书城科普了解大自然的脾气:气象知识
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第4章 影响地球冷暖的风(1)

风与人的关系很密切,它无时不在,无处不见。每天我们都能感受到风,春夏的风清新凉爽,秋冬的风寒冷刺骨。但是如果对于风仅限于此,那么就太狭隘了。风的厉害实则大着呢!瞧,它能变身为狂风、暴风、龙卷风、沙尘暴等各种各样的姿态,这些狂烈的风来临时,常会带来灾害。比如说风力强劲的狂风暴风,它的到来可谓是惊天动地,所到之地一片狼藉;龙卷风更不用说了,它有着龙一样强大的阵势,它所造成的死亡人数仅次于雷电。但也并不是所有狂烈的风带来的都是灾害,就比如说台风,它虽说也有危害,但在某种程度上也造福了人类,它给人类带来了淡水资源,减少了灾荒……不管怎样,风都作为地球因为不可或缺的因素赫然存在着。

风的由来

所谓风,是空气作水平运动的一个现象,以风向、风速或风力来表示。风向是指风所来的方向,除静风外,按十六方位来表示。风速则是指空气所与经过的距离所需时间的比值,单位用米/秒表示。大气中水平风速一般为1.0~10米/秒,台风、龙卷风的速度可达到102米/秒,而农田中的风速可以小于0.1米/秒。

风的成因

风形成的直接原因是水平气压梯度力的影响,简单地说,是空气分子的运动。风的成因和空气、气压有着密切的关系。

空气的构成包括氮分子、氧分子、水蒸气和其他微量成分。这些空气中的分子以很快的速度移动,彼此之间会发生碰撞,并能和地平线上的任何物体发生碰撞。

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,在某个区域内,空气分子存在越多,区域的气压就越大。

风的作用

风是农业生产的环境因素之一,适度的风速对改善农田环境条件有重要作用。风可以传播植物花粉、种子,帮助植物授粉和繁殖。风能还是分布广泛、用之不竭的能源。

中国盛行季风,对作物生长有利。在内蒙古高原、东北高原、东南沿海以及内陆高山,都具有丰富的风能资源可作为能源开发利用。

风不仅对农业有积极作用,有时也会产生消极作用。比如说它能传播病原体,蔓延植物病害。大风会使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量。大风还会造成土壤风蚀、沙丘移动,从而毁坏农田。

在干旱地区盲目垦荒,还将导致土地沙漠化。牧区的大风和暴风雪可吹散畜群,加重冻害等。

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,大气分子被迫从气压相对较高的地带流向低气压地带引起的。气象图上所显示的高压带和低压带,形成的是温和的微风,而产生微风所需的气压差仅占大气压力本身的1%。所以强风暴的形成则源于更大、更集中的气压区域的变化。

狂风的怒吼

在气象术语中,狂风是指速度为每小时88~102千米的风,即10级风;对“暴风”的定义是时速在103~117千米的风,即11级风。当然,在实际生活中,人们对狂风和暴风的定义一般是对人们的正常生活造成了较为严重的影响便可称其为狂风或暴风。

是谁激怒了狂风

风的形成有各种各样的原因,一般来说,最直接的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。

而之所以会形成狂风和暴风,一方面是因为强对流导致空气受热不均,形成压力差而形成动力。另一个原因是山峰较多、地势狭窄等导致空气通过时受到阻挡,速度加快,形成大风。

一般来说,我国的狂风多发区一般集中在青藏和新疆。从全球来看,南极的风有时可达到360千米/小时,这已经远远大于12级风了。

风力等级是按风速来划分的,风速就是风的前进速度。相邻两地间的气压差愈大,空气流动越快,风速越大,风的力量自然也就越大。所以通常都是以风力来表示风的大小。风速的单位用每秒多少米或每小时多少千米来表示。而发布天气预报时,大都用的是风力等级。

