地面锋（surface front）是指伸展高度离地不到1.5 km的锋。地面锋除了受到高空大尺度过程强迫的影响作用外，还要受到与地面有关的过程如边界层摩擦、非绝热加热、湍流动量与热量通量、地形等的影响作用。

位于大气低层的锋面一般称为地面锋或低层锋, 与位于对流层中上层的锋面系统相比较, 地面锋具有明显不同的动力学特征. 地面锋除了受到高空大尺度过程强迫的影响作用外, 还要受到与地面有关的过程如边界层摩擦、非绝热加热、湍流动量与热量通量、地形等的影响作用。

近地面气温不受锋面影响，地面锋线两侧没有明显的温差。

锋是指冷暖气流相遇所形成的一个面，是为冷暖气团交接口，通常也会伴随低压槽。锋的下方为冷气团，上方为暖气团。靠近冷气团一侧为下界面，靠近暖气团一侧为上界面。地面图上的锋（或锋面）一般是指上界面与地面的交割线。锋面为中尺度系统。锋面依照性质分为四种，为别为冷锋、暖锋、滞留锋（或静止锋）、锢囚锋，依照形成过程则可分为地面锋、高空锋。

所谓的锋生与锋消的过程，是指在近地面气层中移动着的气团中间温度水平梯度的增大或减小的过程，这种温度水平梯度的增大或减小过程是由于地面气流的辐合和辐射所造成的。在近地层中，由于空气与地表的摩擦作用，地面的实际风向风速与梯度风之间是存在偏差的，地面风一般是向地面倾斜的。地面的锋生与锋消是由于地面温度场的构造所决定的，因而只是对流层最低层的过程。

地面的锋生和锋消过程发展条件如下：

（1）如果地面等温线与气旋型弯曲的地面等压线相交割（即在地面低压槽中），则在地面上会产生辐合的气流系统，而引起发生地面的锋生过程。此时由于地面等温线的过于密集，就可能引起地面有新的锋生成，或使原来存在的锋加剧起来。

（2）如果地面等温线与反气旋型弯曲的地面等压线相交割（即在地面高压脊中），则在地面上会产生辐散的气流系统，而引起发生地面的锋消过程。同时在地面上沿锋线等温线的过于稀疏，就会引起现有的地面锋散弱。

（3）如果地面等温线与等压线是相互平行的，而气流额速度是向高气压方向一侧增大的，那么地面上发生等温线密集的现象，从而引起发生地面的锋生过程。

（4）如果地面等温线与等压线是相互平行的，而气流额速度是向高气压方向一侧减小的，那么地面上发生等温线稀疏的现象，从而引起发生地面的锋消的过程，使地面锋过于散弱。

利用三维非静力中尺度模式MM5，模拟干、湿大气情况下中纬度斜压波发展、演变及其相伴随锋面的锋生过程。讨论地表拖曳对地面锋结构及锋生过程的影响作用, 以及湿大气情况下此作用的特征。

研究发现, 一方面地表拖曳力减缓斜压波系统的发展, 从而导致地面锋锋生速度减慢, 且不利于暖锋的“bent-back”结构形成, 减弱了暖锋对西北方向入侵的冷空气的阻挡作用, 不利于气旋低压中心附近的孤立暖心形成, 同时暖舌也被分隔为两个顶端, 形成了两条平行冷锋, 从此意义而言, 地表拖曳具有锋消效应.。另一方面, 从锋生函数特征来看, 地表拖曳力可以导致非常强的非地转流, 从而能够延长冷锋锋生过程维持时间, 有利于冷锋强度增大. 这表明地表拖曳对冷锋锋生的作用是双向的. 同时, 边界层地表拖曳也能够改变锋区的垂直结构, 造成边界层内锋面垂直于地面, 自由大气中的锋区斜率增大, 这些结果从更完整过程推广了谈哲敏和伍荣生的理论结果。

在此基础上, 进一步考虑湿物理过程作用后的地表拖曳对锋面结构与锋生影响作用. 湿大气中产生的非绝热加热过程可加速地面锋的锋生过程, 尤其利于暖锋锋生速度的加强. 地面雨带分布在地面锋区周围, 无论有无地表拖曳力的影响, 降水最大中心都出现在上升区西侧. 雨带的分布受到地表拖曳过程的影响, 地表拖曳力能够减缓对流上升运动导致的地表能量的迅速耗散, 当大气低层湿度场很强并伴随着上升带出现时, 对流发展旺盛, 此时地表拖曳对低层水汽与能量的束缚作用相对较弱, 表现为雨带水平分布在有无地表拖曳力时类似. 当低层湿度场减弱, 则地表拖曳力的作用逐渐体现, 表现为减缓了地表水汽与能量的迅速耗散, 并且在锋后边界层中产生摩擦辐合上升区, 这些小的上升区逐渐东移到冷锋前, 补偿了锋前上升带的强度, 有利于冷锋降水的维持。

