鋒面坡度公式的教學(xué)實(shí)踐與總結(jié)：2公式演繹與推論總結(jié)

饒建　陳丹　胡景高　虞越越

摘要：在第一部分，筆者詳細(xì)論述了鋒面坡度公式推導(dǎo)時應(yīng)用到的預(yù)備知識點(diǎn)。這部分著重論述如何將預(yù)備知識點(diǎn)應(yīng)用到公式的推演過程中。采用不同的假設(shè)可以得出不同的鋒面坡度公式，對應(yīng)的鋒面兩側(cè)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(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，從而進(jìn)一步提高教學(xué)效果和提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：鋒面坡度公式；教學(xué)效果；歸納總結(jié)

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

一、引言

為了配合《天氣學(xué)原理和方法》系列課程[1]的學(xué)習(xí)，南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)類專業(yè)還開設(shè)了天氣學(xué)分析系列課程，包括《天氣分析基礎(chǔ)》[2]和《典型天氣過程分析》[3]。鋒面坡度公式是《天氣學(xué)原理和方法》第二章一個非常重要的知識點(diǎn)。教學(xué)實(shí)踐已然表明，多數(shù)學(xué)生沒有真正深入理解坡度公式的潛在應(yīng)用價值及其與《天氣分析基礎(chǔ)》課程中鋒面分析的關(guān)系。很多同學(xué)只知道鋒面兩側(cè)風(fēng)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(jīng)驗(yàn)所依賴的理論基礎(chǔ)。也有些學(xué)生根本就不知道鋒面兩側(cè)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(fù)強(qiáng)調(diào)通過鋒面時等壓線應(yīng)具備折角或者很大的曲率；或者反之，在定地面鋒線時應(yīng)當(dāng)考慮等壓線的氣旋式曲率彎曲和風(fēng)場上氣旋式切變等結(jié)構(gòu)特征，很多學(xué)生仍然糊里糊涂，對任課教師所講述的要點(diǎn)根本不通曉。有些學(xué)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(jié)構(gòu)和高低空環(huán)流配置都具有重要的現(xiàn)實(shí)需要和理論意義；掌握鋒面分析的技能和技巧也是學(xué)習(xí)《中國天氣》和《典型天氣過程》的基礎(chǔ)，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(jīng)歸納和總結(jié)了推導(dǎo)鋒面坡度公式時用到的知識點(diǎn)，本文我們將繼續(xù)歸納和總結(jié)鋒面坡度公式的推導(dǎo)及其推論。

二、密度的零級不連續(xù)面（物質(zhì)面）模擬鋒面

三、密度的一級不連續(xù)面模擬鋒面

推論一：鋒區(qū)內(nèi)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，鋒區(qū)內(nèi)等壓線反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多。

推論二：風(fēng)場上，鋒區(qū)內(nèi)（平行于鋒面的地轉(zhuǎn)風(fēng)分量的）氣旋式切變要比鋒區(qū)外大得多，鋒區(qū)內(nèi)反氣旋式切邊比鋒區(qū)外小得多；鋒區(qū)附近風(fēng)的垂直切變很大；地面冷（暖）鋒后（前）的測站上空鋒區(qū)附近具有很強(qiáng)的冷（暖）平流，冷（暖）鋒上空風(fēng)隨高度逆（順）轉(zhuǎn)。

推論三：鋒區(qū)內(nèi)變壓梯度較鋒區(qū)外大，鋒區(qū)內(nèi)變壓線比鋒區(qū)外密集許多。

四、教學(xué)體會與總結(jié)

盡管鋒面分析是天氣學(xué)分析課程的重要內(nèi)容，但其所依賴的理論基礎(chǔ)卻放到了天氣學(xué)原理課程中闡述，這需要我們的任課教師應(yīng)熟練把握各個課程之間的緊密聯(lián)系。為了解決這個問題，南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院通常安排有天氣學(xué)分析執(zhí)教經(jīng)驗(yàn)的授課教師講授天氣學(xué)原理。筆者在講授天氣學(xué)原理之前也已經(jīng)講授天氣學(xué)分析課程多次，準(zhǔn)確把握各個課程之間的緊密聯(lián)系對于突破學(xué)生的專業(yè)課薄弱環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

鑒于鋒面坡度公式是天氣學(xué)分析中鋒面分析的重要理論依據(jù)之一，教師在講授時一定要利用多種教學(xué)方法，如課件動畫演示、問題啟發(fā)、板書等多種教學(xué)手段相結(jié)合[5]。在學(xué)習(xí)鋒面坡度公式時，教師也可以讓班級學(xué)生自由組合分組，布置一些啟發(fā)性的作業(yè)，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(xù)和密度一級不連續(xù)假設(shè)下鋒面兩側(cè)氣象要素分布特征。因?yàn)殇h面坡度公式引申的推論可以用來指導(dǎo)天氣圖繪制，不同課程的教師可以互相溝通，及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的知識障礙與盲區(qū)。鋒面坡度公式的推導(dǎo)很容易被學(xué)生忽視，該內(nèi)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(xué)生從所謂的考試題庫中“解救”出來。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]唐衛(wèi)亞，王麗娟，徐菊艷，侯瑞欽，錢代麗.天氣學(xué)分析基礎(chǔ)[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(xué)實(shí)踐與總結(jié)：1.課程結(jié)構(gòu)與預(yù)備知識點(diǎn)[J].教育教學(xué)論壇，2018.

[5]周川.簡明高等教育學(xué)[M].南京：河海大學(xué)出版社，2006.