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第12章 风系列

风的形成

风是大气运动的一种表现形式,近地面空气有些地方比较冷,有些地方比较热。热空气膨胀变得比较轻,就会往上升,这时附近的冷空气就会过来填补,冷空气填进来以后遇热又上升,这样冷空气就会不断地流动,便形成风。大的空气团的流动按其流动方向,上下流动叫垂直运动,左右流动叫水平运动。而小块的空气流动没有方向。气象学上空气极其不规则,杂乱无章的运动称为湍流,空气的垂直运动叫做对流。空气的水平运动和有水平分量的空气流动才称为风。空气从高气压的地方流向低气压的地方,而且只要有气压差存在,空气就一直向前流动,这就是风。所以风是气压梯度力作用的结果。

风向

风向指气流的来向,用风向标测定。一定时间内(日、月、年)出现次数最多的风向,叫最多风向。习惯上我们用风向来称呼风的名称,如从北边吹来的风称为“北风”,从西北方向吹来的风称为“西北风”等。风向常以八个或十六个方位来表示。当风在某个方向摇摆不能确定时在前面加“偏”字。

我国通常采用八个方位来预报风向,如在方位337°05′~22°05′间吹来的风叫做北风,22°05′~67°05′吹来的风叫做东北风等。作大范围的天气预报时,有时也可以听到偏北风、偏西风等名称,此时是以四个方位表示风向的,此时315°~45°间吹来的风叫做偏北风;45°~135°间吹来的风叫做偏东风;135°~225°间吹来的风叫做偏南风;225°~315°间吹来的风叫做偏西风。

风的等级和风速

一般风可以分为13个等级,其风速如下:

0级无风:烟直上,非常平静。风速:0~0.2米/秒;

1级软风:烟示风向,青烟随风偏。风速:0.3~1.51米/秒;

2级轻风:感觉有风,吹脸面。风速:1.6~3.32米/秒;

3级微风:旌旗展开,树叶摇动。风速:3.4~5.44米/秒;

4级和风:吹起尘土,纸片满天飞。风速:5.5~7.9米/秒;

5级劲风:小树摇摆。风速:8~10.79米/秒;

6级强风:电线有声,举伞步行难。风速:10.8~13.812米/秒;

7级疾风:迎风步行困难。风速:13.9~17.116米/秒;

8级大风:风吹折毁树枝。风速:17.2~20.7米/秒;

9级烈风:小损房屋,瓦片飞。风速:20.8~24.42米/秒;

10级狂风:拔起树木,房屋倒塌。风速:24.5~28.43米/秒;

11级暴风:损毁普遍,一片废墟。风速:28.5~32.63米/秒;

12级台风:摧毁巨大,波及范围广。风速:>31米/秒。

蒲福风级表

等级名称陆地现象海面状态风速(千米/时)

0无风静,烟直上平静如镜<1

1软风烟能表示风向,微波1~5

但风向标不能转动

2轻风人面感觉有风,树叶有微响,小波6~11

风向标能转动

3微风树叶及微枝摆动不息,旗帜展开小波12~19

4和风能吹起地面灰尘和纸张,轻浪20~28

树的小枝微动

5劲风有叶的小树枝摇摆,轻浪29~38

内陆水面有小波

6强风大树枝摇动,电线呼呼有声,大浪39~49

举伞困难

7疾风全树摇动,迎风步行感觉不便巨浪50~61

8大风微枝折毁,人向前行感觉阻力甚大猛浪62~74

9烈风建筑物有损坏狂涛75~88

10狂风陆上少见,见时可使树木拔起,狂涛89~102

建筑物损坏较重

11暴风陆上很少,有则必有重大损毁非凡现象103~117

12飓风陆上绝少,其摧毁力极大非凡现象118~133

行星风系

行星风系是指不计海陆分布和地形的起伏等影响,全球性大范围内的低层盛行风带,称为“行星风系”。它是大气环流的组成部分。由于热力和动力作用的综合影响,南北半球近地面分别形成两个低气压带和两个高气压带,赤道低气压带。在高低气压带之间又形成三个风带:信风带、西风带和极地东风带。在副热带纬度高空的水平辐射最强,地面形成高压。副热带高压的空气在地面辐散,由于地转偏向力的作用,流向低纬度的气流在北半球成为东北信风,南半球成为东南信风。地球上的气压带和风带的位置会随太阳直射点的南北移动而发生变化:当太阳直射点位于北回归线附近时,赤道低气压带移至赤道以北,其他的风带和气压带也相应北移;反之则南移。

