[科普中國(guó)]-坡風(fēng)

概念

坡風(fēng)（slopewinds）是陡峻坡地上的空氣與坡地以外的大氣間因熱力原因形成的滑坡面吹的風(fēng)。白天，空氣沿著增熱的坡地上升形成上坡風(fēng)；夜間，冷空氣從冷卻的坡地流入谷地形成下坡風(fēng)。

分類上坡風(fēng)，是由于山地溫差的變化而引起的夜間冷空氣向下坡的傾泄和白天暖空氣向山上的爬升所致。上坡風(fēng)大多出現(xiàn)在日出之后15--45分鐘內(nèi)，并在正午或地面受到的太陽(yáng)能量最強(qiáng)時(shí)達(dá)到最大風(fēng)速。

下坡風(fēng)，相對(duì)較為溫和而穩(wěn)定，多發(fā)生在近地表面，在日落之后的15--45分鐘內(nèi)開(kāi)始起風(fēng)，一直到次日的日出，從山頂刮向峽谷的底部。

特征坡風(fēng)一般開(kāi)始于日沒(méi)前的l/2一2小時(shí)，其第一次最大強(qiáng)度出現(xiàn)在日沒(méi)后1一2小時(shí)，爾后風(fēng)速具有一定的起伏。這說(shuō)明象坡風(fēng)這一類的局地環(huán)流具有明顯的周期振動(dòng)，它與流體力學(xué)中研究的貝納對(duì)流一樣，也是一種有序的耗散結(jié)構(gòu) 。1

白天，山坡上因太陽(yáng)輻射而增溫，使與其接觸的空氣較谷地上同高度空氣溫度高,空氣受熱膨脹,在水平氣壓梯度力的作用下，上空空氣由山坡水平流向谷地，然后下沉至低層，又由谷地向山坡流動(dòng)再沿山坡上升，形成低層由谷地吹向山坡的谷風(fēng)和谷風(fēng)環(huán)流。夜間，山坡上的空氣由于山坡輻射冷卻而降溫較快，谷中同高度的空氣降溫較慢，形成風(fēng)從山坡吹向谷地的山風(fēng)和山風(fēng)環(huán)流。如果只有一面山坡，則形成坡風(fēng)。

坡風(fēng)環(huán)流（1）坡風(fēng)環(huán)流是一種有序的耗散結(jié)構(gòu)。

（2）坡風(fēng)環(huán)流的不穩(wěn)定(偏離平衡點(diǎn))現(xiàn)象只有在末擾動(dòng)的火氣位溫佛度小于零的情形下產(chǎn)生，此時(shí)不穩(wěn)定取決于瑞利數(shù)R，當(dāng)R>Rc時(shí)，系統(tǒng)就出現(xiàn)不穩(wěn)定，而Rc=π4/sina。（注：不穩(wěn)定現(xiàn)象是否出現(xiàn)完全取決于唯一的無(wú)量綱數(shù)R，而R的定義表明，當(dāng)空氣層厚度大，溫度梯度大，湍流交換弱時(shí)，它的值就大，亦即坡風(fēng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定，反之坡風(fēng)就趨于穩(wěn)定。）

（3）由R和Rc的表達(dá)式可知，坡度越大，空氣層厚度愈大，溫度梯度愈大，湍流交換愈弱，愈有利于坡風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的不穩(wěn)定的產(chǎn)生。1

特殊狀態(tài)下的坡風(fēng)冰川風(fēng)—坡風(fēng)

下沉風(fēng)，即"冰川風(fēng)"。它往往出現(xiàn)在冰川上，不受晝夜變化的影響，因?yàn)楸ǖ谋砻鏈囟瓤偸堑陀谄渖厦娴目諝鉁囟?，所以它總是沿著下坡刮起。但在冰川向斜坡延伸的末端處，也?huì)出現(xiàn)上坡風(fēng)，這種風(fēng)的強(qiáng)度往往受冰川范圍大小的控制。

峽谷風(fēng)—坡風(fēng)

峽谷風(fēng)，這是受地形控制的風(fēng)，也是上坡風(fēng)與下坡風(fēng)的混合風(fēng)，主要出現(xiàn)在斜坡表面有缺口的半封閉式山谷附近。它也受日照溫差的控制，即中午多為上谷風(fēng)，入夜轉(zhuǎn)為下谷風(fēng)，而且山谷風(fēng)往往會(huì)出現(xiàn)極強(qiáng)陣風(fēng)的狀態(tài)。

