福建省三明市尤溪縣第七中學(365100) 陳書來
高中地理風向知識淺析
福建省三明市尤溪縣第七中學(365100) 陳書來
風是地球上的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽輻射引起的。從科學的角度來看,風常指空氣的水平運動分量,但對于飛行來說,還包括垂直運動分量,即所謂垂直或升降氣流。所以說,空氣的運動可分為垂直運動與水平運動,但垂直運動與水平運動在持續(xù)時間、范圍與水平運動相比一般不顯著。大氣相對于水平地面的運動通常稱為風,包括方向和大小,即風向和風速。風向是風吹來的方向。教學中常用箭號表示風向(如:→表示西風;↗表示西南風)。氣象上風符號圖例是由風向桿和風羽組成。風向桿指風的來向,風羽垂直在風向桿末端右側(北半球)。在天氣預報中,風向用8個方位來表示,短直線和上面的小三角形代表風速的大小,垂直于風向桿左側,每一長直線代表4米/秒的二級風,每一個三角旗風力相當于8~9級。
圖1 風向示意圖
由于大氣環(huán)流,在全球近地面形成了七個氣壓帶、六個風帶,它們的名稱從北往南分別是:極地東風帶、中緯西風帶、低緯(東北)信風帶、低緯(東南)信風帶、中緯西風帶、極地東風帶。記憶方法是:——東、西、東(信)、(信)東、西、東。
所以在兩極地區(qū)終年盛行東風(北極地區(qū):東北風,南極地區(qū):東南風;南北緯40——60度(大陸西岸)盛行西風(北半球:西南風,南半球:西北風);低緯地區(qū)南、北半球分別為東北信風、東南信風。
圖2 氣壓帶風帶圖
由于大陸和海洋在一年之中增熱和冷卻程度不同,在大陸和海洋之間大范圍的、風向隨季節(jié)有規(guī)律改變的風(一年為周期的大范圍的冬夏季節(jié)盛行風向相反的現(xiàn)象),稱為季風。
世界上季風明顯的地區(qū)主要有南亞、東亞、非洲中部、北美東南部、南美巴西東部以及澳大利亞北部,其中以印度季風和東亞季風最著名。夏季時,吹向大陸的風將濕潤的海洋空氣輸進內陸,往往在那里被迫上升成云致雨,形成雨季;冬季時,風自大陸吹向海洋,空氣干燥,伴以下沉,天氣晴好,形成旱季。
圖3 季風區(qū)地理分布
亞洲及澳大利亞季風圖:東南亞夏季(7月)吹西南季風,而冬季(1月)吹東北季風——與南亞相似。澳大利亞西北地區(qū)7月為東南季風,1月為西北季風。原因除了海陸勢力性質差異外,還受氣壓帶風帶季節(jié)移動影響。
圖4 亞洲1月、7月季風圖
1. 基礎知識:熱力環(huán)流
太陽輻射能的緯度分布不均,造成高低緯度間的熱量差異,引起大氣運動。由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流,稱為熱力環(huán)流。熱力環(huán)流是大氣運動最簡單的形式,由于地面的冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。其形成過程為:受熱地區(qū)大氣膨脹上升,近地面形成低氣壓,而高空形成高氣壓;受冷地區(qū)相反,從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差,促使大氣的水平運動,形成高低空的熱力環(huán)流。
圖5 熱力環(huán)流圖
用熱力環(huán)流的原理可以解釋海陸風、山谷風等局部地區(qū)的風產(chǎn)生的原因。
2. 海陸風
沿海地區(qū),白天風從海洋吹向陸地,夜間風由陸地吹向海洋,這種在海陸之間形成的,以一天為周期,隨晝夜交替而轉換方向的風,稱為海陸風。海陸風是由于海陸之間熱力差異而產(chǎn)生的一種熱力環(huán)流。一般是陸風在上午轉為海風,13-15時海風最強,日落后轉為陸風。
圖6 海陸風示意圖
3. 山谷風
山地中,風隨晝夜交替而轉換方向。白天,風從山谷吹向山地,稱為谷風;夜間,風從山坡吹向山谷,稱為山風。山風和谷風合稱為山谷風。山谷風是由于在接近山坡的空氣與同高度谷底上空的空氣間,因白天增熱與夜間失熱程度不同而產(chǎn)生的一種熱力環(huán)流。
只有在同一氣團控制下的天氣,山谷風才會表現(xiàn)出來。當有強大氣壓系統(tǒng)控制時,山谷風常被系統(tǒng)性氣流所掩蓋。地形比較復雜時,山谷風也不明顯。一年中,山谷風以夏季最明顯;一天中,白天的谷風比夜間的山風強大得多。山谷風的轉換,一般由山風轉為谷風是在上午9-10時,由谷風轉為山風則在日落以后開始。在山谷風轉換時刻可出現(xiàn)短時間的靜風。
圖7 山谷風示意圖
4. 城市風
當大氣環(huán)流微弱時,由于城市熱島的存在,引起空氣在城市上升,在郊區(qū)下沉,在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)境,由此形成的風稱為城市風。難點化解:
圖8 城市風示意圖
綠化帶位于下沉氣流距離__(選“內或外”);有大氣污染的工廠位于下沉氣流距離__(選“內或外”),原因呢?
