风和气压梯度力

风是空气在地球表面的运动,由一个地方到另一个地方的气压差产生。风力可以从微风到飓风不等,用蒲福风标度测量。...

风是空气在地球表面的运动,由一个地方到另一个地方的气压差产生。风力可以从微风到飓风不等,用蒲福风标度测量。

Woman's hair blowing in wind

风是根据其起源的方向命名的。例如,西风是从西方吹来并向东方吹来的风。风速用风速计测量,风向用风向标确定。

由于风是由气压差产生的,所以在研究风时理解这一概念也很重要。空气压力是由空气中气体分子的运动、大小和数量产生的。这取决于空气质量的温度和密度。

1643年,伽利略的学生伊万格丽斯塔·托里切利(Evangelista Torricelli)在研究了采矿作业中的水和水泵后,开发了水银气压计来测量空气压力。今天,科学家们使用类似的仪器,能够测量约1013.2毫巴(每平方米表面积的力)的正常海平面压力。

压力梯度力和其他对风的影响

在大气中,有几种力量影响风速和风向。最重要的是地球的引力。当重力压缩地球大气层时,它会产生气压——风力的驱动力。没有重力,就没有大气或气压,因此就没有风。

导致空气运动的力实际上是压力梯度力。当入射的太阳辐射集中在赤道时,地球表面的不均匀加热导致气压和压力梯度力的差异。例如,由于低纬度地区的能量过剩,那里的空气比两极的空气暖和。与高纬度地区的冷空气相比,暖空气密度较低,气压较低。当空气在高气压和低气压区域之间不断流动时,这些大气压的差异产生了压力梯度力和风。

为了显示风速,使用高低压区域之间绘制的等压线将压力梯度绘制在天气图上。间隔较远的条形代表逐渐的压力梯度和微风。这些更接近显示出陡峭的压力梯度和强风。

最后,科里奥利力和摩擦力都会显著影响全球的风力。科里奥利力使风偏离其在高低压区域之间的直线路径,摩擦力使风在地球表面传播时减速。

高层风

在大气中,有不同程度的空气循环。然而,对流层中上层和上层对流层是整个大气环流的重要组成部分。为了绘制这些循环模式,上部空气压力图使用500毫巴(mb)作为参考点。这意味着仅在气压水平为500 mb的区域绘制海平面以上的高度。例如,在海洋上,500 mb的距离可能达到18000英尺,但在陆地上,可能达到19000英尺。相比之下,地面天气图根据固定高程(通常是海平面)绘制气压差。

500 mb级别对风来说很重要,因为通过分析高层风,气象学家可以了解更多关于地球表面天气状况的信息。通常,这些高层风会产生地表的天气和风型。

两种对气象学家很重要的高层风型是罗斯比波和急流。罗斯比波之所以重要,是因为它们将冷空气带到南方,将暖空气带到北方,从而造成气压和风的差异。这些波沿着急流发展。

本地及区域风

除了低层和高层的全球风模式外,世界各地还有各种类型的局部风。发生在大多数海岸线上的海陆风就是一个例子。这些风是由陆地和水上空气的温度和密度差异引起的,但仅限于沿海地区。

山谷风是另一种局部风型。这些风是由山区空气在夜间迅速冷却并流入山谷引起的。此外,山谷空气在白天很快获得热量,并向上上升,形成下午的微风。

其他一些当地风的例子包括南加州温暖干燥的圣安娜风、法国罗纳谷寒冷干燥的米斯特拉风、亚得里亚海东海岸非常寒冷、通常干燥的波拉风以及北美的奇努克风。

风也可能在区域范围内发生。这种风的一个例子是卡塔巴风。这些风是由重力引起的,有时被称为排水风,因为当高海拔地区的稠密冷空气在重力作用下向下流动时,它们会沿着山谷或斜坡向下排水。这些风通常比山谷风更强,并出现在更大的地区,如高原或高地。从南极洲和格陵兰广阔的冰原上吹来的风就是喀塔巴风的例子。

在东南亚、印度尼西亚、印度、澳大利亚北部和赤道非洲发现的季节性季风是区域风的另一个例子,因为它们局限于热带的更大区域,而不仅仅是印度。

无论是局部风、区域风还是全球风,它们都是大气环流的重要组成部分,并在地球上的人类生活中发挥着重要作用,因为它们在广大地区的流动能够在全球范围内移动天气、污染物和其他气载物。

  • 发表于 2021-09-02 20:27
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  • 分类:科学

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