形形色色的风

阵  风

  我们平常所说的风其实就是指空气在水平方向上的流动。据观测,在离地面约1500米以上的高空,那里的空气被称为自由大气,空气的流动速度几乎不变(高山地区除外),因此风呈现出一种稳定而均匀的状态。但是在离地面1000米或1500米之内,尤其是接近地面的空气,其流动速度时小时大,因而使风变得忽儿大,忽儿小,吹在人身上有一阵阵的感觉,这就是阵风。

  一般6级以下的风不会引起大的危害。6级或6级以上的风多阵风,才有一定的危害。气象广播时,经常报告阵风6-7级或8-9级等,是表示在有风的过程中,阵风可能达到的最大级数。

  为什么会刮阵风呢?

  阵风的产生是空气扰动的结果。我们知道,流体在运动中,流过固体表面时,会遇到来自固体表面的阻力,使流体的流速减慢。空气是流体的一种,当空气流经地面时,由于地面对空气发生了阻力,低层风速减小,而上层不变,这就使空气发生扰动。它不仅前进,且会下降。有时在空气流经的方向上,因为有丘陵、建筑物和森林等障碍物阻挡而产生回流,这就会造成许多不规则的涡旋(见上图)。这种涡旋会使空气流动速度产生变化。当涡旋的流动方向与总的空气流动方向一致时,就会加大风速;相反,则会减小风速,所以风速时大时小;当涡旋与空气流动方向一致而加大风速时,会产生瞬时极大风速,这就是阵风。

  一般来说,阵风的风速要比平均风速大百分之五十或更高。平均风速愈大,地表面愈粗糙,阵风风速超过平均风速的百分率就越大。一次阵风到达最大风速后,约过l一2秒钟,风速就会小于平均风速的一半,然后再出现另一次最大风速。这样,地面上所吹的风就是一阵阵的了。

  夏天,当北方有一股较强的冷空气到来时,由于地面太阳辐射增温,特别是中午到下午这段时间,地面温度增高较多,造成高空与地面温度差加大。同时,如果当地上空空气比以前潮湿,就有利于积雨云(即下雷雨的云)的发展,当积雨云发展到强盛阶段,高空的大雨滴就开始下降,速度愈降愈快,高空冷气流也随着下降。雨滴在下降途中有一部分被低空较高的温度蒸发掉,在雨滴被蒸发时,必然吸收周围的热量。因此,高空下降的冷气流愈变愈冷,而地面的温度较高,这样温差更大,气压差也就更大。强烈的冷气流从高空猛烈地冲下来,于是造成强烈的阵风。

  在一天之内,尤其是夏天中午前后,空气对流旺盛,风的阵性增大;到了夜晚,空气对流减弱,风的阵性就不如白天显著。在一年里,春季风的阵性大,冬季风的阵性小。阵风时间虽短,但对海上生产或航行船只的影响却很大。因此在发布天气预报时,常常要把阵风大小及时地告诉渔民和船员。

旋  风

  旋风是打转转的空气涡旋,是由地面挟带灰尘向空中飞舞的涡旋,这种涡旋正是我们平常看到的旋风,它是空气在流动中造成的一种自然现象,可是风为什么会打转转呢?

  我们知道,当空气围绕地面上象树木、丘陵、建筑物等不平的地方流动时、或者空气和地面发生摩擦时,要急速地改变它的前进方向,于是就会产生随气流一同移动的涡旋,这就刮起了旋风。但是,这种旋风很少,也很小。

  旋风形成的最主要原因,是当某个地方被太阳晒得很热时,这里的空气就会膨胀起来,一部分空气被挤得上升,到高空后温度又逐渐降低,开始向四周流动,最后下沉到地面附近。这时,受热地区的空气减少了,气压也降低了,而四周的温度较低,空气密度较大,加上受热的这部分空气从空中落下来,所以空气增多,气压显著加大。这样,空气就要从四周气压高的地方,向中心气压低的地方流来,跟水往低处流一样。但是,由于空气是在地球上流动,而地球又是时刻不停地从西向东旋转,那么空气在流动过程中就要受地球转动的影响,逐渐向右偏去(原来的北风偏转成东北风,南风偏转成西南风,西风偏转成西北风,东风偏转成东南风)。于是从四周吹来的较冷空气,就围绕着受热的低气压区旋转起来,成为一个和钟表时针转动方向相反的空气涡旋,这就形成了旋风。

  这种旋风的中心,由于暖空气不断上升,加上四周的空气不断旋转,所以很容易把地面上的尘土、树叶、纸屑等卷到空中,并随空气的流动而旋转飞舞。如果旋风的势力较强,有时会把地面上的一些小动物,如小蛇、小虫等卷到空中去,在尘沙弥漫中随风前往。