地方性风

地方性风指的是带有地方性特征的中、小尺度风系,这是由于特殊的地理位置、地形或地表性质等影响而产生的。一般可以分为:海陆风、山谷风、冰川风、焚风、布拉风和峡谷风等。

海陆风:由于水陆间热力性质不同而形成的,以一天为周期的方向相反的地方性风系。一般热带地区海陆温差大,海陆风强度也大。

山谷风:由于山坡和谷地受热不均匀而引起以一日为周期的方向相反的地方性风系。山谷高差愈大,山谷地形愈完整,地面越裸露,山谷风越大。

冰川风:在冰川谷地中,由于冰川表面上空气温度比谷中同高度空气温度低,冷而重的空气在冰川上形成沿冰川向下坡方向流动的风。

焚风:越山气流迅速下沉到较低山麓或平原上所形成的干热风。是一种由地形作用形成的地方性风。

布拉风:在温带及其附近纬度,从离海不远的山地或高原上,沿较陡的山坡,吹向温暖海滨的干燥而寒冷的强风。

峡谷风:大规模气流由开阔地区进入山谷、隘口、海峡等时因通道变窄使气流加速而形成的强风。

比如:阿富汗强阵风、碧瑶风、巴霍洛风等都是世界上的主要地方风。

季风

季风,顾名思义是随季节变化的风。它是大气环流的重要组成部分。季风是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的,以一年为周期的大范围对流现象。一般冬夏之间稳定的盛行风向相差达120°~180°。根据研究,全球有几个明显的季风气候区域,即澳大利亚北部、西北太平洋以及北冰洋沿岸若干地区,而西非、东非、南亚、东南亚、东亚等地则为显著的季风气候区。

季风会随季节变化是因为受以下几种因素的影响:

海陆影响:由于海陆间热力差距,冬季大陆为冷高压,海洋为暖低压,风从大陆吹向海洋。夏季大陆为热低压,海洋为冷高压,风从海洋吹向大陆,带来丰沛的降雨。

大尺度行星环流的影响:两支行星风带交替的区域,行星环流会发生季节性变化,盛行风向往往近于相反,这种现象称为行星季风,在北纬30°到南纬30°之间的地区最为显著。

高原大地形的影响:会产生气旋性环流。东亚-南亚是世界上最著名的季风区,其季风特征主要表现为存在两支主要的季风环流,即冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风,并且它们的转换具有暴发性的突变过程,两种季风的过渡期短。一般来说,11月-次年3月为冬季风时期,6-9月为夏季风时期,4-5月和10月为夏、冬季风转换的过渡时期。由于季风的存在和当地因素的作用会形成几种不同的季风气候。

信风

信风指的是从副热带高气压吹向赤道低气压带的方向固定的风。因为此风发生在低纬地区,风向特别稳定,风速很少变化的风;因为海员们用它辨别方向很方便,觉得它很守信用,所以称为“信风”,又有“贸易风”之称。

在太阳光的长期照射下,赤道受热最多,近地面空气受热上升,形成赤道低气压带,在高空形成高气压,高空高气压向南、北两方高空低气压方向移动,在南北纬30°附近遇冷下沉,在近地面形成副热带高气压带。在这种情况下,赤道低气压带与副热带高气压带之间产生气压差,气流从“副热带高气压带”流向“赤道低气压带”。在地转偏向力的影响下,北半球副热带高压中的空气向南运行时,空气运行偏向于气压梯度力的右方,形成东北风,即东北信风。南半球反之形成东南信风。在南北纬10°~30°之间,是常年盛行信风的地带,叫“信风带”。

阵风

阵风是空气扰动的结果,在离地面约1500米以上的高空,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1500米之内,尤其是接近地面的空气,它的流动速度有时大,有时小,因此风也是时大时小,吹在人的身上有一阵一阵的感觉,所以被叫做“阵风”。一般6级和6级以上的风多为阵风,有一定的危害。阵风有比较大的能量,能吹倒电线杆等,造成大面积停电和通信故障等。

