陶祖鈺 聞新宇

（北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系，北京 100871）

鋒面氣旋概念的緣起、發(fā)展和社會(huì)實(shí)踐的關(guān)系

陶祖鈺 聞新宇

（北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系，北京 100871）

回顧了19世紀(jì)氣象學(xué)處于萌芽階段時(shí)人們是如何逐漸認(rèn)識(shí)中緯度氣旋和鋒面概念的，并對(duì)20世紀(jì)初V. 皮葉克尼斯提出的極鋒理論、當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景，以及之后的不斷改進(jìn)進(jìn)行了介紹和討論，最后指出極鋒理論的出現(xiàn)和不斷完善是人們?cè)趯?shí)踐中不斷創(chuàng)造和不斷檢驗(yàn)的結(jié)果，是現(xiàn)代氣象學(xué)最終成為一門科學(xué)的重要基石。

極鋒理論，氣旋，鋒面

0　引言

物理學(xué)家愛(ài)因斯坦說(shuō)：“一切發(fā)現(xiàn)都不是邏輯思維的結(jié)果，盡管這些發(fā)現(xiàn)看起來(lái)很接近邏輯規(guī)律。”每一個(gè)新概念的提出和確立，通常都經(jīng)歷過(guò)一段曲折的醞釀過(guò)程。這個(gè)過(guò)程有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，甚至數(shù)百年，中間還會(huì)有曲折與反復(fù)。而新概念被確立或獲得公認(rèn)后，也并不意味已成為認(rèn)識(shí)的終結(jié)，它還可能會(huì)受到質(zhì)疑，需要不斷修正和發(fā)展。“鋒面氣旋”就是這樣一個(gè)很好的事例。對(duì)鋒面氣旋這一科學(xué)概念，從歷史的角度進(jìn)行一番回顧，于今天的我們無(wú)疑是很有教益的。

本文結(jié)合作者閱讀《氣象科技進(jìn)展》2014年第6期“氣象科技史研究”專輯的一些感想和體會(huì)，通過(guò)梳理鋒面氣旋概念的歷史演進(jìn)，想著重強(qiáng)調(diào)：社會(huì)實(shí)踐在科學(xué)創(chuàng)新中占據(jù)第一位的重要性。不僅如此，回望和溯源的最終目的是為了更好地繼續(xù)前進(jìn)，本文談及的一些實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，也可作為今后的研究重點(diǎn)。

為便于讀者閱讀，下面先給出與鋒面氣旋概念模型相關(guān)的一些重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)：

1854年法國(guó)巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)勒威耶（Le Verrier）首次發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴；

1863年英國(guó)菲茨羅伊（Fitz-Roy）繪出第一張風(fēng)暴概念模型；

1895—1905年挪威V. 皮葉克尼斯（V. Bjerknes）倡導(dǎo)氣團(tuán)分析，1905年在訪問(wèn)美國(guó)時(shí)介紹氣團(tuán)理論；

1898年V.皮葉克尼斯發(fā)表環(huán)流理論；

1917年V.皮葉克尼斯鋒面分析成為地面圖分析的常規(guī)工作；

1919年J.皮葉克尼斯（J. Bjerknes，V.皮葉克尼斯之子）提出鋒面氣旋概念模型[1]（被稱為挪威模型）；

1990年夏皮羅（M. A. Shapiro）與凱瑟（D. Keyser）提出新的鋒面氣旋模型（被稱為S-K模型）；

2011年舒爾茨（D. Schultz）與福奧翰（G. Vaughan）提出教科書中挪威氣旋模型的“追趕（catch-up）”錮囚過(guò)程必須修改為“包卷（wrap-up）”過(guò)程。

1　極鋒的發(fā)現(xiàn)

