风是如何产生的？风的运动机制是受到多个综合因素影响的结果

著者

太空生物学·黄媂©

• 春风：吹出了大地的绿意、
• 夏风：茂盛的绿叶下无比 惬意的舒适感、
• 秋风：一叶知秋落满地、
• 冬风：寒风凛凛的风吹过连参天大树都觉得刺骨，何况花花草草这些小身板、

一年365天，我们每时每刻都在与自然界的「风」打交道，那么您知道「风」究竟是如何产生的吗？本文来为大家科普一下大自然的力量——「风」。

「风」是如何产生的？

地球上的每一个角落都在吸收着太阳散发出来的热辐射能量，但是由于每一个角落的位置所接收到的热辐射能量不一致，因此有一些空气较暖，另一些空气则较冷，冷与暖的交错会导致空气相对分子质量发生改变，较暖的空气分子发生膨胀汽化现象从而减轻自身质量造成向上升的运动状态，较冷的空气分子发生凝固收缩现象从而加重自身质量造成向下降的运动状态，这两种运动状态使得冷与暖的空气产生了向上、向下的流动，直至形成了「风」。

（图源网络）图解形成「风」的过程

海军上将拟定「风速等级」

人物：弗朗西斯·蒲福（ Francis Beaufort）

国籍：英国

生于：1774年、逝于：1857年、

职业：海军上将

「阵风」常常又被称为「突风」，这个词的解释就是：在很短的一段时间内，风的速度发生了明显的变化。在听天气预报的时候：

• 气象员所报的风向指的是风的来向，但是对于航海员来说航行上的风向指的是风的去向、
• 气象员所报的风力等级指的是风速的大小、

1805年，蒲福根据风速对满帆战舰推进的效应测量后，拟定出了对风速等级划分的「蒲福风力等级」，等级一共分为13个，即0 级到12级。1946年根据测风仪器量度到自然界的风速实际上已经远远超过了12级风力的数值，因此把原有的13个风力等级又增加到18个，等级从0 级到17级。

图源网络

「风」的物理状态

「风」的物理状态通常所指的是空气的水平运动分量，包括方向和大小，也就是我们平常所说的风向和风速。但是对于飞行员来说「风」的物理状态还包括垂直运动分量，也就是所谓的垂直或升降的气流。

「风」的运动是受到多个综合因素影响的结果：

综合因素1：「气压梯度」、「地转偏向力」

• 「风」就是空气产生了水平的运动，空气之所以会有运动产生主要是因为各纬度区域所能接受太阳辐射强度不同而形成的，在赤道与低纬度地区接受到的太阳光较多，照射的时间也就越长，太阳辐射强度就越强，因此地面和空气接受的热量多温度较高。位于高纬度区域接受到的太阳光较少，时间也就越短，射强度也就较弱，因此地面和空气接受的热量少温度也较低。高纬度与低纬度之间的温度差异形成了南北之间的「气压梯度」，导致空气会产生水平的运动，「风」因此是沿着水平气压梯度的方向吹或者垂直于等压线从高压向低压吹。
• 地球在自转的过程中使得作水平运动的空气发生了偏向的力，叫做「地转偏向力」，这种力会导致北半球气流、南半球向左偏转，因此空气运动除了受到气压梯度的影响外，还会受「地转偏向力」的影响。

图源网络：地转偏向力

综合因素2：海洋、地貌

• 当风掠过山隘和海峡时 气流的运动方向会被改变，在改变方向的同时风速也会被增大。
• 当风掠过山地和丘陵时风速会被减弱，因为山地、丘陵把一部分的风阻挡了。
• 当风掠过海拔较高山峰时风速也会被增大。

综合以上2个综合因素可以总结出——「风」的运动主要受到「气压梯度」、「地转偏向力」这两种力所支配的以外，风向和风速在时空的分布非常复杂，因此海洋、地貌也会对「风」的运动造成不同程度的影响。

「风」的种类

「海陆风」这两种是出现于海岸和近海地区域并且具有日、周周期性的区域风——

• 白天的时候，陆地空气受到太阳的照射，加热后膨胀上升到高空，受热的空气流向海洋，当到达海洋的上空时由于这里的温度较低，空气被冷却后再下降，在近地层海洋上的气流吹向大陆，补充陆地上升的空气，低层风从海洋吹向陆地，称为「海风」。
• 夜晚的时候，由于陆地有白天的「海风」吹掠以及没有了太阳的照射，陆地降温的速度比海洋上方的空气要快，当温度较高的「海风」到达陆地的上空时由于这里的温度较低，空气被冷却后再下降，在近地层陆地上的气流吹向海洋，补充海洋下降的空气，低层风从陆地吹向大海称为「陆风」。

「山风」、「谷风」这两种是出现于山地及其周边的谷地区域并且具有日、周周期性的区域风——

• 白天的时候，由于山坡的高度是高于谷地的，山坡受热较快，接受太阳光照射的时间比谷地的多，因此山坡的温度是比谷地上方同等高度的空气要高，处于山坡上的暧空气从山坡向下流向谷地，谷地的空气则沿着山坡向上补充山坡流失的气流，这种由山谷吹向山坡也就是由下往上吹的风，称为「谷风」。
• 夜晚的时候，由于山坡有白天的「谷风」吹掠以及没有了太阳的照射，山坡降温的速度比谷地上方同等高度的空气要快，因此较冷的空气沿着山坡向下补充谷地流失的气流，这种由山坡吹向山谷也就是由上往下吹的风，称为「山风」。

「季风」是一种会随着季节而转换风向路径的风——

• 冬季：陆地比海洋的温度要低，陆地比海洋的气压要高，「风」从陆地吹向海洋。
• 夏季：陆地比海洋的温度要高，陆地比海洋的气压要低，「风」从海洋吹向陆地。

余生结语·「风」的奥秘

人物：埃万杰利斯塔·托里拆利（ Evangelista Torricelli）

国籍：意大利、出生地：法恩扎

生于：1608年10月15日、逝于：1647年10月25日、

职业：物理学家、数学家

自从托里拆利在1644年发明了第一具水银气压计后，得知空气具有重量和压力，这两个物理量为我们开辟出了一条通往揭开有关「风」的奥秘的道路。第一个踏进这条路的人是德国的H.W.布兰德斯，他在1820年结合过去各地气压与风的观测资料，绘制出了一张气压与风的分布图，这张图被世人称为“世界上第一张天气图”，图中不仅显示了风的行进区域同时还还明确指出了风的行进路线是有向右偏斜角度的，利用这些规律可以预测风的行径，因此近代天气分析和预测的方法可以说得上是由布兰德斯开创的。