  一般小旋风的高度不太大,当它受到地面的摩擦或房屋、树木等的阻挡时,就渐渐消散变成普通的风。

  也许有人还会问:既然地面受热就容易起旋风,那夏天比春天还热,为什么夏天旋风少而春天旋风多呢?这是原因夏天天气虽然很热,但是地面的草木青青,土地湿润,气温相差不大,所以夏天很少刮旋风。可是,在春天,树叶还没有全长出来,草也刚发芽,庄稼地是一片光光的,处处没遮没挡,这就容易晒热,使地面上空气的温度变化较大,就容易刮旋风。

  旋风能挟带灰尘、乱纸向空中飞舞,当然也能把地面的热量、水汽等带到空中,所以,它造成了空气的热量、水汽等的垂直混合,使空气中热量和水汽等的垂直分布均匀。但在地面附近旋风很小,垂直交换作用不大,因此在紧贴地面气层中形成了特殊的小气候。

龙卷风

  龙卷风,因为与古代神话里从波涛中窜出、腾云驾雾的东海跤龙很相象而得名,它还有不少的别名,如“龙吸水”、“龙摆尾”、“倒挂龙”等等。

  现在我们知道,龙卷风是一个猛烈旋转着的圆形空气柱,它的上端与雷雨云相接,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转,一边向前移动。发生在海上,犹如“龙吸水”的现象,称为“水龙卷”;出现在陆上,卷扬尘土,卷走房屋、树木等的龙卷,称为“陆龙卷”。远远看去,它不仅很象吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒,而且很象一个摆动不停的大象鼻子。

  这个大“象鼻”究竟是怎样形成的呢?

  大自然里的龙卷风诞生在雷雨云里。在雷雨云里,空气扰动十分厉害,上下温差悬殊。在地面,气温是摄氏二十几度,越往高空,温度越低。在积雨云顶部八千多米的高空,温度低到摄氏零下三十几度。这样,上面冷的气流急速下降,下面热的空气猛烈上升。上升气流到达高空时,如果遇到很大的水平方向的风,就会迫使上升气流“倒挂”(向下旋转运动)。由于上层空气交替扰动,产生旋转作用,形成许多小涡旋。这些小涡旋逐渐扩大。上下激荡越发强烈,终于形成大涡旋。大涡旋先是绕水平轴旋转,形成了一个呈水平方向的空气旋转柱。然后,这个空气旋转柱的两端渐渐弯曲,并且从云底慢慢垂了下来。对积雨云前进的方向来说,从左边伸出云体的叫“左龙卷”,从右边伸出云体的叫“右龙卷”;前者顺时针旋转,后者反时针旋转。伸到地面的一般是右龙卷,左龙卷伸下来的机会不多。

  另外,龙卷风也容易在两条飑线的交点上发生。飑线经常出现在炎热季节强冷空气的最“前哨”。

  龙卷风出现时,往往不只一个。有时从同一块积雨云中可以出现两个,甚至两个以上的“象鼻”--漏斗云柱。只是有的“象鼻”刚刚开始下伸,有的“象鼻”下端却已经接地或在接地后正在缩回云中,也有的在云底伸伸缩缩、始终不垂到地面。

  龙卷风的范围小,直径平均为200-300米;直径最小的不过几十米,只有极少数直径大的才达到1000米以上。它的寿命也很短促,往往只有几分钟到几十分钟,最多不超过几小时。其移动速度平均每秒15米,最快的可达70米;移动路径的长度大多在10公里左右,短的只有几十米,长的可达几百公里以上。它造成破坏的地面宽度,一般只有l-2公里。

  龙卷风的脾气极其粗暴。在它所到之处,吼声如雷,强的犹如飞机机群在低空掠过。这可能是由于涡旋的某些部分风速超过声速,因而产生小振幅的冲击波。龙卷风里的风速究竞有多大?人们还无法测定,因为任何风速计都经受不住它的摧毁。一般情况,风速可能在每秒50-150米,极端情况下,甚至达到每秒300米或超过声速。

  超声速的风能,可产生无穷的威力。1896年,美国圣路易斯的龙卷风夹带的松木棍竟把一厘米厚的钢板击穿11919年发生在美国明尼斯达州的一次龙卷风,使一根细草茎刺穿一块厚木板;而一片三叶草的叶子竟象楔子一样,被深深嵌入了泥墙中。不过,龙卷风中心的风速很小,甚至无风,这和台风眼中的情况很相似。

  尤其可怕的是龙卷内部的低气压。这种低气压可以低到400毫巴,甚至200毫巴,而一个标准大气压是1013毫巴。所以,在龙卷风扫过的地方,犹如一个特殊的吸泵一样,往往把它所触及的水和沙尘、树木等吸卷而起,形成高大的柱体,这就是过去人们所说的“龙倒挂”或“龙吸水”。当龙卷风把陆地上某种有颜色的物质或其他物质及海里的鱼类卷到高空,移到某地再随暴雨降到地面,就形成“鱼雨”、“血雨”、“谷雨”、“钱雨”了。