“鋒面氣旋”這個(gè)概念中包含兩個(gè)概念：一是“鋒面”，二是“氣旋”。要追溯“鋒面氣旋”，就必須分別追溯“鋒面”和“氣旋”這兩個(gè)概念。從1922年被認(rèn)為是確立鋒面氣旋概念的論文——《氣旋生命史和大氣環(huán)流的極鋒理論》[2]的題目就可以看出，氣旋這個(gè)概念是和作為大氣環(huán)流的極鋒理論緊緊聯(lián)結(jié)在一起的。傳統(tǒng)的地面天氣圖鋒面分析，早在1917年V.皮葉克尼斯到挪威卑爾根大學(xué)開(kāi)展天氣學(xué)研究時(shí)就已開(kāi)始，到1922年論文的發(fā)表，中間經(jīng)過(guò)了5年的天氣圖鋒面分析實(shí)踐，該論文正是這一段實(shí)踐的總結(jié)（詳見(jiàn)文獻(xiàn)[3]）。因此可以說(shuō)是先有了極鋒的概念，后才有鋒面氣旋的概念。

追溯鋒面，還必須追溯極地氣團(tuán)的發(fā)現(xiàn)。杜鈞等[3]指出，氣團(tuán)學(xué)說(shuō)是1895—1905年V.皮葉克尼斯在斯德哥爾摩大學(xué)完成的（1905年他受邀赴美介紹氣團(tuán)理論）。這表明對(duì)氣團(tuán)的分析更早，且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。值得指出的是，人們對(duì)V.皮葉克尼斯的科學(xué)貢獻(xiàn)往往強(qiáng)調(diào)他的環(huán)流理論，因?yàn)樗莿?dòng)力氣象學(xué)的萌芽，同時(shí)也是數(shù)值預(yù)報(bào)思想的萌芽。但很少有人強(qiáng)調(diào)他在天氣分析和預(yù)報(bào)方面的實(shí)踐。葉鑫欣等[4]敘述了V.皮葉克尼斯的環(huán)流理論發(fā)表于1898年，正處在做氣團(tuán)分析的十余年中。所以，V.皮葉克尼斯不僅僅是理論氣象學(xué)家，而且是長(zhǎng)期堅(jiān)持天氣分析的實(shí)踐家。理論來(lái)源于實(shí)踐，這點(diǎn)是在談?wù)摎庀蟀l(fā)展史時(shí)萬(wàn)萬(wàn)不可遺忘的。

從地圖上可看到，挪威地處格陵蘭島和冰島兩個(gè)大冰原的東南方，是歐亞大陸受極地氣團(tuán)影響最大的國(guó)家。極鋒理論產(chǎn)生于挪威而不是別的國(guó)家有其天然的合理性。

2　氣旋的發(fā)現(xiàn)

實(shí)際上，早在鋒面分析成為常規(guī)天氣分析之前人們就已經(jīng)有了“氣旋（cyclone）”這個(gè)概念，在西方的科技文獻(xiàn)中常常與“風(fēng)暴（storm）”混用。氣旋的首次發(fā)現(xiàn)通常指1854年克里米亞戰(zhàn)爭(zhēng)期間法國(guó)軍艦亨利四號(hào)沉沒(méi)31天后，法國(guó)巴黎天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)勒威耶[5]根據(jù)收集的氣象資料查明沉沒(méi)是由11月14日黑海的風(fēng)暴所致。此風(fēng)暴于11月12—13日已出現(xiàn)在西班牙和法國(guó)西部，兩天后東移到黑海地區(qū)，如能及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴并預(yù)告風(fēng)暴的移動(dòng)，那么損失可能是可以避免的。因此，勒威耶提出的組織氣象臺(tái)站網(wǎng)、開(kāi)展天氣圖分析和天氣預(yù)報(bào)的建議均被法國(guó)政府采納，并于1856年組織了氣象觀測(cè)網(wǎng)。從此，繪制天氣圖便成為一項(xiàng)日常業(yè)務(wù)，并陸續(xù)推廣到其他國(guó)家。

