风、城市里的“峡谷风”
风、城市里的“峡谷风”
风是大气的重要要素之一，它不仅影响着天气变化，还对地理环境产生深远影响。本文将从风向、风力的影响因素、峡谷风的形成以及城市中的风等多个方面，为您详细解析风的相关知识。
一、风向
风向是一个相对概念，指的是风的来向。我们通常利用风向给风命名，如东南风、西北风等。风向的判断对于我们的生产生活有重要指导意义。那么，风向是如何判断的呢？
等压线图中画风向的步骤：
- 根据等压线，垂直于等压线作出水平气压梯度力，由高压指向低压；
- 根据地转偏向力（南左北右）进行偏转30～45度，高空则偏转成和等压线平行。
等压线图上风向的画法（图源网络）
风向符号
风向标由风杆和风尾组成，风杆（长线段）上绘有风尾（短线段）的一方指示风向。风尾上的横杠表示风速，一横表示风力二级，最多三横，就是六级，风力再大就用风旗表示。
风频玫瑰图
“风频玫瑰图”（也称“风向玫瑰图”），是“风向频率玫瑰图”的简称。它是一个给定地点一段时间内的风向分布图，是根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，一般多用8个或16个罗盘方位表示，由于形状酷似玫瑰花朵而得名。
风频玫瑰图示例（图源见水印）
风带与季风
结合气压带的成因来记忆气压带，再根据风向的画法来画出全球的盛行风带：
- 首先确定高低气压带
- 然后由高压指向低压
- 南左北右偏转
- 偏转30～45度
- 即是该地近地面盛行风向
全球气压带风带（图源人教版《高中地理必修1》）
景观图看风向
风作为自然界外力作用的一种，对地表形态和自然界植被等地理要素进行塑造，反过来，我们也可以根据地表形态特征和生物植被特点来推断该地的主导风向。如下图新月型沙丘（迎风坡缓，背风坡陡即可辨别风向）；由于强风形成的旗形树（树枝展开方向与风的来向相反）。
新月形沙丘示意图（图源网络）
树冠迎风招展的旗形树（图源见水印）
二、风力的影响因素
水平气压梯度力
风是受三个力共同影响形成：水平气压梯度力，地转偏向力和摩擦力。而影响风力大小的只有摩擦力和水平气压梯度力，地转偏向力仅影响风向。其中，水平气压梯度力是风形成的直接因素。气压差越大，水平气压梯度力越大，一般题目中可以通过等压线密集程度判断，等压线越密集代表气压差越大，水平气压梯度力越强，风力越强。气压差异是因为地表受热不均引起，因而更完整的表述应该把地表的冷热不均的程度表述清楚。例如，我国夏季，南北普遍高温，气压差异小，气压梯度力小，风力较小；冬季南北温差大，气压梯度力大，冬季风势力较强。还有欧洲冬季西风势力强盛也是因为冬季北半球副热带高气压带与副极地低气压带之间的气压梯度较大。
摩擦力
一般来讲，下垫面越粗糙，摩擦力越大，摩擦力是风的阻力，摩擦力越大，风力就越小。一般而言，海面比陆地风力更大；陆地地面越平坦开阔，风力越；建筑物越密集，风力较小（峡管效应除外），如城区的风一般比郊区或农村小。
植被覆盖率
植被覆盖率越高，风力越小。我国冬季风势力强，故在广阔的西北，华北，东北地区，国家兴建了三北防护林来改善当地自然环境，恢复自然植被对环境的保护功能。
兰新铁路沿线两岸的防风林带
地形起伏大小
高原起伏和缓，风力大；山谷口，峡管效应（见上期“地理效应”主题），风力大；地形（河谷）延伸方向与盛行风方向基本一致，风力大。
河西走廊附近地形组合形成的狭管效应示意图
离风源地的远近
在东亚的季风气候区，考虑风力大小时，往往要考虑距冬季风距离的远近。距离近，风力大；距离近，风力小。
城市里的“峡谷风”
当气流由开阔地带流入峡谷时，受到山地地形的阻挡，难以直接翻越，由于空气质量不能大量堆积，于是只能取道山口的缝隙。通道变窄使得空气流动速度加快，风力就会骤然加大。当流出峡谷时 ，空气流速又会减缓，这种峡谷地形对气流的影响，称为“峡谷效应”，也叫“狭管效应”。由狭管效应而增大的风，称为峡谷风或穿堂风。
研究表明，“狭管风”的大小，是和一个城市高层建筑的数量、间距和位置有着十分密切关系的。高层建筑物越多、体积越大、间距越近，出现“狭管风”的机会越大，反之则较小。“狭管风”的出现，会对交通、建筑、环境、城市生活等方面造成一定危害。
城市内部的风示意图
风遇到高层建筑时会改变方向，下沉的风受楼与楼的阻挡，通道变窄，气流穿过时受到挤压，当降到行人的高度就会形成涡流风、穿堂风和角流风三个大风区。
道路两旁高低错落的建筑物构成了街道峡谷，这些风往往都汇合在街道峡谷里，出现乱流涡旋风和升降气流，这就是通常所说的街道风，对于这样的街道风只有保证一定的街道宽度，增加足够的绿化带作为防风隔断，才能减少街道乱流涡旋风和升降气流对人的侵害。
实际上街道风与街道的走向密切相关，当风向与街道走向相一致时，街道峡谷犹如变窄的通道，风受到不同方向的挤压，加速穿过街区，这样街区的“狭管效应”就制造出强风。如果街道的宽度比较窄的话，风大时，强大的乱流涡旋风再加上升降气流就形成了街道风暴，殃及行人。
吹向街道的风大多数是从侧面刮来的，受街道两旁建筑物的部分阻挡，这种风表现为螺旋型的涡动。风大时，行使在道路上的人流和车辆会遭遇到较大的侧面推力，行人会在风中来回的晃动、严重的还会旋转并且向旁边滚动。
当风沿着低矮楼朝高楼吹来时，楼与楼之间的街道走向与风向相垂直，由于风受到楼的多层阻挡，街道上的风并不是很大，但是翻越高楼顶上的风力是相当大的。
狭管效应发生需要的条件
地形条件
出现“狭管效应”的地点大多为峡谷地区，或者是在间距极小的城市高层建筑之间。
气象条件
比如寒潮、沙尘暴、台风等，都会引起大范围、大规模的空气流动，经过狭管效应的加强，就可能产生灾害性大风。
城市高楼林立不应该是狭管效应风速快吗？为什么说是因高楼林立而风速小，散热慢呢？
如果楼特别多，会造成摩擦力加大，对和空旷地区相比来说，这样城市内对风的阻力大，风速小。但如果与城市内部地表建筑物密集度类似的区域相比，两栋高楼间或者街道突然变窄处的区域就会有明显的狭管效应，所以我们说的城市中的狭管效应产生的大风主要是出现在高层建筑之间的狭长通道。由于狭管效应，高层建筑之间的风力比其他地区更大。地理事物中有很多特性是相比较而言的，要注意前提条件。
知识拓展
近年来，随着低碳经济的发展，清洁能源的开发和应用越来越为人们所重视。其中，风力发电作为一种可再生、无污染而且储量巨大的能源而具有广阔的前景。随着风电事业的飞速发展，风电场选址已成为一个重要的研究课题。“狭管效应”的研究为实现风电场的最优选址，为达到最好的经济效益和社会效益提供了重要的科学依据。例如华南地区最大的高山风电基地——兴安源江风电场，便是利用“狭管效应”而形成建设的。
兴安源江风电场示意图