摩擦風

考慮摩擦力影響後作用於空氣塊各力相互平衡時的風稱為摩擦風。它代表摩擦層中實際風的特徵。氣壓梯度力與地轉偏向力、摩擦力保持平衡條件下所產生。

右圖為平直等壓線時的摩擦風(北半球)。

基本介紹

• 中文名：摩擦風
• 外文名：antitriptic wind
• 產生原因：G、A、R三力平衡結果
• 意義：代表摩擦層中實際風的特徵

產生機理

摩擦風代表摩擦層中實際風的特徵。在等壓線為平行直線時，摩擦層中運動的空氣受到水平氣壓梯度力(G)，水平地轉偏向力(A)和摩擦力(R)三種力的作用。其中水平氣壓梯度力總是垂直於等壓線並指向低壓;水平地轉偏向力總是偏於風向的右側90°(北半球)，摩擦力總是偏於空氣運動反方向的右方成β角。當水平地轉偏向力和摩擦力的合力與大小相等，方向相反，三力達到平衡時，風向斜穿等壓線，由高壓吹向低壓，風速比該氣壓場應有的地轉風要小。在等壓線彎曲的氣壓場中，摩擦力同樣使風速比該氣壓場中所應有的梯度風要小，風向也偏向低壓一方。

摩擦力對風的影響

在離地面1.5公里的近地面層大氣里，風不僅受到氣壓梯度力和地轉偏向力的制約，而且還受到地面摩擦力的干擾。地面摩擦力的影響可以達到1.5公里的高度，因此1.5公里以下的氣層就被稱為摩擦層。

在摩擦層里，風走在粗糙不平的地表面，受到摩擦力的作用，風速不得不減小下來。由於地表粗糙程度不一，摩擦力的大小不同，風速減小的程度也就不同。一般來說，陸面摩擦力比海面大；而在陸面上的摩擦力，山地又比平原大，森林又比草原大。摩擦力不僅會削弱風速，同時也干擾了風向，破壞氣壓梯度力與地轉偏向力之間的平衡。

在氣壓梯度力G和地轉偏向力A平衡的條件下，風本來沿著等壓線方向等速前進（V），但摩擦力R從它背後拉一把，風速減小為VR，地轉偏向力由於風速減小也跟著減小為AR，於是氣壓梯度力便超過被削弱了的地轉偏向力而把風拉向低氣壓一側。這時候地轉偏向力為了與風向保持垂直，摩擦力為了與風向保持反向，它們都跟著風向一起向左偏轉。雖然摩擦力和地轉偏向力不在一個方向上，它們之間始終保持一個直角，但它們仍然聯合起來，共同和氣壓梯度力相抗，當它們的合力（R+AR）偏轉到和氣壓梯度力大小相等方向相反時，矛盾著的雙方力量對比又恢復到平衡狀態。不過不是簡單地重複原先的平衡。而是在出現了新的條件―摩擦力的參與下達到新的平衡了。這時候風便以穩定的速度和一定的交角，斜穿等壓線從高壓一側向低壓一側吹去（如右圖）。

這種有摩擦力參與，氣壓梯度力與地轉偏向力、摩擦力保持平衡條件下所產生的風稱為摩擦風。摩擦力愈大，摩擦風的風速就愈小，向左偏轉和等壓線之間的交角也愈大。根據調查和統計，這種交角在海洋上為15~20度，在陸上一般達到30~45度，而在崎嶇不平的山地區域，甚至比這個角度更大。這樣，先前總結的氣壓與風的關係也得作某些修改了：背摩擦風而立，在北半球，高氣壓在右後方，低氣壓在左前方；在南半球，高氣壓在左後方，低氣壓在右前方。如果說，在高空自由大氣里，風近似地順著某高度上等壓線“河道”流去，那么在地面上，風雖也順著等壓線的“河道”流，但同時又向低氣壓一側泛濫開去。

在高低氣壓的區域，等壓線的“河道”是以高低氣壓中心為中心，呈環形閉合的。如果是在高空自由大氣里，按照氣壓與風的關係，風近似地沿著閉合等壓線的“河道”環行流轉，在高氣壓區以順時針方向流轉，在低氣壓區以逆時針方向流轉。如果是在地面，則按照氣壓與摩擦風的關係，在高氣壓區，風一面以順時針方向流轉，一面向周圍氣壓低的地方輻散開來，形成順時針外流的螺旋式氣流；而在低氣壓區，風一面以逆時針方向流轉，一面向低壓中心區域匯流輻合進去，形成逆時針內流的螺旋式氣流。