台风

早在很多年以前,历史上就有关于台风的记载。台风指的是发生在热带海洋上的暖心气旋性旋涡,是一种热带气旋。台风的水平尺度约有几百千米到上千千米,垂直尺度可从地面直达平流层底层,是一种复杂的天气系统。台风中心气压很低,一般在870~990百帕之间,中心附近地面最大风速一般为30~50米/秒,有时可以超过80米/秒。一般,在暖季,太平洋西部地区是形成台风最多的地区,每年发生台风个数占全球的36%。还有北太平洋东部、北大西洋、南太平洋、南印度洋西部等地区也经常发生台风。不同的国家对台风的称呼和界定是不同的,发生在北太平洋西部和南海地区的习惯上称“台风”。中国气象部门规定,中心最大风速大于或等于32.7米/秒的称强台风,风速在17.2~32.6米/秒的称台风,风速小于或等于17.1米/秒的称为热带低压。发生在北太平洋东部和大西洋的称飓风。发生在孟加拉湾和阿拉伯海的称气旋性风暴。影响我国台风的源地有三处:以加罗林群岛洋面为最多,菲律宾群岛以东洋面次之,南海海面比较少。台风主要形成于5-10月,以7-9月最为集中。

龙卷风及其成因

龙卷风常被称为“龙吸水”,由于它的外形像神话传说中的龙,从天而降,把地上的水吸上天空。龙卷风是一个猛烈旋转的圆形空气柱。其上端与云相接,下端有的悬挂在半空,有的与地面相接。与地面相接的称为“陆龙卷”,与水相接的称为“水龙卷”,有时同一块云中可以出现两个龙卷,一面旋转,一面朝前移动。那么龙卷风是怎么形成的呢?其实龙卷风是空气里的旋涡。在发展强烈的积雨云中,空气扰动很厉害,里面的温度、湿度、风向和风速差别很大引起的。例如:下沉气流风速往往达8级以上,而上升风速一般只有3~4级,这就使得积雨云内部空气扰动剧烈,产生旋转作用,当旋转作用增大到一定程度时,就形成了龙卷风。又如:地面和云层温度差距比较大,冷空气急速下降,热空气急速上升,上下层空气交替扰动,形成许多小旋涡。这些小旋涡逐渐扩大,上下激荡越发厉害,形成了大旋涡,也会形成龙卷风。

龙卷风的分类

龙卷风一般分为陆龙卷、水龙卷和火龙卷等。在陆地上发生的龙卷风称为陆龙卷,其上端与云相接,下端有的悬挂在半空,有的与地面相接。它有很大的威力,能拔倒树木,摧毁房屋,甚至卷起人,给人类的生命财产造成巨大损失。水龙卷是发生在水面上的,多在海洋和湖泊上,与水相接,会对航行的船只造成威胁。有时在火山爆发或发生大火灾的地方,会发生龙卷风,这时候风中会夹杂着烟火和灰尘等,这样的龙卷风被称为火龙卷。

飓风

飓风和台风一样都是指发生在热带海洋上的暖心气旋性旋涡,是一种热带气旋。飓风常常行进数千千米,横扫多个国家,所以也是一种比较严重的自然灾害。不同的国家对台风的称呼不同,发生在北太平洋东部、加勒比海和大西洋的称“飓风”。飓风风速很大,通常在30米/秒左右,最大可以达到80米/秒。飓风往往短时间内能释放出巨大的能量,飓风一旦登陆,便会给周围人类带来无法估计的损失。飓风产生于热带海洋的一个原因是因为温暖的海水给飓风提供了源源不断的动力。另外,它还会引发风暴潮,会使地球变得越来越热。一般飓风按风速可以分为五级:一级:最高持续风速33~42米/秒;二级:最高持续风速43~49米/秒;三级:最高持续风速50~58米/秒;四级:最高持续风速59~69米/秒;五级:最高持续风速≥70米/秒。飓风源地主要在西经50°与安的列斯间,多发生在6-9月。运行方向自动向西。飓风所到之处会造成巨大的灾害和影响。20世纪最大的飓风灾难发生在孟加拉,30多万人死亡,并造成了无法估计的经济损失。