  当龙卷风扫过建筑物顶部或车辆时,由于它的内部气压极低,造成建筑物或车辆内外强烈的气压差,倾刻间就会使建筑物或交通车辆发生“爆炸”。如果龙卷风的爆炸作用和巨大风力共同施展威力,那么它们所产生的破坏和损失将是极端严重的。

  但是,在通常的情况下,如果龙卷风经过居民点,天空中便飞舞着砖瓦、断木等碎物,因风速很大也能使人、畜伤亡,并将树木和电线杆砸成窟窿。就是一粒粒的小石子,也宛如枪弹似的,能穿过玻璃而不使它粉碎。

  据统计,每个陆地国家都出现过龙卷风,其中美国是发生龙卷风最多的国家。加拿大、墨西哥、英国、意大利、澳大利亚、新西兰、日本和印度等国,发生龙卷风的机会也很多。我国龙卷风主要发生在华南和华东地区,它还经常出现在南海的西沙群岛上。
由于龙卷风的发生与强烈雷暴的出现密切相关,所以龙卷风一般在暖季出现。但在没有雷暴的寒冷季节里,只要具备强烈对流的条件,也是可以出现龙卷风的。

  龙卷风在白天、夜间都能生成,但大部分发生在午后。有时,同时有几个龙卷一起出现。

  从火山爆发和大火灾产生的烟和水蒸汽中,也可能诞生龙卷风。这种龙卷风称为火龙卷或烟龙卷。

  各种龙卷风的范围很小,寿命很短促,这给科学研究和预报带来了很大的困难。但是,龙卷风到来之前,只要留心观察,总会出现一些值得注意的天气现象和特征的。比如,龙卷生成前大气很不稳定,云系对流旺盛,气压明显降低,云的底部骚动特别厉害等等,这对于预报龙卷风有一定的帮助。另外,气象雷达在发现和追踪龙卷风上起着很重要的作用,它可以测到300公里外的雷雨云,一旦在雷达中发现有龙卷风存在的钩状回波时,即可发出警报。但也有的龙卷风出现时,这种钩状回波不明显。因此,采用雷达和目视相配合的方法常常更可靠一些。当观察者发现龙卷风后,应立即报告气象部门,可用雷达跟踪,随后还有一定的时间对龙卷风路径上的居民和单位发布警报。

  气象卫星的出现给龙卷风预报增添了新的探测工具,尤其是用同步卫星拍摄的云层照片,在监视龙卷风的发生上起着更重大的作用。卫星昼夜都能观测,并且可以看到更小的目标。如果把卫星和雷达结合起来,就能连续观察龙卷风的变化,可在龙卷风发生前半小时发布警告。

台 风

A.什么是台风?
台风的涡旋云系
  台风,是发生在西北太平洋和南海一带热带海洋上的猛烈风暴。你一定看到过江河中不时有涡旋出现吧,实际上,台风就是在大气中绕着自己的中心急速旋转的、同时又向前移动的空气涡旋。它在北半球作逆时针方向转动,在南半球作顺时针方向旋转。气象学上将大气中的涡旋称为气旋,因为台风这种大气中的涡旋产生在热带洋面,所以称为热带气旋。

  为什么称为台风呢?有人说,过去人们不了解台风发源于太平洋,认为这种巨大的风暴来自台湾,所以称为台风;也有人认为,台风侵袭我国广东省最多,台风是从广东话 “大风”演变而来的。

  事实上,几乎世界上位予大洋西岸的所有国家和地区,无不受热带海洋气旋的影响,只不过不同的地区人们给它的名称不同罢了。

  在西北太平洋和南海一带的称台风,在大西洋、加勒比海、墨西哥湾以及东太平洋等地区的称飓风,在印度洋和孟加拉湾的称热带风暴,在澳大利亚的则称热带气旋。

B.台风的命名和编号

  对热带气旋的命名、定义、分类方法以及对中心位置的测定,因不同国家、不同方法互有差异,即使同一个国家,在不同的气象台之间也不完全一样。因此,常常引起各种误会,造成了使用上的混乱。

  为了改变这种局面,气象部门采取了对台风命名的办法。第二次世界大战将结束时,美国首先确定了以英文字母(除了Q,U,X,Y,Z以外)为字头的四组少女名称给大西洋飓风命名。每组均按字母顺序排列次序。如第一组:Anna (安娜),B1anche(布兰奇),Camil.te(卡米尔)等,直到wcnda(温达);第二组:A1nla(阿尔玛),Becl(J/(贝基),Cella(西利亚)等,直到wilna(威尔纳);第三组,第四组也按A至w起名。当飞机侦察到台风时,即按出现的先后给予定名,第一个即命名为人Anna,第二个即命名为B1anche……等。当第一组名称用完,又从第二组A为首的第一个名称接上使用。第二年的第一个台风名字是接在上一年最后一个台风名字后面的,循环使用下去。一年中任何一个区域出现的台风不可能超过这四个组名字的总数目。就以世界上台风发生最多的西北太平洋来说,一年最多也不超过50个。所以在同一年里,每个区域不可能出现重复的名称。当然,在不同的年份里台风的名字会重复出现。因此,在台风名字的前面。一定要标明年份,以示区别。

