鋒面

鋒是三維空間的天氣系統。它並不是一個幾何面，而是一個不太規則的傾斜面。它的下面是冷空氣，上面是暖空氣。由於冷空氣比暖空氣重，因而，它們的交接地帶就是一個傾斜的交接地區。這個交接地區靠近暖氣團一側的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團一側的界面叫鋒的下界。上界和下界的水平距離稱為鋒的寬度。它在近地面層中寬約數十公里，在高層可達200-400公里。而這個寬度與其水平長度相比(長達數百-數千公里)是很小的。因此，人們常把它近似地看成一個面，稱為鋒面。鋒面與空中某一平面相交的區域稱為鋒區(上界和下界之間的區域)。

鋒是兩種性質不同的氣團相互作用的過渡帶，因而鋒兩側的溫度、濕度、穩定度以及風、雲、氣壓等氣象要素具有明顯差異，可以把鋒看成是大氣中氣象要素的不連續面。

(1)鋒面有坡度：鋒面在空間向冷區傾斜，具有一定坡度。鋒在空間呈傾斜狀態是鋒的一個重要特徵。鋒面坡度的形成和保持是地球偏轉力作用的結果。一般鋒面的坡度約在1／50-1／200之間，由於鋒面坡度很小，鋒面所遮掩的地區必然很大。如坡度為1／100，鋒線長為1000公里、高為10公里的鋒，其掩蓋的面積可達100萬平方公里；由於有坡度，可使暖空氣沿傾斜面上升，為雲雨天氣的形成提供有利條件。

(2)氣象要素有突變：氣團內部的溫、濕、壓等氣象要素的差異很小，而鋒兩側的氣象要素的差異很大。

①溫度場：氣團內部的氣溫水平分佈比較均勻，通常在100公里內的氣溫差為1℃，最多不超過2℃。而鋒附近區域內，在水平方向上的溫度差異非常明顯，100公里的水平距離內可相差近10℃，比氣團內部的溫度差異大5-10倍；在垂直方向上，氣團中溫度垂直分佈是隨高度遞減的。然而鋒區附近，由於下部是冷氣團，上部是暖氣團，鋒面上下溫度差異比較大，鋒面往往是逆溫層。

②氣壓場：鋒面兩側是密度不同的冷、暖氣團，因而鋒區的氣壓變化比氣團內部的氣壓變化要大的多。鋒附近區域氣壓的分佈不均勻，鋒處於氣壓槽中，等壓線通過鋒面有指向高壓的折角，或鋒處於兩個高壓之間氣壓相對較低的地區，等壓線幾乎與鋒面平行。

③鋒附近風場：風在鋒面兩側有明顯的逆向轉變，即由鋒後到鋒前，風向呈逆時針方向變化。

(3)鋒面附近天氣變化劇烈：由於鋒面有坡度，冷暖空氣交綏，暖空氣可沿坡上升或被迫抬升，且暖空氣中含有較多的水汽，因而，空氣絕熱上升，水汽凝結，易形成雲雨天氣。由於鋒面是各種氣象要素水平差異較大地區，能量集中，天氣變化劇烈。所以，鋒是天氣變化劇烈的地帶。

鋒區內的水平溫度梯度比鋒區兩側的單一氣團內的梯度大得多。在等壓面圖上的等溫線密集處即為鋒區。由於暖空氣斜蓋在冷空氣上，使鋒區內的鉛直溫度梯度比其兩側氣團內小得多，有時甚至出現溫度隨高度而增加的逆溫現象。如果空氣比較乾燥，鋒面和密集的等位溫面幾乎平行；如果空氣比較潮濕，它和密集的等假相當位溫面近於平行。鋒區的這些特徵都說明鋒面是大氣斜壓性集中帶，是大氣位能的積蓄區。

根據馬古列斯公式，要維持大氣中鋒面的存在，其兩側的風（風速或風向）應作氣旋式切變。近地面層的大氣，由於摩擦作用，風向和風速的氣旋式切變都很明顯。根據地轉近似關係，鋒處於氣壓場的槽區。鋒面的風場和氣壓場的這種特徵在近地面層特別明顯。在對流層中部和上部，鋒區常處於等壓面上高度槽的前部，故只表現出風速的氣旋式切變。由於鋒面的水平溫度梯度很大，按熱成風關係，鋒面內風的鉛直切變也很大。