风的分级

风速的大小常用几级风来表示。风的级别是根据风对地面物体的影响程度而确定的。在气象上,目前一般按风力大小划分为12个等级。

风的12个等级

风级风的名称风所造成的现象

0级无风静,烟直上

1级软风烟能表示风向,但风向标不能转动

2级软风人面感觉有风,树叶有微响,风向标能转动

3级微风树叶及微枝摆动不息,旗帜展开

4级和风能吹起地面灰尘、纸张和地上的树叶,树的小枝微动

5级清劲风有叶的小树枝摇摆,内陆水面有小波

6级强风大树枝摆动,电线呼呼有声,举伞困难

7级疾风全树摇动,迎风步行感觉不便

8级大风微枝折毁,人向前行感觉阻力甚大

9级烈风建筑物有损坏(烟囱顶部及屋顶瓦片移动)

10级狂风陆上少见,可将树木拔起,使建筑物损坏严重

11级暴风陆上很少,有则必有重大损毁

12级飓风陆上绝少,其摧毁力极大

拓展阅读

风力歌

零级烟柱直冲天,

一级烟柱随风偏,

二级清风吹脸面,

三级叶动红旗展,

四级枝摇飞纸片,

五级带叶小树摇,

六级举伞步行难,

七级迎风走不便,

八级风吹树枝断,

九级屋顶飞瓦片,

十级拔树又倒屋,

十一、十二陆上很少见。

亦敌亦友话台风

台风又名飓风,是热带气旋的一个类别。在气象学上,按世界气象组织定义:热带气旋中心持续风速达到12级(即每秒32.7米或以上)称为飓风(台风)。飓风的名称一般在北大西洋及东太平洋范围内使用,而台风的名称则是在北太平洋西部(赤道以北,国际日期线以西,东经100°以东)被广泛使用。

台风的特点

经过反复观察和总结,台风(飓风)一般具有以下六个特点:一是季节性。它一般发生在夏秋之间,最早发生在5月初,最迟发生在11月。

二是台风中心登陆地点难以准确预报。台风的风向时有变化,常出人意料,台风中心登陆地点往往与预报相左。

三是台风具有旋转性。它登陆时的风向一般先北后南。

四是损毁性严重。台风对不坚固的建筑物、架空的各种线路、树木、海上船只,海上网箱养鱼、海边农作物等破坏性很大。

五是强台风发生常伴有大暴雨、大海潮、大海啸。

六是强台风发生时,人力不可抗拒,易造成人员伤亡。

台风级别

超强台风:底层中心附近最大平均风速大于51.0米/秒,即16级或以上。

强台风:底层中心附近最大平均风速41.5~50.9米/秒,即14~15级。

台风:底层中心附近最大平均风速32.7~41.4米/秒,即12~13级。

强热带风暴:底层中心附近最大平均风速24.5~32.6米/秒,即风力10~11级。

热带风暴:底层中心附近最大平均风速17.2~24.4米/秒,即风力8~9级。

热带低压:底层中心附近最大平均风速10.8~17.1米/秒,也即风力为6~7级。

台风的极积影响

台风在危害人类的同时,也在保护着人类。

台风给人类送来了淡水资源,大大缓解了全球水荒。一次直径不算太大的台风,登陆时可带来约30亿吨的降水。

另外,台风还使世界各地冷热保持相对均衡。赤道地区气候炎热,若不是台风驱散这些热量,热带会更热,寒带会更冷,温带也会从地球上消失。

近几年我国重大的台风灾害

2009年台风“莫拉克”造成台湾、大陆500多人死亡,近200人失踪,46人受伤。台湾南部降雨量超2000毫米,造成数百亿台币损失,大陆损失近百亿人民币。

2008年第14号强台风“黑格比”,造成菲律宾、中国华南、越南共127人死亡。

2008年第8号强台风“凤凰”,造成台湾、安徽、江苏至少13人死亡,福建地区基础设施损坏严重,经济损失巨大。

2008年第6号台风“风神”,造成广东、湖南、江西至少30人死亡,财产损失巨大,降水量破纪录。

2008年第1号台风“浣熊”,是新中国成立以来第一个4月登陆我国的台风,造成广东省3人死亡,经济损失巨大。广东一水库由于蓄水过多而溃坝,基础设施破坏严重,造成华南历史上四月最为严重的洪涝灾害,降水破历史上四月纪录。

2007年第9号超强台风“圣帕”,造成东南沿海至少39人死亡,经济损失较大。

龙卷风是雷雨中的擎天柱

我们通常所说的龙卷风多见于夏季的雷雨天气,尤以下午到傍晚最为常见。龙卷风是在天气不稳定的状况下产生的一种强烈的、小范围的由两股空气强烈相向、相互摩擦形成的空气旋涡。它所波及的范围一般在十几米到数百米之间,持续时间一般只有几分钟,风力强大,破坏力极强,带来的危害十分严重。

