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風_大氣的運動_氣象科學與觀測

時間:2020-01-22 勵志故事
風_大氣的運動_氣象科學與觀測

第四章 風——大氣的運動

我們生活的環境,有時會有習習的涼風,有時候又會狂風大作,那么,風到底是什么呢?風事實上就是空氣的運動。

風是怎樣形成的

空氣的流動形成風,那么,是什么樣的力量推動空氣流動的呢?推動空氣流動的是太陽。太陽照耀著地球,但是,太陽賜予地球的熱量是分布不均的,當赤道正處在炎炎夏日,太陽當空照時,而地球的南北兩極卻是冰天雪地,溫度只有零下幾十攝氏度。正是由于太陽給地球的熱量分布不均衡,使大氣這部巨大的機器發動起來。

赤道附近所受的熱量比較多,空氣溫度較高,大氣受熱膨脹,熱空氣上升,到高空后又向高緯度地區流去,并逐漸變冷,到南北緯度30度附近,向地面下沉;與此相仿,南北兩極的冷空氣下沉,向低緯度地區流動,同時,又逐漸升溫,然后又上升,如此重復循環。在這兩組由熱力作用所生成的空氣環之間是中緯度環,環內的氣流一股追趕向上沖的極地環,另一股跟隨向下沉的熱帶空氣,好像一組反向運轉的齒輪裝置。

由于上述空氣運動情況,全球各地逐漸形成了固定的氣壓帶。在南北兩極,氣流下沉,形成穩定的極地高壓區。在緯度60°附近,氣流上升,產生了低壓帶。中緯度與熱帶交接處氣流下沉,形成高壓帶,稱為副熱帶無風帶。

靠近赤道的熱帶,氣流上升,形成低壓區,叫做赤道無風帶。

風的測量

我們要詳細描述風的情況,首先要知道風的方向和速度。

我國是個歷史悠久的文明古國,很早就知道根據樹枝或植物的葉擺動情況,來觀察風。如把茅草或鳥翎等物吊在高桿頂端,用以觀察風向。到了漢代又發展成測風旗和相風鳥來測定風向。測風旗是用綢綾之類做成的旗子懸掛在高桿的頂端,看旗的擺動判斷風向。而相風鳥是一個特制的、很輕的鳥形物掛在桿頭,鳥的頭部所指就是風向。

風向是指風吹來的方向,因此來自東邊吹來的風叫東風,而來自西邊吹來的風叫西風。在實際生活中,風向通常用八個方位來表示:東、南、西、北、東北、東南、西南、西北。但在氣象觀察上,風向卻要用16個方位來表示。

風速是指氣流前進的速度。風速越大,風的自然力量也越大。所以,一般都以風力來表示風速的大小,風速的單位為米/秒、公里/小時或海里/小時。我國勞動人民很早就開始用目力來測定風速了。在《觀象玩占》一書里,有這樣的記載:“動葉十里,鳴條百里,搖枝二百里,落葉三百里,折小枝四百里,折大枝五百里,走石千里,拔大根三千里。”這里根據風對樹產生的作用來估計風的速度。“動葉十里”就是說樹葉微微飄動,風的速度相當于日行十里;“鳴條百里”就是樹葉沙沙作響,這時的風速相當于日行一百里。這也許是世界上最早的風力等級了。

各式各樣的風

由于地面地形地況,海陸分布不均,尤其是小環境的下墊面及其他地形因素的綜合作用,會使局部地區的大氣流動發生變化,也就會產生各式各樣、千姿百態的風。

海陸風的強弱與海陸溫差有關。春末夏初,海水溫度仍然很低,而陸地有明顯的增溫,這時,海風比較大。到了夏末秋初,海水溫度比較高,而陸地,夜間輻射冷卻顯著,這時陸風比較強。

季節性海風,通常出現在上午10—11時,下午2—3時逐漸平息,晚上七八點鐘全部消失,隨后陸風開始增強,依此周而復始。天氣越熱,海風越強勁,吹得也越遠。平均來說,海風在溫帶吹入內陸的縱深只有15公里左右,高度約200米;但在熱帶,海風可深入內陸遠達160公里左右,高度達1200米。(www.zgmbgx.com)

與海陸風形成的原理相似,在山谷地區會出現一種日夜風向相反的山谷風。它是這樣形成的:白天,太陽把巖石山坡烤得很熱,比各地同一高度的空氣熱得多,產生上升氣流。各地上空較冷較重的空氣向下沉,這樣就形成了從山谷沿山坡向上吹的谷風。日落后,山坡巖石冷卻較快,比周圍同高度的空氣冷卻得快,于是,谷地上空較暖的空氣垂直上升,較重而較冷的空氣順山坡下滑,形成山風。長年累月的山谷風,會使生長在其風路上的樹木變形。

還有一種地方性的風叫焚風,也叫欽諾克風,這是一種很強的陣性的干暖風,它發生在山的背風面。當氣流沿著山坡上升時冷卻,空氣中的水汽凝結形成云雨降落,這樣,空氣中的水分含量相當少,這樣的空氣越過山頂時,往下沉,空氣壓縮增溫,氣溫變得異常干燥。據統計,我國地處太行山東麓的石家莊地區,出現焚風時的日平均氣溫比平時高出10℃。初春的焚風,可使積雪提前融化,有利于農田灌溉。夏末的焚風,會造成水果、糧食作物的早熟減產。強大的焚風,還容易引起森林火災。

實際生活中,人們都有這樣的體驗:風在短時間內,風速會忽大忽小地變化,風向也會不停地左右搖擺。空氣流動這種小范圍和短時間的不規則變化,就叫湍流。我們經常看到煙囪里冒出一股股很不規則的煙團會慢慢地擴散開來;飛機飛行時會突然發生顛簸。這些現象都是由于大氣湍流造成的。

形象地說,湍流就是空氣中流動的、大小不同的渦旋,如同水里的渦旋一樣。

大氣中的湍流在近地面層有,在一二十公里的高空也有;在云中有,在無云的晴空萬里的天氣中也有。

風的作用

大氣處在不斷的運動之中,這也是大自然顯示能量的一種主要形式。

對于風,人們最害怕的、最具破壞力的要數臺風了。一次大臺風的突然襲擊可以造成人民生命財產的巨大損失。臺風的強大風力能把參天大樹和成排的電線桿連根拔起,使建筑物倒塌,強風暴可以掀起巨浪,吞沒猝不及防的漁船。

風,又可以把工廠排出的廢氣、有害氣體和煙塵擴散得很遠。強大的大氣湍流又會使飛機失事,無線電通訊中斷。

但風,又是大自然賜予我們的資源。風能是用之不盡,取之不竭的資源。

如果整個大氣圈以和風(每小時32公里)的速度運行,即在每一瞬間所作的功,就抵得上新安江水庫的發電機日夜不停地運轉幾萬年所產生的能量。我們可以在風力資源比較多的地方建立風力發電站,這是一種無污染的資源。

有些地方,利用風能進行抽水灌溉。

也正是有了空氣的運動——風,才使得地球上南北之間、上下之間的熱量和水分得以交換,不同性質的氣團得以互相接近,相互作用,制造出如此絢麗多彩、千姿百態的天氣變化。

風,還可以促進植物、森林的生長。有些植物的種子就是依靠風來撒播四方的。

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