鋒生指鋒的生成或加強的過程；鋒消指鋒的消失或減弱的過程。當某些物理過程使空氣的水平溫度梯度沿著一條線附近迅速加大時，可以說這條線附近有鋒生。反之，即為鋒消。

按運動學觀點，水平運動、鉛直運動和非絕熱過程，都可造成鋒生或鋒消，其中尤以水平運動最為有效。有溫濕特性不同的氣流輻合時容易出現鋒生；如果氣流輻散則容易出現鋒消。如下圖所示的變形流場較有利於鋒生，它不僅能使等溫線沿流出軸密集，而且還能使等溫線旋轉，漸趨與流出軸平行。這種單純的變形場，相當於氣壓場上十字形交叉對稱排列的兩個低壓和兩個高壓之間的鞍形場。但更有利於鋒生的氣壓場，是兩個低壓槽都比較深的鞍形場，實際的鋒生都在低壓槽的槽線附近。

當水平變形場使等溫線沿著流出軸密集時，水平溫度梯度增大，這是由暖空氣一側增溫，冷空氣一側降溫造成的。在增溫的地區，高層升壓，低層降壓；在降溫的地區則相反。因此在高層產生了附加的指向冷空氣的氣壓梯度力，使空氣由暖區流向冷區，反之，在低層則由冷區流向暖區，這使高層和低層的鋒生進一步加強。同時，為了補償，暖空氣的一側產生了上升運動，冷空氣一側則下沉，在鋒面附近產生了鉛直環流。這種環流使低層冷鋒後部的風速加大，鋒前暖濕氣流的凝結過程加快，因此鋒生能使鋒面附近的雲雨天氣加劇。在中層由於暖空氣中水汽大量凝結而釋放潛熱，鋒生也得到進一步加強。鋒消的動力效應與之相反，因而鋒消區雲雨天氣消散，天氣轉好。

三國時代，有個諸葛亮借東風的故事，至今仍在我國民間流傳。這故事發生在建安十三年(公元208年)ll月。當時，曹操率兵50萬，號稱80萬，進攻孫權。孫權兵弱，他和曹操的敵人劉備聯合，兵力也不過三、五萬，只得憑藉長江天險，拒守在大江南岸。

這年十月，孫權和劉備的聯軍，在赤壁(今湖北省蒲沂縣)同曹操的先頭部隊遭遇。曹軍多為北方兵士，不習水戰，很多人得了疾病；土氣很低。兩軍剛一接觸，曹操方面就吃了一個小敗仗。曹操被迫退回長江北岸，屯軍烏林(今湖北洪湖縣境)，同聯軍隔江對峙。為了減輕船艦被風浪顛簸，曹操命令工匠把戰船連接起來，在上面鋪上木板。這樣，船身穩定多了，人可以在上面往來行走，還可以在上面騎馬哩。這就是所謂“連環戰船”，曹操認為這是個渡江的好辦法。

但是，“連環戰船”目標大，行動不便。所以，有人提醒曹操防備吳軍乘機火攻。曹操卻認為：“凡用火攻，必借東風，方令隆冬之際，但有西北風，安有東南風耶？吾居於西北之上，彼兵皆在南岸，彼若用火，是燒自己之兵也，吾何俱哉？若是十月陽春之時，吾早已提備矣。”周瑜也看到了這個問題，只是由於氣候條件不利火攻，急得他“口吐鮮血，不省人事”。劉備軍師諸葛亮用“天有不測風雲”一語，點破了周瑜的病因，並密書十六字：“欲破曹公，宜用火攻；萬事俱備，只欠東風。”可見，對於火攻的條件，曹、周、諸葛三人都有共同的認識。

然而，諸葛亮由於家住赤壁不遠的南陽(今湖北襄陽附近)，對赤壁一帶天氣氣候規律的認識，比曹、周兩人更深刻、更具體。西北風只是氣候現象，在氣候背景下可以出現東風，這是天氣現象。在軍事氣象上，除了必須考慮氣候規律之外，還須考慮天氣規律作為補充。當時，諳葛亮根據對天氣氣候變化的分析，憑著自己的經驗，已準確地預報出出現偏東風的時間。但為唬弄周瑜，他卻設壇祭神“借東風”。

十一月的一個夜晚，果然颳起了東南風，而且風力很大。周渝派出部將黃蓋，帶領一支火攻船隊，直駛曹軍水寨，假裝去投降。船上裝滿了飽浸油類的蘆葦和乾柴，外邊圍著布幔加以偽裝，船頭上插著旗幟。駛在最前頭的是十艘衝鋒戰船。這十艘船行至江心，黃蓋命令各船張起帆來，船隊前進得更快，逐漸看得見曹軍水寨了。這時候，黃蓋命令士兵齊聲喊道：“黃蓋來降!”曹營中的官兵，聽說黃蓋來降，都走出來伸著脖子觀望。曹兵不辨真偽，毫無準備。黃蓋的船隊距離曹操水寨只有二里路了。這時黃蓋命令“放火!”號令一下，所有的戰船一齊放起火來，就象一條火龍，直向曹軍水寨衝去。東南風愈刮愈猛，火借風力，風助火威，曹軍水寨全部著火。“連環戰船”一時又拆不開，火不但沒法撲滅，而且越燒越盛，一直燒到江岸上。只見烈焰騰空，火光燭天，江面上和江岸上的曹軍營寨，陷入一片火海之中。

