锋面坡度公式的教学实践与总结：2公式演绎与推论总结

饶建　陈丹　胡景高　虞越越

摘要：在第一部分，笔者详细论述了锋面坡度公式推导时应用到的预备知识点。这部分着重论述如何将预备知识点应用到公式的推演过程中。采用不同的假设可以得出不同的锋面坡度公式，对应的锋面两侧气象要素分布特征也略有不同。这都需要授课教师在讲解时引导学生归纳总结，从而进一步提高教学效果和提升学生的专业素养。

关键词：锋面坡度公式；教学效果；归纳总结

中圖分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0117-02

一、引言

为了配合《天气学原理和方法》系列课程[1]的学习，南京信息工程大学大气科学类专业还开设了天气学分析系列课程，包括《天气分析基础》[2]和《典型天气过程分析》[3]。锋面坡度公式是《天气学原理和方法》第二章一个非常重要的知识点。教学实践已然表明，多数学生没有真正深入理解坡度公式的潜在应用价值及其与《天气分析基础》课程中锋面分析的关系。很多同学只知道锋面两侧风场上具有明显的气旋性切变，气压场上（即地面等压线）具有正曲率，但不了解这些常用的经验所依赖的理论基础。也有些学生根本就不知道锋面两侧气象要素的分布特征，在绘制天气图时也是错误百出。尽管任课老师反复强调通过锋面时等压线应具备折角或者很大的曲率；或者反之，在定地面锋线时应当考虑等压线的气旋式曲率弯曲和风场上气旋式切变等结构特征，很多学生仍然糊里糊涂，对任课教师所讲述的要点根本不通晓。有些学生能够短暂识记这些引申的推论，但很快又遗忘。

掌握锋面坡度公式及其引申的推论对于绘制锋线、理解锋面的三维结构和高低空环流配置都具有重要的现实需要和理论意义；掌握锋面分析的技能和技巧也是学习《中国天气》和《典型天气过程》的基础，这些课程中的温带气旋、寒潮天气过程和大型降水天气过程中，都涉及到锋面分析。在第一部分[4]笔者已经归纳和总结了推导锋面坡度公式时用到的知识点，本文我们将继续归纳和总结锋面坡度公式的推导及其推论。

二、密度的零级不连续面（物质面）模拟锋面

三、密度的一级不连续面模拟锋面

推论一：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，锋区内等压线反气旋式曲率比锋区外小得多。

推论二：风场上，锋区内（平行于锋面的地转风分量的）气旋式切变要比锋区外大得多，锋区内反气旋式切边比锋区外小得多；锋区附近风的垂直切变很大；地面冷（暖）锋后（前）的测站上空锋区附近具有很强的冷（暖）平流，冷（暖）锋上空风随高度逆（顺）转。

推论三：锋区内变压梯度较锋区外大，锋区内变压线比锋区外密集许多。

四、教学体会与总结

尽管锋面分析是天气学分析课程的重要内容，但其所依赖的理论基础却放到了天气学原理课程中阐述，这需要我们的任课教师应熟练把握各个课程之间的紧密联系。为了解决这个问题，南京信息工程大学大气科学学院通常安排有天气学分析执教经验的授课教师讲授天气学原理。笔者在讲授天气学原理之前也已经讲授天气学分析课程多次，准确把握各个课程之间的紧密联系对于突破学生的专业课薄弱环节至关重要。

鉴于锋面坡度公式是天气学分析中锋面分析的重要理论依据之一，教师在讲授时一定要利用多种教学方法，如课件动画演示、问题启发、板书等多种教学手段相结合[5]。在学习锋面坡度公式时，教师也可以让班级学生自由组合分组，布置一些启发性的作业，加深对锋面气象要素分布特征的理解，如比较密度零级不连续和密度一级不连续假设下锋面两侧气象要素分布特征。因为锋面坡度公式引申的推论可以用来指导天气图绘制，不同课程的教师可以互相沟通，及时了解学生学习中遇到的知识障碍与盲区。锋面坡度公式的推导很容易被学生忽视，该内容放在了第二章，与前后章的衔接不是很流畅。笔者建议在以后的考核中加重对该部分的考查力度，把学生从所谓的考试题库中“解救”出来。

参考文献：

[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，唐东升.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2007.

[2]唐卫亚，王丽娟，徐菊艳，侯瑞钦，钱代丽.天气学分析基础[M].北京：气象出版社，2016.

[3]江燕如，王丽娟，钱代丽，郭志荣，徐菊艳，王黎娟，王妍.典型天气过程分析[M].北京：气象出版社，2016.

[4]饶建，高庆九，贾建颖，郭栋.锋面坡度公式的教学实践与总结：1.课程结构与预备知识点[J].教育教学论坛，2018.

[5]周川.简明高等教育学[M].南京：河海大学出版社，2006.