今日,北京迎来大风天气,吹得行人脚步踉跄,窗户哐当作响。北京海淀的一位网友表示,今天早上走路时眼镜竟然被风吹“跑”了……

3月25日5时至7时北京海淀区极大风图 供图:北京市海淀区气象局

北京市气象台预计25日下午,北京大部地区有4、5级偏北风,阵风8、9 级,山区阵风可达10级以上。

对于风,或许我们并不陌生,但你知道风是如何“诞生”的吗?

大风诞生记

风的本质是空气的流动,而空气流动的主要动力源自气压差,空气会从高气压区流向低气压区,从而形成风。

有趣的是,地形也在风的形成中扮演着至关重要的角色。你是否曾在山区或城市的某些街道上,突然感受到风力的急剧增强?这种现象并非偶然。

“狭管效应”和“风口效应”可以使风速大幅加强。当风遇到狭窄的通道或峡谷时,风流被压缩,速度加快,就像水流通过狭窄的河道一样,风也会因“被挤”而变得更加强劲。

而山谷风的形成机制与狭管效应又不同,“山谷风的形成主要是由于温度差异造成的热力风环流,可以设想这样一种场景:当阳光照射到山坡的一侧时,向阳山坡的空气被加热向上升,而背阴山坡的冷空气沿山坡流下,在山谷形成局地的空气环流。”国家气象中心高级工程师李嘉睿表示,这种风通常风速较低,不会形成强风。

每当冷锋过境时,风速和风向会发生剧烈变化,锋面后的冷空气会引起气流的明显变化,冷锋后部为冷空气,这也是下雨或下雪后的第二天风往往比较大的原因。

风,以其复杂多变的形成机制,在自然界中演绎着独特的力量篇章。从古至今,风不仅塑造着气候与环境,更与人类生活紧密交织。

那么,古往今来,人们如何与风“打交道”?

古法观风

殷人刻甲骨以录四方风名,周人以“伣”测风向,此乃华夏测风之始。殷商时期,先民在风竿系上鸟羽制成的“候风羽”,通过羽毛飘动方向判断来风。

不同形状的相风乌。(北极阁气象博物馆藏)

至汉代,测风工具迎来第一次革新:汉武帝建章宫顶的铜凤凰“下有转枢,向风若翔”,其随风转动的特性比西方候风鸡早千年问世。东汉张衡铸“相风铜乌”,南北朝改良为轻便木乌,“遇风乃动,乌首所指即为风向”,这项发明被广泛用于宫廷、车船与边防。

到了唐代,李淳风在《乙巳占》中完成划时代突破:将风向细分为24个方位,,创立“十级风力”体系。这较欧洲蒲福风级早1100余年,在世界测风史上前无古人。

宋元时期,沈括《梦溪笔谈》中详录龙卷风“插天如羊角”的形态与灾害,成为我国首份龙卷风科学报告;东南季风因助商船返航得名“舶趠风”,体现古人对季风规律的掌握。

明清西方气象学传入后,传统智慧与近代科学结合,推动理论向“气压”“大气环流”等现代概念转变。

今朝驭风

时间来到现代,人们与风的“交流”不只停留在观测,更延伸至对其 “驾驭”。

面对化石燃料带来的日益严重的环境问题,风力发电可以有效减排温室气体,推动能源结构转型,已成为实现可持续发展的关键力量。

“年平均风速5米/秒、年等效满发小时超2000小时,是风电场选址的核心门槛。”中国气象局风能太阳能中心高级工程师贾蓓西强调,现代风能开发需综合盛行风稳定性、电网接入条件等多重因素。风机叶轮的转动暗藏精密法则:3米/秒启动,12米/秒达额定功率,一旦风速超过25米/秒(10级风),保护系统立即触发停机, “风机轮毂高度设计风速通常不超过50米/秒,极端天气会超过设备极限。”可见大自然之不可抗力。

但人们未曾动摇“驭风绘绿景”的决心。为精准捕捉风能资源,我国气象部门构建起“空—天—地”一体化监测网络:1公里分辨率资源普查系统整合多源卫星数据、辐射传输模型与全国气象站点观测,产出4套精细化数据集。“从短临预报到月季预测,风光资源预报体系覆盖0小时至14天尺度,为电网调度提供决策支撑。”

如今,古人的“占风旗”已升级为实时数据流,苏轼描写的“舶趠风”(东南季风),也化作风机年等效利用的澎湃动力。

未来风“劫”

然而,全球变暖的趋势正愈发凸显,风也朝着更剧烈、更频繁的方向发展。

中国农业大学孔锋副教授指出,全球变暖可能通过三大机制增加大风频率与强度:温度差异驱动、强对流激发、气候系统扰动。首先,不同区域升温速度不均,导致高低纬度间、海陆间温差扩大,气压梯度增强,促使空气流动加速。例如北极加速升温使极地涡旋减弱,冷空气频繁南下,导致我国北方冬季大风频发;北方地表气温偏高,与南下的冷空气形成更大温差,进一步强化气压梯度与风力。

其次,大气能量与水汽随升温增加,大气不稳定度提升,强对流活动更易触发雷暴大风、飑线等极端风事件。再次,全球变暖干扰厄尔尼诺与拉尼娜等气候现象,改变大气环流格局。拉尼娜事件期间,东亚大槽加深、蒙古气旋活跃,叠加西风带波动促使高空动量下传,北方大风频率显著上升。此外,北方植被退化降低地表摩擦力,北极海冰融化重塑环流模式,共同助推风势增强。数据显示,近地面平均风速虽呈下降趋势,但极端大风事件明显增多。

国家气候中心韩荣青研究员强调,海洋变暖为超强台风提供“能量库”:热带气旋依赖海温与水汽蓄能,全球变暖下海表温度升高,直接提升台风强度上限。部分热带气旋可在24小时内风速暴增。研究证实,海温每升高1℃,台风潜在强度增强约5%,未来极端台风或更频繁突破历史极值。

从候风羽到风机矩阵,人类始终在与风的交流中校准生存之道。当气候变局掀起更疾的风暴,唯有同担减碳之责、共守自然之律,方能在人类与风的相处中,锚定希望的未来。

中国气象报社  出品

作者:于桐

编辑:于桐 丁继武

审核:姜虹

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