最早將“鋒面”和“氣旋”兩個(gè)概念結(jié)合起來(lái)的“跡象”可能是1863年英國(guó)的菲茨羅伊繪制的風(fēng)暴概念模型（圖1）[6]。圖中反時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦旋就是風(fēng)暴，他用實(shí)線和虛線矢線分別表示冷、暖兩股氣流，每個(gè)氣旋都由冷、暖兩股氣流組成。前面已經(jīng)介紹，鋒面分析和鋒面概念開(kāi)始于1917年V.皮葉克尼斯指導(dǎo)下的挪威卑爾根大學(xué)，也就是說(shuō)菲茨羅伊將“氣團(tuán)”和“氣旋”兩個(gè)概念結(jié)合起來(lái)比鋒面概念的確立早了半個(gè)多世紀(jì)。如文獻(xiàn)[7]所介紹的，1934年英國(guó)氣象學(xué)家肖氏就提出過(guò)，如果菲茨羅伊繼續(xù)沿著他的道路前進(jìn)，則氣旋的鋒面學(xué)說(shuō)將出現(xiàn)在1870年而不是1919年[1]。

圖1　1863年英國(guó)船長(zhǎng)菲茨羅伊繪制的風(fēng)暴概念模型：反時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦旋，有冷（實(shí)線）暖（劃線）兩種氣團(tuán)［6］Fig. 1 Conceptual models of cyclone drawn by Fitz-Roy in 1863， anti-clockwise vortex with cold/warm air masses［6］

對(duì)菲茨羅伊的生平，“氣象科技史研究”專輯中有相當(dāng)多的介紹。菲茨羅伊曾是19世紀(jì)50年代英國(guó)成立氣象局時(shí)的首任局長(zhǎng)，而且他的工作深受出海水手們的歡迎，他們不要求天氣預(yù)報(bào)全對(duì)，大部分對(duì)就可以了。但當(dāng)時(shí)英國(guó)社會(huì)的貴族們認(rèn)為不太準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)會(huì)妨礙他們的生活；守舊的科學(xué)大師們也不支持，一些英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)家們用物理學(xué)、生物學(xué)的眼光看待大氣科學(xué)，認(rèn)為科學(xué)結(jié)論首先要在實(shí)驗(yàn)室做好才能應(yīng)用。這導(dǎo)致19世紀(jì)60年代初期，英國(guó)氣象局被取消，菲茨羅伊被調(diào)到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)做資料統(tǒng)計(jì)員。

據(jù)《科學(xué)分類手冊(cè)叢書》（英）天氣和氣候卷人物志介紹[8]，菲茨羅伊是海軍出身，其長(zhǎng)期的航海生活使他特別關(guān)心氣象，并隨時(shí)記錄風(fēng)、溫度和氣壓的變化。1831年他被任命為船長(zhǎng)做環(huán)球考察，達(dá)爾文（C. Darwin）就是跟隨這條船完成了環(huán)球考察并寫出著名的《進(jìn)化論》。在航行中，菲茨羅伊總是攜帶氣壓表來(lái)做航行中的天氣預(yù)報(bào)。在擔(dān)任氣象局局長(zhǎng)后，他倡導(dǎo)用氣壓表作為天氣預(yù)報(bào)的利器。他發(fā)明的氣壓計(jì)被稱為“菲茨羅伊”氣壓計(jì)。如圖2所示，菲茨羅伊氣壓計(jì)中把980hPa以下標(biāo)注為風(fēng)暴（Storm），980～1005hPa標(biāo)注為雨（Rain），1005～1025hPa標(biāo)注為變化（Change），1025～1045hPa標(biāo)注為晴好（Fair），1045hPa以上標(biāo)注為干燥（Very Dry）。菲茨羅伊氣壓計(jì)在英國(guó)各港口普遍應(yīng)用，并于1861年做出了第一次風(fēng)暴警報(bào)。至今還可以在很多菲茨羅伊氣壓計(jì)上看到，氣壓低于980hPa的區(qū)間被標(biāo)注為風(fēng)暴區(qū)。

圖2　 菲茨羅伊船用氣壓計(jì)Fig. 2 FitzRoy barameter used in the ship of HMS Beagle

不難看出，菲茨羅伊的氣旋模型是他長(zhǎng)期進(jìn)行氣象觀測(cè)和預(yù)報(bào)實(shí)踐的總結(jié)，其中含有氣團(tuán)的概念，但他沒(méi)有明確提出鋒面的概念。

