[科普中國(guó)]-氣流

摘要

氣流 垂直運(yùn)動(dòng)氣象學(xué)

名詞解釋1．氣流

流動(dòng)的空氣稱為氣流。如風(fēng)。

2．空氣動(dòng)力

空氣流過物體或物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí),空氣對(duì)物體的作用力稱為空氣動(dòng)力。如風(fēng)吹 動(dòng)紅旗飄擺,跑步時(shí)風(fēng)迎面吹來。

3．流線

表示空氣微團(tuán)流動(dòng)路線的線稱為流線。

4．流管

兩條相鄰流線組成的空間稱為流管。

5．流線譜

流體流過物體時(shí)整個(gè)流線組成的圖象稱為流線譜。根據(jù)流線譜可從理論上對(duì)空氣動(dòng)力作定性的分析。圖1—1—1所示為垂直平板,斜置平板和流線體的流線譜。

6．靜壓

靜壓是壓能,是勢(shì)能的一種。它是空氣垂直作用于物體單位表面積上的壓力,用壓強(qiáng)表示,在靜止的氣流中其大小為空氣的大氣壓。

7．動(dòng)壓

動(dòng)壓是單位體積空氣包含的動(dòng)能,由于流速產(chǎn)生的附加壓力。不作用在物體表面。 可用下式表示。

g=1/2ρv2

式中: g—?jiǎng)訅?ρ—空氣密度;v—?dú)饬魉俣取?/p>

8．全壓

氣流的靜壓與動(dòng)壓之和稱為全壓。

氣流特性1．可逆性原理

物體在靜止的空氣中運(yùn)動(dòng)或氣流流過靜止的物體,如果兩者相對(duì)速度相等,物體上 所受的空氣動(dòng)力完全相等。

一般在研究、分析和實(shí)驗(yàn)時(shí),采用氣流流過物體的方法較為直觀和簡(jiǎn)單。根據(jù)此原理只要相對(duì)速度相等,它的結(jié)果與物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的空氣動(dòng)力就一樣。

2．連續(xù)性定理

這是描述流速與氣流截面關(guān)系的定理。氣流穩(wěn)定地流過直徑變化的管子時(shí),圖 1—1—2,每秒流入多少空氣,也流出等量的空氣。所以管徑粗處的氣流速度較小,而管徑細(xì)處較大?？捎孟率奖硎荆?/p>

S1V1=S2V2=常數(shù)

式中:

S—管子截面積;V—流速。

3．伯努利定理

是能量不滅定理在空氣動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用,它描述空氣動(dòng)壓、靜壓和總壓之間的關(guān)系。

1/2ρv12+p1=1/2ρv22+p2=p0(常數(shù))

式中:

1/2ρv2—?jiǎng)訅?p—靜壓;p0—總壓。

流體在截面較大處(Ⅰ)仍流速較小,動(dòng)壓較小,靜壓較大,而 在截面較小處(Ⅱ)流速較大,動(dòng)壓較大,靜壓較小

氣流的形成一：、什么叫做氣流？

簡(jiǎn)單地說，氣流就是空氣的上下運(yùn)動(dòng)，向上運(yùn)動(dòng)的空氣叫做上升氣流，向下運(yùn)動(dòng)的空氣叫做下降氣流。上升氣流又分為動(dòng)力氣流和熱力氣流、山岳波等多種類型，滑翔傘一般利用動(dòng)力上升氣流和熱力上升氣流兩種來完成滯空、盤升和長(zhǎng)距離越野飛行。（氣流和風(fēng)的區(qū)別）氣流是氣象學(xué)的學(xué)術(shù)用語,風(fēng)是我們的生活用語,其實(shí)無論空氣是水平運(yùn)動(dòng)還是垂直運(yùn)動(dòng)都可以叫氣流。但是空氣垂直運(yùn)動(dòng)我們不能感受到,只能感受得到水平氣流,所以生活中所說的風(fēng)只能是指水平氣流.

二、氣流的生成

氣流的生成，非常復(fù)雜，熱力氣流的生成受各種天氣、溫度、濕度，空氣溫度遞減率、地表溫差、氣壓、等數(shù)據(jù)影響。一般來說，空氣溫度遞減率越大、日照越充足、空氣越干燥，熱力氣流的形成就越好。

三：氣流的特點(diǎn)：

1、 氣流的惰性

氣流往往走的是最短最近的途徑。它是有惰性的，在參差不齊的山上，一直依賴于一個(gè)依托物爬升，如果是平地，沒有激發(fā)物，它就趴著，向水平方向運(yùn)動(dòng)。

2、 氣流的釋放點(diǎn)

在水平運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的氣流如果遇到激發(fā)物，就沿著障礙物爬升，一直走到障礙物的最頂端，依賴于山的最高點(diǎn)，所以一段山形最高點(diǎn)的上方空域（山額），往往是氣流的釋放點(diǎn)。我們?nèi)绻焉奖茸鲆粋€(gè)不規(guī)則的冰塊，把冰塊倒過來，水滴下來的位置是冰塊最尖點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)回來，這就是氣流的釋放點(diǎn)。因而起飛前先要仔細(xì)判斷山形，根據(jù)山體的起伏形態(tài)找到氣流的激發(fā)點(diǎn)來制定飛行航線，這種方法可以使飛行員在越野過程中找到接續(xù)氣流的點(diǎn)，利用它盤升高度，然后繼續(xù)飛行。

3、 根據(jù)場(chǎng)地判斷氣流

在群山環(huán)抱的場(chǎng)地中，氣流出現(xiàn)的情況一般整幅連綿的山體來得復(fù)雜，所以起飛前一定 根據(jù)不同的場(chǎng)地仔細(xì)判斷。

