书城科普读物探索神秘的大自然:风雨雷电的奥秘
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第5章 多种多样的风(2)

在黄淮平原,干热风形成的主要原因是以该区域的大气干旱为基础。春末夏初,正是北半球太阳直射角最大的季节,同时又是我国北方雨季来临前天气晴朗、少雨的时期。在干燥气团控制下,这里天晴、干燥、风多,地面增温快(平均最高气温可达25~30℃),凝云致雨的机会少,容易形成干热风。这种干热风,对这一带小麦后期的生长发育不利。

在江淮流域,干热风是在太平洋副热带高压西部的西南气流影响下产生的。太平洋副热带高压是一个深厚的暖性高压系统,自地面到高空都是由暖空气组成的。春夏之际,这个高气压停留在江淮流域上空,以后逐渐向北移动。由于在高压区内,风向是顺时针方向吹的,所以在副热带高压的西部,就吹西南风。位于副热带高压偏北部和西部地区,受这股西南风的影响,产生干热风天气。初夏时,北方仍有冷高压不断南下,势力减弱,发生变性;当它与副热带高压合并时,势力又得到加强,使晴好天气继续维持,干热风就更加明显。

在长江中下游平原,梅雨结束后天气晴朗干燥,偏南干热风往往伴随“伏旱”同时出现,对双季早稻(或中稻)抽穗扬花不利。

干热风的影响

干热风对作物的危害,主要由于高温、干旱、强风迫使空气和土壤的蒸发量增大,作物体内的水分消耗很快,从而破坏了叶绿素等色素,阻碍了作物的光合作用和合成过程,使植株很快地由下往上青干。尤其是干热风,常常和干旱一起危害作物。作物根部本来就吸不到应有的水分,而干热风却又从茎叶中把大量的水分攫取走了,因而使作物更快地萎黄枯死。

干热风常发生的初夏时节,正是我国北方小麦灌浆时期,碰上干热风,麦穗会被烤得不能灌浆,提前“枯熟”,麦粒干瘪,粒重下降,导致严重减产。

干热风的危害程度,还与干热风出现前几天的天气状况有关。如雨后骤晴,紧接着出现高温低湿的燥热天气,危害较重。在干热风发生前如稍有降水,对于减轻干热风危害是有利的。从播种时间的早晚来看,晚麦容易受害。所以,农谚说:“早谷晚麦,十年九坏。”从农时来看,小满、芒种是一关,农谚有“小满不满,麦有一险”的说法。就是说,小麦在小满时还没有灌浆乳熟,是容易受到干热风危害的。

季风

季风是大范围盛行的、风向有明显季节变化的风系。随着风向的季节变化,天气和气候也发生明显的季节变化。“季风”一词来源于阿拉伯语“mawsim”,意为季节。中国古称信风,意为这种风的方向总是随着季节而改变,是季节的信使。现在也经常将季风称为信风,如东南信风,西北信风等。

季风是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的,以1年为周期的大范围对流现象。亚洲地区是世界上最著名的季风区,其季风特征主要表现为存在2支主要的季风环流,即冬季盛行东北季风和夏季盛行西南季风,并且它们的转换具有暴发性的突变过程,中间的过渡期较短。一般来说,11月至翌年3月为冬季风时期,6—9月为夏季风时期,4—5月和10月为夏、冬季风转换的过渡时期。但不同地区的季节差异有所不同,因而季风的划分也不完全一致。

季风是大范围盛行的、风向随季节变化显著的风系,和风带一样同属行星尺度的环流系统,它的形成是由冬夏季海洋和陆地温度差异所致。季风在夏季由海洋吹向大陆,在冬季由大陆吹向海洋。

季风活动范围很广,它影响着地球上1/4的面积和1/2人口的生活。西太平洋、南亚、东亚、非洲和澳大利亚北部,都是季风活动明显的地区,尤以印度季风和东亚季风最为显著。中美洲的太平洋沿岸也有小范围季风区,而欧洲和北美洲则没有明显的季风区,只出现一些季风的趋势和季风现象。

冬季,大陆气温比邻近的海洋气温低,大陆上出现冷高压,海洋上出现相应的低压,气流大范围从大陆吹向海洋,形成冬季季风。冬季季风在北半球盛行北风或东北风,尤其是亚洲东部沿岸,北向季风从中纬度一直延伸到赤道地区,这种季风起源于西伯利亚冷高压,它在向南爆发的过程中,其东亚及南亚产生很强的北风和东北风。非洲和孟加拉湾地区也有明显的东北风吹到近赤道地区。东太平洋和南美洲虽有冬季风出现,但不如亚洲地区显著。

夏季,海洋温度相对较低,大陆温度较高,海洋出现高压或原高压加强,大陆出现热低压;这时北半球盛行西南和东南季风,尤以印度洋和南亚地区最显著。西季风形成示意图南季风大部分源自南印度洋,在非洲东海岸跨过赤道到达南亚和东亚地区,甚至到达我国华中地区和日本;另一部分东南风主要源自西北太平洋,以南或东南风的形式影响我国东部沿海。

