什么导致风吹?

发现高气压和低气压之间的不平衡是如何使物体运动的。

一个年轻的男孩用风力涡轮机飞过一个风筝。“class=

Erik Isakson / Getty Images

风,空气水平运动从一个地方到另一个地方,是天气的基本元素之一。虽然它的变量和有时,平静的性质可以使其成为一些事后(根据移动天气应用偏好的调查,只有38%的人表示,这是天气预报的重要组成部分),它的力量不容忽视。这就是风能成为理想能源的原因可再生能源,也是龙卷风最具破坏性的组成部分之一,微爆发,飓风和其他严重风暴。

什么原因导致风?

风的存在是由于气压的不同。当阳光照射地球时,它的温度不相等.它以不同的角度撞击不同的地方;和一些地方,如土地,比其他人更快地热,如海洋。在温暖的地方更快地,热能转移到空气分子中,导致它们兴奋,展开和上升;这被观察到压力降低或者创建低压中心。同时,在冷却器内的空气中的分子更紧密地填充并下降,向下施加大量的力;这些是高压的中心。

因为大自然不喜欢不平衡,来自这些高压区域的空气分子总是移动到低压区域,努力“填补”温暖上升的空气留下的空间。(气象学家称这种在高气压区和低压区之间推动空气水平流动的力量为“气压梯度力”)这两个位置之间产生的空气流动就是我们所经历的风。这也是高空风,包括位于大气上层的盛行风的产生方式。

盛行风

正如它们的名字一样,盛行风是全球的风带,从相同的方向吹过地球的相同区域,全年都是如此。例如西风带、东风带、信风以及中纬度和亚热带急流。盛行风持续地吹着,因为造成盛行风的热不平衡(例如,赤道和北极之间的热不平衡)一直存在。

风的速度是由存在的压力差存在的速度决定。压力之间的差异越大,空气朝向低压越快。

风的方向是由高低气压的位置决定的,同时也是由科里奥利力决定的,科里奥利力是一种明显的力,它使风的路径稍微向右弯曲。风的方向总是表示在风吹的方向.例如,如果风从朝南到南方,他们是“北风”,或来自北方的风。

科里奥利力量

科里奥利力是空气(和所有其他自由移动物体)略微向北半球运动路径略微转向的趋势。它通常被称为“明显的”力量,因为没有涉及的实际推动,这只是由于地球向东旋转而引起的感知运动。在南半球,科里奥利力沿相反方向或左侧弯曲空气。

风阵风

随着风吹的,一些东西可以中断空气的运动并使其速度变化,例如树木,山脉和建筑物。每当以这种方式阻碍空气时,摩擦(反对运动的力)增加,风的速度减慢。一旦风通过物体,它一次就可以自由流动,其速度突然增加,短脉冲被称为阵风。

风剪

查寻高速公路交汇和蓝天的看法。“class=
把风切变想象成高速公路的立交。

P_Wei / Getty Images

风不仅仅是沿着地球表面吹;它也会在大气的各个层面爆炸。事实上,当你垂直进入大气层时,风可以以不同的速度和方向吹来。这些风速、风向或两者的变化在高度增加时产生风切变。想象一个立交桥或高速公路的立交桥,汽车以不同的速度、不同的方向、不同的水平行驶;风的切变也有类似的表现。

风速或方向的这些剧烈变化会产生搅拌的动作,湍流,并为多种恶劣天气造成必要的成分,包括雷暴龙卷风的雷雨龙卷风。另一方面,它可以为飓风和热带气旋创造一个敌对的环境,因为这种风可以砍掉这些风暴的顶部,让干燥空气被吸入他们的肚子里。

如何测量风

晴空下的风向标和风速表。“class=

Oliver Childs / Getty Images

因为空气,因此风,是一种隐形气体,所以不能以与说,雨雪和雪相同的方式测量。相反,它是通过它适用于物体的力来衡量的。

侧面摩天轮状仪器测量风调用风速计。它由安装在长杆上的三个圆锥形或半球形杯子组成。随着风吹的,空气填充杯子的嘴巴,将车轮推入旋转。当卷轮旋转时,它会转动杆,该杆连接到风速计筒内的小发电机。通过计算旋转次数,发电机在每秒米(M / s)或英里(MPH)中计算相应的风速。

另一种气象仪器——风向标——用来测量风向。叶片,由一个带有指针和尾巴的螺旋桨和一个方向标记组成,与风平行。尾巴的位置表示风吹的方向,而指针标记它吹的地方.风向袋是另一种风向标;它们还发出相对风速,即风力是平静的,光明还是强烈的。

使用风预测天气

除了作为天气预报的一个组成部分,风也是一个预报工具。例如,如果风从北方吹来,这可能表明更冷、更干燥的空气可能正在进入该地区。同样,南风可能预示着温暖潮湿的空气的到来。

气象学家也使用风测量来判断天气系统如何移动,这使得他们可以预测他们将多久到达特定位置。事实上,喷射流风负责在美国和全球各地的风暴系统。

什么是喷射流?

喷射流是在地球表面由西向东流动的高速风带。它们发生在冷热气团的边界,在那里热空气上升,冷空气下沉取代它,形成气流。喷射风可以到达速度超过275英里/小时

风不仅推动了天气系统和严重风暴的运动,它们还将世界的一部分携带到另一个部分。2020年6月,贸易风席卷了一片羽毛撒哈拉沙漠的尘土从北非近5000英里的大西洋进入墨西哥湾。

正如增强型富士群岛和萨菲尔辛普森秤所证明的那样,风也用于测量龙卷风和飓风的强度和损害潜力。

风和气候变化

由于风在大气层的不平等供热,因此预计气候变暖会影响其发生。但是,目前尚不清楚气候变化对大规模循环和地方风的影响。从理论上讲,随着全球气温的上升,风应该削弱,因为世界上最寒冷的位置比已经温暖的速度更快地加热,因此压力差异,因此压力差异。但研究结果并不一致地支持这一点。此前,科学家认为自20世纪80年代以来,全球风略微下降 - 这一现象称为“全球静脉曲张”。但在2019年,在期刊上的一项研究自然气候变化透露,这一静脉曲张于2010年逆转,而且,从那时起,全球平均风速从7英里/小时增加到7.4英里/小时。

基于这些发现,自然气候周期可能在更大的、长期的变暖模式中起作用,触发每几十年从慢风到快风的转换。如果这是真的,它可能会导致美国的风模式在区域和季节上发生变化。

确定这些变化可能发生的地方,对于可再生风力资源和风力发电行业的长期规划至关重要,尤其是在建造新电站的时候风电场.然而,如果目前的模式保持下去,到2024年,全球风能发电量将增加37%。

观点的文章来源
  1. Phan,Minh D.等。“在路上的天气:大学生使用智能手机天气应用的评估.“美国气象学会公报,第99卷,第5期。11, 2018, pp. 2245-2257。, doi: 10.1175 / bams - d - 18 - 0020.1

  2. 曾振中等。”全球陆地特性的逆转及其对风能生产的影响.“自然气候变化,第9卷,第5期。12, 2019,第979-985页。, doi: 10.1038 / s41558 - 019 - 0622 - 6