7．4．3 锋生强迫的次级环流

    锋生强迫的次级环流是和动力锋生相联系的，是由锋生过程中的非地转运动强迫出来的，其形成机制可用图7.28说明。在图7.28a中初始为准地转风平衡和准热成风平衡的地区，等温线呈东西走向(南暖北冷)，流线呈辐合形式，并在各高度上分布一致。由于南侧暖平流和北侧冷平流的作用，使水平温度梯度增强，出现锋生。温度梯度的增强，使原来的热成风平衡破坏。为维持热成风平衡，风的垂直切变应相应增大，即应该高层西风增强和低层西风减弱。因而导致高、低层原来的地转平衡破坏。这可从图7.28b中看出。原来南暖北冷的温度分布，相应有高、低层P1、P2等压面间厚度南侧大、北侧小。由于南侧暖平流作用的增暖和北侧冷平流作用的变冷，使两等压面间的厚度南侧增大，北侧减小，引起高层等压面的坡度变大，低层等压面的坡度变小。因而高、低层原来的地转平衡被破坏，高层强迫出非地转的偏南风，低层强迫出非地转的偏北风。这种强迫作用在锋区最强，两侧较弱，因而有如图7.28b所示的散度分布。在南侧低层辐合，高层辐散；北侧低层辐散，高层辐合。这种散度的垂直分布，引起南侧出现上升运动，北侧出现下沉运动。垂直运动和非地转的南、北风结合，构成了和锋垂直的横向垂直环流。该环流圈高层向北的非地转风有使高层西风增大的作用；低层向南的非地转风有使低层西风减小的作用，从而使高、低层被破坏的地转风平衡趋于重新建立。与此同时，低层西风减小和高层西风增大带来的风的垂直切变增大，有使原来被破坏的热成风平衡，也能趋于重新建立。由此可见，锋生环流是在锋生过程中，地转风平衡和热成风平衡被破坏而强迫出来的一种非地转的横向垂直环流；它对地转风平衡和热成平衡的重新建立又起作用。有例子表明，锋生强迫的次级环流是引起强天气爆发的重要机制。

    锋生环流可作定性判断，也可作定量计算。在不计非绝热和湍流作用情形下，锋生环流的强迫项可表示为

    (7.6)

    其中r是系数，

    其中ug和vg分别为沿锋和垂直锋的地转风分量，y轴垂直锋线，指向冷区，p轴指向下方。显然，上式表示地转变形对锋生的作用。其中第一

    使Q＞0，即地转变形引起锋生时，出现正的(直接)热力环流(暖区上升，冷区下沉)；反之，强迫作用使Q＜0，即地转变形引起锋消时，出现负的(间接)热力环流(暖区下沉，冷区上升)。如图7.29是高空急流锋和低空急流并存时对强风暴作用的示意图。起始在高空急流中心出口区的前方低层有低空急流和一条冷锋(如图7.29a)，在垂直剖面图上(如图7.29b)，低层低空急流与锋之间有辐合上升，而高层高空急流锋的间接热力环流，使低空的上升受到高空下沉运动的抑制，阻止对流向上发展。当高空急流移到地面锋和低空急流的上方(如图7.29c)，这时低层的辐合上升与高空急流锋环流的上升支叠加(如图7.29d)，构成深厚的贯穿性上升气流，导致强对流天气爆发增长。