  我国从1959年起开始采用对台风编号的力、法。凡是东经150度以西、赤道以北的太平洋和南海地区的范围内有台风形成或侵入,就按照它出现的先后,顺次进行编号。例如,1999年发生的第一个台风,编为9901,第二个台风,编为9902……依此类推。

  这种对台风编号的力、法,目前已为许多国家和地区的气象台采用。有的国家考虑到国际上台风英文名称沿用已久的习惯,除了编号以外。还同时标明该次台风的英文名称。

C.台风的分类

  在气象学中,根据热带气旋的强度作了不同的分类。联合国世界气象组织曾经制定了一个热带气旋的国际统一分类标准:
中心最大风力在7级(<17.1米/秒=的热带气旋叫做热带低压;
中心最大风力达8-9级(17.2-24.4米/秒)的称作热带风暴;
中心最大风力在10-11级(24.5-32.6米/秒)的热带气旋称为台风或飓风。

D.台风的源地

  全世界每年平均有80-100个台风(我们这里将其它地区的热带气旋也称为台风)发生,其中绝大部分发生在太平洋和大西洋上。经统计发现,西太平洋台风发生主要集中在四个地区:

a. 菲律宾群岛以东和琉球群岛附近海面,这一带是西北太平洋上台风发生最多的地区,全年几乎都会有台风发生。l一6月主要发生在北纬15度以南的菲律宾萨马岛和棉兰老岛以东的附近海面,6月以后这个发生区则向北伸展,7-8月出现在菲律宾吕宋岛到琉球群岛附近海面,9月又向南移到吕宋岛以东附近海面,10-12月又移到菲律宾以东的北纬15度以南的海面上。

b. 关岛以东的马里亚纳群岛附近。7-10月在群岛四周海面均有台风生成,5月以前很少有台风,6月和11-12月主要发生在群岛以南附近海面上。

c. 马绍尔群岛附近海面上(台风多集中在该群岛的西北部和北部)。这里以10月发生台风最为频繁,1-6月很少有台风生成。

d. 我国南海的中北部海面。这里以6-9月发生台风的机会最多,1-4月则很少有台风发生,5月逐渐增多,10-12月又减少,但多发生在北纬15度以南的北部海面上。

 

E. 台风是怎样形成的

  在热带海洋面上经常有许多弱小的热带涡旋,我们称它们为台风的“胚胎”,因为台风总是由这种弱的热带涡旋发展成长起来的。通过气象卫星已经查明,在洋面上出现的大量热带涡旋中,大约只有百分之十能够发展成台风。台风是怎样形成的呢? 
一般说来,一个台风的发生,需要具备以下几个基本条件:

a.首先要有足够广阔的热带洋面,这个洋面不仅要求海水表面温度要高于26.5℃,而且在60米深的一层海水里,水温都要超过这个数值。其中广阔的洋面是形成台风时的必要自然环境,因为台风内部空气分子间的摩擦,每天平均要消耗3100-4000卡/厘米**2的能量,这个巨大的能量只有广阔的热带海洋释放出的潜热才可能供应。另外,热带气旋周围旋转的强风,会引起中心附近的海水翻腾,在气压降得很低的台风中心甚至可以造成海洋表面向上涌起,继而又向四周散开,于是海水从台风中心向四周围翻腾。台风里这种海水翻腾现象能影响到60米的深度。在海水温度低于26.5℃的海洋面上,因热能不够,台风很难维持。为了确保在这种翻腾作用过程中,海面温度始终在26.5℃以上,这个暖水层必须有60米左右的厚度。

b.在台风形成之前,预先要有一个弱的热带涡旋存在。我们知道,任何一部机器的运转,都要消耗能量,这就要有能量来源。台风也是一部“热机”,它以如此巨大的规模和速度在那里转动,要消耗大量的能量,因此要有能量来源。台风的能量是来自热带海洋上的水汽。在一个事先已经存在的热带涡旋里,涡旋内的气压比四周低,周围的空气挟带大量的水汽流向涡旋中心,并在涡旋区内产生向上运动;湿空气上升,水汽凝结,释放出巨大的凝结潜热,才能促使台风这部大机器运转。所以,既使有了高温高湿的热带洋面供应水汽,如果没有空气强烈上升,产生凝结释放潜热过程,台风也不可能形成。所以,空气的上升运动是生成和维持台风的一个重要因素。然而,其必要条件则是先存在一个弱的热带涡旋。

c. 要有足够大的地球自转偏向力,因赤道的地转偏向力为零,而向两极逐渐增大,故台风发生地点大约离开赤道5个纬度以上。由于地球的自转,便产生了一个使空气流向改变的力,称为“地球自转偏向力”。在旋转的地球上,地球自转的作用使周围空气很难直接流进低气压,而是沿着低气压的中心作逆时针方向旋转(在北半球)。

d. 在弱低压上方,高低空之间的风向风速差别要小。在这种情况下,上下空气柱一致行动,高层空气中热量容易积聚,从而增暖。气旋一旦生成,在摩擦层以上的环境气流将沿等压线流动,高层增暖作用也就能进一步完成。在20°N以北地区,气候条件发生了变化,主要是高层风很大,不利于增暖,台风不易出现。
如下图所示。


