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海上测风塔基础设计:探寻海风成因

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:风是地球上空气运动的一种自然现象,不管在陆地还是海洋上,风的运动受到气压梯度力、地转偏向力、离心力和摩擦力等几种作用力的共同作用,在多种荷载作用达到平衡条件下按照牛顿定律来维持其特定时点的风速与风向。当仅考虑自由大气在水平气压梯度力和地转偏向力达到平衡状态时的空气运动时,则形成地转风。这种同时考虑气压梯度力、地转偏向力、离心力和摩擦力平衡条件下的气流运动称为地表风。

海上测风塔基础设计:探寻海风成因

风是地球上空气运动的一种自然现象,不管在陆地还是海洋上,风的运动受到气压梯度力、地转偏向力、离心力和摩擦力等几种作用力的共同作用,在多种荷载作用达到平衡条件下按照牛顿定律来维持其特定时点的风速与风向。

(1)气压梯度力。大气在重力作用下会产生大气压强,进而形成气压场。随着纬度、温度和高度的变化,大气气压在逐步变化,一般采用等压线来表征大气压强的分布。由于大气压强的分布不均,从而产生了气压梯度力,推动大气产生水平流动。气压梯度力的方向与等压线垂直,由压力高处指向压力低处[9]

(2)地转偏向力与地转风。地球上的大气运动还受到地转偏向力(柯氏力)的作用,地转偏向力垂直作用于气流的运动方向,因此它只改变气流运动的方向,不改变气流运动的速度。地转偏向力的大小与纬度和地球自转角速度有关。地转偏向力使得北半球的气流向右偏,故在北半球受地球自转偏向力的作用,北风变成东北风,南风变成西南风,热带气旋和龙卷风等大气涡旋总是沿逆时针方向旋转。在南半球的规律则相反[12]

当仅考虑自由大气在水平气压梯度力和地转偏向力达到平衡状态时的空气运动时,则形成地转风。(www.xing528.com)

(3)离心力与梯度风。地转风适用于等压线为平直线的状态,当等压线弯曲时,气流在做曲线运动时将产生离心力,这种在气压梯度力、地转偏向力和离心力三者之间平衡运动的气流则形成梯度风。梯度风对应的是气旋效应显著的风场,中心气压对应低压系统时称为气旋,中心气压对应高压系统时称为反气旋

(4)摩擦力与地表风。对于贴近地表的气流,将受到地球表面的摩阻力作用,使得风速小于高空风速值。这种同时考虑气压梯度力、地转偏向力、离心力和摩擦力平衡条件下的气流运动称为地表风。海上测风塔结构所涉及的海风为地表风。

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