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是大规模的气体流动现象。在地球上,风是由空气的大范围运动形成的。在外层空间太阳风是气体或带电粒子太阳到太空的流动,而行星风则是星球大气层的轻分子释气作用飘散至太空。风通常可按空间尺度、速度、力度、肇因、产生区域及其影响来划分。在太阳系海王星木星上,曾观测到迄今为止于星球上产生的最为强烈的风。

气象学中,经常用风的強度和风的方向来描述风。短期的高速的风的爆发被稱为阵风。极短时间内(大约1分钟)的强风被称为。长时间的风可根据它们得平均强度被称呼不同的名字,比如微风烈風风暴飓风台风等。风发生的时间范围很大,有只持续几十分钟的雷暴气流,有可持续几小时的因地表加热而产生的局地微风,也有因地球上不同气候区内吸收太阳能量不同而产生的全球性的风。大尺度大氣環流产生的两个主要原因是赤道和极地之间的所受不同的加热,以及行星的旋转(科里奥利效应)。在热带,热低压和高原可以驱动季风环流。在海岸地区,海陆风循环在局地的风中占主要。在有起伏地形的地区,山谷风在局地风中占主要。

人类文明历史中,风引发了神话,影响过历史,扩展了运输战争的范围,为机械功娱乐提供了能源。风推动着帆船在地球的大海中航行。热气球利用风可作短途旅行,动力飞行可以利用风来增加升力和减少燃料消耗。一些天气现象引发的风切变区域可以导致航空器处于危险的境况。当风变强时,会毁坏树木和人造建筑。

风还可以通过不同的风成过程(比如沃土的形成,黄土的形成)和侵蚀作用改变地表形态。盛行风可以将大沙漠黄沙从源头带到很远的地方;粗糙的地形可以将风加速,因为对当地的影响很大,世界上一些区域的和沙尘暴相关的风都有自己的名字。风可以影响野火的蔓延。 很多种植物的种子是依靠风来散布,这些物种的生存和分布受风影响很大。一些飞行类昆虫的种群大小也受风影响。当风和低温同时发生时,对家畜会有不利影响。风还可以影响动物的食物的储存,以及它们的捕猎和自保的策略。

成因

风是由气压的差异造成的。当气压差异存在时,空气会从高压区域向低压区域移动,从而产生风速大小不同的风[1]。在一个旋转的星球上,在赤道以外的地方,空气的流动会受到科氏力的影响而产生偏转。就全球而言,大尺度风(大氣環流)的两个主要的驱动因子是赤道和极地之间的加热差异(吸收太阳能量的差异导致了浮力)和星球的旋转。在赤道之外的不受地面摩擦力影响的高空,大尺度的风倾向于达到地转平衡。在地球表面,摩擦力会使得风逐渐变慢。地表摩擦力还会使得更多的风被吹入低压区域。一个新的有争议的理论认为, 森林引起的水汽凝结导致了对森林从海岸沿线吸引潮湿的空气过程的一个正反馈循环,从而产生了气压梯度。

在解构和分析风廓线时会将风描述为物理的力的平衡。这种分析有助于简化大气的运动方程以及构造有关风的水平和垂直的分布的变量。地轉風是科氏力与气压梯度力平衡的结果。它平行于等压线流动,在中纬度地区大致流动在大氣邊界層之上。热成风是大气中两层地转风的差分。它仅当大气有水平溫度梯度之时存在。非地转性是地转风与真实风之差,它会导致空气逐渐填满气旋。梯度风与地转风相似,但还包括离心力(或向心加速度)。

气象数据

风向

风向一般是指风吹来的方向。比如,北风是指从北方吹向南方的風。

風的級別

蒲福風級

蒲福風級英國人弗朗西斯•蒲福(Francis Beaufort)於1805年根據风对地面物体或海面的影響程度而定出的風力等级[2]。按風力強弱,將風力劃分為「0」至「12」,共13個等級,即目前世界氣象組織所建議的分級。到了1950年代,因為發展出更完善的測風儀器,在自然界中可以實際測量出的風力便大大地超超了12級的風力等级,於是就把風力等级由「0」至「12」級擴展至最高的「17」級,即共18個等級。

