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鋒生函數

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鋒生函數（function of frontogenesis）是指表徵水平運動、垂直運動、非絕熱變化和摩擦諸因素對鋒生作用的物理量。鋒生函數描述了水平位温梯度隨質點運動的變化率。在觀測分析研究中，試圖確定鋒生函數中各T項的相對重要性。然而， 其估計非常困難。
中文名稱
鋒生函數
英文名稱
function of frontogenesis
定　　義
表徵水平運動、垂直運動、非絕熱變化和摩擦諸因素對鋒生作用的物理量。
應用學科
大氣科學（一級學科），天氣學（二級學科）
以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公佈
中文名
鋒生函數
外文名
function of frontogenesis
學    科
天氣學
內    容
水平位温梯度隨質點運動變化率
影響因子
水平、垂直運動，非絕熱變化等
實際應用
各T項估計非常困難

目錄

  1. 1 定義
  2. 2 影響因子
  3. ▪ 表達式
  4. ▪ 物理意義
  5. 3 應用

鋒生函數定義

鋒生函數（function of frontogenesis）是指表徵水平運動、垂直運動、非絕熱變化和摩擦諸因素對鋒生作用的物理量。 [1] 
鋒生函數定義為 [1]  ：
式中
為位温水平梯度。
其中，
鋒生函數描述了水平位温梯度隨質點運動的變化率。
表示鋒生，
表示鋒消。

鋒生函數影響因子

鋒生函數表達式

由熱力學方程有（1）式 [1]  ：
其中，Q表示非絕熱加熱。
對（1）式分別對x,y微分可得，
而
利用流體力學中知識，可有
其中，
分別表示水平散度、伸展形變、切邊形變、垂直方向的渦度。
利用上式可得 [1]  ，
即
其中，
其中n為沿
方向的單位矢量。

鋒生函數物理意義

下面分別討論以上四項的物理意義：
（1）非絕熱加熱T1
T1表示沿已存在温度梯度方向的非絕熱加熱的梯度產生的鋒生作用。 [1] 
（2）垂直運動作用T2
T2表示由於在沿已存在温度梯度方向不同的垂直運動使垂直方向温度梯度的水平方向温度梯度的轉換。
若大氣為穩定層結
，當暖氣團中下沉運動w < 0，而冷氣團中有上升運動w > 0，相應有
，則表示鋒生。相反則為鋒消過程。 [1] 
（3）水平運動輻合T3
T3表示在已有的水平温度梯度情況，水平輻合(D < 0 )或水平輻散(D > 0)產生的水平温度梯度的增加(或減弱)，即鋒生或鋒消。 [1] 
（4）水平變形場的作用T4
T4表示整個水平變形產生的鋒生作用。為了更進一步簡化，選β區典型變形場，設x軸為變形場的膨脹軸，y軸為收縮軸，而等位温線與x軸的夾角為β，相應位温梯度
與x軸的夾角為
，則位温梯度
，相應T4表達式為 [1] 
對於線性變形場，F=0，相應有
相應當β < 45°，T4表示鋒生作用，當β > 45°時，表示鋒消作用，當β = 0時，表示鋒生作用最大。

鋒生函數應用

在觀測分析研究中，試圖確定鋒生函數中各T項的相對重要性。然而， 垂直運動的估計非常困難，即使能計算出，但其結果包含許多“噪聲”，相應T2的估計同樣如此，同樣對T4的估計，在有效觀測資料的情況下，仍非常困難。 [1] 
參考資料
  • 1.    伍榮生，等．現代天氣學原理：高等教育出版社，1999