的修改的评论。)

问题是，只有一个基本力很少驱动风的形成…在低层大气中，压力梯度力的作用大于其他因素，在大尺度上，空气总是从高压流向低压．

所以如果你把这两个想法放在一起:

• 为了建立/加强/维持一个前沿，你需要风汇聚在一起
• 低空空气从高压流向低压。

由此得出的结论是，风汇集的位置……这是正面本身。一定是低压区。

(首先是什么导致了低地层?
高空风通常伴随着地形增强或其他小尺度扰动。不断加强的温度梯度实际上反馈加强并有利地重新调整高空风……这样，尽管空气流入低压(人们可能认为这会用更多的空气“填充”低压，dimi)，空气实际上从系统中通风，使其加深到更低的压力值，并进一步加强……继续下去，直到最后，高层风暴系统在地面低空之前涌动和/或锋面边界闭塞，切断了暖空气继续流向地面低空中心。)

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在发达锋面附近能得到发散风吗?
是的……事实上，这个过程有一个名字，叫做锋面减弱．发散风确实能破坏锋面梯度。因此，上升的压力被发现与消散的锋面有关。然而，在升压本身成为高压之前，升压还有很长的路要走!早在它形成真正的高位之前，早期的压力上升只是将局部压力的强度降低到最小…在这段时间内，温度梯度会很快开始模糊，并下降到我们真正注意到的强度以下。与此同时，即使在这个减少的时期，注意这个消散的“锋面”将不再有任何其他我们期望的锋面的典型条件(不再有)上升气流运动_{^{［UIllinois］}}，这就造成了不稳定的天气、云层、强风、风暴等)。

为什么锋面消散得这么快?很大程度上是因为这不是一个水平的情况;事实上，一些风暴能量不断地损失在摩擦中。正因为如此，一个正面实际上需要持续的强化来维持它的梯度．有时，这种模式会允许锋面在上槽经过时持续不断地减弱和增强。当一个低空槽经过，然后向东移动(与主地表低空同步)，锋面将开始减弱一些…也许逐渐变得静止……只有当下一个上层系统从西方进入时，才会重新点燃[静止锋并不像人们常说的那样，冷锋和暖锋“交战”，而更像是“战斗”中的一个间歇，冷锋已经失去了动力，而是准备好了下一次暖空气开始涌回北方，如果另一个槽/低压移动进来重新点燃汇合]。通常你可以看到相当长的锋面(槽)链连接在一起的低压系统跨洲．.．（极地急流的形状和位置是由哪些因素决定的)．其他时候，当上层系统来的不一致或上层气流开始分解/转移到其他区域时，锋面将很快消失。以至于我相信你永远不会在形成性天气高压附近看到真正的锋面……除非是一颗巨大的流星或尚未见过大小的核弹被精确地投放在前线。然后……好吧，我建议试着去见证高压与锋面边界相连的短暂时间……这应该是你最不需要担心的!

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当然，重要的一点是不是所有的低谷都有正面，几乎没有。只有“温带”低压(斜压型，冷核)才有锋面。热带低气压(正压，暖核)是对称的，它们的能量不是由水平温度不平衡产生的，而是当整体变暖的温度，特别是在中层，减少了整个对流层柱中的空气量……

_{^{在AOML，但最初改编自Merrill, R. T.(1993):“热带气旋结构”-第2章，全球热带气旋预报指南，WMO/TC-No. 2。第560号报告世界气象组织TCP-31;瑞士日内瓦}}

对于那些更精通严谨科学的人来说…在寻找这个答案的材料时，我发现了一个非常好的资源，它可能会对那些希望更多地挖掘额生/额溶的数学公式，其中涉及的后续流类型，以及它们如何影响预测的人有帮助:这是NOAA预警决策培训部门的精彩指南．

Answer 2

(相对)简单的答案是，低压系统的形成机制通常不同于高压区域的形成机制。

这就引出了一个问题:“低压系统是如何形成的?”我将用简单的外行语言标记“挪威气旋模型”的步骤。

1. 首先，你需要一个温度随距离变化剧烈的地区，通常是冷空气向北，暖空气向南。
2. 在高空大气中，轻微的风扰动将冷空气推向暖空气(形成冷锋)，暖空气又推向冷空气(形成暖锋)。
3. 随着暖空气的推进，压力下降。

然而，高压地区有不同的形成过程，其中包括汇聚风和冷却。

简而言之:低压系统有锋面，因为(通常)低压系统的形成需要温差。高压地区则不然——它们需要不同的“成分”。