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细说焚风效应

 恶猪王520 2018-07-19

焚风


当潮湿空气越过高山时,常在山的背风坡山麓地带形成一种干燥高温的气流,称作焚风。焚风往往以阵风形式出现,从山上沿山坡向下吹。焚风在迎风坡成云致雨,在背风坡形成干热风的整个过程称为“焚风效应”。


一般来说,空气流动遇山受阻时会出现爬坡或绕流。气流在迎风坡上升时,温度会随之降低。空气上升到一定高度时,水汽遇冷出现凝结,以雨雪形式降落。空气到达山脊附近后,变得干燥,在背风坡一侧顺坡下降,并以干绝热率增温。因此,空气沿着高山峻岭沉降到山麓的时候,气温常有大幅度的升高。焚风强烈时,常常带来一系列灾害。



焚风 - 名称


来源


焚风这个名称来自拉丁语中的favonius(温暖的西风),德语中演变为F?hn,最早主要用来指越过阿尔卑斯山后在德国、奥地利谷地变得干热的气流。


别名


在世界各地山脉几乎都有类似的风,对类似的现象还有类似的地区性的称呼:


在智利的安第斯山脉这样的焚风被称为帕尔希风(Puelche),


在阿根廷同样的焚风被称为Zonda,


美国落基山脉东侧的焚风叫钦诺克风(chinook),在加利福尼亚州南部被称为圣安娜风(Santa Ana),


在墨西哥被称为仓裘风(Chanduy)。


焚风 - 成因 


焚风


在山区,当气流与山地坡向垂直或夹角较大时,湿气流会翻越山坡,对迎风坡和背风坡的气温和降水产生不同的影响。


1、山地两侧降水差别较大。


在迎风坡,湿空气随气流上升而逐渐降温冷却,空气中的水汽逐渐达到饱和状态。当空气中的水汽达过饱和时,水分子便会凝结成云而形成降水,特别是中海拔地段,常形成多雨中心。在一定高度范围内,降水量随海拔升高而增加,这一范围叫最大降水带;其后因水汽减少,降水量也随之逐渐减少。


在背风坡,空气顺山坡下沉气温升高,空气中的水汽不易达到饱和状态,故降水较少。


2、山地两侧的气温变化


当空气在沿迎风坡运动时,可以把它看成是在做垂直运动,空气的这种运动过程常常是绝热进行的。在所含水汽达到饱和之前按干绝热直减率(1℃/100m)降温;当空气上升到凝结高度(即达饱和状态)以后,水汽凝结时会释放出一部分潜热,对空气加热,使空气上升时冷却的速度减慢,按湿绝热直减率(0.5-0.6℃/100m)降温,并因发生降水而减少水汽含量。


空气过山后,在背风坡已经成为缺少水汽的干空气,它顺坡下沉基本上是按干绝热直减率(1℃/100m)进行增温的。故气流过山后的温度比山前同一高度的温度高得多,湿度也显著减少。


例如:有一气流,要翻越一座高度为4000米的山脉,假定其在迎风坡山麓处的温度为15℃,凝结高度为1000米,由于在凝结高度以下空气每上升100米气温降低1℃,故在高度为1000米处的气温为5℃;在凝结高度以上,每上升100米降低0、6℃,那么这团空气到达山顶时气温将会降至-13℃。如果凝结出的水汽完全降落到了山前,在空气翻山后,就成了干燥的气团。在无水汽的影响下,气流按每下降100米气温升高1℃进行,当气流到达山底时,将会变成27℃的干热风。


焚风 - 分布


在中纬度相对高度不低于800~1000米的任何山地都会出现焚风现象,甚至更低的山地也会产生焚风效应。


世界分布


焚风


人们最早发现欧洲阿尔卑斯山脉的焚风效应最为显著。同一时间,在迎风的山南的意大利米兰往往是大雨如注,寒气袭人,而在山北的瑞士却是南风阵阵,碧空万里,干热难熬,呈现出明显的“山前山后两重天”的景象。另外,南美洲南部大陆东侧的巴塔哥尼亚荒漠的形成也与焚风效应有关。


在世界上,亚洲的阿尔泰山、欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山和南美的安第斯山等地都是著名的焚风出现区。


