大气运动：破译地球密码

大气运动——风云雨雪形成的基础

风作为大气运动的最基本形式往往会给我们造成各种各样的影响：冬季风带来了寒冷，夏季风带来了雨水……事实上，不仅仅是风，地球上的风云变幻全是由大气运动造成的。那么，这种大气运动到底是怎么一回事呢？

地球上各种天气变幻莫测，晴天、雨天、雾天、雪天等等这些都与大气运动密切相关。为了研究大气运动，人类科学家创造了大气运动理论。下面我们就对它进行简单介绍。

基本上说，大气运动理论是围绕“三圈环流”形式进行研究的。所谓“三圈环流”说的就是单圈环流、信风环流圈和三圈环流。

大气运动的无常往往会形成一些奇异的自然现象

我们首先来看单圈环流。地球表面凹凸不平，但为了让大气环流研究简单一些，人们便假设地球表面是光滑的并且没有地球自转运动存在，假设空气的运动不受摩擦力和地转偏向力的作用影响。在这种情况下，赤道地区的大气将因为受热膨胀而不断上升，同时，极地空气会因为遇冷而收缩下沉。这样一来，赤道上空必然会与极地上空形成某种强度的气压差，而且赤道上空气压要高于极地上空气压。在水平气压梯度力的作用下，赤道高空的空气就会流向极地上空。赤道上空空气量减少，就会使赤道地面气压降低，于是一个低气压区形成了，这就是赤道低压；同理，极地上空有空气流入，地面气压相应就会升高，于是就形成了极地高压。赤道低压与极地高压之间形成气压差，于是在近地面的底层大气层就产生了自极地流向赤道的气流。就这样，一个赤道与极地之间的闭合的大气环流形成了，这就是单圈环流。

现在人们通过高空探测气球来监测大气运动状况

单圈环流的形成条件是假设的，因为地球表面的凹凸不平和地球自转形成的地转偏向力都会对单圈环流造成影响，从而使其变得复杂起来。

“三圈环流”的第二个环流就是信风环流圈，有的人也将之称为热带环流圈。(www.xing528.com)

大气运动示意图

前面我们已经说过，赤道上空会有向极地方向流动的气流。在气流刚刚开始流向高纬度时，它们所受的地转偏向力的作用很小，所以空气基本上还是顺着气压梯度力的方向沿经圈运行的。可是随着纬度的不断增加，地转偏向力也越来越大，这时候气流就会受其影响而逐渐使自己的前进方向向纬圈方向偏转。当气流大约运动到北纬30°附近时，地转偏向力会增大到与气压梯度力相等的状态，于是流向高纬度的气流就会变成沿纬圈方向流动的西风。这种变化造成的结果就是使气流在北纬30°上空堆积并下沉，最终在低层形成一个高压带。这就是副热带高压带。在大气底层，副热带高压带与赤道低压带之间造成的气压差，会导致空气从副热带高压带分别流向赤道和高纬地区。其中，流向赤道的气流，会在地转偏向力的影响下，在北半球成为东北风，在南半球成为东南风。人们分别把这两种风称为东北信风和东南信风。两支信风到赤道附近相撞上升，最后补偿了赤道上空流出的空气——这样，信风环流圈形成了。

“三圈环流”中的第三个环流就是三圈环流，可以说它是人类建立的大气环流的最理想模型。

以北半球为例。我们知道，大气在极地形成了极地高压带。这样一来，当大气从极地高压区流出时会受地转偏向力影响成为偏东风。与此同时，副热带高压带流出的北上气流也会向右偏转，成为中纬度低层的偏西风。两支气流将在北纬60°附近汇合，然后其中的暖空气将被迫抬升，从高空分别流向极地和副热带。这样一来，在北纬60°附近就会因为气流的流出而形成副极地低压带。从这里流向极地的气流与近地面从极地流向低纬的气流共同构成了极地环流圈，这是第二环流圈。而自高空流向副热带处的气流与地面由副热带高压带向高纬流动的气流构成中纬度环流圈，这是第三环流圈。这样一来，在不考虑地形阻碍的情况下，只考虑太阳辐射和地球自转影响所形成的环流圈这就是三圈环流。

实际上，“三圈环流”的模式还是一种理想状态下的大气环流模式，因此它经常会被各种因素所打破，进而形成各种季风、海陆风、山谷风、焚风和峡谷风等。但不管是哪种大气运动方式，我们都将其统称为大气运动。

气象学家萨顿

英国气象学家萨顿是人类大气运动研究的创始人。1953年，他发表的《微气象学》一书彻底为人类对微尺度大气运动研究打开了一扇崭新的大门。虽然自此以后人类关于大气的研究不断出现新的高峰，但萨顿的功绩仍然是不可磨灭的！