三、风的形成条件分析
1.风的形成原理:地面受热不均,受热较多的地方气温高,空气受热膨胀上升,受热较少的地方气温低,空气冷却收缩下沉,形成大气的垂直运动。在近地面则形成高压中心和低压中心,产生气压差。气压差异产生水平气压梯度力,驱动大气的水平运动,称为风。
2.风的受力分析
(1)近地面:
①水平气压梯度力:垂直于等压线,由高压指向低压;是形成风的直接动力,既影响风的方向,也影响风的大小。
②摩擦力:近地面的粗糙程度,决定了摩擦力的大小,摩擦力的方向与风的方向相反,会减小风的速度。水平气压梯度力一定的情况下,摩擦力越大风速越小。摩擦力既影响风的方向,也影响风速大小。
③地转偏向力:风在运动时会受到地转偏向力的影响,北半球右偏,南半球左偏。地转偏向力只影响风的方向,对风速大小没有影响。
(2)高空中的风一般没有摩擦力的影响,只受水平气压梯度力和地转偏向力的影响,因此水平气压梯度力相同热带条件下,高空中的风速一般大于近地面风速。
3.等压线中风向的作图:
(1)做出水平气压梯度力;(垂直于等压线,由高压指向低压)
(2)判断南北半球,确定偏转方向;(北半球右偏,南半球左偏)
(3)确定近地面还是高空,近地面偏转约45°,高空偏转约90°。
3.风力大小的影响因素:气压差(水平气压梯度力)、摩擦力(下垫面)、地形(阻挡或狭管效应)。
4.狭管效应
地形的狭管作用,当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时,由于空气质量不能大量堆积,于是加速流过峡谷,风速增大。当流出峡谷时,空气流速又会减缓。这种地形峡谷对气流的影响;称为“狭管效应”。由狭管效应而增大的风,称为峡谷风或穿堂风。
(1)产生原理
液体在管中流动,经过狭窄处时流速加快。气流在地面流经狭窄地形时类似液体在管中的流动,流速也会加快,并因气体具有可压缩性,密度也会增大。地球上山地的许多风口和许多地方出现的地形雨都与气流经过狭窄地形密切相关。
(2)形成条件
①自然的峡谷地形可对风速产生影响,引发狭管效应。
②就像峡谷里的风总比平原风猛烈- -样,城市高楼间的狭窄地带风力也特强,易造成灾害。一些楼间窄地的瞬间风力就大大超过七级,以至于行驶的汽车都会打晃。城市“峡谷风”是各大城市面临的新问题,有关国际组织已将其列入大都市面临的20种新的城市灾害中。
有关气象部门测试显示,在城市刮起六七级大风时,狭管效应能使通过高楼之间的瞬间风力达到12级,广告牌和一 些院墙很难抵御。“ 狭管效应”的威力大小,与一个城市高层建筑的数量、间距、建筑物的位置有着密切关联。高层建筑物越多、体积越大、间距越近,出现“狭管效应的机会越天,反之则越小
5.焚风
焚风效应:是指当气流经过山脉时,沿迎风坡上升冷却,在所含水汽达饱和之前按干绝热过程降温,达饱和后,按湿绝热直减率降温,并因发生降水而减少水分。过山后空气沿背风坡下沉,按干绝热直减率增温,故气流过山后的温度比山前同高度上的温度高得多,湿度也显著减少。