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第2章 风的产生及影响

众所周知,风是由于空气的流动而形成的。它通常指空气的水平运动,可以用方向和大小来表示,即风向和风速。但如果用在飞行上,风还包括空气的垂直运动,也就是我们通常所说的垂直或升降气流。风向有不同,在气象上,风向是指风的来向;而在航行上,风向是指风的去向。飞机在飞行时,往往会受到风和阵风的影响。这里所说的阵风是指在短时间内风速发生剧烈变化的风。所以,飞机在起飞和着陆时,必须根据地面的风向和风速选择适宜的方向;而在飞行中,也需要依据空中风向和风速及时修正偏流,因为只有这样,才能保持一定的航向和计算出标准的飞行时间;另外,修建机场时的跑道方位也要根据风候而定。除此之外,风对飞机飞行性能的影响也很明显。如逆风飞行时,飞机升力将会增加。阵风对飞机飞行载荷的影响也很显著,所以在飞行器的设计中,需要给出描述阵风的模型和强度标准。

1.科学描述——风的定义

风是指跟地面大致平行的空气流动。一般情况下,风用风向、风速或风力来表示。风向指气流的来向,通常分16个方位记录,不过,在航海上,风向指气流的去向。风速是指空气在单位时间内移动的水平距离,单位为米/秒。通常,大气中的水平风速在0.1~10米/秒之间,台风、龙卷风有时达到102米/秒。一般来说,农田中的风速小于0.1米/秒。风速的观测资料有两种:即瞬时值和平均值,其中平均值的使用比较常见。风的测量仪器主要有电接风向风速计、轻便风速表、达因式风向风速计以及用于测量农田中微风的热球微风仪等。当然,风力的大小也可根据地面物体征象按风力等级表估计。

2.从何而来——风的形成

在水平方向上,由于大气压不均匀的分布直接导致了风的形成。此外,在大气环流、地形、水域等因素的综合作用下,风所表现出来的形式也是多种多样的。如季风、地方性的海陆风、山谷风、焚风等等。简单地说,风是空气分子的运动。如果要更加清楚地理解风的形成,首先要弄清空气和气压两个概念。我们知道,空气由占其总体积78%的氮分子、21%的氧分子、1%的水蒸气和其他微量成分组成。每时每刻,空气中所有的分子都在以很快的速度运动着,它们之间相互迅速地碰撞着,同时也和地平线上的所有物体发生着碰撞。

对于气压,我们通常可以这样来定义:在一个给定区域内,空气分子在该区域施加的压力大小。一般来说,在某个区域里的空气分子越多,气压就越大。而风则是气压梯度力作用的结果。

气压的变化是由许多因素引起的。有些是由风暴引起的,有些是由地表受热不均引起的,有些则是在水平区域上,大气分子受气压梯度力的作用,由高气压地带向低气压地带流动引起的。

我们在气象图上所看到的大部分高压带和低压带,通常只是形成温和的微风。产生微风所需的气压差仅占大气压力本身的1%,这种气压变化在许多区域范围内都很常见。与微风不同的是,强风暴的形成则源于更大、更集中的气压区域的变化。

3.让人欢喜让人忧——风的影响

一般来说,风对农业生产有着重要的影响。适宜的风速能够改善农田环境。在农田环境中,近地层的热量交换、农田蒸散和空气中的二氧化碳、氧气等的输送过程都会随着风速的变化而变化。此外,风在传播植物花粉、种子,帮助植物授粉和繁殖等方面还起着不可或缺的媒介作用。更重要的是,风能分布广泛,是一种取之不尽用之不竭的可再生能源。值得一提的是,我国是个季风气候国家,其气候条件非常有利于作物的生长。在我国,风能资源主要分布在内蒙古高原、东北高原、东南沿海以及内陆高山地区。

当然,任何事物的影响都是双面的。风同样对农业生产起着不可忽视的消极作用。风可以传播病原体,蔓延植物病害(粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等害虫长距离迁飞就是以高空风为气象条件的)。大风还会使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果,以致作物减产。与此同时,大风还能造成土壤风蚀、沙丘移动,对农田有毁坏作用。尤其在干旱地区,如果盲目垦荒而不注意植被的保护工作,风对农田的毁坏作用会表现得更明显,甚至导致大量土地的沙漠化。在牧区,风的影响也是很大的。大风和暴风雪会吹散畜群,加重冻害。有些地方性风由于其具有特殊性质,也会造成风害。如从海上吹来的含有大量盐分的海潮风、高温低温的焚风和干热风,对果树的开花、座果和谷类作物的灌浆都有不利的影响。

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