背風波

氣流越過山脈時，在背風坡產生的波動。

基本介紹

• 中文名：背風波
• 外文名：lee wave
• 相關術語：背風槽
• 學科分支：動力氣象學

描述

在靜力穩定條件下，當空氣被迫越過山脊而移動到背坡，其個彆氣塊將離開平衡位置而作浮力振盪時，在山脊背風坡形成重力內波。《大氣科學辭典》中提到，背風波的波長與緯向風速成正比。在2～5千米高度的大氣層，平均風速為20米/秒時，背風波的波長是8～10千米；而在5～7千米高度的大氣層，平均風速為30米/秒時，背風波的波長是16千米左右。背風波的能源在地表面，波的等位相線隨高度向西傾斜。背風波對於動量上傳、晴空湍流以及地方性雲系的產生起到了重要作用。

形成原理

背風波是在氣流過山過程中位渦守恆的前提條件下形成的。位渦守恆表示：氣柱運動過程中絕對渦度與氣柱厚度的比值為常數。當西風爬越南北向山脈時，迎風坡有地形強迫抬升，氣柱被壓縮，厚度減小，則相對渦度隨之減小。由於初始相對渦度為0，減小後為負值，氣流形成反氣旋性曲率，即運動路徑沿逆時針方向偏轉。下山時氣柱厚度增加，若山是對稱的，則氣流下山後厚度變為初始厚度，則絕對渦度也恢復為初始值。由於氣流過山過程中一直為反氣旋式運動，因此下山後的位置通常比上山時偏南，則地傳參數將變小，因此相對渦度將比初始值大，即此時相對位渦大於0，則此時氣流具有氣旋式曲率，移動路徑將沿順時針方向偏轉，即向北運動。當氣流移動到上山時的緯度，地傳參數恢復初始值，相對渦度變回0，但由於慣性作用氣流仍在向北運動。隨著地傳參數的增大，相對渦度又開始減小，則氣流逐漸產生反氣旋性曲率，又逐漸往南偏轉；向南到一定緯度，地轉參數過小後相對渦度又增大為正值，氣流又向北偏轉（見圖1）。氣流的這一系列運動即形成了背風波，在背風坡一側形成的一列槽脊中，第一個槽對天氣影響較大，且在天氣圖上最明顯，稱為背風槽。而由於氣流在背風坡側的波動運動，導致能量和水汽的交換，常會形成與山脈走向幾乎平行的一系列條狀雲系。

圖1 氣流過山示意圖