3　鋒和氣旋的關(guān)系

從1906年馬古拉斯（M. Margules，亦譯為馬爾古斯）提出鋒的坡度公式①http://paoc.mit.edu/labguide_old/fronts/observations/polar.htm，1917年分析鋒成為挪威天氣圖分析的基本內(nèi)容，再到1922年挪威氣旋模型的提出，可以看出，極鋒概念的確立對(duì)鋒面氣旋學(xué)說(shuō)的建立具有至關(guān)重要的意義，甚至可以說(shuō)，鋒是氣旋學(xué)說(shuō)的物理核心。這是因?yàn)?，典型的鋒面氣旋，特別是北大西洋的氣旋，都伴隨著狂風(fēng)，而這些巨大的動(dòng)能（和強(qiáng)臺(tái)風(fēng)相當(dāng)），來(lái)源于極鋒中位能的轉(zhuǎn)換。

極鋒，是與極地冷氣團(tuán)相關(guān)聯(lián)的鋒。常年不化的格陵蘭冰原，是極地氣團(tuán)的主要源地。極地氣團(tuán)南下，挪威首當(dāng)其沖，深受其害。因此，極鋒受到挪威氣象學(xué)家的特別關(guān)注。馬古拉斯認(rèn)為，傾斜的鋒面，意味著空氣的重心偏高，表明存在一定數(shù)量的重力位勢(shì)能可以釋放為動(dòng)能，其專業(yè)名詞稱為有效位能。鋒面坡度越大，有效位能越大。按鋒面坡度公式，極鋒南下時(shí)緯度減小，鋒面坡度也隨之變小，有效位能變小就意味著有一部分位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。所以，風(fēng)暴的動(dòng)能來(lái)源于極鋒中位能的釋放。

根據(jù)力管環(huán)流理論，極鋒兩側(cè)，冷空氣下沉、暖空氣上升，使大氣的重心降低，是位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

但是，鋒作為一個(gè)傾斜的過(guò)渡帶是在6年后的1922年才首次在觀測(cè)上得到證實(shí)。當(dāng)年J.皮葉克尼斯在瑞士氣象學(xué)會(huì)同行的幫助下，在阿爾卑斯山地區(qū)居住了一年，并在3000m高度的空間范圍內(nèi)進(jìn)行了觀測(cè)，最終在還沒(méi)有探空的情況下獲得了鋒區(qū)在空間是一個(gè)傾斜面的觀測(cè)證據(jù)（如圖3所示）。同年，J.皮葉克尼斯和索爾伯格發(fā)表了被后世稱為挪威氣旋模型和鋒面氣旋學(xué)說(shuō)的經(jīng)典論文——Life cycles of cyclones and the polar front theory of atmospheric circulation[2]。

圖3　挪威學(xué)派鋒面氣旋結(jié)構(gòu)模型及生命史［2］Fig. 3 Frontal structure of Norwegian cyclone model and its life cycle［2］

對(duì)于鋒和氣旋的關(guān)系，除了從能量的角度認(rèn)為“鋒是因，氣旋是果”這種觀點(diǎn)外，當(dāng)時(shí)還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為“氣旋是因，鋒是果”。這是因?yàn)樵诘孛嫣鞖鈭D分析中發(fā)現(xiàn)，鋒是氣旋內(nèi)氣流匯合的產(chǎn)物（即運(yùn)動(dòng)學(xué)鋒生）[4]。

在氣旋生命史概念模型中，也是先有鋒后有氣旋，氣旋是靜止鋒波動(dòng)的產(chǎn)物。但是天氣實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，很多氣旋新生時(shí)并不存在鋒[9-10]，而是隨著氣旋的發(fā)生而鋒生。后來(lái)佩特森（S. Petterssen）把它稱為B類氣旋[6]。這是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上對(duì)1922年挪威氣旋模型做出的一次重要修正。鋒和氣旋之間還存在第三種關(guān)系：二者同時(shí)發(fā)生，同時(shí)衰亡，即不是簡(jiǎn)單的因果關(guān)系，而是互為因果。那么引起兩者同時(shí)發(fā)展的原因又是什么？互為因果的物理機(jī)理到底是什么？這個(gè)問(wèn)題至今仍未解決，很值得研究[11]。

