风形成的根本原因分析
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风形成的根本原因分析
形成风的直接原因,是水平气压梯度力。风受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响,表现形式多种多样,如季风、地方性
的海陆风、山谷风、焚风等。简单地说,风是空气分子的运动。要
理解风的成因,先要弄清两个关键的概念:空气和气压。空气的构
成包括:氮分子(占空气总体积的78%)、氧分子(约占21%)、水蒸气
和其他微量成分。所有空气分子以很快的速度移动着,彼此之间迅
速碰撞,并和地平线上任何物体发生碰撞。
气压可以定义为:在一个给定区域内,空气分子在该区域施加的压力大小。一般而言,在某个区域空气分子存在越多,这个区域的
气压就越大。相应来说,风是气压梯度力作用的结果。而气压的变化,有些是风暴引起的,有些是地表受热不均引起的,有些是在一
定的水平区域上,大气分子被迫从高气压地带流向低气压地带引起的。
大部分显示在气象图上的高压带和低压带,只是形成了伴随我们的温和的微风。而产生微风所需的气压差仅占大气压力本身的1%,
许多区域范围内都会发生这种气压变化。相对而言,强风暴的形成
源于更大、更集中的气压区域的变化。
相对于地表面的空气运动,风通常指它的水平分量。风是矢量,以风向、风速或风力表示。风向指气流的来向,常按16方位记录。
风速是空气在单位时间内移动的水平距离,以米/秒为单位。大气中
水平风速一般为1.0~10米/秒,台风、龙卷风有时达到102米/秒。而农田中的风速可以小于0.1米/秒。风速的观测资料有瞬时值和平
均值两种,一般使用平均值。风的测量多用电接风向风速计、轻便
风速表、达因式风向风速计,以及用于测量农田中微风的热球微风
仪等仪器进行;也可根据地面物体征象按风力等级表估计。
海陆风的水平范围可达几十公里,垂直高度达1~2公里,周期
为一昼夜。白天,地表受太阳辐射而增温,因为陆地土壤热容量比
海水热容量小得多,陆地升温比海洋快得多,因此陆地上的气温显
著地比附近海洋上的气温高。陆地上空气柱因受热膨胀,形成了如
图所示的气温(T)、气压(p)分布,在水平气压梯度力的作用下,上
空的空气从陆地流向海洋,然后下沉至低空,又由海面流向陆地,
再度上升,遂形成低层海风和铅直剖面上的海风环流。海风从每天
上午开始直到傍晚,风力以下午为最强。日落以后,陆地降温比海
洋快;到了夜间,海上气温高于陆地,就出现与白天相反的热力环流
而形成低层陆风和铅直剖面上的陆风环流。海陆的温差,白天大于
夜晚,所以海风较陆风强。如果海风被迫沿山坡上升,常产生云层。在较大湖泊的湖陆交界地,也可产生和海陆风环流相似的湖陆风。
海风和湖风对沿岸居民都有消暑热的作用。在较大的海岛上,白天
的海风由四周向海岛辐合,夜间的陆风则由海岛向四周辐散。因此,海岛上白天多雨,夜间多晴朗。例如中国海南岛,降水强度在一天
之内的最大值出现在下午海风辐合最强的时刻。
如果你在海边住上一段时间,就会有这样的体验:晴朗的白天,常有风从海上吹来;而到了夜晚,风又从陆地吹向海洋。这种有规律
循环出现的风就是气象上所说的海陆风。日间陆地受太阳辐射增温,陆面上空空气迅速增温而向上抬升,海面上由于其热力特性受热慢,上空的气温相对较冷,冷空气下沉并在近地面流向附近较热的陆面,补充那儿因热空气上升而造成的空缺,形成海风;夜间陆地冷却快,
海上较为温暖,近地面气流从陆地吹向海面,称为陆风,这就是海
陆风。海陆风因仅受一天的热力差异影响,能量微弱,风力不大,
范围也小,一般仅深入陆地20~50千米,又称滨海风,在静稳天气
最为显著。海风对抑制中午暑热,调节气候有很好的作用。我国拥
有千万人口以上的上海市颇得海陆风的恩惠。