5. 焚風
焚風是由于空氣作絕熱下沉運動時,因溫度升高濕度降低而形成的一種干熱風。常在氣流越山時,在山的背風坡形成,或在高壓區(qū)中,空氣下沉也可產(chǎn)生焚風。 現(xiàn)以氣流越山為例,闡述焚風的形成過程。
圖9 焚風示意圖
圖9為氣流越山形成焚風一例??諝饷可仙?00m,溫度降低約0.6℃,并不斷有水汽凝結降落。降水量隨海拔逐漸升高出現(xiàn)少——多——少的現(xiàn)象。氣流越過山頂以后,每下降 100m,溫度升高l℃,到山腳時,氣團溫度變?yōu)?0°,比越山前升高了10℃。我國幅員廣大,地形起伏,很多地方都有焚風現(xiàn)象,如喜馬拉雅山、橫斷山脈、二郎山等高大山脈的背風波,都有極為強烈的焚風效應。無論冬季還是夏季,白天還是夜間,焚風在山區(qū)都可以出現(xiàn)。初春的焚風可使積雪融化,利于灌溉。夏末的焚風可使谷物和水果早熟,但強大的焚風會引起森林火災和旱災。
世界海平面氣壓分布圖中,等壓線閉合起來的地區(qū),氣流總是由高壓指向低壓,如果中心氣壓高于四周,就稱為高氣壓(高壓氣流);如果中心氣壓低于四周,則稱為低氣壓(低壓氣流),如圖10,可得出氣旋、反氣旋東部或西部的風向。
圖10 北半球氣旋、反氣旋示意圖
注意:南北半球的臺風(颶風)的東西部風向是不一樣的,師生可畫圖理解。
1. 風向與污染
風先吹到的地方位于上風向,后吹到的位于下風向,也可以說風吹來的方向是上風向,風是由上風向吹向下風向的。①在城市規(guī)劃中,應該把有大氣污染的工廠放在盛行風的下風向處(或有最小風頻圖,則位于最小風頻的上風地帶),把居民區(qū)放在上風處;如果是季風區(qū),應該把工業(yè)區(qū)放在垂直風向的郊外;高級住宅區(qū)的選擇應布局在上風向或最小風頻處。②冰島火山爆發(fā)形成火山灰,受盛行西風的影響往向東飄移,導致歐洲部分地區(qū)航空運輸癱瘓,還危害人體健康等。
2. 風向與洋流
①主要風海流:在低緯信風帶/中緯西風帶/極地東風帶的作用下,分別形成了南北赤道暖流(流向向西)/西風漂流(流向向東——北半球西風漂流叫北大西暖流、北太平洋暖流)/拉布拉多寒流和千島寒流;②特殊風海流——北印度洋海區(qū):因受季風影響,形成的獨特的季風洋流(“夏順冬逆”);③補償流:南美洲西岸沿岸盛行南風和東南風,表層海水向西偏離海岸,中層冷水上泛到海面(補償流)。索馬里半島沿岸:7月南半球的東南信風越過赤道轉成離岸風,形成索馬里寒流等。
3. 風向與航向
輪船航行的方向與風向一致,就為順風,與風向不一致為逆風。如:一月份從馬六甲海峽航行到曼德海峽的輪船,是順風(7月逆風);但從倫敦到葡萄牙終年都逆風。另:飛機場跑道,一般與盛行方向平行。
4. 風向與旗幟飄揚方向
二者的關系,一句話——相反。如:北半球西(南)風帶內,旗幟一般朝東北方向飄揚,南極洲內的旗幟,因盛行東南風一般朝西北方向飄揚。
5. 風向與地質作用
雅丹地貌主要外力作用是風力侵蝕;沙丘:一般情況下,沙丘迎風一側坡度較平緩,背風一側坡度較陡。黃土高原形成按風成說原理是風力搬運沉積形成。
6. 風向與氣候
盛行風若從海洋吹向陸地,則從沿海地區(qū)向內陸地區(qū)降水遞減,但若遇迎風坡則形成地形雨,降水在一定海拔高度是增加,然后隨海拔升高又遞減;若從陸地吹向海洋,則氣候干燥,高緯地區(qū)來的還造成降溫。
7. 風向與植被
在盛行一個強風向的地方,植物常常都成畸形,喬木樹干向背風彎曲,樹冠向背風面傾斜,形成旗狀樹。迎風坡一側樹木的樹冠常朝山頂一側長得多些。
8. 風與能源
在風力較大的內陸和沿海,可以建立風力發(fā)電廠,比如,在中國西北內陸和東部沿海。
9. 風與軍事
三國時期的諸葛亮,在著名的赤壁之戰(zhàn)中,借助風力,使火勢與風向相輔相成,從而使曹操的連環(huán)戰(zhàn)船在大風大火中化為灰燼,取得大勝。而在《火燒上方谷》影片,那場及時雨,讓諸葛亮不禁長嘆一聲說:“謀事在人,成事在天!”原因:大火使此山區(qū)的近地面空氣受熱膨脹上升,周圍的空氣收縮下沉,形成山風,在加上燃燒柴草產(chǎn)生大量煙塵,為水汽提供凝結核,其中心因空氣上升冷凝結而降雨。
10. 風與農(nóng)業(yè)
如中國冬季風帶來寒潮、低溫陰雨、凍害等;干熱風帶來的干旱高溫等;臺風帶來的狂風、暴雨、風暴潮等;印度的西南季風帶來的洪澇等,對農(nóng)業(yè)都會造成不利的影響。