  上面所讲的只是台风产生的必要条件,具备这些条件,不等于就有台风发生。台风发生是一个复杂的过程,至今尚未彻底搞清。

  有关台风的结构、与之相关的天气、以及侵袭我国的台风路径、台风的预报和防台措施等详细内容,我们会在后面的板块里为大家介绍。

F.台风的危害和利用


  台风在海上移动,会掀起巨浪,狂风暴雨接踵而来,对航行的船只可造成严重的威胁。当台风登陆时,狂风暴雨会给人们的生命财产造成巨大的损失,尤其对农业、建筑物的影响更大。

  但是,台风也并非全给人类带来不幸,除了其“罪恶”的一面外,也有为人类造福的时候。对某些地区来说,如果没有台风,这些地区庄稼的生长、农业的丰收就不堪设想。西北太平洋的台风、西印度群岛的飓风和印度洋上的热带风暴,几乎占全球强的热带气旋总数的百分之六十,给肥沃的土地上带来了丰沛的雨水,造成适宜的气候。台风降水是我国江南地区和东北诸省夏季雨量的主要来源;正是有了台风,才使珠江三角洲、两湖盆地和东北平原的旱情解除,确保农业丰收;也正是因为台风带来的大量降水,才使许多大小水库蓄满雨水,水利发电机组能够正常运转,节省万吨原煤;在酷热的日子里,台风来临,凉风习习,还可以降温消暑;所以,有人认为台风是“使局部受灾,让大面积受益”,这不是没有道理的。

季  风

(三时已断黄梅雨,万里初来船舶风。宋,苏东坡)

  季风现象,在中国、印度及阿拉伯海沿岸一带,早在古代就已经引起人们的广泛注意。现在西文中的“季风”一词(如英语中的monsoon,德语中的Monsun,俄文中的MyccoH,等),来源于古代阿拉伯字Mausim,它的意思即为气候。

  季风,在我国古代有各种不同的名称,如信风,黄雀风,落梅风。在沿海地区又叫舶风,所谓舶风即夏季从东南洋面吹至我国的东南季风。由于古代海船航行主要依靠风力,冬季的偏北季风不利于从南方来的船舶驶向大陆,只有夏季的偏南季风才能使它们到达中国海岸。因此,偏南的夏季风又被称作舶风。当东南季风到达我国长江中下游时候,这里具有地区气候特色的梅雨天气便告结束,开始了夏季的伏旱。北宋苏东坡《船舶风》诗中有,“三时已断黄梅雨,万里初来船舶风”之句。在诗引中他解释说:“吴中(今江苏的南部)梅雨既过,飒然清风弥间;岁岁如此,湖人谓之船舶风。是时海舶初回,此风自海上与舶俱至云尔。”诗中的“黄梅雨”又叫梅雨,是阳历六月至七月初长江中下游的连绵阴雨。“三时”指的是夏至后半月,即七月上旬。苏东坡诗中提到的七月上旬梅雨结束,而东南季风到来的气候情况,和现在的气候差不多。 

  究竟什么是季风?过去只认为风向有季节变化,就是季风。于是有人就说,中国的东南部季节特别明显,可是就从来没有见过季风!当然,季风还是有的,只是因为受地形影响,风向季节变化反映不出来。现代人们对季风的认识有了进步,至少有三点是公认的,即:(1)季风是大范围地区的盛行风向随季节改变的现象,这里强调“大范围”是因为小范围风向受地形影响很大;(2)随着风向变换,控制气团的性质也产生转变,例如,冬季风来时感到空气寒冷干燥,夏季风来时空气温暖潮湿;(3)随着盛行风向的变换,将带来明显的天气气候变化。

  季风形成的原因,主要是海陆间热力环流的季节变化。夏季大陆增热比海洋剧烈,气压随高度变化慢于海洋上空,所以到一定高度,就产生从大陆指向海洋的水平气压梯度,空气由大陆指向海洋,海洋上形成高压,大陆形成低压,空气从海洋海向大陆,形成了与高空方向相反气流,构成了夏季的季风环流。在我国为东南季风和西南季风。夏季风特别温暖而湿润。

  冬季大陆迅速冷却,海洋上温度比陆地要高些,因此大陆为高压,海洋上为低压,低层气流由大陆流向海洋,高层气流由海洋流向大陆,形成冬季的季风环流。在我国为西北季风,变为东北季风。冬季风十分干冷。

