分布特徵
(1)海島上風壓是全國最大的。台灣由於資料不全,尚無法計算風壓,但我國出現最大風速是在台灣。在台東1959年8月29日曾觀測到颱風風速70~75 m/s的瞬時風速,是我國有記錄以來最大的一次。香港、海南也都觀測到瞬時最大風速在70 m/s左右。如香港1962年9月1日觀測到瞬時風速72.1 m/s,瓊海1973年9月14日68.9 m/s等。由此估計,台灣東部風壓可達1.2 kpa以上,香港、海南東部風壓也可達1.0 kpa以上。
(2)三北(東北、華北、西北)地區的北部為我國陸地上風壓次大區,為0.6 kpa或以上,風壓由北向南遞減。這一地區的大風主要是強冷空氣過境造成的。每當冷空氣南下,在這一帶均要造成大風,尤其是當強大寒潮南下時,往往造成年最大風速,尤其是在一些山口地區如新疆的阿拉山口,1977年10月1日10 min平均風速46 m/s1977年4月2日,瞬時風速達55 m/s;內蒙古林西1963年4月16日最大風速42 m/s等。
(3)青藏高原海拔高度高,風速較大,應為風壓較大區,但由於海拔高,空氣密度小,同樣是30.6 m/s大風,在平原上風壓為0.59 kpa,而在4 000 m則為0.40 kpa,僅為平原的68%。青藏高原風壓低於三北地區。然而若在地形開闊,山脈走向與高空西風一致或在高空西風的迎風一側,風速較大,風壓仍可達0.4至0.6kpa。
(4)長江、黃河下游風壓在0.3~0.5 kpa之間,由沿海向內陸遞減,沿海一般在0.5 kpa左右,山東半島的東部和北部沿海可達0.6 kpa。等值線稀疏,各地間風壓差值很小。這一地區的大風除強寒潮造成大風外,夏季的雷暴大風或颮線大風也是造成這一地區最大風速的天氣系統。如上海1967年3月26日瞬時風速34.7 m/s是颮線大風,南京1974年6月17日瞬時38.8 m/s,10 min平均25 m/s,也是颮線大風。
由於地形的影響,在長江洞庭湖、鄱陽湖風壓較大,為一個閉合圈,風壓在0.4 kpa以上。
(5)我國風壓最小的地區在四川、貴州,湘西、鄂西以及南嶺山地區,僅在0.3 kpa以下。這一地區冬季冷空氣很難入侵。夏季颱風又難以封達,所以年最大風速為全國最小地區。
建築結構規範中規定,基本風壓取值不得小於0.3 kpa。這大概也是以我國最小風壓為依據的。
為了加大高層建築的安全,所以在規範中還規定了,對風荷載比較敏感的高層建築物和高聳構築物,其風壓可在50年一遇的基礎上加大10%對於特別重要和特殊要求的高層建築物和高聳構築物,其風壓可提高20%。
風壓隨高度變化
一般談到的風壓是指離地面10 m高度處的風壓。但高層建築物或高聳構築物可達100m以上,有的至可達500 m以上。如美國紐約原世界貿易中心雙塔高411 m美國紐約的曼哈頓建造三角形大樓150層高509 m,洛杉磯和平鐵塔高610 m。我國高度超百米的大廈已有幾十座,其中最高的是上海浦東新區陸家嘴金融貿易中心的金貿大廳,總建築面積28.7×10m,大廳主體建築地下3層,地上88層,高度達420.5 m,北京的京廣中心,地上52層高209 m,廣東國際大廈有200.2m,北京電視塔高度405 m。由此可見,僅10m高度處的風壓是不能滿足需要的,所以必須將10 m高度處的風壓換算到所需要的高度。
大氣邊界層以下,從摩擦對大氣運動影響的程度著眼,可以把大氣分為大氣邊界層和自由大氣兩個層次。在中高緯度地區,摩擦層內風速主要取決於水平氣壓梯度力、水平地轉偏向力和摩擦力的大小,而在摩擦層中,氣壓隨高度不變時,風速隨高度的變化主要是由於摩擦力隨高度的變化而引起的。一般地,摩擦力隨高度的增加而減小,故風速隨高度而增加,到了風單純受氣壓梯度的影響時,稱為梯度風,此處風向與等壓線平行,將風向最先轉變成梯度風的高度,作為大氣邊界層的高度。在此高度以下稱為摩擦層。
摩擦層內風速垂直變化的快慢與
地表粗糙度有極密切的關係。加拿大的達文波特對19種不同地面的粗糙度,即從開闊的水面到市區都測定了
地面粗糙度,並繪製了風速隨高度的分布。他參照了有關資料作出海洋、農村和城市3種典型的風速隨高度分布圖。接近地表的氣流,由於摩擦作用而流速減慢。地面愈粗糙則梯度風的高度愈高,開闊海洋上比城市在較低的高度上達到梯度風。從圖上還可以看出,在離地30 m高度,城市的風速為海洋上風速的1/4。