4　經(jīng)典鋒面氣旋模型一個(gè)沒(méi)有被普遍注意的重要缺陷和新模型的發(fā)現(xiàn)

鋒面氣旋學(xué)說(shuō)無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是生命史，其概念模型圖（圖3）都具有很突出的科學(xué)美：氣旋中有冷、暖兩種氣團(tuán)，冷、暖氣團(tuán)之間的界面是鋒面，來(lái)自北方的冷空氣南下鍥入暖空氣的下方是為冷鋒，來(lái)自南方的暖空氣在冷氣團(tuán)上方爬升稱為暖鋒。由于冷、暖鋒的坡度不同，形成寬窄不同的冷、暖鋒云帶和雨區(qū)。鋒面上的擾動(dòng)使靜止鋒演變?yōu)槔滗h和暖鋒，隨著氣旋發(fā)展，地面暖區(qū)逐漸縮小消失，冷鋒追趕上暖鋒，最后形成錮囚鋒和錮囚氣旋。

氣團(tuán)—鋒面—?dú)庑朴辍江h(huán)流—垂直運(yùn)動(dòng)各個(gè)方面，看起來(lái)配合完美、邏輯嚴(yán)密。不幸的是，這個(gè)概念模型存在重大的理論缺陷，即將鋒面假設(shè)為物質(zhì)面，以及用簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)——抬升和爬升來(lái)解釋鋒面垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。前者違背了連續(xù)性是流體的根本屬性，流體中不存在密度的0階不連續(xù)[12]。鋒是溫度梯度不連續(xù)，即溫度的1階不連續(xù)。因此將鋒當(dāng)作物質(zhì)面是一個(gè)嚴(yán)重的理論錯(cuò)誤。后者，用簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)）代替流體動(dòng)力學(xué)來(lái)解釋與鋒相聯(lián)系的垂直環(huán)流，在動(dòng)力學(xué)理論上是對(duì)環(huán)流定律的倒退。

挪威模型中包含的流體力學(xué)基本概念的錯(cuò)誤（或者說(shuō)是過(guò)度簡(jiǎn)化），還導(dǎo)致了對(duì)錮囚過(guò)程和錮囚鋒結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)[11,13]。天氣學(xué)教科書中，經(jīng)典模型的錮囚過(guò)程是冷鋒趕上暖鋒的“追趕”過(guò)程（catch-up，也可翻譯為“趕超”過(guò)程），錮囚鋒的結(jié)構(gòu)被解釋成冷鋒爬到暖鋒之上，暖氣團(tuán)全部脫離地面被抬升到空中（圖4）[14]。因此在錮囚氣旋內(nèi)，低層全部被冷氣團(tuán)占據(jù)，錮囚鋒兩側(cè)地面的溫度對(duì)比很小（圖5a）。衛(wèi)星云圖的出現(xiàn)使人們對(duì)經(jīng)典錮囚鋒的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了懷疑。云圖上常見(jiàn)北大西洋錮囚氣旋中有很強(qiáng)的螺旋狀錮囚鋒云帶（圖5b）。1988年大西洋爆發(fā)性氣旋外場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)觀測(cè)資料表明，錮囚鋒的結(jié)構(gòu)和經(jīng)典模型相反，其兩側(cè)的溫度梯度非常大（甚至超過(guò)冷鋒），它是冷暖氣團(tuán)相互“包卷（wrap-up）”形成的，錮囚氣旋的中心部分反而是相對(duì)暖的，如圖6所示。有意思的是，這個(gè)事實(shí)在1863年菲茨羅伊的風(fēng)暴概念模型中卻可以找到，它充分反映了實(shí)踐在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中具有第一位的重要性，而理論的解釋往往由于過(guò)于追求形式上的“完美”反而可能導(dǎo)致錯(cuò)誤。