  不过,海陆影响的程度,与纬度和季节都有关系。冬季中、高纬度海陆影响大,陆地的冷高压中心位置在较高的纬度上,海洋上为低压。夏季低纬度海陆影响大,陆地上的热低压中心位置偏南,海洋上的副热带高压的位置向北移动。

  当然,行星风带的季节移动,也可以使季风加强或削弱,但不是基本因素。至于季风现象是否明显,则与大陆面积大小、形状和所在纬度位置有关系。大陆面积大,由于海陆间热力差异形成的季节性高、低压就强,气压梯度季节变化也就大,季风也就越明显。北美大陆面积远远小于欧亚大陆,冬季的冷高压和夏季的热低压都不明显,所以季风也不明显。大陆形状呈卧长方形,从西欧进入大陆的温暖气流很难达到大陆东部,所以大陆东部季风明显。北美大陆呈竖长方形,从西岸进入大陆的气流可以到达东部,所以大陆东部也无明显季风。大陆纬度低,无论从海陆热力差异,还是行星风带的季风移动,都有利于季风形成,欧亚大陆的纬度位置达到较低纬度,北美大陆则主要分布在纬度30°以北,所以欧亚大陆季风比北美大陆明显。

海陆风

  在海滨地区,只要天气晴朗,白天风总是从海上吹向陆地;到夜里,风则从陆地吹向海上。从海上吹向陆地的风,叫做海风(左上图);从陆地吹向海上的风,称为陆风(右上图)。气象上常把两者合称为海陆风。

  海陆风和季风一样,都是因为海陆分布影响所形成的周期性的风。不过海陆风是以昼夜为周期,而季风的风向却随季节变化,同时海陆风范围也比季风小。那么海陆风是如何形成的呢?

  白天,陆地上空气增温迅速,而海面上气温变化很小。这样,温度低的地方空气冷而下沉,接近海面上的气压就高些;温度高的地方空气轻而上浮,陆地上的气压便低些。陆地上的空气上升到一定高度后,它上空的气压比海面上空气压要高些。因为在下层海面气压高于陆地,在上层陆地气压又高于海洋,而空气总是从气压高的地区流到气压低的地区,所以,就在海陆交界地区出现了范围不大的垂直环流。陆地上空气上升,到达一定高度后,从上空流向海洋;在海洋上空,空气下沉,到达海面后,转而流向陆地。这支在下层从海面流向陆地,方向差不多垂直海岸的风,便是海风。如上图给出了海风形成的过程。

 


  夜间,情况变得恰恰相反:陆地上,空气很快冷却,气压升高;海面降温比较迟缓(同时深处较温暖的海水和表面降温之后的海水可以交流混合),因此比起陆面来仍要温暖得多,这时海面是相对的低气压区。但到一定高度之后,海面气压又高于陆地。因此,在下层的空气从陆地流向海上,在上层的空气便从海上流向陆地。在这种情况下,整个垂直环流的流动方向,也变得和前面海风里的垂直环流完全相反了。在这个完整的垂直环流的下层,从陆地流向海洋,方向大致垂直海岸的气流,便是陆风。上图给出了陆风形成的过程。

  一般海风比陆风要强。因为白天海陆温差大,加上陆上气层较不稳定,所以有利于海风的发展。而夜间,海陆温差较小,所波及的气层较薄,陆风也就比较弱些。海风前进的速度,最大可达5-6米/秒,陆风一般只有1-2米/秒。滨海一带温差大,海陆风强度也大,随着远离海岸,海陆风便逐渐减弱。

  海陆风发展得最强烈的地区,是在温度日变化最大,以及昼夜海陆温度差最大的地区。所以在气温日变化比较大的热带地区,全年都可见到海陆风;中纬地区海陆风较弱,而且大多在夏季才出现;高纬地区,只有夏季无云的日子里,才可以偶尔见到极弱的海陆风。我国沿海的台湾省和青岛等地,海陆风很明显,尤其是夏半年,海陆温差及气温日变化增大,所以海陆风较强,出现的次数也较多。而冬半年的海陆风就没有夏半年突出,出现机会比较少。

  海风与陆风的范围小。以水平范围来说,海风深入大陆在温带约为15-50公里,热带最远不超过100公里,陆风侵入海上最远20-30公里,近的只有几公里。以垂直厚度来说,海风在温带约为几百米,热带也只有1-2公里;只是上层的反向风常常要更高一些。至于陆风则要比海风浅得多了,最强的陆风,厚度只有200-300米,上部反向风仅伸达800米。在我国台湾省,海风厚度较大,约为560一700米,陆风为250-340米。
海陆风交替的时间随地方条件及天气情况而不同。白天,陆地温度高于海洋;夜里,海洋温度高于陆地。陆地温度高于海洋的时间,一般为下午2-3时,这时候的海风最强。此后温度逐渐下降,海风便随着减弱,约在晚上9-10时,海陆温差没有了,海风也就停止了。夜里,陆地温度降得快,海洋温度比陆地下降得慢些,因此,在晚上9-10时以后,陆上变冷了,海上反而暖些。海陆温差的趋向改变了,海陆风的方向也改变了。从晚上9-10时的一度平静无风之后,接着微弱的陆风就开始了;这以后,海陆温差逐渐增大,陆风也越来越强;大约夜里2-3时左右,温差最大,这时的陆风也最强。天亮后,陆地渐渐暖起来,海陆温差越来越小,陆风逐渐,减弱;约在上午9-10时左右,海陆温差又消失了,陆风随着终止。

