天气预报15天

风，就是空气的水平运动。牛顿第二定律告诉我们：物体运动速度的变化，是在力的作用下发生的，运动速度改变 的方向，与所加力的方向一致。如果有数个力加在物体之上， 那么该物体运动速度改变的方向，与这数个力的合力方向一 致。牛顿第二定律也适用于空气运动。空气由静止到运动， 运动过程中速度的变化，方向的改变，都与加在空气之上的 力紧密地联系在一起的。

1. 对空气水平运动起作用的力

对空气水平运动起作用的力有：水平气压梯度力，摩擦力，地球自转偏向力和离心力。

1〉气压，水平气压梯度力 气压梯度力是空气运动的直接动力。那末什么是气压弟 度力，空气怎样在气压梯度力的推动下发生运动的呢？这当 然要从气压和气压梯度谈起。

①气压。

平时,我们虽然谁也不会感到有大气重压在身， 但决不能认为大气没有重量。据估计，在一平方米面积上，自 地面到大气上界的整个空气柱内，空气的重量为十吨。空气既然有重量，就会在 水平面上产生压力。 在气象学中，把单位 面积水平面上，所承受的整个大气柱的重量称为气压。显然气压指的是大气的压强。

②等压线。

对于一个较大的地区来说，.气压的分布常常是很不均匀的。可以用等压线来表示同一水平面上气压分布 的不均匀性。所谓等压线，便是同一个水平面上气压相等点的连线。在天气预报中，每天都要画海平面等压线图，以显示海平面上的气压分布。它是将不同地点同一时刻所测得的 海平面气压值填在同一张地图上，然后把气压相同的点连成 一条光滑的曲线，各不同的等压线，便构成了海平面气压分布图。

③气压梯度。

气压梯度，表示气压空间变化的物理量。 气压在垂直方向上、水平方向上都有变化，所以有垂直气压 梯度和水平气压梯度，它们都是有方向的量。水平气压梯度 表示水平面上气压的变化，在数值上，它等于单位距离内的气压差,它的方向与等压线垂直，并由低气压值指向高气压值。

④水平气压梯度力与空气运动。

 2）摩擦力

摩擦力就是在空气运动时，发生在两层气流之间，能使 气流减速（或加速）的一种力。它来自两个方面。一个是由 于空气分子不规则运动而引起的分子摩擦力，如有相邻的上 下两层气流，上层气流水平速度大，下层气流水平速度小，由 于气体分子的不规则 运动，下层气流中的 空气分子会飞到上层 气流中去，使上层气淹减速；同时上层气 淹中的空气分子也会飞到下层气流中，使下层气流加速。

另一个是由于空 气的涡旋运动而引起， 的涡动摩擦。在近地面 气层中，经常存在着不 规则的涡旋运动，也因 地面受热不均匀而产 生(图16甲〉；也可因空 气在流动过程中受到 不平坦的地表面的作用而产生。

与空气分子摩擦作用类似,在相邻两个流速不同的气层中，由 于涡旋的交换，使速度较大的气层减速，速度较小的气层加 速。

由此可见，分子摩擦和涡动摩擦有其相似之处。它们都 存在于空气与空气之间，而且对于气层流动速度的影响，有 相同的方式。不过分子摩擦是单个空气分子不规则运动而引 起的，而涡动摩擦则是一群分子组成的空气小旋涡的不规则 运动而引起的。就其对空气流动速度影响的程度来讲，涡动 摩擦要比分子摩擦大十万倍。所以，平时我们所说的摩擦作 用，主要是指涡动摩擦。由于涡动摩擦与地表面的性质有关， 因此摩擦作用随高度的增加而减小，大约到了离地面1500米 上下,摩擦作用的影响已小到可以忽略不计。在气象学中，一 般将1500米以下的大气层称为摩擦层，而1500米以上的大气 层称做自由大气。

