地形和人工障碍物对气流的地形气候效应:谷风
它包括两种现象:
第一,由于山谷不同侧面加热和冷却的差异所产生的气流;
第二,山谷屏障对于空气运动,尤其是对区域性风所施加的力学的限制。
在面对太阳的谷坡,将发生上坡风,为无曰光照射侧面的下坡风所平衡。显然,山谷的方位十分关键。向南变宽的南北向山谷中,区域风是和风或静风时的气流。阐明了,"太阳高照时”期间,东西向山坡的辐射是相同的,在两边斜坡都将出现上坡风,并为山谷中间的下沉气流所平衡。但是很好地记录了南北向山谷中风的研究文章和图表,给出 1938,1939和 1940年夏季期间2小时间隔的100次风观测的平均值,表明正午山谷中间没有下沉气流的迹象。该山谷底宽约1英里,在 2000—2500英尺以上,宽约3英里。东向和西向的坡度分 别约为1比2和1比4——这样的山谷可以定性的称之为窄谷。
在考虑区域风和山谷几何形状之间的相互作用时,看来 好像产生两种不同的流型:一种情况是区域风的方向与谷的走向相近;另一种情况是区域风与山谷交叉。在第一种情况下,风速将超过区域风,造成“狭管效应”现象。山谷越窄,摩擦阻力的重要性相对加大,最为明显的速度增加似乎是出现在比较宽的山谷,而不是那种锯齿状很明显的[使用地理学的术语,即为有高"起伏地势能量”的窄谷。
虽然有很多个例研究,从中能够推想出各种各样有作用因素的特点和效应,但是至今似乎还没有系统地尝试,去找出地形的可测量特征和山谷风速增加的关系。对谷风的评论很适当,现引叙如下:
“试验证明,即使在山谷,风暴危害一般不是由类似喷射的风的加速引起的。并不是所谓的山谷“急流效应”使得云杉易受风暴危害。我现在简单评论山谷中的风暴过程,和它对森林受害的影响。
当风暴沿山谷吹时,谷底附近的流线变密集,气流加速,气压降低。在窄谷中,风暴气流比在觉处加速的更甚, 在高坡上,风速减小,风暴危害较小,甚至可能生长和培育抗风的云杉林。
风暴斜吹向谷坡的地方,气流就像斜向吹过山脊迎,中坡时的情形一样:风暴被阻挡变成湍流,出现了不平行等压线的旋涡,部分风离开斜坡向上吹。如果风暴横吹过山谷,则气流因地形起伏而有偏斜,在山谷之前越过受庇护的背风坡。气压增加时,速度下降。在谷底有一驻波涡旋,其速度较上面和其左右的大致呈片流状的风为小。在风和涡旋之间,有一条湍流混合带。气流重新附着到坡中(宽谷)或坡顶(窄谷)的起伏地形上,则取决于山谷的宽度。因为阵风交替地吹向坡中和坡顶的不同部位,所以难以精确地确定易: 受影响的地形的位置。当混合带重新位于山谷的向风坡时,气流是湍动的而且加速了,沿谷坡向上风速增加,就像在山脊所看到的一样。
越过宽沟的风暴气流与风越过山谷的情況无多大区别。 这时糖流混合带重新附着斜坡的高度常常较低。
当地区性风向与谷线呈直角时,则存在下列的可能:可能形成圆滚状涡旋;如果后续各山脊之间的距离和谷底深度之比适当,则风可能向下弥漫于背风坡并至谷底。城市内有分布情况各异的高建筑物,高的和较矮的又混合在一起,所以从现在城市风广泛的研究中,可以得到一些定性的认识。