文章插图
低气压太阳的辐射造成地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均空气沿水平方向运动形风 。风的形成乃是空气流动的结果 。风能利用形成主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能 。在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;再高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低 。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气作水平运动,风应沿水平气压梯度方向吹,即垂直于等压线从高压向低压吹 。地球在自转,使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力 。这种力使北半球气流向右偏转,南半球向左偏转 。所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向力的影响 。大气真实运动是这两力综合影响的结果 。实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影响,山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘陵、山地却摩擦大使风速减少,孤立山峰却因海拔高使风速增大 。因此,风向和风速的时空分布较为複杂 。在有海陆差异对气流运动的影响,在冬季,大陆比海洋冷,大陆气压比海洋高风从大陆吹向海洋 。夏季相反,大陆比海洋热,风从海洋吹向内陆 。这种随季节转换的风,我们称为季风 。所谓的海陆风也是白昼时,大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到海洋上空冷却下沉,在近地层海洋上的气流吹向大陆,补偿大陆的上升气流,低层风从海洋吹向大陆称为海风,夜间(冬季)时,情况相反,低层风从大陆吹向海洋,称为陆风 。在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡,夜间由平原或山坡吹向谷地,前者称谷风,后者称为山风 。这是由于白天山坡受热快,温度高于山谷上方同高度的空气温度,坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方,谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气,这时由山谷吹向山坡的风,称为谷风 。夜间,山坡因辐射冷却,其降温速度比同高度的空气交快,冷空气沿坡地向下流入山谷,称为山风 。当太阳辐射能穿越地球大气层时,大气层约吸收2*10^16W的能量,其中一小部分转变成空气的动能 。因为热带比极带吸收较多的太阳辐射能,产生大气压力差导致空气流动而产生“风” 。至于局部地区,例如,在高山和深谷,在白天,高山顶上空气受到阳光加热而上升,深谷中冷空气取而代之,因此,风由深谷吹向高山;夜晚,高山上空气散热较快,于是风由高山吹向深谷 。另一例子,如在沿海地区,白天由于陆地与海洋的温度差,而形成海风吹向陆地;反之,晚上陆风吹向海上 。风能预报方法研究进展中国蕴含着丰富的风能资源,但目前我国在风能预报方面的研究还很薄弱 。几乎没有可用于风电场风能的客观、定量化的预报方法 。风能预报,实际上最重要的是对风场的合理準确预报,进而得到风电量预报 。国际上风能预报的方法,有统计预报、动力预报(包括降尺度预报和集成预报)以及风电量预报风能利用的前景广阔,但在风能利用中有两个问题需要特别注意 。一是风力机的选址,二是风力机对环境的影响 。风能利用中出现的问题无论是哪种用途的风力机,选择设定地点都是十分重要的 。选址合适不但能降低设备费用和维修成本,还能避免事故的发生 。除了考虑设定地点的风况外,还应考虑其他自然条件的影响,例如雷击、结冰、盐雾和沙尘等 。人们通常认为风能利用对环境是无污染的,但是随着人们对环境保护的含义越来越广,需要考虑到风能利用时,风力机对环境的不良影响,这种影响主要反映在以下几个方面(1):风力机的噪声;(2):对鸟类的伤害;(3):对景观的影响;(4):对通信的干扰 。农业作用风是农业生产的环境因子之一 。风速适度对改善农田环境条件起着重要作用 。近地层热量交换、农田蒸散和空气中的二氧化碳、氧气等输送过程随着风速的增大而加快或加强 。风可传播植物花粉、种子,帮助植物授粉和繁殖 。风能是分布广泛、用之不竭的能源 。中国盛行季风,对作物生长有利 。在内蒙古高原、东北高原、东南沿海以及内陆高山,都具有丰富的风能资源可作为能源开发利用 。风对农业也会产生消极作用 。它能传播病原体,蔓延植物病害 。高空风是粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等害虫长距离迁飞的气象条件 。大风使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量 。大风还造成土壤风蚀、沙丘移动, 而毁坏农田 。在乾旱地区盲目垦荒,风将导致土地沙漠化 。牧区的大风和暴风雪可吹散畜群,加重冻害 。地方性风的某些特殊性质,也常造成风害 。由海上吹来含盐分较多的海潮风,高温低温的焚风和乾热风,都严重影响果树的开花、座果和穀类作物的灌浆 。防御风害,多採用培育矮化、抗倒伏、耐摩擦的抗风品种 。营造防风林,设定风障等更是有效的防风方法 。
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