风

地球科学

fēng

风是空气从高压区流向低压区的水平运动,由地表受热不均驱动而成。

Definition

风就是流动的空气,它之所以吹动,是因为太阳对不同地方的加热并不均匀,空气因而从气压较高的地方流向气压较低的地方,而在给定距离内气压差异越大,风力也就越强。地球的自转通过科里奥利效应使运动的空气发生偏转,在北半球向右偏转,从而将全球的风带组织成信风、盛行西风和极地东风,而海陆风等局地风则是同样的不均匀加热在更小尺度上产生的结果。在地表摩擦影响之上的高空,气压梯度力与科里奥利力相互平衡,产生平行于等压线的地转风,而超过每秒 $100\ \text{m}$ 的急流,则源自将垂直风切变与水平温度梯度联系起来的热成风关系。

Example

夏季午后,海风从海上吹向陆地,因为陆地升温比海洋更快,陆地上上升的暖空气会把海上较凉的空气吸引过来;而“北风”这个名字是按其来源方向命名的,指的是从北向南吹的风。盛行西风把天气系统从西向东带过美国全境,这也是为什么风暴通常从西边抵达夏洛特的原因;受科里奥利效应影响,飓风的风围绕风眼呈逆时针方向旋转;而风能与风速的三次方成正比,这也是为什么北卡罗来纳州最好的风能资源位于外滩群岛附近的近海地区。

Key Insight

风本质上是被转到了侧面的对流:暖空气在一处上升,冷空气在另一处下沉,而风则提供了沿地面连接这两处的流动。风之所以存在,是因为太阳不断制造出气压差异,而大气则总是在努力消除这些差异;如果太阳停止加热,气压场会趋于平坦,风也会在几天之内彻底消失。