圖4　北半球的鋒［14］Fig. 4 Schematic diagram of the polar fronts in Northern Hemisphere［14］

圖5　教科書上的錮囚鋒和錮囚過(guò)程（a）及1988年大西洋科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星云圖上錮囚鋒的包卷特征（b）［8］Fig. 5 Occluded fronts in classic textbook （a） and in real observations over North Atlantic in the cloud map from a satellite in 1988 （b）［8］

圖6　S-K模型鋒面氣旋（外熱帶海洋性鋒面氣旋）生命史：（a）初始鋒面氣旋，（b）鋒面斷裂，（c）后彎暖鋒，（d）暖核隔離（圖中陰影為云區(qū)，黑實(shí)線為等高線，藍(lán)色線為冷氣流，紅色線為暖氣流）［14］Fig. 6 Schematic illustration of Shapiro-Keyser extratropical cyclone model： （a） the forming of low pressure； （b） frontal fracture； （c） bent back warm front and frontal T-bone； （d） warm core frontal seclusion （the grey shading stands for frontal cloud areas； the black/red/blue lines are geopotential height/warm front/cold front）

1988年的科學(xué)發(fā)現(xiàn)雖然在1990年已經(jīng)被總結(jié)在美國(guó)氣象學(xué)會(huì)出版的《溫帶氣旋——帕爾曼紀(jì)念文集》[15]中，但直到20年后的2011年，舒爾茨與福奧翰才在美國(guó)氣象學(xué)會(huì)會(huì)刊上對(duì)教科書上廣泛使用的經(jīng)典的錮囚概念提出了質(zhì)疑，提出要對(duì)挪威氣旋模式重新進(jìn)行評(píng)估，并明確指出錮囚過(guò)程不是“趕超”過(guò)程（catch-up）及鋒不是溫度的0階不連續(xù)，而是1階不連續(xù)[16]。該文還指出，“在挪威氣旋模式中，錮囚是氣旋加深過(guò)程終止的信號(hào)，因?yàn)楫?dāng)?shù)蛪簝?nèi)部不存在暖區(qū)（warm sector）就意味著氣旋失去了儲(chǔ)存在氣旋中的有效位能供給?！盝.皮葉克尼斯和索爾伯格[2]宣稱，“當(dāng)氣旋尚未錮囚時(shí)，其動(dòng)能都會(huì)增加”，“氣旋一旦錮囚，氣旋立即開(kāi)始填塞”。但是，舒爾茨與福奧翰指出：“觀測(cè)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，錮囚形成后，氣旋還會(huì)持續(xù)加深好幾個(gè)小時(shí)，中心最低氣壓會(huì)達(dá)到比錮囚形成時(shí)低許多百帕”。統(tǒng)計(jì)表明，通常在錮囚初始形成的12～24h后，氣旋才達(dá)到它的最大強(qiáng)度。在統(tǒng)計(jì)的美國(guó)東北部91個(gè)氣旋中，至少有29個(gè)氣旋的地面分析顯示，在錮囚形成12～24h后氣旋繼續(xù)加深了8～24hPa。最極端的例子是1972年2月19—20日，在錮囚鋒形成后36h，氣旋中心氣壓又降低了32hPa。

上面對(duì)鋒面氣旋學(xué)說(shuō)的追溯表明，即使是已經(jīng)成為“公認(rèn)”并被編在教科書中的結(jié)論也必須要經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。對(duì)于某些不符合客觀事實(shí)的結(jié)論，不是千方百計(jì)為它尋找理由，而應(yīng)觀點(diǎn)鮮明地指出問(wèn)題的癥結(jié)所在，以此推動(dòng)科學(xué)的向前發(fā)展。曾慶存在回憶20世紀(jì)50年代北京大學(xué)仇永炎教授天氣學(xué)課程時(shí)指出，學(xué)習(xí)“經(jīng)典”必須同時(shí)“直面實(shí)際”，敢于“突破成規(guī)”，并具體總結(jié)了東亞天氣學(xué)有七個(gè)方面的問(wèn)題值得研究[9]，為我們做出了很好的榜樣。

［1］Bjerknes J. On the structure of moving cyclones. Geofys Publ， 1919，1（2）： 1-8.