  就这样,随着海陆昼夜温差的不断改变,白天出现的海风,下午2-3时最强,夜间出现的陆风,夜里2-3时最强;上午9-10时和晚间9-10时,海陆温度几乎相同,温度差别消失,海风和陆风便消失了。

  海风和陆风消失的时间,也正是从海风转为陆风(晚上9-10时)或从陆风转为海风(上午9-10时)的过渡时间。

  海陆风必须在静稳的天气条件下才可以看得到,如果有强烈的天气系统,如飑线、风暴一类的天气系统出现时,就看不到海陆风的现象了。此外,如果是阴天,陆风吹刮的时间往往拖延很长,而海风出现的时间便一直推后下去,有时甚至迟到12时左右才开始。

  海风登陆带来水汽,使陆地上湿度增大,温度明显降低,甚至形成低云和雾。夏季沿海地区比内陆凉爽,冬季比内陆温和,这和海风有关。所以海风可以调节沿海地区的气候。

 

山 谷 风

  住在山区的人都熟悉,白天风从山谷吹向山坡,这种风叫谷风;到夜晚,风从山坡吹向山谷,这种风称山风。山风和谷风总称为山谷风。

  山谷风的形成原理跟海陆风类似。
谷风
  白天,山坡接受太阳光热较多,成为一只小小的“加热炉”,空气增温较多;而山谷上空,同高度上的空气因离地较远,增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升,并在上层从山坡流向谷地,谷底的空气则沿山坡向山顶补充,这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡,称为谷风(见图5-41)。到了夜间,山坡上的空气受山坡辐射冷却影响,“加热炉”变成了“冷却器”,空气降温较多;而谷地上空,同高度的空气因离地面较远,降山风温较少。于是山坡上的冷空气因密度大,顺山坡流入谷地,谷底的空气因汇合而上升,并从上面向山顶上空流去,形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地,称为山风(见图5-42)。

  谷风的平均速度约每秒2-4米,有时可达每秒7-10米。谷风通过山隘的时候,风速加大。山风比谷风风速小一些,但在峡谷中,风力加强,有时会吹损谷地中的农作物。谷风所达厚度一般约为谷底以上500-1000米,这一厚度还随气层不稳定程度的增加而增大,因此,一天之中,以午后的伸展厚度为最大。山风厚度比较薄,通常只及300米左右。

  在晴朗的白天,谷风把温暖的空气向山上输送,使山上气温升高,促使山前坡岗区的植物、农作物和果树早发芽、早开花、早结果、早成熟;冬季可减少寒意。谷风把谷地的水汽带到上方,使山上空气湿度增加,谷地的空气湿度减小,这种现象,在中午几小时内特别的显著。如果空气中有足够的水汽,夏季谷风常常会凝云致雨,这对山区树木和农作物的生长很有利;夜晚,山风把水汽从山上带入谷地,因而山上的空气湿度减小,谷地空气湿度增加。在生长季节里,山风能降低温度,对植物体营养物质的积累,块根、块茎植物的生长膨大很有好处。

  山谷风还可以把清新的空气输送到城区和工厂区,把烟尘和漂浮在空气中的化学物质带走,有利于改善和保护环境。工厂的建设和布局要考虑有规律性的风向变化问题。山谷风风向变化有规律,风力也比较稳定,可以当作一种动力资源来研究和利用,发挥其有利方面,控制其不利方面,为社会主义建设服务。

  值得重视的是,我国除山地以外,高原和盆地边缘也可以出现与山谷风类似的风:风向风速有明显的日变化。出现在青藏高原边缘的山谷风,特别是与四川盆地相邻的地区,对青藏高原边缘一带的天气有着很大的影响。在水汽充足的条件下,白天在山坡上空凝云致雨,夜间在盆地边缘造成降水。