赤壁之戰，東風起了很大作用，唐朝詩人杜牧有兩句名詩道：“東風不與周郎便，銅雀春深鎖二喬。”意思是多虧老天爺把東風借給了周瑜，使他能方便行事，否則孫策的老婆大喬和周瑜的老婆小喬會被曹操擄到銅雀台去了。京劇《群英會》中，曹操有句唱詞：“我只說十一月東風少見。”顯然後悔自己對氣象判斷失誤，吃了大虧。

然而，諸葛亮借東風的傳說，有人經過考證卻認為是虛構的。不過從赤壁之戰中，長江江面盛吹東南大風，到後來曹軍敗走華容道又遇上傾盆大雨，這在天氣形勢上看來，當時很象是一次鋒面氣旋天氣。鋒面氣旋在我國，春季最多，秋季較少。它是一個發展深厚的低氣壓系統，其中心氣壓低，四周氣壓高。空氣從外圍向中心流動，呈反時針方向旋轉。所以，處於氣旋前部(即東部)的地方，吹東南風；氣旋後部(西部)，吹西北風(如左圖)。氣旋內部盛行輻合上升氣流，能造成大片降雨區。因此，當連續吹東南風時，往往預示著天氣將要變壞。天氣諺語說：“東南風雨祖宗，西北風一場空”和“東風雨，西風晴”是有一定實際意義的。

另外，也有人這樣去分析諸葛亮“借”來的東風：從現代天氣圖上，我們可以看到，當一個地方受到移動的閉合的高氣壓中心影響時，風向是順時針轉變的。就是說，當冷高壓開始移到海上，高氣壓後部盛行的東南風就會暫時控制長江中下游地區。由於冬季冷高壓南下過程中移動迅速，尾隨南侵的后一股冷空氣很快又到；所以，東南風持續的時間很短，人們往往忽略。而通曉天文地理的諸葛亮，他的家就住在離赤壁不遠的南陽，是掌握這次東南風出現前的徵兆的，所以他準確地作出了中期天氣預報。

這樣看來，諸葛亮在冬初的十一月份，根據長江中下游地區當時的天氣變化，預測將有東南大風出現，並進一步推斷天氣還要惡化，這是符合天氣演變規律的。

①暖鋒坡度較小，約為1/150。其典型的雲序為捲雲、卷層雲、高層雲，地面鋒線附近為雨層雲，在高層雲處開始降水，多為連續性降水。如暖空氣不穩定，暖鋒上也可出現積雨雲等對流性天氣。在中國，暖鋒較為少見。

②第一型冷鋒的坡度約為1/100，其天氣和暖鋒天氣相似，只是雲雨次序和暖鋒相反。在東亞，這種冷鋒一般由西北向東南移動，是影響中國天氣的重要天氣系統之一。冬季的冷鋒一般較強，影響範圍較大，有時可達南海；而夏季冷鋒較弱，影響範圍較小，一般只達到黃河流域。

③第二型冷鋒坡度較大，約為1/70，它在近地面層處有時近於垂直或前傾。在地面鋒前，多為對流性天氣，有時伴有颮線，可產生冰雹、龍捲等劇烈天氣。但因鋒面的雲系受到多種因素的影響，特別是受地形的影響更大，故在多山的中國，鋒面的雲系常常和典型特徵相差較遠。第二型冷鋒在中國較少，春季見於長江流域，秋季見於黃河流域。

④靜止鋒的天氣和第一型冷鋒相似，唯雲雨範圍比較寬廣，在中國華南的南嶺一帶和雲貴高原地區，較為常見。由於冷鋒南下后受地形阻擋而呈准靜止狀態，可停留十天或半月之久，造成陰雨連綿的天氣。⑤錮囚鋒兼有冷、暖鋒的天氣特徵。典型的錮囚鋒在中國雖不多見，但在西北、華北、華東等地區，冬半年常出現地形錮囚鋒。