蒲福氏風級發明的時候是一種依靠觀察海面現象的分級法。各級數根據海情或浪的狀況來劃分,並沒有定明相關連的風速。

改良藤田級數用作分類龍捲風強度等級,在2007年改良自藤田級數,現一般作為加拿大美國等地的龍捲風強度等級系統。

测量

风向标被用来指示风向。在机场,風向袋被用来指示风向,它被吹拂的角度也被用来指示风速大小。风速一般用风速计来测量,最常用的有转杯式和螺旋桨式。当需要频繁测量风速时(比如研究应用),可以利用超声波信号的传播速度或对加热电线的电阻的通风效应来测量风。另外一种类型的风速计是利用皮托管来测量。皮托管的外管被暴露在风中测量动态压力,通过外管和内管之间的压力差可以计算出风速来。

類型

龙卷风

龙卷风由快速旋轉並造成直立中空管狀的气流形成,一般都呈上大下小的漏斗状。超級單體雷暴(Supercell storms)有30%可能性會產生龍捲風。龙卷风内部冷空气下降,外部热空气上升。

季候風

季候风(又称季风)是周期性的风,随着季节变化,并且盛行风向季节切变达120度以上。主要发生在亚洲(东亚地区)、西非几内亚澳大利亚的北部沿海地带等地。

气旋

气旋是指大气中水平气流旋转形成的大型涡旋,北半球逆时针,南半球顺时针。在同高度上,气旋中心的气压比四周低,又称低压。热带气旋是发生在热带、亚热带地区海面上的气旋性环流

风的应用

运输

海運方面,在帆船時代風對航海是極度重要的動力源,信風的運用為地理大发现帶來極大的助力,直到蒸汽船普及後才失去其重要性,但強風對小船的航行仍帶來不少危險性,且強風亦會增強海浪危害航行安全,因此迴避風帶來的危險仍是航海的重點,大型船隻也要迴避龍捲風與颱風等強烈氣旋。

空運方面,逆風有助於航空器起降,特別是固定翼飛機,而側風對起降則最不利,因此多數機場跑道盡可能與盛行風向平行以降低遇上側風的機率,航空母舰在要進行起降作業時也多半會逆風航行亦此原因。飛機航行中風亦是重要的危險因素,與行進方向不平行的風容易引發亂流造成飛安問題,因此機身設計必須重視減少風干擾保持平衡,長途飛機則多半會飛到平流层巡航亦為減少对流层的垂直風影響。

陸運方面,一些空曠平原或河面常會有強風吹拂,因此這些路段或橋梁會加設擋風板增加行車安全,特別是鐵路,一旦因強風造成出軌必成重大事故。車輛本身較少受自然風影響,但高速行駛下產生的相對風便很重要,車身外型是主要的風阻來源,採用流线型的設計可降低風阻係數,提高最高車速並降低油耗,重視性能的跑车賽車還會要求利用相對風在高速行駛時產生下壓力(即與飛機的機翼相反的概念),藉此確保高速行駛輪胎的抓地力。風對車輛的散熱也極為重要,引擎煞車與輪胎等容易產生高溫的部件非常需要仰賴風散熱。

能源

風能是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量。空氣流具有的動能稱風能。空氣流速越高,動能越大。人們可以用風車把風的動能轉化為旋轉的動作去推動發電機,以產生電力,方法是透過傳動軸,將轉子(由以空氣動力推動的扇葉組成)的旋轉動力傳送至發電機。到2008年為止,全世界以風力產生的電力約有 94.1 百萬千瓦,供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數國家而言還不是主要的能源,但在1999年到2005年之間已經成長了四倍以上。

视频

风 相关视频

大自然中的风是怎么形成的
龙卷风的介绍

參考文獻

  1. 风是怎么形成的?,腾讯儿童,2012-05-24
  2. 风 无所不能,中国天气网,2018-11-14