从上面的叙述中，我们可以看到：空气在运动时所受到 的摩擦影响，要比固体在运动时受到的摩擦影响复杂得多。 但是，为了简便起见，将空气运动时所受到的摩擦力看成与 固体摩擦力相同，即摩擦力不能使运动方向改变，而却能使 运动速度减小。换句话说，摩擦力的方向总是与空气运动方 向相反。在这里我们把摩擦力理解为一种阻力。

 3）地球自转偏向力

很早以前，人们就已发现，地球表面上运动的物体，在 运动过程中，会不断的偏离其起始运动的方向。在北半球，偏 向原运动方向之右，在南半球偏向原运动方向之左。例如，在 北半球，自西向东奔流的大河，其南岸要比北岸陡峭，这说明河水对南岸的冲刷力大；又如北极地区的流冰并非和风的 方向完全一致，两是向着其右方偏离一个30—40度的角，好象有一个力拉着流冰向右偏转。

由于地球绕地轴自西向东不停地旋转着（自转运动〉，因 而沿地球表面运动的任何物体，包括空气在内，都将受到偏 作用。在北半球地球绕地轴逆时针旋转（与上述圆盘向一致），偏向力自左向右作用运动着的空气之上，使其向右偏转〔南半球偏转方向相反、这个因地球自转而引起 的偏向力，就叫做地球自转偏向力。它首先为法国数学家科里奥利所证明，.因而又称科氏力。

至此，我们对空气水平运动起作用的三个主要的力，一 一作了介结。其中,气压梯度力是空气运动的直接推动力，摩擦力和地转偏向力，只有在空气运动时才发生影响，前者始终与空气运动方向相反，不雜改变运动的方向，知能使运动 减速；后者始终与空气运动方向垂直，不能改变运动的速度， 却能使运动偏向右方〈北半球〉。

2.高空的地转风

在由大气中，摩擦力的影响可以略去。这里空气运动只受气压梯度力与地转偏向力的作用。仅考虑此 两力而形成的风就叫地转风。

3.近地面的摩擦风

近地面的情形要复杂些，空气块的运动受到气压梯度力,地转偏向力和摩擦力三个力的共同作用。 当三个力达到平衡时，即其中有两个力的合力与另一个力大小相等，方向相反时，气块运动方向不再改变，而依自身的惯性作等速运动。 此时，气块运动方向与等压线有一个交角。在北半 球如果我们背着风的来向站着，高压在右后侧，低压在左前方。地面上风向与等压线的交角，在海洋上一般为10°—20°，在大陆上一般为 30°—40°。

气压梯度力、地转偏向力、摩擦力达到平衡的状态也是 相对的、暂时的。如果由于某种原因，上述三个力中任何一个力发生变化，则原来的三力平衡就被玻坏，代之以新条件 下的精的平衡。大气中就是这种平衡的建立与破坏，这种矛盾的斗争与统一，,推动着大气运动的演变，导演出天气变化的方千气象。

上述可知，风速的大小决定于水平方向上气压差（即气压梯度）的大小，水平方向上气压梯度越大，则风速越大。 至于风向，则要根据高低气压的相对位置来确定。 在做风的预报时，还需要注意两个问题：一个是风速的曰变化。即中午前后风速加大，夜间风速减小。这是因为，中午前后大气垂直对流运动比较强，涡动摩擦的结果，将高空 风速较大的空气块带到近地面层，使近地面风速增大。夜间大气比较稳定，因而近地面风速减小。另一个是局地条件的影响。由于海陆山谷的热力差异，使沿海和山前平原地区（如石家庄、北京），风向有周期性的变化。在沿海，有所谓海陆风，白天风自海面吹向内陆，称为海风；夜间风自内陆吹向海洋,称为陆风。在山前平原地区，白天风自平原吹向山地， 称为谷风；夜间风由山地吹向平原，称为山风，这便是所谓的山谷风。不过这种地方性风，只有在没有强天气系统侵入时，表现明显。当有强天气系统侵入时,地方性风就被掩盖了。