山地气流形成

山地气流形成滑翔能力依赖于一种叫做风力载荷的特征,即动物的翅膀面积与体重的比率。现代最好的滑翔机设计为每下降1米前进9米。而且滑翔者还具有缓慢减速下降的能力,它们也能够获得上升气流并快速地冲上云霄。  滑翔者会积极寻找它附近所有的上升气流,最容易得手的无非是被山坡或陡崖抬升的气流,当风吹过山坡时,在迎风坡,风会向上弯折而产生垂直方向的风速分量,这就是斜坡上升气流。只要风不停止,山坡上就有上升气流的存在(1891年李林达尔滑翔开始,人们才知道利用这种上升气流)。而太阳照射地面,吸收快的沙滩、耕地、向阳山坡也能形成上升气流,这叫热力上升气流。朵朵积云就是上升气流的“帽子”,是长途滑翔的“加油站”。所以,滑翔者可能会整天跟着积云,然后上升到5千米的高度,在这个高度它们不需挥动一下翅膀便能飞越50公里。  即使在水上,一个有经验的滑翔者只要稍微加力就能利用波浪上的空气动力来保持飞行。在波浪的上风面上它能获得上升力,它保持超低飞行,这样就能利用“地面效应”,所谓的地面效应是飞行物由于水面干扰的存在,其升力面(通常指翅膀,机翼)的下洗作用受到阻挡,使地面或水面与飞行器升力面之间的气流受到压缩,即机翼下面的压力升高,因而增大了机翼升力,同时减少阻力的二种空气动力特性。简单来说就是有一个空气气垫在滑翔者下方,这有助于长途飞行或升高。  同样,滑翔者也可以利用海洋上的风速梯度。风与水有摩擦力,这就意味着越接近水的表面风速越慢。一只贴近水面飞行的滑翔者能上升到更快的气流中,增大的上升力将一直把它推到更高的地方,直到它失去动力时为止。然后它与风向成一定角度向下滑行,进行加速并做好准备重复整个过程。  有人提出滑翔者的起飞和着陆可能会成问题,它们应从悬崖上跳起来开始飞行。但是,伴随着它们巨大的翅膀所给予的上升力,一阵轻风便足以让它们起飞。山地气候  我国有很多地方是起伏不平的山地和丘陵,这些地方除受纬度和海、陆的影响以外,还因山的高度、大小、坡度、坡向等种种因素的影响而具有独特的气候状态,称为山地气候。山地气候十分复杂,傅抱璞等曾对山地气候有过专门的研究。概述山地气候的主要特点是:1)一般说白天的直接辐射和夜间的有效辐射都随海拔高度升高而增大,散射辐射随高度增加而减少;不同坡面(包括不同坡向和坡度)可接受的日照和辐射强度都不相同。2)气温随海拔高度的增加而降低,平均而言,每上升100米气温降低0.5~0.6℃。山顶和山坡的年变化和日变化都比较小,秋温高于春温,类似海洋性气候;山谷和山间盆地的年变化和日变化比较剧烈,且春温高于秋温,类似大陆性气候。3)降水随高度的变化,先是随高度升高而增加,到达一定高度,降水又随高度升高而减少,这一高度称为最大降水高度。最大降水高度随地区和季节不同,气候愈潮湿,大气愈不稳定,最大降水高度愈低。我国新疆山地最大降水高度一般为2000~4000 米,皖浙山地在1000米左右。另外,50年代以来,冰川学界还提出:在同一座高大山脉中可能存在第二最大降水高度,以后确有不少科考队直接或间接的资料,证实了这种可能。第二最大降水高度的成因是什么还有待人们去研究,林之光曾在《地形降水气候学》一书中阐述了他的见解。降水还随山的坡向、坡度不同,一般向风坡上的降水量和降水强度远大于背风坡,坡度愈大差别愈大。例如太平洋夏威夷群岛中考爱岛处于太平洋副热带高压控制,全年盛行东北信风,岛上山脉怀厄莱阿莱(Waialeale) 主峰高1546.9米,在它的迎风坡约457.2米处年雨量达11457.9毫米,而背风坡上约 259.1米处年雨量仅406.4毫米,相差近30倍。地形对降水日变化的影响是凸出地形以日雨为主,凹洼地形以夜雨为多。图是以括苍山、天目山等6站为凸出地形代表,以巴塘、拉萨等6站为凹洼地形代表的降水量日变化图。4)山地对风的影响有两方面:一方面是山体本身的障碍影响,使气流被迫改变运行方向,一般山顶和峡谷风口的风速增大,例如:我国新疆西部的阿拉山口每年平均有8 级以上大风164天。最大风速超过气象站测风仪的最大刻度(40米/秒)。由于山体的机械影响还可以产生布拉风,焚风(干热风)等。另一方面山地还可因热力影响形成的山谷风。5)山区尤其是在气候比较潮湿的山区,在一定高度以下,由于气流被迫上升冷却,容易产生云、雾,空气潮湿。山谷风  因山坡和谷地上空自由大气的热力变化不同而引起的一种在山地常见的局地环流,称为山谷风。白天山坡上空气比同高度上自由大气增热厉害,空气密度小,暖空气沿坡上升,同高度谷地的自由大气较冷,空气密度大,冷空气下沉并沿山坡流向山顶,补充暖空气的位置,称为谷风,山顶有从山坡上空流向山谷上空的气流称为反谷风。夜间由于山坡上辐射冷却,比同高度自由大气降温快,邻近坡面的空气迅速变冷,下沉,沿坡流向谷地成为山风,而同高度自由大气温度相对较暖被挤上升,在上空流向坡地上空予以补偿称为反山风。由于这种风一般沿坡面吹,又称上坡风(谷风)和下坡风(山风)。山谷风的周期为一昼夜,在晴朗少云的静稳天气条件下,山谷风比较明显。同时,由于白天山坡受热造成的温差比夜间辐射冷却所造成的温差大,所以一般谷风风速大于山风风速。

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