二、大氣概述

8. 風與地球上的風系?

空氣在水平方向流動產生風,在氣象上定義風的來向為空氣在水平方向流動產生風,在氣象上定義風的來向為風向,例如冬季台北常吹東風,是表示風自東邊吹來。氣象觀測風向常以16方位或以角度數表示(圖8)。常用風速的單位有下列數種:公尺每秒 ( m/s ),公里每時( km/h ), 哩每時( mph ), 浬每時 ( kts )或稱節,其換算關係如下:

1公尺/秒=3.60公里/時=2.24哩/時=1.94浬/時

風向方位圖

從氣候觀點來看,地球上有幾個主要的風帶,即低緯度之信風帶,中緯度之西風帶與極地東風帶。如果地球表面光滑且不自轉,則赤道地區接受太陽熱能多,使熱空氣上升到某高度後,將向南北極流動,沿途逐漸變冷,終於在極區下降,此沉降空氣迫使極地面空氣流回赤道地區,如此循環不已(圖9)。

實際上,因地球自轉關係,改變了上述現象。在赤道地區空氣上升使地面氣壓減小,形成赤道低壓帶。在此帶內,潮濕多雨,風力微弱,風向不定,故亦稱為赤道無風帶。由赤道上空向南北流動的空氣,因地球自轉偏向力的影響,逐漸偏向東方,當此上層空氣到達南北緯30度附近,就變成了向東移動,於是就有許多空氣在南北緯30度附近上空堆積,使地面氣壓升高,而形成副熱帶高氣壓帶,例如太平洋高氣壓就是屬於副熱帶高氣壓;這地區一般空氣下沉,所以水氣含量少,世界上最大的沙漠也都出現在這一地帶。由於此帶空氣被迫下降至地面,其中一部分流回赤道,受地球偏向力影響,在北半球逐漸向右偏形成東北風,(在南半球向左偏形成東南風)。因為它的風向很穩定,在帆船時代,自歐洲駛向新大陸的商船,主要靠這一風帶,故又稱為貿易風。另一部分沉降的空氣,向北吹送,再受地球自轉影響,偏向東方,就成為中緯度盛行西風(圖10)。

來自赤道的暖空氣並非都沉降在南北緯30度附近的地面,有一部分空氣繼續流向極地,最後因輻射而冷卻,沉降在極區附近,形成極地高氣壓區,同時下沉空氣迫使極區地面寒冷空氣向南移動,然後逐漸偏向西方,形成極地東風帶。來自兩極的偏東風,與來自中緯度的較暖偏西風相遇,而產生極地鋒面帶,雨、雪、風暴等天氣都發生在這冷暖空氣的交會帶上。

靜止地球表面的大氣環流 轉動地球表面的大氣環流