焚  风

  当气流跨越山脊时,背风面上容易发生一种热而干燥的风,名叫焚风。这种风不象山风那样经常出现,它是在山岭两面气压不同的条件下发生的。

  在山岭的一侧是高气压,另一侧是低气压时,空气会从高压区向低压区移动。在空气移动途中遇山受阻,被迫上升,气压降低,空气膨胀,温度也就随之降低。空气每上升100米,气温就下降0.6°C,当空气上升到一定高度时,水汽遇冷凝结,形成雨雪落下。空气到达山脊附近后,变得稀薄干燥,然后翻过山脊,顺坡下降,空气在下降过程焚风中,重又变得紧密,并出现增温的现象。空气每下降l00米,气温就会升高1°C。因此,空气沿着高大的山岭沉降到山麓的时候,气温常会有大幅度的升高。迎风和背风两面的空气,即使高度相同,背风面空气的温度也总是比迎风面的高。每当背风山坡刮炎热干燥的焚风时,迎风山坡却常常下雨或落雪。

  焚风的害处很多。它常常使果木和农作物干枯,降低产量,使森林和村镇的火灾蔓延并造成损失。十九世纪,阿尔卑斯山北坡几场著名的大火灾,都是发生在焚风盛行时期的。焚风在高山地区可大量融雪,造成上游河谷洪水泛滥;有时能引起雪崩。如果地形适宜,强劲的焚风又可造成局部风灾,刮走山间农舍屋顶,吹倒庄稼,拔起树木,伤害森林,甚至使湖泊水面上的船只发生事故。

  焚风有弊,但是它也有利。由于它能加速冬季积雪的溶化,不用等到明年春天,牛羊就可以在户外放牧了。焚风还丰富了当地的热量资源,象罗纳河谷上游瑞士的玉米和葡萄,就是靠了焚风的热量而成熟的;而焚风影响不到的邻近地区,这些庄稼就难以成熟。 

干 热 风

  在初夏季节,我国一些地区经常会出现一种高温、低湿的风,这就是干热风,也叫“热风”、“火风”、“干旱风”等。它是一种持续时间较短(一般3天左右)的特定的天气现象。

  由于各地自然特点不同,干热风成因也不同。每年初夏,我国内陆地区气候炎热,雨水稀少,增温强烈,气压迅速降低,形成一个势力很强的大陆热低压。在这个热低压周围,气压梯度随着气团温度的增加而加大,于是干热的气流就围着热低压旋转起来,形成一股又干又热的风,这就是干热风。强烈的干热风,对当地小麦、棉花、瓜果可造成危害。

  气候干燥的蒙古和我国河套以西与新疆、甘肃一带,是经常产生大陆热低压的地区。热低压离开源地后,沿途经过干热的戈壁沙漠,会变得更加干热,干热风也变得更强盛。位于欧亚大陆中心的塔里木盆地,气候极端干旱,强烈冷锋越过天山,帕米尔高原后产生的“焚风”,往往引起本地区大范围的干热风发生。

  在黄淮平原,干热风形成的主要原因是以该区域的大气干旱为基础。春末夏初,正是北半球太阳直射角最大的季节,同时又是我国北方雨季来临前天气晴朗、少雨的时期。在干燥气团控制下,这里天晴、干燥、风多,地面增温快(平均最高气温可达25-30°C),凝云致雨的机会少,容易形成干热风。这种干热风,对这一带小麦后期的生长发育不利。

  在江淮流域,干热风是在太平洋副热带高压西部的西南气流影响下产生的。太平洋副热带高压是一个深厚的暖性高压系统,自地面到高空都是由暖空气组成的。春夏之际,这个高气压停留在江淮流域上空,以后逐渐向北移动。由于在高压区内,风向是顺时针方向吹的,所以在副热带高压的西部,就吹西南风。位于副热带高压偏北部和西部地区,受这股西南风的影响,产生干热风天气。初夏时,北方仍有冷高压不断南下,势力减弱,发生变性;当它与副热带高压合并时,势力又得到加强,使晴好天气继续维持,干热风就更加明显。

  在长江中下游平原,梅雨结束后天气晴朗干燥,偏南干热风往往伴随“伏旱”同时出现,对双季早稻(或中稻)抽穗扬花不利。

  干热风对作物的危害,主要由于高温、干旱、强风迫使空气和土壤的蒸发量增大,作物体内的水份消耗很快,从而破坏了叶绿素等色素,阻碍了作物的光合作用和合成过程,使植株很快地由下往上青干。尤其是干热风,常常和干旱一起危害作物。作物根部本来就吸不到应有的水分,而干热风却又从茎叶中把大量的水分攫取走了,因而使作物更快地萎黄枯死。

  干热风常发生的初夏时节,正是我国北方小麦灌浆时期,碰上干热风,麦穗会被烤得不能灌浆,提前“枯熟”、麦粒干瘪,粒重下降,导致严重减产。

  干热风的危害程度,还与干热风出现前几天的天气状况有关。如雨后骤晴,紧接着出现高温低湿的燥热天气,危害较重。在干热风发生前如稍有降水,对于减轻干热风危害是有利的。从播种时间的早晚来看,晚麦容易受害。所以,农谚说:“早谷晚麦,十年九坏”。从农时来看,小满、芒种是一关,农谚有“小满不满,麦有一险”的说法。就是说,小麦在小满时还没有灌浆乳熟,是容易受到干热风危害的。