自由大气中风随高度的变化同气压场随高度的变化密切相关,而气压随高度递降的快慢又与大气柱中的平均温度有关。
在暖气柱中,气压随高度增加而降低得慢,即单位气压高度差大,而在冷气柱中,气压随高度增加而降低得快,即单位气压高度差小。于是,由于气柱中平均温度在水平方向上有差别,到一定高度以后,等压面就会出现倾斜,暖区一侧等压面抬起,冷区一侧等压面降低,结果使高层水平面上的气压值不相等,出现了由暖区指向冷区的气压梯度力,从而产生了平行于等温线的风,而且气层中平均温度梯度愈大,高层出现的风也愈大,这种由于水平温度梯度的存在而产生的风称为地转风。在自由大气中,随着高度的增高,高空风总是愈来愈趋向于热成风,这个结论与实际情况是相符的。比如北半球中纬度的对流层中,温度分布大致是南暖北冷,在对流层上层总是以西风为主(热成风是西风)。热成风大小与温度梯度成正比,而冬季南北温差大,自由大气中暖区指向冷区的气压梯度力也变大,西风强度也变大。
(热力因素形成的高低压,其地面与高空相反,比如,赤道低压的上空是一个强大的高压,极地高压的上空是一个强大的低压。而动力因素形成的高低压,其地面与高空一致。比如,副热带高压上空的气压大于副极地低压上空的气压。)
在近地面,西风带形成的直接原因是副热带高气压带和副极地低气压带之间存在的气压差,但这两个动力性气压的形成也是高低纬之间冷热不均所致,这种温差需要通过大气运动缓和,所以,高低纬度之间的温差是近地面西风带的根本原因。
在北半球,1月份,最大西风风速中心位于30°N的对流层上层约12km高空,可达40m/s 以上; 7月份,西风最大风速中心位于40°~50°N之间的上层,减小到20m/s。即北半球西风带冬强夏弱,随季节南北位移。
对滨海地区气温起调节作用为什么不是海陆风而是“大气热力环流”?为什么强调“夏季”?
高中地理人教版(2019)必修一38页安排了活动:“绘制海陆间大气热力环流模式图”,要求分析夏季大气热力环流对滨海地区气温的调节作用。
绘制白天或夜晚的热力环流难度并不大,在解答这个问题时容易忽略“夏季”,至于调节作用一般表述为:“白天来自海洋的风比较凉爽湿润,对滨海地区能够起到降温作用,夜晚来自陆地的风比较温热干燥,对滨海地区能够起到增温的作用。海陆风的共同作用的结果是使滨海地区的气温日较差较小 。”
这个解释中白天海风对滨海地区降温似乎能说通,但是为什么夜晚陆风是温热呢?如果夜晚陆地温热,那就意味着陆地上依然会形成低压,这样依然吹海风,看看矛盾显现出来了。
其实对滨海地区气温起调节作用的是“海陆间热力环流”。不管是白天还是夜晚,通过热力环流在海陆间重新分配热量,滨海地区白天最高温降低夜晚最低温提高,从而缩小昼夜温差。(对于滨海地区,海洋白天是“冰柜”冰柜,夜晚是“暖手宝”)
一般海风比陆风要强。因为白天海陆温差大,加上陆上气层较不稳定,所以有利于海风的发展。而夜间,海陆温差较小,所波及的气层较薄,陆风也就比较弱些。
为什么教材要强调“夏季”呢?
其实海陆风只是小尺度形成的风,必须在静稳的天气条件下才可以看得到,其形成与发展受制于大尺度风带的影响(背景风)。冬季我国南北温差大,冬季风势力强,海陆风发育概率低;而夏季南北温差小,夏季风势力弱,海陆风才有形成与发育的舞台。
此外如果有强烈的天气系统,如台风等天气系统出现时,就看不到海陆风的现象了。
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