［2］Bjerknes J， Solberg H. Life cycle of cyclones and the polar front theory of atmospheric circulation. Geofys Publ， 1922， 3： 1-18.

［3］杜鈞， 錢維宏. 天氣預(yù)報(bào)的三次躍進(jìn). 氣象科技進(jìn)展， 2014， 4（6）： 13-26.

［4］葉鑫欣， 焦艷， 傅剛. 偉大的卑爾根學(xué)派氣象學(xué)家： J.皮葉克尼斯，H.索爾伯格和T.伯杰龍. 氣象科技進(jìn)展， 2014， 4（6）： 35-45.

［5］謝義炳， 陳受鈞， 肖文俊. 天氣學(xué)基礎(chǔ). 北京： 高等教育出版社， 1959.

［6］佩特森. 天氣分析和預(yù)報(bào)（上冊(cè)）. 程純樞， 譯.北京： 科學(xué)出版社， 1958.［7］許小峰， 張萌. 氣象科技發(fā)展歷程及其對(duì)當(dāng)代大氣科學(xué)的啟示. 氣象科技進(jìn)展， 2014， 4（6）： 6-12.

［8］邁克爾·阿拉貢.科學(xué)分類手冊(cè)叢書： 天氣和氣候卷. 張春喜， 等，譯. 北京： 光明日?qǐng)?bào)出版社，2004.

［9］北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系. 勤勤懇懇教書育人： 紀(jì)念著名氣象學(xué)家仇永炎教授. 北京： 氣象出版社， 2011.

［10］ 本書編委會(huì). 開(kāi)拓奉獻(xiàn)、科技楷?！o(jì)念著名大氣科學(xué)家顧震潮. 北京: 氣象出版社, 2006.

［11］ 陶祖鈺, 熊秋芬, 鄭永光, 等. 天氣學(xué)的發(fā)展概要——關(guān)于鋒面氣旋學(xué)說(shuō)的四個(gè)階段. 氣象學(xué)報(bào), 2014, 72(5): 940-947.

［12］ 顧震潮, 陳雄山, 許有豐.鋒面假相當(dāng)位溫圖和它對(duì)中國(guó)寒潮冷鋒上界變化分析的應(yīng)用. 氣象學(xué)報(bào), 1958, 29(1): 44-56.

［13］ 熊秋芬, 牛寧, 章麗娜.陸地上爆發(fā)性溫帶氣旋的暖鋒后彎結(jié)構(gòu)分析.氣象學(xué)報(bào), 2013, 71(2): 239-249.

［14］Lehkonen A. Textbook of Synoptic Meteorology. Eumetrain, 2013.

［15］Newton E C, Holopainen E O. Extratropical Cyclones: The Erik Palmen Memorial Volume. Boston: Amer Meteor Soc, 1990.

［16］Schultz D, Vaughan G. Occluded fronts and the occlusion process: a fresh look at conventional wisdom, Bull Amer Meteor Soc, 2011: 443-466.

A Study on the Evolution of Front Cyclone Theory and Its Relations with Weather Forecast Practice

Tao Zuyu, Wen Xinyu
（Department of Science of Atmosphere and Ocean， Peking University， Beijing 100871）

The basic concepts of frontal cyclone, which emerged in the late 19th century, and the polar front theory, which came from the Bergen School in the early 20th century, are comprehensively reviewed in this paper. The discovery and continuous development of the Norwegian cyclone model were resulted from the weather forecast practice and field work in meteorological research. It ultimately formatted meteorology as a kind of sciences.

polar front theory, cyclone, front

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.03.021

2015年4月7日；

2016年3月16日

陶祖鈺（1939—），Email: taozuyu@pku.edu.cn

資助信息： 中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)（XDA05080801）；北京市青年英才計(jì)劃（YETP0005）