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地球/4h. 什么是风?

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高压→低压

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风本质上是空气从地球表面高压区流向低压区的流动。天气预报经常讨论气压读数,指示地球上任何时刻经历高压或低压的区域。空气涌向低压,因此在气压计上显示低压读数的区域比经历高气压的区域风更大。这些气压梯度导致了地球表面经历的大部分天气。

一个典型的显示低压 (L) 和高压 (H) 区域的天气图。

天气预报通常会在天气图上突出显示高压和低压区域,以指示从各个气象站获取的气压记录。等压线被绘制在天气图上以指示等压线。等压线是等气压线,气压读数没有变化。从理论上讲,气团通常会从高压区垂直于等压线流向低压区,但也受到地球轨道旋转的影响;科里奥利力。等压线间距很小表明气压梯度非常高,将产生最强的风,而间距较大的等压线将产生较弱的风,因为气压梯度较缓。气象学家绘制来自广泛气象站网络的气压读数,以生成等压线图,以识别正在发展的大风风暴。

显示不断变化的气压的等压线。每条线代表地球表面记录的等气压。

地转风

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一个地转风是由于气压梯度力和科里奥利力之间完全平衡而产生的理论风,称为地转平衡。地转风最初垂直于等压线方向,但随着运动也依赖于科里奥利力,风转向导致地转风遵循与等压线平行的方向,因为它们流向低气压区。地转风发生在对流层较高处,那里的摩擦和由于地形和地势变化而导致的海拔变化不会干扰大气中空气的运动。

马萨诸塞州的风向标。

有不同的方法可以测量风向和风速。通常安装在屋顶上的风向标在一个杆子上枢转,以指示盛行风向。风向以它起源的方向表示,因此西风是指从西向东吹的风,而北风是指从北向南吹的风。风袋也被用来指示风向和相对风速,因为它们从远处更易于观察,它们被用于机场和直升机停机坪。气象站通常有一个风速计,它是由旋转的螺旋桨或杯子组成的,可以更准确地确定风速。

一个测量风速的风速计。

风速和蒲福风级

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在地球上,风速平均约每小时 10 英里(每小时 16 公里),通常被描述为平静或微风。地球上记录的最高风速已超过每小时 200 英里(每小时 322 公里),强风风暴的范围从每小时 31 英里(每小时 50 公里)到每小时 73 英里(每小时 117 公里)。在强烈的飓风和龙卷风中观察到更高的风速,从每小时 75 英里到超过每小时 200 英里,这些风暴会造成相当大的破坏。蒲福风级是由水手使用的风速等级,范围从 0 到 17,12 及以上的值表示在气旋和其他风暴中观察到的高风速。该等级是 0-平静,1-微风,2-轻风,3-和风,4-清风,5-强风,6-疾风,7-大风,8-狂风,9-烈风,10-风暴,12-飓风,12 到 17 表示飓风强度的风。

低压和高压天气系统中的气旋和反气旋风向。

上升气流是由于受热的气团上升,导致上升气流正下方出现低压。空气流入上升气流正下方的低压空间,导致观测到强风。同样,下降气流是由于冷却的气团下沉,导致下沉气流正下方出现高压。这些运动导致收敛和发散流,或反气旋或气旋。由于科里奥利效应,风将形成螺旋运动。在北半球,流入的低压系统(气旋)将逆时针旋转,而流出的高压系统(反气旋)将顺时针旋转。这类似于在大型儿童游泳池中进行的排水实验中液态水的流动。

墨西哥湾和北大西洋的气旋(飓风)。

气旋和反气旋都可以很大或很小,但由于低压气旋,风汇聚并形成大型风暴,产生大量的降雨和降雪。这种降水是由于空气向上冲入旋转的气旋,在穿过水汽饱和压力时膨胀而冷却,导致雨或雪落下。在反气旋中,空气将从高压系统的中心发散,这会使地球表面干燥,因为空气相对于水汽是未饱和的。高压反气旋不会导致雨或雪,但通常代表晴朗干燥的天气,并且与炎热的夏季的热浪有关。

由于其大量的降雨和降雪以及高风速,低压系统气旋经常造成破坏。超级单体是积雨云,它们导致风在雷云形成中上升,产生中尺度气旋(中等大小的气旋)。这些风暴经常在穿越景观时导致龙卷风、旋风和尘卷风。较大的气旋根据其形成的位置被赋予当地名称。飓风是用来指北大西洋(有时也指东北太平洋)的大型气旋的名称,而台风是用来指西北太平洋沿亚洲和日本海岸的大型气旋的名称。在印度洋,这些风暴被称为热带气旋。

地形的影响

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雨影效应。

地形,例如山脉、山谷和峡谷,会导致风与地形的独特相互作用,从而产生摩擦和流动变化。其中最重要的是空气团在大型山脉上发生的地形抬升。这尤其影响气候,因为山脉会限制大型空气团的运动。当来自海洋盆地的潮湿空气上升到山顶时,就会形成 **雨影**。绝热递减率导致空气膨胀冷却,当水汽饱和蒸汽压达到时,就会形成云和降雨。这些面向海洋水域的山坡由于频繁的暴雨和云层覆盖而变得非常湿润。美国西北部因雨影效应而格外茂盛,然而,当这些气团越过山脉时,由于绝热递减率,空气会收缩和升温,导致远侧空气相对于水汽不饱和。这些干风会导致山的背风坡比面向海洋盆地的山坡明显干燥。这些干风在北美被称为 **奇努克** 风,即“食雪风”,在欧洲被称为 **焚风**,这些风由于从邻近山脉下降而变得不饱和并升温。这些风会融化并蒸发山坡背风坡的积雪。

**瓦萨奇风** 出现在犹他州,是由干燥的西风从大盆地沙漠的干旱反气旋或高压区吹入瓦萨奇山前沿的狭窄峡谷造成的。这些风在全球范围内被称为喷射效应风,它们在山地峡谷中可以达到很高的速度。

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i. 全球大气环流。

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