對(duì)于山窩里的氣流，一般來說，正迎風(fēng)的情況下，氣流在山窩里流速會(huì)比溝外的強(qiáng)，如果風(fēng)力穩(wěn)定持續(xù)的話，這樣的動(dòng)力氣流可以利用；但是千萬注意，在側(cè)風(fēng)的情況下，要防止假風(fēng)和山窩里的回旋氣流，這時(shí)的山溝里就絕對(duì)不能去。 因?yàn)閭?cè)風(fēng)的情況下山窩里會(huì)產(chǎn)生假象的上升氣流和風(fēng)力回旋，表面上高度表報(bào)告進(jìn)入上升氣流，但那有可能是風(fēng)力回旋造成的假性上升，附近馬上就會(huì)有一個(gè)向下的力，容易產(chǎn)生折翼等危險(xiǎn)。

在整個(gè)山系有不同落差或風(fēng)層走廊的情況下，要特別注意切力風(fēng)層的出現(xiàn)。有時(shí)在某段高度內(nèi)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)速度不等、方向不同的切風(fēng)，導(dǎo)致整個(gè)傘翼旋轉(zhuǎn)或拍擊，在這個(gè)情況下，如果高度足夠的話，應(yīng)盡快逃離；或主動(dòng)失去一部分高度，脫離風(fēng)層切面。

四：熱力氣流和動(dòng)力氣流的區(qū)別

A：動(dòng)力上升氣流，就是水平運(yùn)動(dòng)的風(fēng)在遇到山或者障礙物激發(fā)時(shí)，改變運(yùn)動(dòng)方向而形成的向上運(yùn)動(dòng)的氣流，它的強(qiáng)弱大小受障礙物的大小以及風(fēng)力大小的影響。

動(dòng)力氣流的特點(diǎn)是：

1：在迎風(fēng)的山坡，風(fēng)力穩(wěn)定持續(xù)的話，動(dòng)力氣流應(yīng)該是一樣持續(xù)穩(wěn)定的。

2：障礙激發(fā)物（山體）越高、坡度越陡、風(fēng)力越大、動(dòng)力上升氣流就越強(qiáng)，上升區(qū)域就會(huì)增加；

3：完整山體的寬度越大，上升的速度和動(dòng)力氣流的幅面也越大；

4：動(dòng)力上升氣流的高度是有限的，它的高度一般可以超過山的高度的三分之一左右。

利用動(dòng)力上升氣流可以使滑翔傘達(dá)到滯空和盤升的目的。尋找動(dòng)力氣流，要在坡度比較陡、山形完整的的迎風(fēng)面，這樣的情況上升速率是一樣的。

B： 熱力上升氣流，是受日照、氣壓、溫度、風(fēng)力等氣象條件和地形條件的影響形成的上升氣流，它的高度可以從幾百米到幾千米，它的速率可以從幾米至幾十米/秒，所以在同一個(gè)場(chǎng)地，而天氣條件下不一樣的情況下，飛行所遇到的熱力上升氣流也不一樣。在氣象條件比較好的情況下滑翔傘可以利用上升速率在10米/秒的熱力上升氣流飛得很高很遠(yuǎn)。

由于地表熱容量的不同，吸收熱量的不同，熱力氣流就不同。舉例來說，砂石吸收的熱量最少，最容易飽和，但這時(shí)候日照還是繼續(xù)，于是把多余的熱量輻射給周圍的空氣，把周圍的空氣加熱，所以沙漠、山石、裸露在陽光下的干燥地表等上空形成熱力氣流的機(jī)會(huì)很大；而有水、草地、濕潤(rùn)的地區(qū)受陽光照射后形成熱力氣流則比較慢，因?yàn)樾枰臒崃亢艽?，周圍的空氣都是冷的，它需要熱量來蒸發(fā)水分，熱力氣流向上走的時(shí)候，兩邊的氣流來不足，對(duì)它造成壓力，從而形成相對(duì)意義上的下降氣流； 還有一種黃昏時(shí)的特殊熱力回吐氣流（俗稱傻瓜氣流），由于水面吸收了一天的陽光照射，在黃昏太陽落山前后，巖石等干燥地表迅速失溫，而水面蘊(yùn)涵的熱力卻依然強(qiáng)1盛，熱容比相對(duì)比較大，造成水面上是上升氣流，而干燥的巖石地面上空卻是下降氣流的奇特現(xiàn)象2

氣流的影響利用1948年1月～2004年12月逐月NCEP/NCAR的全球1000 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa的10層經(jīng)向格點(diǎn)風(fēng),計(jì)算了全球越赤道氣流和年變化,分析了全球850 hPa越赤道氣流通道的時(shí)、空變化特征。指出在研究的時(shí)間段內(nèi),全球850 hPa越赤道氣流有明顯的長(zhǎng)期趨勢(shì)變化和年代際變化。近57年,6～8月的45～50°E、5～9月的105～115°E、5～9月和5～11月的130～140°E、2～4月的20～25°E的越赤道氣流有明顯的加強(qiáng),6～8月的50～35°W的越赤道氣流減弱。夏季索馬里的越赤道氣流,平均每10年增強(qiáng)0.25 m/s,而130～140°E,5～9月的越赤道氣流,平均每10年增強(qiáng)0.32 m/s。奇異譜分析表明,850 hPa越赤道氣流的年代際變化和趨勢(shì)變化的方差貢獻(xiàn)達(dá)到35%～45%。年際變化的方差貢獻(xiàn)不超過30%,還指出夏季太平洋的越赤道氣流的強(qiáng)度變化與南方濤動(dòng)有明顯關(guān)系,弱南方濤動(dòng)時(shí),有強(qiáng)的越赤道氣流。而索馬里急流強(qiáng)度與北大西洋濤動(dòng)有弱的正相關(guān)。3