梅雨名稱由來已久，早在漢朝即有記載，古時候稱為「黃梅雨」。其中，有很多記述和梅雨發生的時間有關：例如晉代有「夏至之雨，名曰黃梅雨」，唐有「梅實迎時雨」，宋有「梅子黃時雨」，又有「江南五月梅熟時，霖雨連旬，謂之黃梅雨」等等。由這些記載可以知道，梅雨是因為發生在梅子成熟時期而得名。另外，又因梅雨時期陰雨連綿，空氣潮濕，物品容易發霉，所以明朝醫學家李時珍有「梅雨或作霉雨，言其沾衣及物皆生黑霉也」的說法，因此梅雨又有一個別名：「霉雨」，而不論是「梅雨」或「霉雨」，這一個名稱已經在中國流傳了一千多年了。

全世界梅雨只發生在東亞地區，主要的原因是因為東亞位於全球季風最顯著的區域內，冬季盛行的東北季風和夏季盛行的西南季風，在春末到盛夏間的季節轉換時間裡，兩種季

風帶來的冷、暖空氣相會合之後，即形成「鋒面」。鋒面又因兩種季風的強度相當，所以常出現互相對峙的現象，使得鋒面移動近似滯留，而形成「滯鋒」，而這滯留鋒面，即會導致連續性降雨，使得華南、台灣、長江中下游等地區分別都有一段多雨時期、這就是梅雨形成的原因。

梅雨降雨特性

「黃梅時節家家雨，青草池塘處處蛙，有約不來過夜半，閑敲棋子落燈花」，這首宋朝趙師秀的《約客》詩中，第一句就描述出梅雨的降雨是家家雨，也就是鋒面帶所復蓋的地區都是雨。另外江南諺語「雨打黃梅頭，四十五日無日頭」，又說出了梅雨時陰雨連綿的特性；「梅子成熟傾盆雨」則是表示梅雨時雨勢相當大。從這些記述可以知道，梅雨的降雨特性是持續性並夾有較大雨勢的天氣。不過也有些記述，如：「梅子黃時日日晴、黃梅時節燥鬆鬆」，卻是說梅雨時出現的晴朗天氣；「吃了端午粽，還有三天凍」的「冷水黃梅」，則表示梅雨來得特別早；另有「陣頭黃梅」及「小暑一聲雷，黃梅倒轉來」，表示梅雨來得特別遲，以及梅雨過後又再度出現持續降雨天氣，這又說明了梅雨降雨的變動性。這種變動性，不論是梅雨開始時間的早遲、梅雨期的長短、雨量的多寡、下雨天數的多少等，每年都有很大的差異。不但長江梅雨如此，變動性更大的台灣梅雨，更是變化多端：梅雨期有時長達五十天以上，卻也有短到十天以下；雨量有超過一千公釐，也有少於一百公釐；下雨天數有時比不下雨的日就連續下了二十二天雨。由於台灣的梅雨的變動性高，每年都有不同，很難訂出梅雨開始與結束定義，所以只能約略將五、六月訂為台灣的梅雨期。

梅雨期的天氣特徵與降雨特性總分析

梅雨期最主要的天氣特徵便是持續性降雨。台灣地區各地出現連續性或間歇性下雨，間或夾帶豪雨，形成典型的台灣梅雨。宋朝時代曾有三位詩人對長江梅雨的天氣變化有極傳神的描述：趙師秀的「黃梅時節家家雨」、曾紆的「梅子黃時日日晴」和戴復古的「熟梅天氣半晴陰」，也都是台灣梅雨天氣的極佳寫照。由於台灣梅雨期間經常引發豪雨，因此台灣大學陳泰然教授乃填上「梅子成熟傾盆雨」之警世詞句。梅雨期主要受到梅雨峰面系統的影響，有時大量降雨，有時雨量很少，有時降雨時間很短暫，有時連續多日。事實上，梅雨期有時會有二個峰面系統先後連續影響台灣地區，致使連續陰雨的天數相對增長。當一道鋒面過後、另一道鋒面抵達之前，會有幾天晴朗天氣，但持續的時間長久或短暫都不一樣，有時鋒面接二連三而來，幾乎無晴朗的日子可言，有時又相隔甚久，晴朗多日。在每年的梅雨期內，平均有四至五個梅雨鋒面系統影響台灣地區。由於受到鋒面系統的影響，台灣地區梅雨期內的平均降雨量為450至500公釐，為每年年平均雨量的四分之一。台灣地區每年梅雨期的降雨有很大的差異，可見「梅雨」在台灣地區是非常不穩定、變動甚大的天氣現象，所以不必特彆強調梅雨期的長短與雨日的久暫，而應注意梅雨鋒面系統所伴隨的豪雨。

綜合上述說明，台灣地區各地梅雨期主要的氣候特徵有：

1.連續性降雨，並夾帶雷陣雨；

2.降雨量僅次於颱風時期；

3.持續性降雨機率是全年最大值；

4.由於持續性降雨，而使氣溫有時不但不隨接近夏季而上升，及而有下降或平穩趨勢。