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从海上实践总结大气环流的规律

发布时间:2020-03-01

  在明成袓的时代(约公元一四〇三——一四二五年),

  我国巨大的商船队,常常航行在西太平洋和印度洋的洋面上。著名的航海家,三保太监郑和(公元一三七——一四三四年),曾率领当时世界最大的、数万人的大船队,浩浩荡荡,七次远航,到过东南亚、印度、波斯和非洲东部许多国家。在长期的海上实践中,积累了很多观天看海的知识, 认识了不少信风和洋流的规律。可惜,这种经济、文化交流的盛举,没有持续和发展下去。到了清朝,我国反而成了海上列强欺侮的对象。

  欧洲的航海事业,在郑和之后许多年才发展到世界最大的规模。意大利人哥伦布(公元一四五——一五〇六年)在一四九二年得到西班牙女王的帮助,举行了横渡大西洋的 航行,发现了荧洲新大陆。此后,西方航海伴随着贩卖黑人的罪恶,继续发展,随着资本的积累、集中和不断竞争,而走向垄断化和现代化。

  一六八八年,在总结几百年群众航海实践的基础上,结合海洋测风的资料,绘出了从北纬三十度到南纬三十度之间 的贸易风(信风)。这种贸易风图,由于来自实践,有观 测资料作基础,在航海中起了很大作用。当时,人们根据北 半球的贸易风是东北风,南半球的贸易风是东南风,以及季风和洋流的变化,来科学地安排航行,把从英伦三岛到澳大 利亚之间的航期,由二百五十多天缩短到一百五十天左右。 这件事激起了人们研究贸易风的兴趣,积极收集资料,并作理论上的探讨。

  —七三五年,哈德莱提出了他关于信风环流的解释。由于当时观测资料有限,特别是没有高空观测记录,因而哈德 莱对信风的成因是说不清楚的。但是,他对信风与地球自转关系的说明,对于气象学理论是一种贡献。因为地球大气的运动,自始至终总是受着地转偏向力的影响。这种力不能使物体加速或减速,只能改变运动的方向。在北半球,它使运动物体向右偏;在南半球,则使运动物体向左偏。偏向力的大小与运动物体的速度成正比,并与纬度有关。我们从自然界运动着的物体中,常常可以看到它的存在和影响。比如, 北半球的河流,在两岸地质条件相似的情况下,总是右岸被 水冲刷得厉害一些。双轨铁路,也总是右轨的磨损要大一 些。哈德莱正是用这种力来解释贸易风。北半球的贸易风是 带着大气向南运动,却不表现为北风,是由于偏向力把它往 右拉而成了东北信风。南半球的贸易风是带着大气向北运动,却不表现为南风,是由于偏向力把它往左拉而成了东南信风。他的这些认识是正确的,因此人们把信风环流称为 “哈德莱环流”。 地球大气的运动规律,是气象科学中的重大问题。无论 是对天气预报或气候分析,都十分重要。哈德莱的研究开了 个头。到了本世纪二十年代,挪威学派对哈德莱环流作了进 一步的研究,扩大他的战果,用来解释整个大气环流。这是 人们开始从总体上,来看地球大气的运动。以北半球为例, 从北向南,可以分为四个气压带:极地高压带、副极地低压 带、副热带高压带、赤道低压带。这四个气压带之间,是三 个风带:极地东风带、盛行西风带、东北信风带(即北半球 的贸易风带)。另外,在赤道附近是一个“无风带”。这种 划分,从空间看,就是理想的“三圈环流”。但是,二十年 代高空资料极少,对这种环流难以描写。

  四十年代以来,由于髙空探测资料日益丰富,海洋上的空白也逐渐有所填补。尤其是六十年代以后,有了气象卫 星,对大气环流的研究也愈加深入。国外的一些研究工作, 已经充分地指出了热量和动量的输送对大气环流的重要性, 并且定量地肯定了哈德莱环流。

  我国气象工作者,对大气环流也做过不少研究。赵九章在三十年代就对信风的热力学和动力学问题作了研究。在四 十年代罗斯贝的长波理论提出后,他首先指出西风带长波存 在不稳定现象。这种不稳定是由于海陆分布不均,而常有水平力管场存在而造成的。

  近年来,在青藏髙原对大气环流的影响方面,作出了有成效的工作,积累了较多的资料,对高原的加热作用及其对 亚洲环流的影响,对天气的影响,取得了不少认识。早在五 十年代,我国气象工作者对高原对西风急流的分支作用就有 了不少认识。西风急流在髙原西部被分为两支(或多支〉, 又在日本上空汇合,这种形势制约着东亚大半年的天气和气候。近几年又发现,夏季高原低层是低压环流,处处存在着强 烈的对流天气。正是这种对流运动使高原上空维持着一个辟 大的髙温、髙压区,起着“热岛”作用。高原上这种奇特的高 压系统,跟存在着大范围下沉气流的海上副热带高压不同。髙 原上的高压,对南亚、中亚的天气都有影响,更重要的是,它影 响到太平洋副热带高气压的活动,对东亚旱涝关系很大。