鋒面坡度公式的教學實踐與總結：2公式演繹與推論總結

饒建　陳丹　胡景高　虞越越

摘要：在第一部分，筆者詳細論述了鋒面坡度公式推導時應用到的預備知識點。這部分著重論述如何將預備知識點應用到公式的推演過程中。采用不同的假設可以得出不同的鋒面坡度公式，對應的鋒面兩側氣象要素分布特征也略有不同。這都需要授課教師在講解時引導學生歸納總結，從而進一步提高教學效果和提升學生的專業素養。

關鍵詞：鋒面坡度公式；教學效果；歸納總結

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）32-0117-02

一、引言

為了配合《天氣學原理和方法》系列課程[1]的學習，南京信息工程大學大氣科學類專業還開設了天氣學分析系列課程，包括《天氣分析基礎》[2]和《典型天氣過程分析》[3]。鋒面坡度公式是《天氣學原理和方法》第二章一個非常重要的知識點。教學實踐已然表明，多數學生沒有真正深入理解坡度公式的潛在應用價值及其與《天氣分析基礎》課程中鋒面分析的關系。很多同學只知道鋒面兩側風場上具有明顯的氣旋性切變，氣壓場上（即地面等壓線）具有正曲率，但不了解這些常用的經驗所依賴的理論基礎。也有些學生根本就不知道鋒面兩側氣象要素的分布特征，在繪制天氣圖時也是錯誤百出。盡管任課老師反復強調通過鋒面時等壓線應具備折角或者很大的曲率；或者反之，在定地面鋒線時應當考慮等壓線的氣旋式曲率彎曲和風場上氣旋式切變等結構特征，很多學生仍然糊里糊涂，對任課教師所講述的要點根本不通曉。有些學生能夠短暫識記這些引申的推論，但很快又遺忘。

掌握鋒面坡度公式及其引申的推論對于繪制鋒線、理解鋒面的三維結構和高低空環流配置都具有重要的現實需要和理論意義；掌握鋒面分析的技能和技巧也是學習《中國天氣》和《典型天氣過程》的基礎，這些課程中的溫帶氣旋、寒潮天氣過程和大型降水天氣過程中，都涉及到鋒面分析。在第一部分[4]筆者已經歸納和總結了推導鋒面坡度公式時用到的知識點，本文我們將繼續歸納和總結鋒面坡度公式的推導及其推論。

二、密度的零級不連續面（物質面）模擬鋒面

三、密度的一級不連續面模擬鋒面

推論一：鋒區內等壓線氣旋式曲率比鋒區外大得多，鋒區內等壓線反氣旋式曲率比鋒區外小得多。

推論二：風場上，鋒區內（平行于鋒面的地轉風分量的）氣旋式切變要比鋒區外大得多，鋒區內反氣旋式切邊比鋒區外小得多；鋒區附近風的垂直切變很大；地面冷（暖）鋒后（前）的測站上空鋒區附近具有很強的冷（暖）平流，冷（暖）鋒上空風隨高度逆（順）轉。

推論三：鋒區內變壓梯度較鋒區外大，鋒區內變壓線比鋒區外密集許多。

四、教學體會與總結

盡管鋒面分析是天氣學分析課程的重要內容，但其所依賴的理論基礎卻放到了天氣學原理課程中闡述，這需要我們的任課教師應熟練把握各個課程之間的緊密聯系。為了解決這個問題，南京信息工程大學大氣科學學院通常安排有天氣學分析執教經驗的授課教師講授天氣學原理。筆者在講授天氣學原理之前也已經講授天氣學分析課程多次，準確把握各個課程之間的緊密聯系對于突破學生的專業課薄弱環節至關重要。

鑒于鋒面坡度公式是天氣學分析中鋒面分析的重要理論依據之一，教師在講授時一定要利用多種教學方法，如課件動畫演示、問題啟發、板書等多種教學手段相結合[5]。在學習鋒面坡度公式時，教師也可以讓班級學生自由組合分組，布置一些啟發性的作業，加深對鋒面氣象要素分布特征的理解，如比較密度零級不連續和密度一級不連續假設下鋒面兩側氣象要素分布特征。因為鋒面坡度公式引申的推論可以用來指導天氣圖繪制，不同課程的教師可以互相溝通，及時了解學生學習中遇到的知識障礙與盲區。鋒面坡度公式的推導很容易被學生忽視，該內容放在了第二章，與前后章的銜接不是很流暢。筆者建議在以后的考核中加重對該部分的考查力度，把學生從所謂的考試題庫中“解救”出來。

參考文獻：

[1]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，唐東升.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2007.

[2]唐衛亞，王麗娟，徐菊艷，侯瑞欽，錢代麗.天氣學分析基礎[M].北京：氣象出版社，2016.

[3]江燕如，王麗娟，錢代麗，郭志榮，徐菊艷，王黎娟，王妍.典型天氣過程分析[M].北京：氣象出版社，2016.

[4]饒建，高慶九，賈建穎，郭棟.鋒面坡度公式的教學實踐與總結：1.課程結構與預備知識點[J].教育教學論壇，2018.

[5]周川.簡明高等教育學[M].南京：河海大學出版社，2006.