大气科学之风从哪里来==风的多样化

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。

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。

　　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。