中国分布


在中国,焚风现象也到处可见。如在天山南北、秦岭脚下、川南丘陵、金沙江河谷、大小兴安岭、太行山下、皖南山区、台湾的中央山脉等地都能见到其踪迹。


焚风现象在中国西南峡谷区表现的尤为明显。例如,云南怒江谷地自然环境具有热带和亚热带稀树草原特征,显然与焚风效应有密切联系。


1956年11月13、14日,太行山东麓石家庄气象站曾观测到在短时间内气温升高10.9℃的焚风现象。


焚风 - 影响


灾害

焚风


1、焚风强烈时,气温迅速升高,空气湿度降低,能使农作物枯萎,树木叶片焦枯,土地龟裂,甚至会引起森林火灾、干旱等灾害;


2、在高山地区还可以使大量积雪融化,造成洪水泛滥;


3、焚风天气出现时,许多人会出现不适症状,如疲倦、抑郁、头痛、脾气暴躁、心悸和浮肿等。这是由焚风的干热特性以及大气电特性的变化对人体影响引起的。


益处


“焚风”有时也能给人们带来益处:


1、北美的落基山,冬季积雪深厚,春天焚风一吹,不需多久,积雪会全部融化,大地长满了茂盛的青草,为家畜的饲养提供丰富的草场资源,因而当地人把它称为“吃雪者”。


2、程度较轻的焚风, 能增加当地热量,可以提早玉米和水果的成熟期,所以原苏联高加索和塔什干绿洲的居民,干脆把它叫做“玉蜀黍风”。


焚风 - 利用与防治

焚风


1、在山地迎风坡,湿气团随地形升高而降温冷却,形成降水。为此,在迎风坡植树种草可防止水土流失,而森林的存在因其增湿降温作用更能够增加降水机会;


2、在适当的位置修建水库和大坝,把储存的水通过输水管道送到需水地区,以调节降水的时空分布不均。


3、在干热河谷地带造林,花高价搞个点做做样子是可以的,但不具推广意义,更不可能持久,因为背风坡森林的存在是很困难的,这一点在中国西南地区的干热河谷地带已有实证。


3、对于沿山地背风坡下滑所产生的热干风而言,人们应小心谨慎,严防火灾发生。


4、建筑施工单位要注意作好防尘工作,居民应该多喝水、多吃蔬菜和水果,以免引起上呼吸道感染等疾病。


焚风 - 相关理论


热力学理论


1、基本理论


按照热力学理论,焚风与其它风一样是由于气压不同而形成的,山背风面的气压低。在迎风面空气上升,温度干绝热下降(随气压的下降温度下降,热量不散发),这个下降速度约为每上升1000米气温下降6摄氏度。当气温下降到露点时空气的相对湿度达到100%,在这种情况下空气继续上升就开始进入湿绝热降温的过程了。在这个过程中水不断凝结出来,而空气的相对湿度保持在100%。这个过程中气温下降的速度为略小于0.6度/100米,接近0.5度/100米,使得温度相比没有焚风的时候下降缓慢。以至于焚风会使在足够高的山顶上出现相对高温的情况。凝结出来的水在山的迎风面形成云,假如空气继续不断上升会产生雨和雪。从山的背风面看上去可以看到山脊上形成一堵云墙,而它的后面则是蓝天。假如焚风非常强的话,也有可能将降雨区带到背风面。


在山脊背后空气开始下降,按照这个理论空气下降的原因是山两边的气压差。在下降过程中空气隔热升温(随气压上升而温度上升,不吸收热),但由于空气的相对湿度随温度上升而下降,这个升温过程完全是干的,没有水蒸发的过程,因此升温的速度大约是1度/100米,比空气在迎风面上升时要高。同时空气的相对湿度不断降低,造成了干燥的热风。


2、存在不足


热力学理论非常形象地解释了焚风形成的原因,因此它也常常被列入教科书中。但是这个理论有许多不足之处,比如:


(1)、有时焚风在迎风面没有形成云或降水的情况下也会形成;


(2)、有时迎风面上升的空气并不是在背风面下降的空气,有时迎风面上升的空气甚至会流回;


(3)、此外热空气下降也是一个不容易理解的事。


降雨


降水不是焚风的必要条件,1984年发表的一个统计表明,在阿尔卑斯山脉10%的焚风没有降雨伴随。


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