每年春季,我国各地经常会出现大风天气。由于冬春季降水较少,地表土沙附着力弱,大风天气还会造成北方等地出现沙尘天气。为何春季如此多风?大风背后隐藏着怎样的气象密码?
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01 高空的“高速公路”变道了
如果把地球大气比作立体交通网,那么位于距离地表8-12千米高空的西风急流就是最繁忙的“空中高速路”。这条环绕北半球的强风带,冬季时像紧绷的弓弦横亘在30°N附近,最大风速可达200千米/小时。随着春季的到来,太阳直射点北移,这条“高速路”开始整体向北移动。
3至4月间,这条“高速路”的轴心位置会向北移动5-8个纬度。西风急流的形状也发生了变化,从平直型变为波浪型,形成更多气旋发育的“波谷”。另外,高空强风的动量通过湍流向下传导,使地面风速提升20-30%。举例来说,2021年4月,内蒙古出现35.8米/秒(12级以上)的飓风,就是西风急流北跳期间高空动量下传所致。
02 冷暖势力在搞“拔河比赛”
春季最显著的特征是温度剧烈变化,不是像冬天那样一味地冷,也不像夏天那样一味地热,而是冷热交替,冷空气和热空气在地球表面上演着一场规模宏大的“拔河比赛”。
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◎海陆温差进行激烈地对决
虽然都接受春日和煦的阳光普照,但由于水的比热大,导致海洋像一个反应迟钝的巨人,而陆地却如同一只灵敏的兔子。3月份陆地日均升温0.8℃,海洋仅0.2℃,陆地升温速率竟然是海洋的4倍,这就会导致陆地上形成热低压,海洋则维持冷高压,两者形成了600帕/1000千米的气压差,相当于在500千米的距离内制造出3层楼高度的“空气滑坡”,从而驱动强风形成。
◎垂直温差也会出现暴动
春天阳光加热地表的速度远超高空,形成“下热上冷”的不稳定结构。当近地面20℃的空气遇到高空-10℃的冷空气时,就像往热油里滴水,触发强烈对流。这种垂直运动产生的补偿气流,正是地面阵风的能量来源。
02 地形造就了多个“风力加速器”
地球表面并非是一个光滑的球体表面,山脉、平原等地形如同天然的“风力调节器”,对风形成加速作用。
张家口的风力发电机(版权图库图片,转载可能引发版权纠纷)
◎狭管效应:当气流穿过狭窄地形(如河西走廊、台湾海峡)时,就像水流通过被挤压的水管,风速会骤增30-50%。张家口地区的“坝上大风”,就是气流穿越燕山与阴山之间的峡谷的产物。
◎坡风效应:白天山坡受热快,暖空气上升形成谷风;夜晚山坡冷却快,冷空气下沉形成山风。这种日夜交替的局地环流,在复杂山地地形中可形成8-10级阵风。
◎高原“鼓风机”:青藏高原春季地表加热产生强大上升气流,吸引周边空气辐合。这种“抽吸效应”使高原东北部(如甘肃)成为我国最强风区之一,年均大风日超80天。
03 天气系统在春季打了一套“组合拳”
在春季大气“舞台”上,有温带气旋、冷风过境、雷暴阵风三大主演联袂出演,促使大风不断出现。
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◎温带气旋:这些直径1000-2000千米的“空气漩涡”,春季平均每3天生成一个。其中心气压越低,周围风速越强。2023年4月黄海气旋24小时内气压暴降2400帕,引发江苏沿海12级飓风。
◎冷锋过境:冷空气像巨型推土机楔入暖空气下方,锋面附近气压梯度陡增。2016年4月华北冷锋过境时,3小时降压500帕,相当于在足球场大小的区域抽走1吨空气,瞬间风力飙升。
◎雷暴阵风:春季对流云团发展旺盛,雷暴下沉气流触及地面后向四周扩散,形成半径数十千米的“风炮”。2020年5月广州白云机场测得14级飓风,正是雷暴冷池出流所致。
作者:王元红 天气气候高级工程师、中国作家协会会员
出品:科普中国
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