摩擦力對(duì)風(fēng)的影響
在離地面1.5公里的近地面層大氣里,風(fēng)不僅受到氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)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(dá)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(fēng)走在粗糙不平的地表面,受到摩擦力的作用,風(fēng)速不得不減小下來(lái)。由于地表粗糙程度不一,摩擦力的大小不同,風(fēng)速減小的程度也就不同。一般來(lái)說(shuō),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(huì)削弱風(fēng)速,同時(shí)也干擾了風(fēng)向,破壞氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力之間的平衡。

在氣壓梯度力G和地轉(zhuǎn)偏向力A平衡的條件下,風(fēng)本來(lái)沿著等壓線方向等速前進(jìn)(V),但摩擦力R從它背后拉一把,風(fēng)速減小為VR,地轉(zhuǎn)偏向力由于風(fēng)速減小也跟著減小為AR,于是氣壓梯度力便超過(guò)被削弱了的地轉(zhuǎn)偏向力而把風(fēng)拉向低氣壓一側(cè)。這時(shí)候地轉(zhuǎn)偏向力為了與風(fēng)向保持垂直,摩擦力為了與風(fēng)向保持反向,它們都跟著風(fēng)向一起向
左偏轉(zhuǎn)。雖然摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力不在一個(gè)方向上,它們之間始終保持一個(gè)直角,但它們?nèi)匀宦?lián)合起來(lái),共同和氣壓梯度力相抗,當(dāng)它們的合力(R+AR)偏轉(zhuǎn)到和氣壓梯度力大小相等方向相反時(shí),矛盾著的雙方力量對(duì)比又恢復(fù)到平衡狀態(tài)。不過(guò)不是簡(jiǎn)單地重復(fù)原先的平衡。而是在出現(xiàn)了新的條件―摩擦力的參與下達(dá)到新的平衡了。這時(shí)候風(fēng)便以穩(wěn)定的速度和一定的交角,斜穿等壓線從高壓一側(cè)向低壓一側(cè)吹去(如右圖)。
這種有摩擦力參與,氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力保持平衡條件下所產(chǎn)生的風(fēng)稱為摩擦風(fēng)。摩擦力愈大,摩擦風(fēng)的風(fēng)速就愈小,向左偏轉(zhuǎn)和等壓線之間的交角也愈大。根據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計(jì),這種交角在海洋上為15~20度,在陸上一般達(dá)到30~45度,而在崎嶇不平的山地區(qū)域,甚至比這個(gè)角度更大。這樣,先前總結(jié)的氣壓與風(fēng)的關(guān)系也得作某些修改了:背摩擦風(fēng)而立,在北半球,高氣壓在右后方,低氣壓在左前方;在南半球,高氣壓在左后方,低氣壓在右前方。如果說(shuō),在高空自由大氣里,風(fēng)近似地順著某高度上等
壓線“河道”流去,那么在地面上,風(fēng)雖也順著等壓線的“河道”流,但同時(shí)又向低氣壓一側(cè)泛濫開(kāi)去。
在高低氣壓的區(qū)域,等壓線的“河道”是以高低氣壓中心為中心,呈環(huán)形閉合的。如果是在高空自由大氣里,按照氣壓與風(fēng)的關(guān)系,風(fēng)近似地沿著閉合等壓線的“河道”環(huán)行流轉(zhuǎn),在高氣壓區(qū)以順
時(shí)針?lè)较蛄鬓D(zhuǎn),在低氣壓區(qū)以逆時(shí)針?lè)较蛄鬓D(zhuǎn)。如果是在地面,則按照氣壓與摩擦風(fēng)的關(guān)系,在高氣壓區(qū),風(fēng)一面以順時(shí)針?lè)较蛄鬓D(zhuǎn),一面向周圍氣壓低的地方輻散開(kāi)來(lái),形成順時(shí)針外流的螺旋式氣流;而在低氣壓區(qū),風(fēng)一面以逆時(shí)針?lè)较蛄鬓D(zhuǎn),一面向低壓中心區(qū)域匯流輻合進(jìn)去,形成逆時(shí)針內(nèi)流的螺旋式氣流。