摩擦力对风的影响

地转偏向力与风向是垂直的，在北半球指向风向的右侧，而在南半球指向风向的左侧。由于它只说明了空气和转动着的地面之间存在相对运动，而并不是作用于空气的实有的力，因此只能使风向偏转，而不能使风起动，也不能使已经起动的风改变速率。风的起动和快慢，都取决于气压梯度力。如果气压梯度力等于零，风无从产生，也就谈不上与地面之间的相对运动，地转偏向力也不复存在。而有了气压梯度力，也必然会相应地产生风，从而也产生地转偏向力，而且风愈大，产生的地转偏向力也愈大。

风在气压梯度力作用下被推向低气压一侧，但当风一旦起步向前，地转偏向力立刻产生，并把风向拉向右边（指北半球）。风在气压梯度力的持续推动下加快速度，越吹越大，地转偏向力也跟着加大，使劲地拉着风向右偏转。由于地转偏向力的方向与风向时刻保持垂直，于是在拉转风向的同时，地转偏向力本身也不断向右偏转，也就是越来越转到气压梯度力的反方向去。当风向被拉到转到和气压梯度力的方向成90度的角度时，虽然气压梯度力依旧存在，且和先前一样大小，但在风的方向上有效分力已等于零，因而风不再受力的作用加速，而靠着惯性等速前进。这时候地转偏向力也正好转到了气压梯度力的背后，于是风向也不再偏转。在平衡状态下，风向与等压线保持平行。

在气压梯度力的作用下，风吹起来了。它一旦起动起来就开始受到地转偏向力的作用，近似地顺着等压线曲曲弯弯地流动。对于离地1.5公里以下的近地面层大气，风不仅受到气压梯度力和地转偏向力的制约，而且还受到地面摩擦力的干扰。地面摩擦力的影响可达到1.5公里的高度，因此1.5公里以下的气层就被称为摩擦层，1.5公里以上的大气被称为自由大气。

在摩擦层里，风走在粗糙不平的地表面，受到摩擦力的作用，气压梯度力给它“规定”好的风速不得不减小下来。由于地表粗糙程度不一，摩擦力的大小不同，风速减小的程度也就不同。一般说来，陆面摩擦力比海面大；而在陆面上摩擦力，山地又比平原大，森林又比草原大。

摩擦力不仅会削弱风速，同时也能干扰风向。更重要的是，它能导致气流的辐合、辐散，产生垂直运动。从而对兴云致雨、风暴的形成产生重大影响。

在气压梯度力G和地转偏向力A平衡的条件下，风本来沿着等压线方向等速前进（V），但摩擦力R从它背后拉一把，风速减小为VR，地转偏向力由于风速减小也跟着减小为AR，于是气压梯度力便超过被削弱了的地转偏向力而把风拉向低气压一侧。这时候地转偏向力仍然风向保持垂直，摩擦力仍然风向保持反向，它们都跟着风向一起向左偏转。虽然摩擦力和地转偏向力不在一个方向上，它们之间始终保持一个直角，但它们仍然联合起来，共同和气压梯度力相抗衡，当它们的合力（R＋AR）偏转到和气压梯度力大小相等方向相反时，矛盾着的双方力量对比又恢复到平衡状态。不过不是简单地重复原先的平衡。而是在出现了新的条件―摩擦力的参与下达到新的平衡了。这时候风便以稳定的速度和一定的交角，斜穿等压线从高压一侧向低压一侧吹去。

可见，摩擦力不仅改变了风速，也因此改变了风向。

这种有摩擦力参与，气压梯度力与地转偏向力、摩擦力保持平衡条件下所产生的风称为摩擦风。摩擦力愈大，摩擦风的风速就愈小，向左偏转和等压线之间的交角也愈大。根据调查和统计，这种交角在海洋上为15-20度，在陆上一般达到30-45度，而在崎岖不平的山地区域，甚至比这个角度更大。这样，先前总结的气压与风的关系也得作某些修改了：背摩擦风而立，在北半球，高气压在右后方，低气压在左前方；在南半球，高气压在左后方，低气压在右前方。如果说，在高空自由大气里，风近似地顺着某高度上等压线“河道”流去，那么在地面上，风虽也顺着等压线的“河道”流，但同时又向低气压一侧泛滥开去。

在高低气压的区域，等压线的“河道”是以高低气压中心为中心，呈环形闭合的。如果是在高空自由大气里，按照气压与风的关系，风近似地沿着闭合等压线的“河道”环行流转，在高气压区以顺时针方向流转，在低气压区以逆时针方向流转。如果是在地面，则按照气压与摩擦风的关系，在高气压区，风一面以顺时针方向流转，一面向周围气压低的地方辐散开来，形成顺时针外流的螺旋式气流；而在低气压区，风一面以逆时针方向流转，一面向低压中心区域汇流辐合进去，形成逆时针内流的螺旋式气流。

最近更新

相关链接