风是空气流动的现象,所以分析它的受力状况,就能了解它的运动状态。
不同纬度和不同地表属性使得地球表面受热并不均匀,这就导致了水平气压出现差异。空气受到水平气压梯度力的驱使而运动,产生了风。当然,只存在水平气压梯度力是一个理想状态,在自由大气中(距离地表1000米以上的大气)还必须考虑地转偏向力对气流方向的影响。
实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影响。比如山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘陵、山地因摩擦大而使风速减小,孤立山峰却因海拔高而使风速增大。风向和风速的时空分布是非常复杂的,这里我们介绍几种不同寻常的风。
焚风 一般来说,气流在迎风坡上升时,温度会随之降低,越过山脊在背风坡一侧顺坡下降时形成一种干燥高温的气流,就是焚风。阿尔卑斯山脉的焚风效应最为显著,同一时间,迎风的意大利米兰大雨如注寒气袭人;而山北的瑞士却是碧空万里干热难熬。
风切变 是指在一个较小的三维空间里两点之间的风速或风向的剧烈变化。低空风切变(发生在距离地面600米以下的风切变现象)是飞机起飞和着陆阶段的一个重要危险因素,在飞机起飞和着陆时,飞行高度很低,机动能量余量不足,飞机抗拒不了突然袭来的风切变,不仅能使飞机航迹偏离,而且可能使飞机失去稳定甚至失速导致坠机。
晴空湍流 在万里晴空中有时也会像平静的海面下藏有汹涌的暗流一样,偶尔会出现强烈的扰动气流,使飞机产生剧烈颠簸,这就是晴空湍流。它是短时间内大气中的不规则运动,由于它在空中出现时不伴有可见的天气现象,飞行员很难事先发现。晴空湍流通常发生在6000~15000米的高空,以离地面1万米高度附近为最多。
尘卷 是一种柱状的垂直旋转气流,和龙卷风很像,但它们生成在晴朗的天气下并且绝大多数情况下比最弱的龙卷风还要弱。气温较高时如果地面因高温形成很强的上升气流并且有足够的低空风切变,上升的热气流就可能做小范围的气旋运动,此时便会形成尘卷。尘卷之所以不属于龙卷风,是因为它们在晴朗的天气条件下形成而且也不会有龙卷风的漏斗云结构。
(《科学画报》2014年第4期)


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