旋風(fēng)—坡風(fēng)

旋風(fēng)，這也是山區(qū)常見(jiàn)的風(fēng)，每當(dāng)?shù)孛嬗酗@著變化而四周的風(fēng)很強(qiáng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋風(fēng)。在大多數(shù)情況下，旋風(fēng)具有瞬時(shí)特征且多形成在北風(fēng)坡。

測(cè)量?jī)x器及方法編輯

輕便風(fēng)速表

野外常用來(lái)測(cè)量風(fēng)力大小的裝置，一般由感應(yīng)部分和計(jì)數(shù)器所組成（右邊第一圖）。感應(yīng)部分由三個(gè)風(fēng)杯(也有四個(gè)風(fēng)杯)裝于十字架上，風(fēng)杯在軸承上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，外用小框保護(hù)風(fēng)杯。中軸下部與計(jì)數(shù)器相接，風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)，也使計(jì)數(shù)器隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。所以計(jì)數(shù)器是記錄風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)的。計(jì)數(shù)器通常有兩個(gè)或三個(gè)記數(shù)盤，大指針指示個(gè)位和十位數(shù)，兩個(gè)小記數(shù)盤上的指針?lè)謩e指示百位數(shù)和個(gè)位數(shù)。儀器的下部有一開(kāi)關(guān)(啟動(dòng)桿)，將它推上去，可使計(jì)數(shù)器與感應(yīng)部分接合，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。把啟動(dòng)桿拉下來(lái)計(jì)數(shù)器則與感應(yīng)部分離開(kāi)，計(jì)數(shù)器停止工作。

當(dāng)儀器置于高處，用手直接開(kāi)動(dòng)不便時(shí)，可用小繩連接開(kāi)關(guān)。觀測(cè)時(shí)拉動(dòng)小繩即可啟閉。輕便風(fēng)速表一般安置在四周開(kāi)闊、無(wú)高大障礙物的地方，表身垂直。觀測(cè)前關(guān)閉開(kāi)關(guān)，記下指針的示數(shù)。等一兩分鐘后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，同時(shí)開(kāi)動(dòng)秒表記錄時(shí)間。此時(shí)，觀測(cè)員迅速離開(kāi)風(fēng)速表，站在儀器的下風(fēng)方向。開(kāi)動(dòng)儀器后將近100秒鐘時(shí)，觀測(cè)員迅速走近儀器，在正100秒時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)，記下第二次指針示數(shù)。根據(jù)前后兩次讀數(shù)算出其差數(shù)，此差數(shù)表示風(fēng)速表指針在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)所走的刻度數(shù)，記入記錄表內(nèi)。將此差數(shù)除以觀測(cè)時(shí)間，就得出風(fēng)速表每秒鐘內(nèi)所走的刻度數(shù)，取一位小數(shù)。再根據(jù)每秒所走的刻度數(shù)，從該風(fēng)速表的檢定證上查出平均風(fēng)速(單位：米/秒)，取一位小數(shù)。最好連續(xù)觀測(cè)兩次，取其平均值，以減少儀器本身及人為的誤差。

危害風(fēng)干擾是森林自然干擾中較常見(jiàn)的一種，也是長(zhǎng)白山地區(qū)最常見(jiàn)的自然干擾類型。作為森林生態(tài)系統(tǒng)演替的主要驅(qū)動(dòng)力，風(fēng)災(zāi)干擾對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響包括很多方面，諸如森林更新、群落結(jié)構(gòu)、功能和組成、物種多樣性等。但是目前關(guān)于風(fēng)干擾對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)影響的了解還很少，特別是災(zāi)害性颶風(fēng)對(duì)森林群落多樣性和喬木樹(shù)種的組成和結(jié)構(gòu)的影響研究更是極少，其主要原因是災(zāi)害性大風(fēng)的發(fā)生是一種偶發(fā)性事件，發(fā)生頻率極低。

1986年8月下旬，長(zhǎng)白山西坡和西南坡遭受了一場(chǎng)罕見(jiàn)的龍卷風(fēng)襲擊，造成了大面積的林木風(fēng)倒，給當(dāng)?shù)厣稚鷳B(tài)系統(tǒng)帶來(lái)破壞性影響。風(fēng)倒后20多年沒(méi)有人為干擾，這為研究森林自然恢復(fù)提供了理想的場(chǎng)所。2