多样的龙卷风

第一种是多旋涡龙卷风。它是指带有两股以上围绕同一个中心旋转的旋涡的龙卷风。多旋涡结构经常出现在剧烈的龙卷风上,并且这些小旋涡在主龙卷风经过的地区往往会造成更大的破坏。

第二种是水龙卷。它可以简单地定义为水上的龙卷风,通常意思是在水上的非超级单体龙卷风。世界各地的海洋和湖泊等都可能出现水龙卷。

第三种是陆龙卷。这是一个术语,用以描述一种和中尺度气旋没有关联的龙卷风。

第四种是火龙卷。它是非常罕见的龙卷风形态,是陆龙卷与火焰的结合。

龙卷风素描

龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象,影响范围虽小,但破坏力极大。它往往使成片庄稼、成万株果树瞬间被毁,导致交通中断,房屋倒塌,危及人畜生命。

龙卷风的水平范围很小,直径从几米到几百米,平均为250米左右,最大为1千米左右。在空中直径可达几千米,最大时达到10千米。

龙卷风极大风速每小时可达150~450千米,持续时间一般仅几分钟,最长不过几十分钟,但造成的灾害很严重。

龙卷风的成因

这种阵势强大的龙卷风是如何形成的呢?具体来说,龙卷风是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式,其形成过程可以分为四个阶段。

第一阶段,由于大气的不稳定性产生强烈的上升气流,因为急流中的最大过境气流的影响,它被进一步加强。

第二阶段,在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用,上升气流在对流层的中部开始旋转,形成中尺度气旋。

第三阶段,随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展,气旋本身变细并增强;同时,一个小面积的增强辅合,气旋内部就形成了初生的龙卷。接着,产生气旋的过程相同,形成龙卷核心。

第四阶段,龙卷风核心中旋转的强度使得龙卷风一直伸展到地面,当发展的涡旋到达地面高度时,地面气压开始急剧下降,地面风速急剧上升,强烈的龙卷风就形成了。

打转的旋风

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,它是空气在流动中造成的一种自然现象。

热带气旋是自然灾害的一种,一般发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋,是一种强大而深厚的热带天气系统。当然,除了给人们造成的灾害,热带气旋也是大气循环中的一个组成部分,能够将热能及地球自转的角动量由赤道地区带往较高纬度,另外,也可为长时间干旱的沿海地区带来丰沛的雨水。

旋风的成因

旋风形成的最主要原因与空气膨胀有关,比如一个地方因为温度高空气也便会膨胀起来,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动,跟水往低处流一样。

但是,受到地球自西向东旋转的影响,四周也会吹来较冷的空气,这样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。

热带气旋的突出特点

热带气旋的最大特点是它的能量来自水蒸气冷却凝固时放出的潜热。其他天气系统如温带气旋主要是靠水平面上的空气温差所造成。

热带气旋登陆后,或者当热带气旋移到温度较低的洋面上,便会因为失去温暖而潮湿的空气供应能量而减弱消散或转化为温带气旋。热带气旋的气流受地转偏向力的影响而围绕着中心旋转。在北半球,热带气旋沿逆时针方向旋转,在南半球则以顺时针方向旋转。

气旋的构成

一个成熟的热带气旋有地面低压、暖心、中心密集云层区、台风眼、风眼墙、螺旋雨带、外散环流等部分。其中地面低压是指热带气旋的中心接近地面或海面部分是一个低压区。

热带气旋的等级:

一、热带低压,底层中心附近最大平均风速10.8~17.1米/秒,即风力为6~7级。

二、热带风暴,底层中心附近最大平均风速17.2~24.4米/秒,即风力8~9级。

三、强热带风暴,底层中心附近最大平均风速24.5~32.6米/秒,即风力10~11级。

四、台风,底层中心附近最大平均风速32.7~41.4米/秒,即12~13级。

五、强台风,底层中心附近最大平均风速41.5~50.9米/秒,即14~15级。

六、超强台风,底层中心附近最大平均风速≥51.0米/秒,即16级或以上。