基本介紹
概念,分類,特徵,坡風環流,特殊狀態下的坡風,測量儀器及方法,危害,
概念
坡風(slopewinds)是陡峻坡地上的空氣與坡地以外的大氣間因熱力原因形成的滑坡面吹的風。白天,空氣沿著增熱的坡地上升形成上坡風;夜間,冷空氣從冷卻的坡地流入谷地形成下坡風。
分類
下坡風,相對較為溫和而穩定,多發生在近地表面,在日落之後的15--45分鐘內開始起風,一直到次日的日出,從山頂刮向峽谷的底部。
特徵
坡風一般開始於日沒前的l/2一2小時,其第一次最大強度出現在日沒後1一2小時,爾後風速具有一定的起伏。這說明象坡風這一類的局地環流具有明顯的周期振動,它與流體力學中研究的貝納對流一樣,也是一種有序的耗散結構 。
白天,山坡上因太陽輻射而增溫,使與其接觸的空氣較谷地上同高度空氣溫度高,空氣受熱膨脹,在水平氣壓梯度力的作用下,上空空氣由山坡水平流向谷地,然後下沉至低層,又由谷地向山坡流動再沿山坡上升,形成低層由谷地吹向山坡的谷風和谷風環流。夜間,山坡上的空氣由於山坡輻射冷卻而降溫較快,谷中同高度的空氣降溫較慢,形成風從山坡吹向谷地的山風和山風環流。如果只有一面山坡,則形成坡風。
坡風環流
(1)坡風環流是一種有序的耗散結構。
(2)坡風環流的不穩定(偏離平衡點)現象只有在末擾動的火氣位溫佛度小於零的情形下產生,此時不穩定取決於瑞利數R,當R>Rc時,系統就出現不穩定,而Rc=π4/sina。(註:不穩定現象是否出現完全取決於唯一的無量綱數R,而R的定義表明,當空氣層厚度大,溫度梯度大,湍流交換弱時,它的值就大,亦即坡風容易產生不穩定,反之坡風就趨於穩定。)
(3)由R和Rc的表達式可知,坡度越大,空氣層厚度愈大,溫度梯度愈大,湍流交換愈弱,愈有利於坡風環流系統的不穩定的產生。
特殊狀態下的坡風
冰川風—坡風
下沉風,即"冰川風"。它往往出現在冰川上,不受晝夜變化的影響,因為冰川的表面溫度總是低於其上面的空氣溫度,所以它總是沿著下坡颳起。但在冰川向斜坡延伸的末端處,也會出現上坡風,這種風的強度往往受冰川範圍大小的控制。
峽谷風—坡風
峽谷風,這是受地形控制的風,也是上坡風與下坡風的混合風,主要出現在斜坡表面有缺口的半封閉式山谷附近。它也受日照溫差的控制,即中午多為上谷風,入夜轉為下谷風,而且山谷風往往會出現極強陣風的狀態。
旋風—坡風
旋風,這也是山區常見的風,每當地面有顯著變化而四周的風很強時,就會產生旋風。在大多數情況下,旋風具有瞬時特徵且多形成在北風坡。
測量儀器及方法
輕便風速表
野外常用來測量風力大小的裝置,一般由感應部分和計數器所組成(右邊第一圖)。感應部分由三個風杯(也有四個風杯)裝於十字架上,風杯在軸承上可以自由轉動,外用小框保護風杯。中軸下部與計數器相接,風杯轉動,也使計數器隨之轉動。所以計數器是記錄風杯轉動的轉數的。計數器通常有兩個或三個記數盤,大指針指示個位和十位數,兩個小記數盤上的指針分別指示百位數和個位數。儀器的下部有一開關(啟動桿),將它推上去,可使計數器與感應部分接合,計數器開始工作。把啟動桿拉下來計數器則與感應部分離開,計數器停止工作。
當儀器置於高處,用手直接開動不便時,可用小繩連線開關。觀測時拉動小繩即可啟閉。輕便風速表一般安置在四周開闊、無高大障礙物的地方,表身垂直。觀測前關閉開關,記下指針的示數。等一兩分鐘後,打開開關,同時開動秒表記錄時間。此時,觀測員迅速離開風速表,站在儀器的下風方向。開動儀器後將近100秒鐘時,觀測員迅速走近儀器,在正100秒時關閉開關,記下第二次指針示數。根據前後兩次讀數算出其差數,此差數表示風速表指針在觀測時間內所走的刻度數,記入記錄表內。將此差數除以觀測時間,就得出風速表每秒鐘內所走的刻度數,取一位小數。再根據每秒所走的刻度數,從該風速表的檢定證上查出平均風速(單位:米/秒),取一位小數。最好連續觀測兩次,取其平均值,以減少儀器本身及人為的誤差。
危害
風乾擾是森林自然干擾中較常見的一種,也是長白山地區最常見的自然干擾類型。作為森林生態系統演替的主要驅動力,風災干擾對森林生態系統的影響包括很多方面,諸如森林更新、群落結構、功能和組成、物種多樣性等。但是目前關於風乾擾對森林生態系統影響的了解還很少,特別是災害性颶風對森林群落多樣性和喬木樹種的組成和結構的影響研究更是極少,其主要原因是災害性大風的發生是一種偶發性事件,發生頻率極低。
1986年8月下旬,長白山西坡和西南坡遭受了一場罕見的龍捲風襲擊,造成了大面積的林木風倒,給當地森林生態系統帶來破壞性影響。風倒後20多年沒有人為干擾,這為研究森林自然恢復提供了理想的場所。