夏季风一般经历爆发、活跃、中断和撤退4个阶段。东亚的季风爆发最早,从5月上旬开始,自东南向西北推进,到7月下旬趋于稳定,通常在9月中旬开始回撤,路径与推进时相反,在偏北气流的反击下,自西北向东南节节败退。

季风形成的原因,主要是海陆间热力环流的季节变化。夏季大陆增热比海洋剧烈,气压随高度变化慢于海洋上空,所以到一定高度,就产生从大陆指向海洋的水平气压梯度,空气由大陆指向海洋,海洋上形成高压,大陆形成低压,空气从海洋流向大陆,形成了与高空方向相反气流,构成了夏季的季风环流。在我国为东南季风和西南季风。夏季风特别温暖而湿润。

不过,海陆影响的程度,与纬度和季节都有关系。冬季中、高纬度海陆影响大,陆地的冷高压中心位置在较高的纬度上,海洋上为低压。夏季低纬度海陆影响大,陆地上的热低压中心位置偏南,海洋上的副热带高压的位置向北移动。

当然,行星风带的季节移动,也可以使季风加强或削弱,但不是基本因素。至于季风现象是否明显,则与大陆面积大小、形状和所在纬度位置有关系。大陆面积大,由于海陆间热力差异形成的季节性高、低压就强,气压梯度季节变化也就大,季风也就越明显。北美大陆面积远远小于欧亚大陆,冬季的冷高压和夏季的热低压都不明显,所以季风也不明显。大陆形状呈卧长方形,从西欧进入大陆的温暖气流很难达到大陆东部,所以大陆东部季风明显。北美大陆呈竖长方形,从西岸进入大陆的气流可以到达东部,所以大陆东部也无明显季风。大陆纬度低,无论从海陆热力差异,还是行星风带的季风移动,都有利于季风形成,欧亚大陆的纬度位置达到较低纬度,北美大陆则主要分布在纬度30°以北,所以欧亚大陆季风比北美大陆明显。

台风

台风是产生在热带洋面上的大气涡旋,是深厚的热带天气系统。它一直可伸展到20千米以上的高空,它的水平范围从数百千米到上千千米。

台风发展成熟的台风,一般由螺旋云带、云墙区和台风眼3部分组成。螺旋云带最外层是层积云,然后是浓积云和积雨云。一条条向内旋入的螺旋云带,是台风系统水汽和热量的输送者。云墙区是在台风中心周围高耸的积雨云,宽度约8~20千米,台风的大风暴雨都出现在云墙区内,最大风速出现在云墙区外侧气压梯度最大的地方。最大的暴雨出现在云墙区内侧积雨云发展最旺盛的地方。台风眼是台风的中心所在,这里盛行下沉气流,天空无云,白天可见阳光晚上可见星光,好似台风的眼睛,又像云墙中的一眼深井。

城市风

城市,尤其是大城市,由于有众多的建筑、人口集中和工厂等热源的影响,造成城市比郊区温度为高。人们把这种城市的增温称为城市热岛效应。我国的许多大中城市,都有明显的城市热岛效应。这种城市热岛效应在大型天气系统,如冷锋、台风影响时就往往被掩盖而不突出。当没有明显的天气系统影响时,这种城市热岛效应就显露出来。由于城市上空较四周温度高,就引起空的对流运动,城市上空的暖空气上升,而在郊区下沉,而郊区较冷的空气又流向城市,补充城市上升的空气。这样就形成了城市与郊区之间的小型局地环流——城市风。

城市风的风速不大,一般在1米/秒左右,地面风向是由郊区吹向城市。这种风速不大吹向市区的城市风,对空气污染会有重要的影响。城市中的污染物(烟尘、杂质及有害气体)随着热空气上升,往往笼罩着城市上空形成穹形尘盖,使上升气流受阻而转变为上空由城市流向郊区的水平气流,引到郊区下沉,便将这些污染物带到郊区的地面附近。而当郊区城市风下沉区内有工厂排出的污染物,便随着城市风一起流回城市中心,使城市的空气更加混浊。

因此,在城市规划时,要研究城市上空风流到郊区的距离,以便使一些有污染的工厂布局在下沉距离之外,不使高度污染的空气流回城市。另一方面建立卫星城也应在城市风环流之外,这样才能避免中心城市与卫星也之间的互相污染。知识点行星风带行星风带又称“行星风系”。在不计海陆分布和地形起伏的影响下,大气低层盛行风带的总称。

行星风带表现为:在南北半球两个副热带高压带之间的低纬度盛行信风,北半球为东北信风带,南半球为东南信风带,两信风带之间是赤道低压带;在副热带高压带和副极地低压带之间的中纬度为盛行西风带;在副极地低压带和极地高压带之间的高纬度盛行极地偏东风,北半球为东北风带,南半球为东南风带。