通过推广到旋转坐标系的SL级数展开方法和数值积分方法研究地面锋附近 , 由于沿锋非地转而产生的重力流及锋生效应。SL方法是把场变量展成为时间的幂级数形式, 该方法的优点在于把复杂的流动和位温场的相互作用过程化为一系列的线性方程组来求解, 通过该方法可以了解重力流锋生的物理机制。但直接用级数解得到锋面结构在锋生的后期阶段是比较困难的, 此外级数求解不便于考虑摩擦耗散的作用, 数值积分方法可以对此加以弥补，通过两种方法的求解可以得到如下结论:

l) 当沿锋的地转平衡遭到破坏之后, 由于锋面附近气压场会有越锋分量的气压梯度力, 如果(vo< vgo), 则在此气压梯度力作用下会产生穿越等压线的重力流, 并导致非地转环流产生和引起边界层附近快速锋生, 从而改变原来的锋面结构。在考虑摩擦耗散作用情况下, 由于受地面拖曳的作用, 在边界附近会产生重力流的“ 头” 状结构,使锋区向上扩展。

2) 重力流的强弱不仅与锋面的位温梯度有关, 而且与沿锋的地转偏差有关,偏差越大, 则重力流越强, 重力流引起的锋生越快。偏差较小, 则重力流较弱, 当地转偏差为零时(vo= vgo)) , 则不会有重力流产生。

3) 摩擦耗散的强弱对重力流的强弱及锋的结构及重要影响,Kv,KH越大, 越不利于重力流锋生。

到目前为止关于地面锋的研究已取得了不少进展, 揭示出许多与经典锋面结构理论明显不同的观测事实, 如发现锋面有重力流特征, 锋面的多尺度特征等, 但由于边界层过程对锋面结构的影响非常复杂, 尚没有一个能完全反映观测事实的研究工作。20 世纪 70年代由Hoskins 及其合作者提出的半地转锋生模式能较好地描述非地转作用对于大气锋生的影响作用, 但利用此类锋生动力学模式无法详细考虑边界层物理过程对锋生的影响效应。

地表拖曳对锋面动力学结构的影响作用主要包括: 地面摩擦拖曳对锋面结构的影响, 及其对锋生过程的影响。

对锋生过程的影响, 许多研究工作表明边界层过程能够减弱线性斜压不稳定。Hoskins考虑了边界层摩擦的耗散作用, 认为地面摩擦是一种锋消作用, 然而Keyser和Anthes在数值模式中比较详细地考虑了边界层过程对锋生、锋面环流的影响作用,结果指出边界层摩擦可以加强低层锋面环流, 导致锋生作用. 谈哲敏等研究提出边界层摩擦拖曳对锋生过程的作用具有两重性观点: 一方面, 边界层摩擦具有耗散作用, 主要表现在湍流摩擦对较强锋面的耗散作用, 这种作用随着锋面水平温度的增加而增大; 另一方面, 边界层摩擦拖曳可以造成跨越等压线的非地转流动, 这种非地转流动可以导致一定的辐合, 从而产生锋生效应。

在真实大气中, 低层存在大量水汽, 相应在这种湿环境下锋生环流将激发对流产生, 导致云和降水的成.Bernard等通过位涡收支对锋面宽雨带的成因进行了分析, 其结果表明边界层摩擦诱发出的低层正位涡异常将加速沿锋面低空急流, 它对地面锋前300看km的暖区宽雨带形成有重要影响作用. Lafore等在此基础上分析了非热成风平衡条件下的锋面雨带特征, 其结果认为非地转余差是锋面雨带形成的关键, 在锋面暖区中宽雨带强度的25%与窄冷锋雨带强度的60%是由非地转余差贡献的. 由此表明, 边界层摩擦在冷锋降水形成过程中起着重要作用. 然而Baldwin等分析显示地面冷锋锋前大的垂直运动在干大气中主要由形变及摩擦过程造成,但在湿大气中主要由非绝热加热过程决定. 显然, 相对于干大气情况, 在湿情况下地表摩擦拖曳对锋面结构、锋生及其降水的影响作用同样存在不确定性,该问题需要进一步研究。