航空气象学连载(8)
海风滑翔
由于海陆加热的差异,白天,陆地加热比海洋增暖快,陆上的暖空气将上升,气压降低。海上的冷空气将下沉,气压升高,因此上层的空气将由陆地吹向海洋,低层的空气则由海洋吹向陆地(海风)。因而形成海风环流。在内陆的湖泊、河流与陆地之间白天也可出现类似的环流,不过范围很小。海风通常在中午之前产生,到下午达到最大风速,到了黄昏时刻,因地面开始冷却,海风就减弱。到了夜间,由于陆地降温比海面快,
气压比海面高,因此空气将从陆地向温暖的海洋移动,形成新的大气环流。(很典型的例子是在气象稳定的日子里,在海边可以观察到海风随着日照强度的加强,在9-10点钟开始生成,在下午2点达到最强,在下午5点左右开始减弱,在太阳落山后1-2个小时消失。在青岛从不同热电厂烟囱的烟可以清楚的看到,在这种日子里临海的风向向南,而往市内3公里的山顶上风向向北,有时可以看到烟在海拔100-200米高度转了一个180度的U字型弯。而在晚上风向趋于统一)。
冷的海风前沿把内陆的暖空气向上挤升,这种由海洋向内陆推进的海风前沿,类似气象学上的锋面,因而把它称为海风锋,不过它的尺度(长度)要比锋小的多。海风锋的坡度约为1/100,而接近地面部分的坡度更陡约为1/20或更大。其附近暖空气沿锋滑升,上升气流一般为几十厘米/秒,但也曾观测到8米/秒的上升气流。因此海风锋在合适的时候也可以为滑翔提供足够的抬升力,当陆地暖空气潮湿而不稳定时,由于海风锋的强迫抬升作用,可以沿海面锋面形成一条对流云带(甚至会强盛到出现积雨云、雷雨天气)。当陆地暖空气干燥却又不稳定时,沿海面锋面将形成一条无云对流带。无论上述哪种情况,都为滑翔提供了良好的抬升力。
影响海风锋对流的主要因素除暖空气的层结稳定度以外,还有以下几种:
1、海陆温差:海洋与陆地的温差越大,海风锋的坡度越大,它对暖空气的抬升作用也越强。
2、盛行风的方向与强度:海风是一种局地现象,如果大规模的空气运动(盛行风)方向与海风方向一致,则加强了海风锋的活动,有利于形成对流。这种情况下盛行风强度越大,对流越容易发展,反之,当盛行风的方向与海风的方向相反时,就会削弱海风锋的活动,不利于对流的形成。
3、海岸线的外形:海岸线的外形是决定对流沿海风锋如何分布的一个主要因素。这是因为不同海岸线弯曲,可以造成局地的海风气流辐合、辐散,导致海风锋对暖空气冲击力的加强或减弱。在海岸线凸出的部分,当海风锋移向内陆时,气流的辐合将加强;海岸线凹进的部分情况则相反。
对于一个小半岛,一般都是对流发展的区域,这是因为沿两个相反海岸形成的海风锋,可以逐渐的在半岛中心辐合,在汇合区对流活动将得到加强。这就是为什么我们常看到悬挂滑翔员在海岸飞行时会选择突出的海岬反复盘旋以获得高度。类似的情况也可发生在湖泊区,白天湖风的前沿也可成为湖风锋,在陆地的凸出部分,两条湖风锋逐渐靠近,强对流常产生在两条湖风锋的汇合处。
4、海岸地区的地表形态:海岸地区地表越粗糙,摩擦越明显,从而加强了海风锋的的辐合抬升作用,有利于对流产生发展。
如果海岸区为丘陵或山地,当海风锋移来时,在迎风坡处,由于爬升作用将加强海风锋的抬升作用,而使对流加强。相反地,如果地势平坦,虽然海风可因此而深入内陆,但此时沿海风锋面的抬升作用却相当微弱。
由于海风通常相当稳定,而且如果与盛行风的风向一致时,会在一天内保持在一定的风速范围。这与内陆的情况大不相同。因此在海岸线附近有丘陵或山脉,会生成持续的动力上升气流,可以让滑翔员进行长时间轻松惬意的飞行。由于这一特性,使得在世界各地的海岸地区产生了许多著名的飞行场地。迄今为止的滑翔伞留空记录也是在日本冲绳的海边场地创造的。在我国漫长的海岸线上,也有着无数的海风飞行场地等待着伞友们的开发。
另外海风滑翔还有一个特点是,由于海洋的蓄热能力大于陆地,因此在夜晚降临时,由于地面温度下降,海面上空会生成范围很广的热气流,尽管强度不是很高。但是非常稳定。在盛行风的作用下,傍晚时在海岸线上空会形成一条上升气流带。在夏季,这条上升气流带的强度足够支持滑翔伞飞行员在日落后飞行1-2个小时。在青岛地区的7、8月份,经常会在日落后的6-8点钟,在海岸线上空150-200米高度遇到这种气流,其强度足以保持飞行高度。
利用海风锋进行滑翔飞行时,应注意观察对流云带的演变;辐合状的烟、尘柱的分布;海鸟的飞翔等状况,以便正确的判断出对流活动以及动力上升气流的情况,尽情的翱翔在碧海蓝天之间。
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